肿瘤遗传(选修)ppt课件.ppt

医学遗传学 细胞生物学教研室 肿瘤遗传学Cancergenetice 罗京 淋巴癌 48岁 陈晓旭 乳腺癌 42岁 梅艳芳 宫颈癌 40岁 乔布斯 胰腺癌 56岁 第一节肿瘤发生的遗传因素第二节遗传性恶性肿瘤和癌前病变第三节肿瘤的遗传易感性第四节染色体异常与肿瘤第五节癌基因与肿瘤抑制基因第六节肿瘤发生的遗传学说 主要内容 肿瘤 由一群生长失去正常调控的细胞所形成的新生物 肿瘤遗传学应用遗传学的基本原理和方法 从遗传学的不同角度探讨肿瘤发生 发展与遗传关系的一门学科 肿瘤遗传学概述 肿瘤是一种体细胞遗传病 各种环境因素作用于体细胞的遗传物质 引起DNA或染色体改变 在此基础上 一个体细胞才能去分化并无限制地增殖而形成肿瘤细胞 再经过促进和进展等过程 才形成各种恶性肿瘤 肿瘤是一类严重危害人类健康的疾病 大量的证据表明 肿瘤的发生与遗传和环境有密切的关系 大部分肿瘤与基因突变相关 肿瘤易感性与多基因相关 每一个正常细胞中都存在两种情况 一种是某一特定的染色体基因抑制细胞分裂 它的丢失将引起肿瘤细胞的无限生长 另一种是某一特定的染色体基因促进细胞的分裂 当受到刺激激活时 细胞就发生分裂 由此推断 恶性肿瘤细胞的快速无限增殖 是由于促进分裂的染色体所致 癌发生于一个细胞的 恶变 克隆 癌起源于单细胞的恶变癌有家族性和散发性 发生在生殖细胞的突变是可遗传的 具有家族性 肿瘤的发生多因素 多基因 多阶段 多途径 几个观点 癌发生涉及多个基因的变化 细胞水平 癌是体细胞遗传病基因水平 癌是多基因病癌的发生与常见的复杂性疾病一样 也是由遗传因素 基因变化 和环境相互作用的结果 癌的遗传事件不是单一而是多途径如DNA甲基化 癌是多途径机制癌的发生经历基因多次突变的累积 其发展是一个多因子介入的多阶段过程 癌是多阶段细胞癌变是细胞去分化的结果 主要表现出低分化和高增殖的细胞特征 早发现 早治疗 早预防 第一节肿瘤发生中的遗传因素 一 肿瘤的家族聚集现象 1 癌家族 cancerfamily 是指一个家系中 恶性肿瘤的发病率高 约20 发病年龄较早 通常按常染色体显性方式遗传 即在一个家系中几代人有多个成员发生同一器官或不同器官的恶性肿瘤 例如 1913年Warthin报道了一个癌家族 调查始于1895年 后来经Henser 1936 和Lynch 1965 1971 1976 的继续调查获得资料 家族10个支系7代人842人中 有95名癌患者 患者有不同器官的癌 以结肠癌为主 48人 此外有子宫内膜癌18人 胃癌 卵巢癌 胰癌 乳腺癌等 发病年龄早 男女发病机会均等 符合常染色体显性遗传 AD Li Fraumeni综合征 LFS 是以乳腺癌为主的癌家族综合征 呈AD 还患有脑瘤 骨肉瘤 横纹肌肉瘤 白血病 肺癌 结肠癌 肾上腺皮质癌等 2 家族性癌 familialcarcinoma 家族性癌 是指一个家族内多个成员患同一类型的肿瘤 如 结肠癌病人有12 25 有家族史 因此结肠癌可认为是家族性癌 许多常见的肿瘤 如乳腺癌 胃癌 肺癌等 一般为散发 但患者的一级亲属的发病风险高于人群3 5倍 表明有家族聚集现象 属于多基因遗传的肿瘤 二 同卵双生子发病一致率研究 77对白血病患者双生子调查 同卵双生者发病的一致率高 遗传因素 20对同卵双生子发病部位调查 患者均患同一部位的同样肿瘤 遗传因素 双生子调查中发现 同卵双生发病的一致率高 主要是他们的遗传物质基础相同 遗传的表型也基本相同 三 肿瘤发生的种族差异 移居到美国的华人鼻咽癌的发病率 美国白人高34倍 黑人很少患皮肤癌 睾丸癌日本妇女患乳腺癌 白人 松果体瘤 其它民族10多倍 种族是在地理 文化和遗传背景等方面相对隔离的人群 不同种族中某些肿瘤发病率有明显的差异例如 鼻咽癌中国人马来人印度人发病率13 3 3 0 4 肿瘤发生的种族差异 主要是由于遗传基础不同造成的 同样说明肿瘤发生与遗传因素有关 第二节遗传性恶性肿瘤和癌前病变 遗传方式 多为常染色体显性遗传 发病常为双侧性或多发性 年龄早 遗传性肿瘤虽然少见 但在肿瘤病因学研究上有重要意义 遗传性恶性肿瘤 一些比较少见的恶性肿瘤是由单个基因的突变引起的 属于遗传性恶性肿瘤 遗传性癌前病变 有的单基因病和综合征中 有不同程度患恶性肿瘤倾向 称为遗传性癌前病变 家族性结肠息肉神经纤维瘤基底细胞痣综合征 遗传性癌前病变 为眼球视网膜的恶性肿瘤 发生率1 15 000 1 28 000 多见于4岁前发病 症状早期为眼底灰白肿块 无自觉症状 很难发现 待肿瘤长入玻璃体 使瞳孔呈黄色光反射时 才被发现 称为 猫眼 恶性程度高 可随血液循环转移扩散 也能直接侵入颅内 一 遗传性恶性肿瘤 一 视网膜母细胞瘤 RB 视网膜母细胞瘤 RB 遗传性非遗传性 散发型 AD遗传散发有家族史无家族史双侧单侧 约90 早发 1 5岁前 晚发 2岁后 20 25 75 80 研究发现 一部分视网膜母细胞瘤患者有13号染色体长臂缺失核型为46 XX XY del 13 q14 病例常伴有畸形 大嘴大耳 宽鼻梁 智力低下等 发病机理 二次突变学说 认为视母细胞瘤的发生需经二次以上突变 生殖细胞 分子水平研究表明 视母C瘤基因 RB 是一种抑癌基因 正常人RBRB纯合子生殖细胞突变后形成杂合子RBrb 由于rb为隐性 杂合子RBrb仍具抑癌功能 所以是携带者 再发生一次突变形成纯合子rbrb或半合子rb 才失去抑癌功能而致恶性转化 第一次体细胞突变 第二次体细胞突变 视网膜母细胞瘤发生机制图解 散发型 杂合性丢失 当等位基因处于杂合时 会出现丢失或突变另一个基因的趋势 称为杂合性丢失 LOH 抑癌机理 RB基因产物是与DNA结合的磷酸化蛋白 去磷酸化后 与细胞转录因子 E2F 结合而抑制细胞周期由G1 S期的进展 从而抑制细胞增殖 二 肾母细胞瘤 Wilms瘤 WT 婴幼儿恶性胚胎肿瘤 患者腹部有无症状的肿块 发病率为1 10 000 3 4的肿瘤发生在4岁以前 90 在20岁前发生 可分为遗传型和非遗传型 遗传性非遗传性 散发型 AD遗传散发双侧单侧早发晚发38 62 临床表现 患者腹部有无症状的肿块 肿块光滑 质坚硬 伴有无虹膜 泌尿生殖道畸形 智力低下 则称为WAGR综合征 研究表明 Wilms瘤基因 WT 是一种抑癌基因 基因产物为一种有锌指结构的蛋白质 与早期生长反应基因 EGR 1 的DNA相结合而抑制其转录激活作用 患者的肿瘤组织中有WT的纯合缺失 其正常组织中则为杂合子 Wilms瘤发生机理可能与视网膜母细胞瘤相同 一些无虹膜症患者 发现11号染色体短臂中间缺失 核型46 XX XY del 11 p12p13 研究表明 在11p13上有抑癌基因 它的缺失与肾母细胞瘤的发生有关 三 神经母细胞瘤 Neuroblatoma NB 一种儿童常见的恶性胚胎瘤 起源于神经嵴 发病率约1 10 000 有的伴有神经纤维瘤 神经节瘤 甲状腺髓样瘤嗜铬细胞瘤等 可分为遗传型和非遗传型 遗传性非遗传性 散发型 AD遗传散发早发晚发多发单发20 80 致病基因定位于1p36 该基因的第一次突变可能只干扰神经嵴的正常发育 第二次突变才导致恶性肿瘤的发生 一些单基因遗传病和综合征中 有不同程度的患恶性肿瘤倾向 称为癌前病变 其遗传方式大部分为AD 一 家族性结肠息肉 FPC 家族性结肠息肉症 人群发病率为1 10000 表现为青少年时结肠和直肠已有多发性息肉 尽管无症状 但35岁左右恶变为结肠癌 90 未经治疗的患者将死于结肠癌 基因定位于5q21 是一种抑癌基因 二 癌前病变的肿瘤 结直肠密集分布的腺瘤性息肉 可引起消瘦 肠道梗阻和便血 极易变为结肠腺癌 结肠息肉基因产物是参与细胞连接 细胞周期调控及转录调控的多功能蛋白 家族性结肠息肉症系谱 结肠内壁上有大小不等的息肉 多在30岁前无症状 但有发展为结肠癌的趋势 其症状是便血带有粘液 肠梗阻等 遗传方式 常染色体显性遗传 AD 二 神经纤维瘤 NF1 遗传方式 常染色体显性遗传 AD 临床表现 患者的皮肤有牛奶咖啡斑和纤维样皮肤瘤 有6个以上直径超过1 5cm的牛奶咖啡斑可诊断为该病 在儿童期时皮肤可出现神经纤维瘤 主要分布于躯干 大小不一 质软 数多 成年患者的虹膜上可出现小结节 3 15 可恶变成纤维肉瘤 鳞癌等 基因定位于17q11 2它是一种抑癌基因 三 基底细胞痣综合征 BCNS 遗传方式 常染色体显性遗传 AD 临床表现 患者的面部 手臂和躯干部有多个基底细胞痣 青春期增多 可发生恶变 40岁时大部分恶变为基底细胞癌 基因定位于9q22 3 q31 以上三种单基因病均为癌前病变的肿瘤 表皮痣 以上遗传性恶性肿瘤或癌前病变由单基因决定 按照孟德尔方式传递 证明了肿瘤发生中的遗传因素 然而 多数情况下 人类肿瘤不能用单基因遗传方式解释 复杂的多基因基础和环境因子共同作用 在决定肿瘤易感性上起重要作用 第三节肿瘤的遗传易感性 一些恶性肿瘤的发生有一定的遗传易感性 在此基础上接受了外界环境因素的作用 即可导致肿瘤的发生 肿瘤遗传易感性 指在一定内 外环境因素影响下 由于遗传基础决定的个体易患某种恶性肿瘤的倾向性 既包括染色体水平改变 也有基因水平的改变 一 染色体的脆性部位与肿瘤 二 染色体不稳定综合征与肿瘤 三 免疫缺陷与肿瘤 四 染色体病与肿瘤 一 染色体的脆性部位与肿瘤人类染色体上还有一些易发生断裂的部位 称为可遗传的脆性部位 其中一些与瘤细胞染色体异常的断裂点一致或相邻 另一些与已知癌基因的部位一致或相邻 如 叶酸敏感的脆性部位 2q11 2q13 6p23 8q22 9p21 Xq27 肿瘤的关系 一些恶性肿瘤染色体畸变断裂点与脆性位点一致 为染色体重排提供了条件 二 染色体不稳定综合征与肿瘤一些疾病由于DNA修复缺陷而致染色体不稳定 易于发生断裂或重排 称染色体不稳定综合征 在此基础上易患白血病或其它恶性肿瘤 主要包括 Bloom综合征Fanconi贫血毛细血管扩张性共济失调着色性干皮病 Bloom s综合征Fanconi贫血毛细血管扩张性共济失调着色性干皮病 共同特征 遗传方式 常染色体隐性遗传 AR DNA修复系统异常 所以染色体DNA不稳定 易于发生断裂或重排 易患白血病或其他恶性肿瘤 在患者外周血淋巴细胞培养中 姐妹染色单体交换 SCE 高于正常人10倍 主要是DNA聚合酶 连接酶活性 DNA修复酶有缺陷 其编码的基因 BLM已定位于15q26 1 一 Bloom综合征遗传方式 常染色体隐性遗传 AR 多见于东欧犹太人 患者身材矮小 一岁时面部暴露于日光的部位出现蝴蝶状红斑 毛细血管扩张所致 免疫功能缺陷 常伴有白血病 遗传方式 常染色体隐性遗传 AR 是一种儿童骨髓疾病 全血细胞 又称先天性全血细胞减少症 在临床上相当罕见 白血病的发生率比一般人高20倍 伴侏儒 小眼球 心 肾畸形 皮肤有牛奶咖啡斑或色素沉着 可发生鳞状上皮癌 其染色体自发断裂率高 病因 缺少核酸外切酶 非同源染色体之间常交联 易位 致病基因定位于20q13 二 Fanconi贫血 Fanconi贫血的异常染色体a示单位断裂 b示非同源染色体断裂后交换 一些科学家们已经找到了与范科尼贫血相关的13个基因 当这些基因发生突变的时候就会引起该病 但人们对这些基因所扮演的确切的角色仍然不清楚 三 毛细血管扩张性共济失调遗传方式 常染色体隐性遗传 AR 多在儿童期发病 1岁左右学走路时出现共济失调 4 6岁时 面部 颈部毛细血管扩张 动眼N障碍 眼球不能随意转动 免疫功能缺陷 患者拌有白血病 特别是T淋巴细胞白血病和乳腺癌 致病基因定位在11q22 q23 四 着色性干皮病遗传方式 常染色体隐性遗传 AR 患者皮肤对紫外线敏感 受到阳光照射的部位 色素沉着 红斑 水泡 结疤 皮肤癌 常在儿童期发生恶性肿瘤而死亡 原因 患者体内DNA修复系统缺陷 缺少核酸内切酶 不能切除被紫外线诱发的嘧啶二聚体 由基因突变引起 三 免疫缺陷与肿瘤肿瘤的发生是一个多步过程 免疫缺陷能使突变细胞得以逃脱免疫监视 而发展成为肿瘤 许多免疫缺陷患者都有易患肿瘤的倾向 例如无丙球蛋白血症 免疫缺陷症等 患者淋巴细胞减少 无浆细胞 不能形成抗体 常常被病菌感染早期死亡 幸存者易患白血病和淋巴系统肿瘤等 四 染色体病与肿瘤临床资料表明 染色体病患者易患肿瘤 例如 21三体综合征 先天愚型 易患白血病 18三体综合征易患肾母细胞瘤 Turner综合征 性腺发育不全 易患卵巢癌 Klinefelter综合征 先天性睾丸发育不全 易患男性乳腺癌 综上所述 染色体脆性部位 染色体不稳定综合征 免疫缺陷病 染色体病它们与肿瘤的发生有关 在决定肿瘤的易感性上起重要作用 即说明易感基因的存在 肿瘤具有遗传易感性 第四节染色体异常与肿瘤 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 1941年 Boveri提出了肿瘤的染色体理论 证明肿瘤细胞来源于正常细胞 染色体畸变是引起细胞恶性转化的主要原因 肿瘤的染色体异常多数肿瘤都有染色体异常 同一肿瘤的各细胞中 染色体有相同的特点 这表明它们来源于一个共同的突变细胞 经分裂形成克隆 由于内外环境的影响 同一肿瘤细胞有不同的核型 不同核型的细胞生存和增殖能力不同 有的细胞在选择中被淘汰 有的则形成增殖优势 肿瘤染色体异常 染色体数目异常染色体结构异常 一 染色体数目异常 超二倍体亚二倍体亚三倍体亚四倍体 多为非整倍体 也有整倍体的改变 三倍体 四倍体 六倍体 八倍体等称为多倍体 高异倍体 同一肿瘤的每个细胞具有共同的染色体特点经分裂 增殖形成克隆同一突变细胞由于各种因素影响 克隆癌细胞核型有不同变化 克隆演化主导克隆 干系 众数 指干系的染色体数目为众数 非主导克隆 旁系 肿瘤细胞群通过淘汰和生长优势 逐渐形成占主导地位的细胞群体 即干系 stemline 干系的染色体数称为众数 modalnumber 干系以外有时还有非主导细胞系 称为旁系 sideline 然而由于条件改变 旁系可以发展为干系 有的肿瘤没有明显的干系 有的则可以有两个或两个以上的干系 肿瘤染色体异常的另一个特点是 即使在一个肿瘤中 各瘤细胞的染色体也不完全相同 甚至差别较大 但大多数肿瘤都可以见到1 2个干系 干系细胞的百分比并不固定 一个癌细胞的染色体共104条 包括许多异常的染色体 二 染色体结构异常 大多数的肿瘤细胞染色体数目异常的同时 还有结构异常 异常类型表现出 无规律性 结构异常包括缺失 倒位 重复 易位 环状染色体 双着丝粒染色体 等臂染色体等 在肿瘤细胞中形成的特定结构异常的染色体 能够稳定遗传 称为标记染色体 特异标记 非特异标记 指经常出现在某一类肿瘤细胞内 对该肿瘤具有代表性 标记染色体 见于少数肿瘤细胞 对整个肿瘤来说不具有代表性 1 特异性的标记染色体 1 Ph染色体1960年首先在美国费城 Philadelphia 发现 95 慢性粒细胞性白血病 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Ph染色体 原因 t 9 22 q34 q11 易位结果导致9q 和22q Ph1 Ph染色体的发现首次证明了一种染色体结构畸变与一种特异性肿瘤的恒定关系 Ph染色体是慢性粒细胞白血病典型的特异性标记的染色体 临床意义 1 作为CML诊断参考依据 约95 的CML病中存在Ph染色体 2 用于预后判断 Ph染色体出现率 说明病情好转 3 用于早期诊断 Ph染色体出现在临床症状之前 t 9 22 q34 q11 9q 和22q Ph1 95 CML Ph染色体示9 22易位 9q34 22q11 示22q 示9 2 14q 染色体14q 染色体是Burkitt淋巴瘤 常见于非洲儿童的恶性淋巴瘤 所特有的结构异常染色体 在75 的患者中存在 现在世界各地都发现类似的病例 我国也有少数病例报道 患者主要为儿童和青年人 男性多于女性 Burkitt淋巴瘤临床上有非洲地区性 散发性和HIV相关性三种形式 EB病毒的潜伏感染和非洲地区性的Burkitt淋巴瘤有密切关系 原因 易位t 8 14 q24 q32 形成8q 和14q 两条异常的染色体易位 融合基因 癌基因激活 病变特点为肿瘤常发生于颌骨 颅面骨 腹腔器官和中枢神经系统等 也可波及其它脏器包括胃 肠 腹膜 肝 脾 肺 长骨及脑受累少见 约20 侵犯淋巴结 一般不累及外周淋巴结和脾 也很少发生白血病 颌骨和眼眶的肿瘤在局部生长 侵蚀破坏附近组织 造成面部畸形 肿瘤发生于腹腔 常形成巨大肿块 并可累及腹膜后淋巴结 卵巢 肾 肝 肠等 累及中枢神经系统的肿瘤可侵犯脑膜或压迫脊髓 3 实体瘤的染色体缺失肺癌 包括小细胞肺癌 肺腺癌 肺鳞癌 有3号染色体短臂的缺失 del 3 p14p23 视网膜母细胞瘤 13q 有13号染色体长臂的缺失 del 13 q14 肾母细胞瘤 11p 有11号染色体短臂的缺失 del 11 p13p14 一些肿瘤常见的染色体异常 2 非特异性的标记染色体 指出现在多种肿瘤细胞内的标记染色体 它们并不为某种肿瘤所特有 常见的有双微体 巨A染色体 巨大近端着丝粒染色体 环形染色体等 细胞内基因扩增时染色体某个节段出现相对解螺旋的浅染色区 它们脱离染色体后形成的大量分散 成对的匀染小体 1 双微体 双微小染色体 多见于神经源肿瘤和小儿肿瘤 如 神经母细胞瘤 神经胶质瘤 横纹肌瘤 胚胎性肉瘤等 双微体是肿瘤细胞中成对出现的两个直径约0 5 m的球状染色体 在一个肿瘤细胞中双微体数目1对到50对不等 Myc基因扩增形成双微核 黄色 的核型引自MolecularBiologyoftheCell 4thed 2002 2 巨A染色体巨A染色体又称巨大亚中央着丝粒标记染色体 是A组 1 3号 的染色体易位而成 在精原细胞瘤 乳腺癌 鼻咽癌等肿瘤细胞中发现这种标记染色体 3 巨大近端着丝粒染色体比正常细胞中大近端着丝粒染色体 13 14 15号 还要大 已在多种肿瘤中发现 如胃癌 结肠癌 鼻咽癌 肺癌 喉癌 宫颈癌 卵巢癌 精原细胞癌 淋巴肉瘤 黑色素瘤等 三 肿瘤染色体的脆性位点 脆性部位在人类染色体上还有一些易发生断裂的部位 称为可遗传的脆性部位 其中一些与肿瘤细胞染色体异常的断裂点一致或相邻 另一些与已知癌基因的部位一致或相邻 当脆性部位断裂后 可导致肿瘤的发生 注意 大多数染色体异常不属于某种肿瘤所特有 某种染色体异常可出现在不同肿瘤中 大多数实体瘤中很少有恒定的标记染色体 染色体异常不是肿瘤发生的始动因素 而是致癌因子作用的结果 癌变过程的重要环节 它将导致不同事件的发生 包括基因激活 失活 转录异常 扩增等 继而导致细胞的癌变 第五节癌基因与肿瘤抑制基因 肿瘤发生的分子基础 癌基因抑癌基因 这两类基因的作用正好相反 它们的异常会导致细胞的异常生长和增殖 或去除正常的生长抑制 结果都会导致肿瘤发生 一 癌基因 癌基因是正常人体和动物细胞内以及致癌病毒内所固有的能引起细胞恶性转化的核苷酸序列 DNA片段 在个体发育的早期与细胞的生长分化等功能有关 但在发育的后期癌基因处于封闭状态 即不表达或低表达 其本身无致癌作用 一旦被激活 它们会异常表达 合成与癌细胞有关的蛋白 使正常细胞转化为恶性细胞 病毒癌基因 v onc 细胞癌基因 c onc 或原癌基因 癌基因分两类 一 病毒癌基因 v onc 是位于逆转录病毒基因组内的一段核苷酸序列 逆转录病毒是一类具有逆转录酶的RNA病毒 能诱发动物产生肿瘤 称为RNA肿瘤病毒 最早发现是1910年 Rous将鸡肉瘤的无细胞抽提液接种到健康的鸡身上 诱发产生了肉瘤 从而发现了Rous肉瘤病毒 1966年 Rous因此获得诺贝尔奖 1970Baltimore和Temin发现病毒感染宿主细胞 RNA逆转录出DNA 整合基因组 1971Martin细胞的恶性转化与RSV基因组中的一个特定基因相关 即病毒癌基因v onc 命名为v src 1971Dresberg证明v src是位于RSV基因组一端的一个RNA片断 根据来源不同病毒癌基因分为4类 腺病毒癌基因 多瘤病毒癌基因 疱疹瘤病毒癌基因 逆转录病毒癌基因 病毒癌基因诱发细胞恶变方式 3种 癌基因直接诱发产生肿瘤 整合诱发细胞癌基因表达 诱发正常细胞恶性转化后 本身在细胞内消失 Bishop用v src的cDNA为探针与正常鸡细胞杂交 证实鸡细胞基因组有与v src同源的序列 提出细胞癌基因或原癌基因C SRC 定义 动物和人类的正常细胞中所具有的与病毒癌基因顺序大致相同的DNA片段 具有潜在的细胞转化基因 激活后可引起细胞癌变 二 细胞癌基因 c onc 或原癌基因 正常细胞内存在与病毒癌基因同源的DNA序列 称为细胞癌基因 序列上高度同源 v onc无内含子 c onc有内含子 v onc有致癌能力 而c onc无 但突变后可能致癌 1 细胞癌基因的特点 1 广泛存在于生物界中 2 基因序列高度保守 3 它的作用通过其产物蛋白质来体现 4 它与细胞生长 增殖 分化有关 并受到精细和严格的控制 被激活后 可导致细胞癌变 2 细胞癌基因的分类及其产物 按其表达蛋白的功能分为 sis家族 生长因子类src家族 蛋白激酶类ras家族 信息传递蛋白类myc myb家族 核内转录因子类 当细胞癌基因受到致癌因子作用时 可以通过多种方式被激活 使癌基因表达 导致细胞癌变 3 细胞癌基因的激活 细胞癌基因激活方式 4种 点突变 启动子插入 基因扩增 染色体断裂与重排 1 点突变激活 细胞内的原癌基因可以因点突变而成为癌基因 产生异常的基因产物 也可由于点突变使基因失去正常的调控而过度表达 因此 突变激活又称为激活的质变模式 例如 膀胱癌 癌基因ras12位密码子GGC GTC 甘氨酸 缬氨酸 结果导致细胞具有转化细胞的特征 现今已在膀胱癌 结肠癌等许多肿瘤发现了ras基因 后者编码一种膜蛋白 称为p21蛋白 2 启动子插入 细胞癌基因附近一旦被插入一个强大的启动子 也可被激活 例如 逆转录病毒基因组的两端含有长末端重复序列 内含较强的启动子 一旦插入到细胞癌基因附近或内部 使癌基因激活 而过度表达 导致细胞癌变 3 癌基因扩增 细胞癌基因通过复制可使其拷贝数大量增加 称基因扩增 为此癌基因编码的蛋白过度表达 从而激活并导致细胞恶性转化 在肿瘤细胞尤其是胚胎神经组织肿瘤细胞中 有时见到的双微体和染色体上的均染区 就是原癌基因DNA片段扩增的表现 在人类肿瘤中 约有95 的病例 细胞中有双微体 它是一对环状不含着丝粒染色体片段 双微体 DMs 细胞内基因扩增时染色体某个节段出现相对解螺旋的浅染色区 它们脱离染色体后形成的大量分散 成对的匀染小体 均质染色区 HSR 是指扩增的DNA片断位于染色体内 形成大段的基因组区域 染色体显带染色时在正常区带之外的一段均匀染色区域 均染色质区 HSR 和双微 DM 染色体断裂与重排导致癌基因的重排或融合 产生异常的蛋白而使细胞转化 例如 慢性粒细胞白血病 95 有染色体易位t 9 22 q34 q11 形成了一种结构与功能异常的融合基因 它编码的蛋白能促成细胞的恶性转化 有时染色体断裂与重排 使癌基因激活和抑癌基因失活 导致细胞癌变 4 染色体断裂与重排形成融合基因 二 肿瘤抑制基因 抑癌基因或抗癌基因 抑癌基因 是一类存在于正常细胞中 能抑制肿瘤形成的基因 功能是抑制细胞的生长 增殖和癌基因的激活 促进细胞的分化 诱导细胞的凋亡 此类基因突变 缺失或失活 引起细胞恶性转化 导致肿瘤发生 表达产物 跨膜受体 胞质调节因子 转录因子 细胞周期因子等 1 抑癌基因的发现 1971Harris发现 小鼠恶性肿瘤细胞 正常小鼠细胞 不形成肿瘤 融合杂种细胞 杂种细胞染色体丢失 出现肿瘤特征 人宫颈癌Hela细胞株 正常成纤维细胞 融合杂种细胞 抑制癌的发生 正常基因组有抑制肿瘤形成的基因 2 已认识的抑癌基因和其功能 1 视网膜母细胞癌基因 RB 患者都有13号染色体大小不等的缺失 重叠部分为13q14 细胞水平 分子水平 1983Cavanee用13q12 q14p7F12作为探针与MSPI的酶切片段进行杂交电泳 发现4 3kb杂合性 酯酶D基因缺失 推测RB在ESD附近 1986年完成RB基因的测序 1988RB基因 逆转录病毒为载体 导入视网膜母系胞瘤细胞系中 抑制肿瘤 证明抑癌基因作用 长200kb 27个外显子 mRNA长4 7kb 928个氨基酸分子量为110kD RB基因功能 RB蛋白质去磷酸化时 与细胞内转录因子E2F相结合 使细胞停止转录 细胞不能通过G1其控制点 R点 不进S期 不增殖 另一方面 RB蛋白质与DNA结合后直接抑制了细胞癌基因C MYC的表达 从而影响DNA的复制 调节细胞周期 抑制细胞增殖 RB基因 30 的视网膜母细胞瘤中涉及Rb基因的缺失 也发现Rb基因的剪接错误 点突变及启动子的缺失 Rb基因的缺失或功能丧失不仅见于视网膜母细胞瘤 而且还见于骨肉瘤 小细胞肺癌 乳腺癌等肿瘤中 1979年发现 定位于17p13 1 长约20kb 含11个外显子 转录2 8kb的mRNA 编码393个氨基酸 53kD的磷酸化的蛋白 细胞周期蛋白 P53基因的突变与50 的肿瘤发生相关 常发生在结肠癌 乳腺癌 肝癌 肺癌等多种肿瘤中 2 P53基因 野生型p53基因称为抑癌基因 正常p53的生物功能好似 分子警察 G1期检查DNA损伤点 监视细胞基因组的完整性 如有损伤 P53蛋白阻止DNA复制 以提供足够的DNA修复时间 如果修复失败 P53蛋白则引发细胞程序性死亡 阻止具有基因损伤 可能诱发细胞癌变的产生 p53基因功能 编码一种磷酸化蛋白质 是一种转录活性因子 可激活 RB p21 p27 cyclinE和CDK2的结合 转录因子E2F的活性 使细胞不能G1进入S期 阻止细胞分裂 抑制 P53基因的作用调节细胞周期 抑制细胞分裂 促进细胞凋亡和分化 保护基因组的完整性 抑制肿瘤细胞生长 P53为核内磷酸化蛋白 作为转录因子调控其它蛋白的活性 达到调节细胞周期和促进细胞凋亡的作用 P53蛋白的失活导致细胞周期的紊乱 失去抑癌作用而使细胞癌变 常见的抑癌基因 抑癌基因在正常情况下能抑制肿瘤的发生 有抑癌作用 当发生异常后而失活 则变为致癌基因 抑癌基因的失活方式 缺失 点突变 DNA甲基化DNA甲基化 指在甲基转移酶的作用下 将甲基转移到DNA的胞嘧啶第5位碳原子的过程 DNA高度甲基化后可使抑癌基因失活 3 肿瘤转移抑制基因 1 转移抑制因子 nm23H1 2 金属蛋白酶的组织抑制因子2 TIMP2 nm23H1基因 17q12 q21 长8 5kb 5个外显子 产物 合成核苷二磷酸激酶A TIMP2基因 17q22 q25 产物可抑制胶原的裂解 从而抑制癌的转移 小结 癌基因可分为病毒癌基因和细胞癌基因 正常的细胞癌基因为生命活动所必需 当细胞癌基因被激活 可导致细胞恶变形成肿瘤 抑癌基因缺失或突变不仅丧失抑癌作用 反而变成具备促癌效应的基因 癌基因的激活与抑癌基因的失活 才具有致癌性 导致细胞癌变 第六节肿瘤发生的遗传学说 一 单克隆起源学说 肿瘤细胞群体来自单一细胞的