Bio2000-Zhan-PPT-2007

1、肿瘤细胞 （Cancer Cell）,一、肿瘤的概念,肿瘤（tumor, neoplasm） 一类由于细胞失去控制地持续增殖导致的扩展性病变。,良性肿瘤（benign tumor） 通常生长缓慢，呈膨胀性扩展，边界清楚，常有包膜，组织分化程度高，局限于原发部位。 恶性肿瘤 / 癌症（cancer, malignancy） 恶性肿瘤是一组疾病，基本特征为细胞失去控制的异常增生，生长迅速，呈浸润性扩展，无包膜或仅有假包膜，组织分化程度差。病变破坏原发部位组织，侵袭邻近组织，并且经淋巴道、血道和种植途径向其他组织器官播散，形成转移病变。,环境致癌因素,1、物理致癌,2、化学致癌,1、生物致癌,A、电

2、离辐射 紫外线等 B、生物靶,A、多环芳香烃 B、亚硝胺类,A、HPV B、EB病毒 C、HBV,肿瘤发生多阶段、多步骤的过程,1、细胞癌变的二阶段学说 Initiation （激发阶段 Promotion （促进阶段 2、 细胞癌变的多阶段模型 （1）、结肠肿瘤模型：Dr. Bert Volgestein,Ras基因突变,DCC 突变,APC,p53 突变,DNA甲基化改变,结肠息肉,良性结肠腺瘤,恶性结肠癌,（2）、乳腺癌模型：Telomerase/Ras/p53mut:,二、癌基因,癌基因或肿瘤基因是指在自然或实验条件下，具有潜在诱导细胞恶性转化的基因，也称转化基因。,细胞的正常生长、分

3、化和死亡的调控,癌基因,抑癌基因,正常增殖,抑癌基因,癌基因,正常分化,细胞转化、癌变和恶性表型形成,肿瘤转移,细胞转化,细胞癌变,病毒癌基因,在正常情况下，一些病毒基因并无活性，但一旦受到辐射或致癌物的作用，就会被活化，并具有诱发肿瘤的作用，这种病毒携带的转化基因就称为病毒癌基因。,细胞原癌基因,一些动物和人的基因中都发现了病毒癌基因的同源序列。这些基因若被某种因素激活，就会转变成有转化细胞活力的癌基因，被称为原癌基因或细胞原癌基因。,A、生长因子：EGFR、PDGF B、信号转导：Ras C、转录因子: c-Myc、c-Jun、c-fos D、抗凋亡因子: Bcl-2、Bcl-XL E、细

4、胞周期蛋白: Cyclin D1 F、p53拮抗蛋白: MDM2、Cdk4,癌基因分类,常见的癌基因,1、 GTP酶：Ras：点突变 （12、13、16 2、转录因子：Myc：基因易位 （8：14)（8： 22) 3、 p53拮抗蛋白：MDM2：基因扩增 4、生长因子：EGFR，Neu ： 基因扩增、点突变 5、抗凋亡因子：Bcl-2：易位 （14：18 6、细胞周期蛋白：Cyclin D， Cdk4：基因扩增,癌基因的激活,1、基因点突变（恒定区） 2、 基因扩增（表达过量） 3 、染色体重排 4 、获得启动子（表达过量）,1、基因点突变（恒定区）,点突变是导致癌基因活化的主要方式。 点突变

5、经常在Ras原癌基因家族中发生。 K-Ras突变位于第12、13、61密码子。 例如H-Ras基因第12位密码子GGC突变为GTC，即鸟嘌呤为胸腺嘧啶所代替，从而使编码的甘氨酸变为颉氨酸。这种微小的差别足以造成H-Ras基因产物P21蛋白的立体结构改变，导致Ras基因的活化。 K-Ras突变经常发生在腺癌、结肠癌、胰腺癌中。,2、 基因扩增（表达过量）,一些原癌基因容易复制成多拷贝，造成基因表达水平增加，从而导致基因活化。 。 三个原癌基因家族Myc、erbB和Ras在许多肿瘤中显示扩增。 如c-Myc的扩增经常发生在乳腺癌、卵巢癌及一些鳞状细胞癌中。MDM2在肉瘤中扩增。,3 、染色体重排,

6、基因表达失调：85的Buriktt淋巴瘤中发现t(8;14)(q24;q32),是原癌基因转录激活的最有特征的例子。 基因融合：慢性粒细胞白血病中t(9;22)(q34;q11) 的易位导致一个衍生的BCR/ABL融合基因的产生，有较高的酪氨酸激酶活性。,4 、获得启动子（表达过量）,Met基因过量表达主要发生在胃癌中。 C-ErbB2基因表达产物p185是一种跨膜蛋白，其结构类似于EGFR，可以接受EGF样物质的信息，刺激细胞增殖。 C-Myc和Ras基因的启动子有甲基化,三、抑癌基因,在细胞增殖过程中产生负调节作用的基因，其功能丧失将导致肿瘤的发生。,抑癌基因的特点,1、某些肿瘤中这种基因

7、结构改变、表达缺 陷或功能失活。 2、这些肿瘤的相应正常组织中能正常表达。 3、将这种基因导入肿瘤中可部分或全部改变肿瘤恶性表型 、或抑制肿瘤生长。,常见的抑癌基因,p53、Rb、 BRCA1,P53,1979年，科学家发现，有一分子量大约为53kDa的细胞磷酸蛋白能与猿猴病毒SV40的大T抗原结合，p53蛋白因此而得名。 人p53基因的cDNA长20Kb，定位于17号染色体p13区，由11个外显子组成。,p53结构,1 60 100 300 393,转录激活区,序列特异性DNA 结合区,四聚体结合区,保守区,P,磷酸化位点,乳腺癌 肝癌 肺癌 食管癌 白血病 淋巴瘤 脑瘤 膀胱癌 大肠癌,5

8、0%-70% 人类肿瘤,基因转录调控功能,人类基因组的保护神,(1),(2),(3),细胞周期监测点,基因组稳定性,抑癌基因p53,细胞凋亡,p53靶基因,p53蛋白对GADD45 基因的调控,Exon 1,Exon 2,Exon 3,Exon 4,p53,WT1,p53,WT1 motif,GAACATGTCT AAGCATGCTg,PPPCWWGYYY PPPCWWGYYY,+1596,p53 consensus (dimer),Rb (retinoblastoma),Rb基因是第一个被发现和鉴定的抑癌基因。 Rb基因位于13p14，包含27个外显子，编码核磷酸蛋白。,Rb,儿童视网膜母细

9、胞瘤 “两次突变”学说,Rb/E2F途径对细胞周期的调节模式,BRCA1基因是世界上第一个被发现的家族性乳腺癌抑癌基因。 BRCA1基因于1994年获得分离和克隆，定位于染色体17q21位点，含有24个外显子。 BRCA1基因的N末端具有一个环指结构，羧基末端有两个BRCT结构。,BRCA1(Breast cancer-associated gene),BRCA1,四、肿瘤的侵袭与转移,转移至肝脏的肿瘤,超过90%的临床病人死于 肿瘤复发和转移,肿瘤侵袭转移的病理生理学过程,原位肿瘤,肿瘤进行性生长,肿瘤血管形成,肿瘤细胞侵入基质,肿瘤细胞进入脉管系统,继发器官局部定位,肿瘤细胞克隆增殖,转移

10、肿瘤,肿瘤微环境形成,肿瘤细胞脱落,1. 细胞粘附分子 ( Cell Adhesion Molecule) 2. 蛋白水解酶 ( Proteinase ) 3. 血管生成因子 ( Angiogenesis factor ),参与侵袭与转移的分子,细胞黏附分子,钙粘素 整合素 选择素 免疫球蛋白超家族 透明质酸受体类,介导细胞细胞之间及细胞细胞外基质之间的粘合与粘附。,细胞粘附分子的功能,1. 相同分子间的识别与结合 ( 同亲性相互作用 ) 2. 不同分子间的识别与结合 ( 异亲性相互作用 ) 3. 同种分子间借助于一种细胞外的介质而相互作用,细胞粘附分子间相互作用的方式有三种,各种细胞粘附分子

11、的模式结构,蛋白水解酶分类,丝氨酸蛋白酶类 半胱氨酸蛋白酶类 天冬氨酸蛋白酶类 基质金属蛋白酶类,肿瘤组织中蛋白酶的含量及活性与转移潜能正相关。 大鼠乳腺癌模型中蛋白酶过表达可使癌细胞的侵袭性及转移增强，瘤体也较大。,蛋白水解酶与肿瘤细胞侵袭、转移的关系,MMP是一族依赖于 Zn2+ 的内肽酶，具有广泛的活性。 迄今已发现 16 种成员，可分为几种亚型。,基质金属蛋白酶 ( Matrix Metalloproteinase, MMP ),MMPs的活化与抑制,活化：各种MMP多以酶原的形式分泌，在细胞外基质中通过纤维蛋白溶酶的作用去掉N端一段序列而被活化。 抑制：MMPs活性可被组织金属蛋白酶

12、抑制（Tissue inhibitor of metalloproteinase, TIMP 1，2，3）抑制。,血管生成 （Angiogenesis）A new blood capillary forms by the sprouting of an endothelial cell from the wall of an existing small vessel.,血管生成相关因子,血管内皮生长因子（VEGF） 成纤维细胞生长因子（FGF） 转化生长因子（TGF-） 肿瘤坏死因子（TNF-） 血管抑制素（angiostatin） 内皮抑制素（endostatin),肿瘤新生血管的生成受到

13、促血管生成分子与血管生成抑制分子之间的精细调控,VEGF,肿瘤血管生成中最重要的因子之一，胚胎血管发育中生成的第一个控制血管生成和发育的因子 五大成员：VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、PGF 缺氧是诱导VEGF-A及受体产生最有效因素 PGF的表达只限于血管生成活跃的组织 VEGF-C是第一个被发现的淋巴管生成因子,VEGF通过与血管EC表面特异性受体结合而发挥生物学效应 主要生物学功能是促进内皮细胞增殖、新生血管生成和增加血管通透性 诱导内皮细胞表达integrin及受体 诱导内皮细胞分泌多种组织蛋白酶（UPA）,肿瘤侵袭与转移相关基因,1. 肿瘤转移相关基因 2.

14、肿瘤转移抑制相关基因,肿瘤转移相关基因：mts1 ( S100A4 ),在转移的肿瘤细胞中高度表达 参与Ca信号诱导剂引发的细胞内过程。其表达对E钙粘素的表达具有抑制作用 转录调控区位于5端上游区和第一个内含子部位 第一个内含子是mts1的功能区 Mts1正义链的过量表达是维持肿瘤转移的必要条件 通过S100蛋白家族中的钙结合蛋白起作用,肿瘤转移抑制相关基因：nm23,Nm23是一个分泌型蛋白，为核苷酸二磷酸激酶（NDPK) NDPK通过信号转导影响肿瘤细胞微管的组合，通过参与调节细胞内微管系统的状态抑制癌的转移。 位于17号染色体，分为nm23-H1和nm23-H2 Nm23-H1的mRNA

15、水平与肿瘤转移抑制相关 基因表达降低和等位基因缺失与肿瘤高转移能力相关,五、细胞周期和肿瘤,细胞周期调控的两种机制,细胞周期 G1/S 监测点,Cdc2,Cyclin B1,T14-P,Y15-P,T161-P,Cdc2,Cyclin B1,T14,Y15,T161-P,Inactive,Active,Wee1 Myt1 Mik1,细胞周期G2/M监测点,Cdc25C,p53-Gadd45通路在细胞周期G2/M 监测点中的调控作用,细胞周期的驱动机制,Signal integrate (PDGF,Ras),Early-response Genes (Jun,Fos,Myc),Delay-res

16、ponse Genes (Cyclins,CDKs),Restriction point (Rb?),细胞周期驱动机制中的限速部分,细胞周期监控机制中p53途径,六、细胞凋亡与肿瘤,细胞凋亡的检测方法,电子显微镜检测：如凋亡小体 细胞核的荧光染色：如核的碎片化 流式细胞技术：如亚G1期的出现 磷脂酰丝氨酸标记法：如与Annexin V结合 DNA Ladder：如形成180bp整数倍DNA片段 单细胞DNA电泳：即彗星检测法 DNA缺口标记法：如TUNEL法 Caspase活性检测：如剪切带的出现,DNA ladder,细胞核的荧光染色,流式细胞技术,亚G1期,细胞凋亡信号通路成员,死亡信号的

17、感受器：如TNF和TNF R等 传递死亡信号的整合：主要是Bcl-2家族 凋亡相关反应的执行者：主要是Caspase家族,基因毒性刺激信号,死亡受体 (TNF 受体家族),连接器蛋白 (Apaf),Caspases-9 (起始者),Caspases-8, 10 (起始者),Caspases-3, 6 (执行者),凋亡,Bcl-2 家族,细胞凋亡的两条主要信号途径,死亡信号,连接器蛋白 (FADD/MORT1, FLIPL),死亡受体途径,线粒体途径,释放细胞色素C,Apaf1,Caspase 9,Caspase 3,细胞凋亡,Caspases 家族,特异性切割天冬氨酸位点的蛋白水解酶 以无活性的酶原形式表达 可以被“死亡受体”途径和线粒体途径激活,Caspase的底物,可以引起