肿瘤遗传学医学PPT.ppt

1 肿瘤遗传学癌 85 上皮细胞肉瘤 2 结缔组织 肿瘤骨或肌肉组织细胞新生物 neuplasm 淋巴瘤 5 免疫系统 脾 淋巴结白细胞白血病 3 骨髓造血细胞其它 5 种系突变 5 10 遗传型肿瘤体细胞遗传病散发突变 90 95 散发型肿瘤癌基因细胞分裂失控基因肿瘤抑制基因细胞细胞周期调控缺陷修复酶基因程序性细胞死 凋亡 失灵 2 第一节染色体异常与肿瘤肿瘤的细胞遗传学 体细胞遗传病一 肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异恶化原因 染色体畸变相对性 干系旁系 单克隆起源的多克隆性细胞 干系 stemline 占主导数目的克隆细胞系 旁系 sideline 干系以外占非主导数目的克隆细胞系 众数 modalnumber 干系肿瘤细胞的染色体数目 生长优势 淘汰 3 1 肿瘤的染色体数目异常二倍体 2n 46数目2n 46 超二倍体 hyperdiploid 非整倍体亚三倍体 hypotriploid 数目 3n 69高异倍性亚四倍体 hypotetraploid 数目 4n 922 肿瘤的染色体结构异常易位 缺失 重复 倒位 环状染色体和双着丝粒染色体 非特异性标记染色体 不具代表性标记染色体 markerchromosome 特异性标记染色体 具代表性稳定遗传 4 二 标记染色体的发现及其意义1960年 Nowell 慢性髓细胞白血病 CML Ph染色体 费城染色体 Philadelphiachromosome 9号 9q 临床意义 95 CML Ph染色体阳性 先于临床症状出现 早期诊断 区别其它血液病 Ph染色体阴性 治疗反应差 预后不佳 5 6 首次证实了一种染色体畸变与一种特异性肿瘤的关系 肿瘤是细胞遗传物质损伤引起的 7 Burkitt淋巴瘤 非洲儿童恶性肿瘤 t 8 14 q24 q32 90 8 肿瘤中其他特异性标记染色体改变病名染色体异常Burkitt淋巴瘤 非洲儿童恶性淋巴瘤 t 8 14 q24 q32 脑膜瘤del 22 q12 22视网膜母细胞瘤del 13 q14 慢性髓细胞白血病急性变 8 17q 急性白血病 7 9Wilms瘤del 11 p13p14 结肠息肉 8 14小细胞肺癌del 3 p14p23 肺腺癌 肺鳞癌del 6 q23qter 黑色素瘤 7 22鼻咽癌t 1 3 q41 p11 乳腺癌1号染色体长臂的易位 9 染色体异常在肿瘤发生中的作用实体瘤 少见特异性标记染色体 遗传复杂性和不稳定性 扩增癌基因激活数目异常转录结构畸变生长 分化缺失抑癌基因失活 调节异常 慢性髓细胞白血病t 9 22 q34 q11 Burkitt淋巴瘤 非洲儿童恶性淋巴瘤 t 8 14 q24 q32 视网膜母细胞瘤del 13 q14 均质染色区 homogeneousstainingregion HSR 成神经细胞癌双微体 doubleminutes DMs 某些实体瘤 EGFR 7p13 q22 重复导致EGFR 上皮生长因子受体 基因过表达 癌变 N MYC扩增 易位 突变 10 癌基因 oncogene 是指能引起细胞恶性转化的基因 第二节癌基因 1910 Rous Roussarcomavirus RSV 1966年获得诺贝尔奖1969 Huebner Hodaro 癌基因假说 细胞皆含致癌病毒遗传信息 通常癌基因被阻遏 当调控被破坏 异常表达细胞恶变为癌细胞 1970 Baltimore Temin Dulbecco RNA病毒的逆转录酶 反向转录 交换或重组宿主DNA 1975年获诺奖 1970 Martin v src viraloncogene v onc RSV基因组内存在src病毒癌基因 第一个 能使细胞恶性转化 1971 Duesberg v srcinRSV 野生型和突变型 src缺失 无致癌性 src非必需 从何而来 一 癌基因的发现及识别 11 癌基因来源 1975 Bishop 89年诺奖 用v src探针做Southern杂交C SRC cellularoncogene C ONC 第一个C ONC src基因为原癌基因pro oncogene POG 癌基因起源于动物 转导作用掳获自宿主细胞 感染RSV鸡细胞 正常鸡细胞 12 癌基因 原癌基因是正常细胞中的癌基因同源序列 是细胞生长发育所必需的 癌基因 oncogene 是指能引起细胞恶性转化的基因 原癌基因 protooncogene 细胞癌基因 一旦这些基因在表达时间 表达部位 表达数量及表达产物结构等方面发生了异常 就可以导致细胞无限增殖并出现恶性转化 则为癌基因 13 概念区分 癌基因 病毒癌基因 细胞癌基因 原癌基因 14 二 癌基因 原癌基因及其功能癌基因 oncogene 在致瘤病毒 人体和动物肿瘤中发现的能导致细胞恶性转化的基因 核酸片段 原癌基因 proto oncogene 细胞癌基因 cellularoncogene c oncogene 宿主序列中与病毒癌基因序列具有同源性基因 胚胎发育期有功能 成体被封闭 正常的核苷酸序列 无致癌特性 具转化潜能癌基因 正常序列 基因 胚胎发育 出生后封闭表达时间 部位 数量 产物结构 异常无限增殖 恶性转化 激活 15 原癌基因蛋白产物的功能及生化特性 一 生长因子sisPDGFB platelet derivedgrowthfactor 二 生长因子受体跨膜受体型酪氨酸激酶类 三 信号传导因子 四 转录因子核蛋白 DNA结合蛋白 五 程序性细胞死亡调节因子细胞凋亡 16 细胞内生长信号传递与肿瘤关联基因相互关系 模式图 TRKROSRETMETKITFMSERBB1ERBB2 MAP激酶系 E A B细胞因子 配体区域 转膜区域 催化区域 FOSJUN AP 1 MYCMYBERBAEST BCL2阻止细胞凋亡的蛋白质 17 三 癌基因的激活机制 一 突变 编码蛋白质的结构和功能发生改变碱基替换RAS K RAS H RAS N RAS 突变缺失erbB kit ros met trk插入 二 基因扩增 geneamplification 95 肿瘤复制使拷贝数增加 癌蛋白过表达 N MYC 神经母细胞瘤 HSR DMs 成纤维细胞瘤C MYC 乳腺癌 卵巢癌 鳞状细胞癌L MYC 小细胞肺癌ERBB 胶质细胞瘤 头颈部肿瘤ERBB 2 HER 2 neu 乳腺癌 Herceptin治疗 卵巢癌RAS 胃癌 结 直肠癌 18 神经母细胞瘤N myc基因的扩增均质染色区 homogeneous双微体stainingregion HSR doubleminutes DMS 19 三 染色体重排 染色体易位 1 基因激活 原癌基因易位插入到一个强大的启动子 增强子 转录调控元件附近导致激活 Burkitt淋巴瘤 非洲儿童恶性淋巴瘤 t 8 14 q24 q32 8q24 C myc 编码DNA结合蛋白 14q32 IgH 免疫球蛋白重链 2 基因融合 通过易位同其他基因形成融合基因慢性髓细胞白血病t 9 22 q34 q11 9q34 abl 原癌基因 编码酪氨酸激酶22q11 bcr breakpointclusterregion 145KD 210KD 20 慢性粒细胞白血病 慢性粒细胞白血病t 9 22 q34 q11 Burkitt淋巴瘤 非洲儿童恶性淋巴瘤 t 8 14 q24 q32 融合基因 强力启动子 酪氨酸激酶 21 第三节肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因 tumorsuppressorgene 抑癌基因 抗癌基因 anti oncogene 隐性癌基因 recessiveoncogene 正常细胞中抑制肿瘤发生的基因一 肿瘤抑制基因的发现细胞杂交证明逆转肿瘤细胞表型 11 11 1111 抑制细胞恶性表达 1 11 1 11 1 111 11 86年首次发现肿瘤抑制基因RB 共800余种 22 肿瘤抑制基因的作用 调节细胞周期 调控凋亡调节DNA损伤修复参与细胞的信号传导抑制转录 23 抑癌基因主要在细胞周期内部的调控中发挥作用 G1 S G2和M期都是细胞周期的检查点 当细胞接受细胞外信号后 检查后决定是否进行细胞分裂 癌基因主要在细胞周期外的生长信号传导过程中发挥作用 24 肿瘤抑制基因分类 25 二 部分重要的肿瘤抑制基因p53基因17p13 1 长20kb 11个外显子 393个aa 与结肠癌 乳腺癌 肝癌 肺癌等50 的人类恶性肿瘤有关 26 p53基因 增殖抑制 DNA损伤修复 诱导凋亡 的失活机制 1 自身突变 p53蛋白失去结合能力 最重要 2 MDM2癌基因的负调节 被刺激表达的mdm2蛋白形成一反馈调节环 与p53蛋白结合 催化其降解 抑制p53蛋白的反式激活 使其抑制增殖 诱导细胞凋亡 分化的功能丧失 3 p53蛋白与癌蛋白之间的相互作用 结合后促进其降解 抑制其功能活性 如DNA肿瘤病毒蛋白SV40大T抗原蛋白 腺病毒E1B转化蛋白 人乳头瘤病毒E6蛋白等 27 第四节遗传型恶性肿瘤 视网膜母细胞瘤AD 一 常染色体显性遗传的恶性肿瘤综合征 28 29 GeneRB1 retinoblastoma Chromosomallocation13q14 1 q14 2 InheritanceAutosomaldominant withincompletepenetranceinaround50 ofcases Prevalence1in20 000 Around10 ofcaseshaveafamilialbasis 30 Wilms瘤由MaxWilms医师于1899年首先予以描述 又称肾母细胞瘤 肿瘤起源于后肾胚基组织 为儿童期肾脏最常见的恶性肿瘤 多发生于儿童 偶见于成人 多数为散发性 但也有家族性病例的报道 占1 2 4 以常染色体显性方式遗传 伴不完全外显性 部分病人伴有不同的先天畸形 肾母细胞瘤的发生与位于11q13的WT 1基因 Wilmstumor associatedgene 的丢失或突变有关 31 一 Bloom综合征 MIM210900 Bloom综合征 Bloomsyndrome BS 的临床特征身材矮小 免疫功能缺陷 面部红斑 颜面部畸形 肿瘤 白血病 30岁前 犹太后裔 179 57 二 常染色体隐性遗传的恶性肿瘤综合征染色体不稳定综合征 32 Bloom综合征患者的细胞遗传学改变染色体不稳定性 chromosomeinstability 基因组不稳定性 genomicinstability 细胞株染色体断裂结构畸变 颊粘膜间期细胞微核 姐妹染色单体交换 sisterchromatidexchange SCE 编码序列之间 非编码序列之间 断裂性突变 短期培养淋巴细胞 四射体 33 BrdU5 溴脱氧尿苷dT脱氧胸苷 34 基因定位于15q26 1 基因全长4 5kb ORF长4251bp蛋白质为159kDa 1417个氨基酸残基 编码产物是RecQDNA解链酶家族成员 Bloom综合征 BLM基因 35 Bloom综合征的分子遗传学诊断体外培养细胞BLM基因组DNAPCR扩增全长cDNASSCP技术筛查异常片段 序列分析Bloom综合征的细胞遗传学诊断正常细胞SCEs 10Bloom患者细胞SCEs 50 100 短期 T B淋巴细胞 骨髓细胞B淋巴细胞系 EB病毒转化 长期T淋巴细胞系成纤维细胞系 SV40转化 36 3 分子遗传学BLM基因AR15q26 1转录4 5kb的mRNA 有效可读框 4251个核苷酸残基 翻译蛋白质159kD 1417aa基因编码产物 RecQDNA解链酶DNA依赖性三磷酸腺苷酶DNA解链酶蛋白质的生物学功能 修复BLM基因突变突变型blm蛋白缺乏RecQDNA解链酶活性无法修复异常的DNA结构染色体不稳定性 37 二 Fanconi贫血 Fanconianemia FA MIM227650 1927年 Fanconi报道兄弟三人间患一种综合征 表现为先天性畸形 贫血 骨髓脂肪化 至今文献记载的病例已超过l000例 本病无种族或地区差异 一家中可见多人发病 临床表现 本病为一种常染色体隐性遗传 多5 10岁发病 男 女人约1 3 1 属于先天性再生障碍性贫血 患者智力低下 发育差 随年龄增长逐渐出现发育停滞现象 血象提示全血细胞减少 网织红细胞绝对值减少 贫血为正细胞或稍大细胞性 一些病例红细胞寿命缩短 血红蛋白F增加 骨髓增生减低 但发病初期可增生活跃 浆细胞和组织嗜碱细胞增多 这类病人除有典型再障表现外 还伴有多发性的先天畸形 皮肤棕色色素沉着 骨骼畸形 性发育不全等 其病因可能是染色体的异常 同时 还会伴有精子减少等其它特征 经常与其它疾病伴发 38 特征 AR 1 350000 全血细胞减少症 骨骼畸形 小头 眼裂小 肾畸形 心血管畸形皮肤色素沉着 咖啡牛奶样色斑 儿童期癌发增高 急性单核细胞性白血病 Thereareatleast13genesofwhichmutationsareknowntocauseFA FANCA FANCB FANCC FANCD1 FANCD2 FANCE FANCF FANCG FANCI FANCJ FANCL FANCMandFANCN FANCAin16q24 3 FANCCin9q22 FANCBinxp22 31 FANCGin9p13 FANCD2in3p25 FANCEin6p21 39 染色体不稳定性 染色体断裂 单体断裂 裂隙 双着丝粒染色体 断片 核内复制 Bloom综合征 同源染色体之间Fanconi贫血 非同源染色体之间 40 三 共济失调毛细血管扩张症 ataxiatelangiectasia AT MIM278700 是一种较少见的常染色体隐性遗传病 发病率为0 5 1 O 10万人口 它是累及神经 血管 皮肤 单核巨噬细胞系统 内分泌的原发性免疫缺陷病 其主要临床表现是婴幼儿期发病的进行性小脑性共济失调 眼球结膜和面部皮肤的毛细血管扩张 反复发作的副鼻窦炎和肺部感染 对射线的杀伤作用极其敏感 染色体不稳定性 易患癌症 免疫缺陷等 Louis Bar 1941 首先描述了该病 Boder和Sedgwick 1977 综述分析了该病例 命名为AT 又称Louis Bar综合征 41 AT是一种染色体不稳定综合征 具有自发性染色体断裂和重排的特征 常见有t 14q 14q 即同源14号染色体易位 也有14号染色体与7 8号或X染色体易位的现象 染色体断裂点多见于14q11 q12 7p13 p15和7q32 q35 GeneNameATM Ataxiatelangiectasiamutated isresponsibleforthevastmajorityofA Tcases Location11q22 q23 1 42 ATM ATmutated 11q22 q23 基因全长约150Kb 编码序列12Kb 共有66个外显子 Purkinje细胞 成纤维细胞及淋巴细胞对射线异常敏感野生型AT基因的功能 1 与DNA损伤修复有关 2 抑制细胞凋亡 3 控制免疫细胞对抗原的反应 4 介导细胞胰岛素的反应 5 阻止基因重排 6 可能与性成熟有关 43 四 着色性干皮病 xerodermapigmentosum XP MIM278700 AR 发病率1 25万 皮肤对紫外线敏感 色素斑点 早发性皮肤癌 44 遗传异质性 XPA XPB XPG七种基因 XPA 9q22 3 XPC 3q25 紫外线 TT等嘧啶二聚体 核酸切除修复 NER 系统蛋白质 D相N反A二解方旋向酶解旋 核二D酸聚N内体A切及单酶受链切损断 D填N补A缺聚口合酶 DNA连接酶封闭 45 第五节肿瘤发生的遗传学理论一 单克隆起源假说 monoclonaloriginhypothesisoftumor 单个体细胞基因突变前癌细胞肿瘤细胞单克隆增殖细胞群单克隆起源的证据 白血病 淋巴瘤 相同的免疫球蛋白基因表达 相同的T细胞受体基因重排 相同的标记染色体 实体瘤相同的癌基因或肿瘤抑制基因突变 FISH法 致癌因子 促癌因素 46 体细胞突变和克隆选择的结果女性X连锁基因分析 胚胎早期随机失活 嵌合体 依赖于G6PD活性的细胞染色 女性杂合子 杂合子女性恶性肿瘤癌细胞都含有相同失活的X染色体 X1X2 47 二 癌基因理论 突变 生长因子 生长因子受体 信号传导因子 转录因子 程序性细胞死亡调节因子 基因扩增 染色体重排 癌基因激活蛋白结构改变 酶活性改变蛋白丰度提高 含量增加活性融合蛋白 microRNA 细胞生长调控原癌基因 细胞恶化 48 三 肿瘤抑制基因理论 Knudson的两次突变假说视网膜母细胞瘤 20世纪 70年代 AlfredKnudson遗传性 40 双侧性 多发性 早发性 家族性 早15 30个月 非遗传性 60 单侧性 单发性 发病迟 散发性 两次突变假说 twomutationtheory 两次打击论 two hittheory 细胞恶性转化 两次或两次以上的突变第一次 生殖细胞或父母遗传体细胞第二次 均发生在体细胞 49 Thetwomutationth