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第九章 肿 瘤 遗 传 学,1、掌握癌基因、原癌基因、抑癌基因的概念 2、掌握肿瘤发生的遗传学基础和癌基因激活的途径 3、了解常见的癌基因、抑癌基因的特点即作用机制,指生长失去正常调控而无限制地自主增生的细胞群。体细胞遗传物质的突变是肿瘤形成的直接原因。 肿瘤细胞是一个累积了不同基因突变的体细胞，故肿瘤属于体细胞遗传病。,肿 瘤 (Tumor),恶性肿瘤的三个共同特征,自主性生长 浸润性生长和转移灶形成 癌细胞的特性可传递给它的子细胞,我国癌症死亡率（1994）,肿瘤的分类及命名,1.按生长特性分类：分为良性肿瘤和恶性肿瘤,2.按组织来源分类： 按不同组织来源分为 间胚叶肿瘤，如：纤维瘤、纤维肉瘤 上皮组织肿瘤,如：腺瘤、腺癌 神经组织肿瘤,如：神经纤维瘤、神经纤维肉瘤 其它杂类肿瘤,如：畸胎瘤、恶性畸胎瘤（畸胎癌）,肿瘤的分类及命名,3.命名 良性肿瘤：组织来源十瘤 如：甲状腺瘤 恶性肿瘤：上皮发生的恶性肿瘤 癌, 组织来源 + 癌 如：鳞状上皮发生叫鳞状上皮癌 腺上皮发生叫腺癌 胎盘组织的绒毛滋养叶细胞发生的叫绒毛膜上皮癌 间胚叶发生的恶性肿瘤 肉瘤, 组织来源+肉瘤 如：纤维组织发生叫纤维肉瘤 骨 骨肉瘤 淋巴组织 淋巴肉瘤 其它：肾母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、白血病、 黑色素瘤（恶性黑色素瘤）,肿瘤的分类及命名,一、遗传病与肿瘤,（一）遗传病与肿瘤 1、染色体病的癌变倾向 Down综合征患者急性淋巴细胞性白血病的发病率高达1/95（群体发病率为1/3 000） Klinefelter综合征病人易继发乳房癌或性腺母细胞瘤 Turner综合征病人的条索状卵巢倾向于恶变为卵巢癌,2、单基因病的癌变倾向,1、视网膜母细胞瘤（可根据受累眼睛的不同，分为单侧性和双侧性两种。约40%患者为遗传型，呈AD遗传。） 2、肾母细胞瘤,二、遗传性肿瘤 （hereditary tumors）,罕见（1/15000），AD,Cats eye,1、视网膜母细胞瘤(retinoblastoma, RB),视网膜母细胞瘤,基因定位：13q14.1-q14.2 RB基因突变：RBRB RBrb rbrb,视网膜母细胞瘤的典型家系,2、肾母细胞瘤（WT）,致病基因：11p13 Wilms瘤基因（WT）：是一种抑癌基因，患者肿瘤组织中有WT基因的纯合缺失，正常组织中为杂合子，符合二次突变论。,第一节 遗传性肿瘤和 染色体不稳定性综合征,某些AR遗传病患者，存在DNA修复系统的缺陷，因而染色体具有不稳定性，易于断裂而重排。 特 点： 至少对一种DNA损伤因子有高度敏感性； 具有遗传不稳定性和对肿瘤易感性； 这类患者易患白血病或其他肿瘤。,临床特征,身材矮小，发育迟缓 免疫功能缺陷 日光敏感性面部红斑 轻度颜面畸形 30岁前多发肿瘤和白血病,一、Bloom综合征（Blooms syndrome,BS）,Bloom综合征,Bloom综合征,细胞遗传学改变：染色体易发生断裂和结构畸形，颊粘膜细胞在分裂间期可见细胞内出现多个微核结构。,Bloom综合征,细胞遗传学改变：姐妹染色体交换率（SCE）增高,细胞遗传学改变：四射体存在,基因定位于15q26.1,基因全长4.5 kb,编码产物是RecQ DNA解链酶家族成员,Bloom综合征,BLM基因,二、Fanconi贫血（fanconis anemia,FA）,儿童期的骨髓疾病，AR。 特 点： -进行性全血细胞减少，又称先天性全血细胞减少症； -生长发育迟缓； -有贫血、易疲乏、易出血和感染等症状； -肿瘤发病率高。,染色体自发断裂率增高，单体断裂、裂隙等畸变多，双着丝粒体、断片、核内复制也常见。 约10%患者转变为白血病，且死于本病者比正常人群高约20倍。,Fanconi贫血,FA细胞对于一些交联剂如丝裂霉素C等反应敏感； 缺少核酸外切酶，因而对用交联剂诱发的交联缺乏修复能力。 根据染色体不稳定性的体现以及FA细胞对交联剂敏感性的检测可对该病作出诊断。,Fanconi贫血,三、共济失调性毛细血管扩张症 （ataxia telangiectasia,AT）,AR，临床特征为小脑性共济失调，眼毛细血管扩张，各种免疫缺陷及肿瘤易感性高，常死于感染性疾病。 多见于儿童期发病，6岁以后眼和面、颈部出现瘤样小血管扩张。,AT患者对电离辐射敏感，也有较多的染色体断裂。染色体畸变非随机性，常见有14/14易位或其他涉及14号染色体的改变，14q12为断裂热点。 致病基因（AT）：11q22,共济失调性毛细血管扩张症,四、着色性干皮病 （xeroderma pigmentosum，XP）,皮肤对紫外线敏感； 异常皮肤色素沉着； 早发性皮肤癌。,着色性干皮病,着色性干皮病,遗传性核酸内切酶缺乏，切除修复缺陷。,第二节 染色体异常与肿瘤,染色体异常既是细胞癌变的原因 也是细胞癌变的结果。,数目异常 结构异常 染色体异常是癌细胞遗传学的基本特征 细胞内染色体的不稳定是产生肿瘤的根本原因 Boveri 1914,34,同一肿瘤的每个细胞具有共同的染色体特点 经分裂、增殖而成的克隆 同一突变细胞 但由于各种因素影响，克隆癌细胞核型有不同变化。 克隆演化（clone evolution) 主导克隆 - 干系(stem line)-众数(modal number) 非主导克隆 - 旁系(side line),一、数目异常多为非整倍体或异倍体,数目异常,特 点： （1）实体瘤：二倍体到四倍体之间，其中二倍体左右和三倍体到四倍体之间的情况多见。 （2）癌性积水：染色体数目波动幅度较大。 注意：数目改变与肿瘤恶性程度不成正比。,（二）染色体结构异常,特异性标记染色体(marker chromosome)：在某种肿瘤或某类肿瘤中恒定出现，具有特定形态的结构异常染色体。对该肿瘤具有代表性。 （1）慢粒白血病（CML）的Ph染色体 （2）Burkitt 淋巴瘤的14q染色体,（二）染色体结构异常,标记染色体,marker chromosome,（1）Ph染色体,1960年首先在美国费城 的CML患者骨髓和外周血 淋巴细胞中，发现一个 很小的近端着丝粒染色 体，小于G组染色体。 被称为Ph1染色体。,t（9;22）（22pter22q11:9q349qter）,（1）Ph染色体,原因： t（9；22）（q34；q11）易位 结果导致9q+和22q-（ Ph1）,意 义： 诊断依据：约95%的CML病例中存在Ph1 染色体； 早期诊断依据：Ph1染色体先于临床症状出现。 预后判断依据： Ph1阴性CML对治疗反应差，预后不佳；,（1）Ph1染色体,（2） 14q染色体,t(8;14)(q24;q32),见于75的Burkitt淋巴瘤。,（2） 14q染色体,三、染色体脆性部位与肿瘤,染色体脆性部位：染色体上某一点由于其分子结构上的特点，在一定条件下（如叶酸缺乏时），易于发生变化而成裂隙或断裂。 分 类： 1、罕见型 2、普通型,脆性部位与肿瘤的发生,恶性淋巴瘤细胞：易位t(12；14)(q13；q32)，染色体脆性部位12q13的表达高达13%。 急粒白血病：倒位inv(16)(p13q22)，染色体脆性部位16q22也有3536%的表达率。 常见型脆性部位表达率增高反映染色体稳定性降低。,47,第三节 癌基因和抑癌基因,肿瘤发生的分子基础,48,癌基因的发现,1910年Rous 发现鸡肉瘤病毒(RSV-RNA反转录病毒）。 1970年，Martin等通过分析野生型RSV和缺失转化能力的变异株病毒基因的差别，发现细胞的恶性转化与RSV基因组中的一个特定基因Src相关，命名为V-Src。 1976年Bishop证明正常细胞中存在与v-oncogene同源序列细胞癌基因c-oncogeng或原癌基因。 80年代初 Weinberg 等几个实验室通过转染实验证明人体细胞中的癌基因H-ras。 现已发现100多种的oncs。,49,病毒癌基因是存在于肿瘤病毒基因组中、使靶细胞发生恶性 转化的基因。 正常细胞内存在与病毒癌基因同源的基因, 称为细胞癌基因,序列上高度同源； c-onc有内含子，v-onc无内含子； v-onc有致癌能力，而c-onc无，但突变后可能致癌；,50,通过转染实验证明人体细胞中的癌基因H-ras。,51,理解： 细胞癌基因是细胞正常生长、分化所必需的，是生长发育过程中所不可缺少的。 在发育过程中的一定时间、一定组织中定量的表达，产生生命活动中所必需的蛋白质，促进某些生命过程的进行，使生长发育得以实现。在机体生长发育过程完成后多处于关闭状态，即不表达或低表达。 一旦在错误的时间，不恰当地点，不适量表达即可能导致细胞无限制的增长而趋于恶性转化。,52,原癌基因（proto-oncogene） 正常细胞内存在的、 参与细胞生长分化并具有使细胞癌变潜能的基因 癌基因（oncogene） 使细胞发生癌变、引起细胞无限增殖和恶性转化的基因。 在肿瘤细胞中原癌基因往往被激活，处于活跃表达的状态,蛋白激酶,信号转导蛋白,生长因子,核内转录因子,细胞癌基因的分类,程序性细胞死亡调节因子,蛋白激酶类（protein kinase）,产物均属酪氨酸激酶受体，各种生长因子与相应受体结合，能引起受体酪氨酸激酶活化，引起细胞增殖。 C-fms 、C-ros、C-trk、C-kit和C-met等。,产物为生长因子，能与相应细胞生长受体结合并引起细胞的增殖。 C-sis，C-int2、C-hst等。,生长因子类（growth factor）,信号转导蛋白类（single transduction protein）,产物为在细胞内起信号传导作用的G蛋白类。生长因子与相应的受体结合后，通过细胞内系列分子间的相互作用，最终把信号传至核内，引起细胞增殖。 C-ras、C-src、C-abl、C-yes、C-raf、C-mos等。,核内转录因子类（transcription factor）,产物为DNA结合蛋白，参与基因的表达和复制的调控。 C-mys、C-jun和C-fos等。,程序性细胞死亡调节因子 可以使细胞不受程序性死亡调节，可以使细胞产生无限增值并容易形成肿瘤。如BCL-2,59,癌基因在细胞内的分布,60,癌基因的激活机制,细胞中原癌基因可以通过一些机制被激活,导致基因表达或过表达,从而使细胞癌变, 一般分为4类: 基因扩增 启动子插入激活 点突变 染色体易位或重排,61,1 点突变（point mutation）,单个碱基突变而改变了编码蛋白质的功能使癌基因激活. K-ras N-ras, H-ras，12、13、61 codon突变,62,2 基因扩增（gene amplification） 细胞学： 均质染色区（HSR）缺少正常深、浅染色区的染色体某个节段 双微体（DM）染色体区域重复复制形成的许多DNA片段释放到胞浆中形成分散的、成双的染色体小体。是一对环状、约1Mb长的DNA片段；由于没有着丝粒，DMs随机分配到子代细胞中。 分子水平： 基因拷贝倍增。神经母细胞瘤 N-myc,双微体,64,3 染色体易位，基因重排 染色体断裂与重排导致细胞癌基因在染色体上的位置发生改变,易位到启动子或增强子附近而被激活,或与其他高表达基因形成融合基因. CML t（9；22）9q+ 和 22q-（ Ph1） BL t（8；14） 8q- 和 14q+,65,如逆转录病毒感染细胞后，其基因组两端的长末段重复序列（LTR）插入到c-onc的适当位置，其启动子可使c-onc激活，这是动物细胞c-onc的主要激活方式。,4、病毒诱导与启动子插入,66,人类肿瘤的代表性癌基因及其分类 前癌基因作用 癌基因 活化机制 亚细胞定位 人类的肿瘤 生长因子： PDGF-链 sis 过度表达 细胞外 星形细胞，骨肉瘤，乳腺癌等 FGF hst-1 过度表达 细胞外 胃癌，胶质母细胞癌 生长因子受体： （具蛋白质激酶活性） EGFR家族 erb-B1 过度表达 透膜 肺鳞癌，脑膜瘤，卵巢癌等 erb-B2 扩 增 透膜 乳腺癌，卵巢癌，肺癌，胃癌等 erbB-3 过度表达 透膜 乳腺癌 csf-1受体 fms 点 突 变 透膜 白血病 参与信息转导蛋白质： 结合GTP H-ras 点 突 变 胞膜内 甲状腺癌，膀胱癌等 K-ras 点 突 变 胞膜内 结肠癌、肺癌、胰腺癌等 N-ras 点 突 变 胞膜内 白血病，甲状腺癌 细胞核调节性蛋白质： 转录活化物 c-myc 易 位 核 内 Burkitt淋巴瘤 N-nyc 扩 增 核 内 神经母细胞瘤，肺小细胞癌 L-myc 扩 增 核 内 肺小细胞癌,67,二、肿瘤抑制基因/抑癌基因 （Tumor Suppressor Gene ，TSG）,正常细胞中存在的一类调节细胞生长增殖分化的基因，具有抑制肿瘤细胞增殖作用。 与原癌基因区别： 原癌基因是显性基因，一个等位基因突变即可显示致癌效应； 肿瘤抑制基因的突变，则是隐性的。一个肿瘤抑制等位基因发生突变，不会发生致癌效应。即只有当其一对基因拷贝失活、丧失功能后，形成隐性状态才失去抑制肿瘤发生的作用，故亦称隐性癌基因。,68,TSG研究的途径 （发现TSG的方法和证据）,细胞融合实验 克隆第一个TSG-RB1,69,细胞融合实验,Harris（1971） 应用微细胞技术 将含有一条正常Chr的微细胞与肿瘤细胞融合，可抑制肿瘤，这为寻找TSG提供线索。,70,克隆第一个TSG RB1,细胞遗传学证据： 1976年 对多个RB 患者Chr缺失鉴定，最后确定于13q14,RB1基因 分子遗传学证据： 1983年 Cavanee用13q12-q14片段为探针，经杂交实验确证 存在此区域存在一个4.7kb的基因 1986年 Friend 首先分离一cDNA 克隆。 Lee WH又克隆了三个重叠的cDNA克隆，进行 RB基因测序。 1988年 Su Huang HJ用反转录酶为载体将RB导入RB细胞系， 基因表达并抑制肿瘤特征，证实RB1是一个TSG。 RB1： 200kb长，27exons mRNA 4.7kb，编码105kd蛋白，928个氨基酸, 是一与DNA结合的磷酸化蛋白质， 具有-GGAAGTA元件，受p53调节。,72,RB基因 第一个被克隆的TSG,肿瘤抑制基因及其产物 基因名称 染色体定位 诱发的肿瘤类型 Rb 13q14 视网膜母细胞瘤、骨肉瘤、 小细胞肺癌、乳腺癌等 WT1 11p13 儿童肾细胞瘤、肺癌等 P53 17p13.1 多种肿瘤 NF1 17q11.2 神经纤维瘤、肉瘤、胶质瘤 P21 6p21.1 多种肿瘤 APC 5q21 家族性腺瘤息肉 DCC 5q21-22 家族性腺瘤息肉,p53基因,基因定位：17p13.1，全长20kb。 与目前已知的任何一种肿瘤抑制基因和癌基因相比，P53基因在50%左右的人类恶性肿瘤中存在变异，占第一位。,三、肿瘤转移基因与转移抑制基因,肿瘤转移基因：基