首医大二下9肿瘤分子生物学

1、肿瘤生物学主要内容n 肿瘤发生的基础n 肿瘤转移的基础n 肿瘤靶向治疗的基础2第一节肿瘤发生的基础3一、多因素启动的基础目前对肿瘤的成因研究越来越多的表明，环境因素可引起DNA损伤，如果机体DNA损伤修复缺陷，或组不稳定增加，则易感肿瘤。同时个人的遗传特性也决定了肿瘤的易感性。因此肿瘤发生与环境因素、遗传因素有关。4（一）环境因素1、化学因素根据化学(1) 直接物的作用方式分类：物(direct carcinogen):进入机体后与机体细胞直接作用，不需代谢就能诱导正常细胞如氮芥等。的化学物质，(2)间接物(indirect carcinogen):进入机体后需经体内代谢活化，转变成亲电子活性

2、物质，如多环芳烃类等。活化前的物称前物，活化后的物称终物。5化学机理终物的主要目标是细胞的DNA，其中鸟。嘌呤最易受到终物中一个未配对的外层电子带正电荷，化学性质活泼，易与DNA中富含电子的基团形成DNA 加合物或交联损伤。6根据化学物的靶标分类：(1)遗传毒性化学表观遗传物(genotoxic carcinoma): 以DNA为靶标的物。物(epigenetic carcinoma): 不直接损伤DNA(2)结构，通过修饰作用改变某些与细胞增殖、分化、凋亡相关的表达而引起细胞的化学物。72、物理因素 1879年Harting和Hesse就发现电离辐射与人肺癌发生有关 1902年发现X射线管生

3、产工人易发手部皮肤癌 居里夫人母女死于白血病 1945年 切尔若贝利核电站泄漏8物理因素的分类：（1）电离辐射电离辐射是主要物理性因素。 粒子辐射（particle rediation): 电子、质子、中子、粒子等。 电磁辐射(electromagnetic rediation)：以短波和高频为特征的电磁波。（2）紫外线9物理因素与靶的作用（1） 电离辐射 化学键的断裂 使其他物质电离，产生自由基 DNA断裂 碱基结构的改变（2）紫外线产生活性氧等游离基间接损伤DNA中单个碱基直接损伤DNA引起嘧啶二聚体的形成，如TT，TC，CC等二聚体。这些嘧啶二聚体由于形成了共价键连接的环丁烷结构，因而会

4、引起。10着色性干皮病缺乏切除嘧啶二聚体的修复酶类，在紫外线照射下易产生皮肤癌。113、生物因素生物因素主要包括、细菌、真菌和，其中以因素最为常见。分为DNA肿瘤和RNA肿瘤。12（1）DNA肿瘤机制 急染：后随组的整合，在宿主其他细胞中得以细胞。急自然宿主。 慢性或潜伏，并以溶胞的方式到胞外再染不引起细胞转化，这种细胞往往是的染：细胞后进入潜伏期，仅少量蛋白得以表达，DNA不，往往引起宿主细胞的转化而。13（2）RNA肿瘤 遗传物质为RNA，又称为反转录。宿主RNA 前RNA 整合宿主转导细胞癌、活化细胞癌14（二）遗传因素肿瘤遗传易感性：在相同环境条件下具有更易发生肿瘤的倾向性称为肿瘤遗传

5、易感性。肿瘤遗传易感性反映了遗传变异对环境因素的敏感程度。151、遗传变异与肿瘤发生（1）的不稳定性脆性部位是随机发生断裂的特殊点，与的不稳定性相关，也是环境因素作用的敏感部位。携带可遗传异常脆性部位的人群对多种肿瘤有易感性。16（2）抑癌的种系突变R(视网膜母细胞瘤)Rb是最早发现的肿瘤抑制，最初发现童视网膜母细胞瘤(retinblastoma)，故称为R正常情况下，视网膜细胞含活性Rb。，着视一旦网膜细胞生长发育以及视觉细胞的分化。当Rb丧失功能或先天视网膜细胞瘤。，视网膜细胞出现异常增殖，形成17视网膜肿瘤眼部大型肿瘤所谓的猫眼Rbn Kundsom通过流行病 发现：这类肿瘤中的40%具

6、 性，有遗传倾向，多发生在婴儿， 肿瘤常呈双侧性多个发生，如早期检出并作外科手术切除， 患者长大后仍有发生骨肉瘤等 。其余60%为散发性，无 史，发生于幼儿， 一侧单个肿瘤。n “二次突变”假说：解释这两种类型的肿瘤的发生。18（3）单核苷酸多态性（SNP）SNP是一类基于单碱基变异引起的DNA多态性，其 特定核苷酸突变在人群中出现的频率1%，每1 kb 就有一个SNP。一旦遗传变异发生在与肿瘤相关的编码或调控区，就有可能使肿瘤相关的表达和功能发生变异，造成对环境物的敏感性增高。192、表观遗传性变异与肿瘤发生表观遗传学表观遗传学是研究在不发生DNA序列改变前提下由胞嘧啶DNA甲基化修饰、组蛋

7、白修饰、非编码RNA修饰等主要表现遗传信息改变所致细胞功能发生可遗传变化并最终导致表型变异的遗传学现象和本质的科学。20（1）DNA甲基化与肿瘤n DNA甲基化一般与n DNA非甲基化一般与沉默相关活化相关n DNA去甲基化一般与沉默的活化相关21（2）组蛋白修饰与肿瘤n 组蛋白修饰状态影响表达活性、调节染色质转录活跃或沉默状态转换，为其他蛋白因子和DNA的结合产生协同或拮抗效应。n 组蛋白修饰包括：乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化等。n 组蛋白修饰酶在大部分肿瘤组织中存在突变或表达异常。223、非编码RNA与肿瘤miRNA（微小RNA） miRNA与靶或促进靶mRNA3-UTR结合，抑

8、制靶降解。翻译 miRNA异常表达与肿瘤发生发展密切相关。lncRNA（长非编码RNA） lncRNA通过参与辅助其他调控印记、改变于相应表观遗传学状态，区域或mRNA之上，结合miRNA并中和其调控作用等方式参与肿瘤相关的表达调控。23二、多参与的作用规律细胞的正常生长与增殖主要受两类调控：正调节信号：促进细胞生长和增殖，并其发生终末分化，调控失常时表现为肿瘤细胞的恶性生长。多数癌起这一作用。负调节信号：抑制增殖，促进分化、成熟和衰老，最后凋亡，由抑癌发挥作用。24（一）癌n 1911年Rous 从母鸡身上的恶性结缔组织(肉瘤)中提取滤液， 接种到健康的鸡体内，鸡患上同样的肿瘤。n 1960

9、年Bernhard 用电镜技术观察到无细胞滤液中的因素是,命名为Rous肉瘤(Rous Sarcoma, RSV)n 1963年Dulbeco发现正常细胞理论：可恶变为癌细胞。肿瘤的无细胞滤液中含的是251、癌癌的基本概念(oncogenes):细胞内调控细胞生长分化的异常或表达异常，可引起细胞，它的结构。n 细胞内总体遗传物质的组成部分：正常情况下，这些处于静止或低表达状态，对细胞无害，对维持细胞正常功能具有重要作用。当其受到致癌因素作用被活化并发生异常时，则可导致细胞。26癌(oncogenes, v-onc):组内的癌存在于的结。它不编码分，对也没作用，但它激活后可以使靶细胞增殖、转化。

10、癌。分别RNA癌和DNA癌2728细胞癌(cellular oncogene, c-onc)：存在于生物正常细胞组中的癌，或称原癌(proto-oncogene, pro-onc)存在于生物正常细胞殖及调控相关蛋白质或多肽的组中，是编码与细胞生长繁，在正常情况下，处于静止或低表达状态，当被激活时，有可能导致细胞。29* 细胞癌的特点： 细胞癌与癌同源：V-onc来源于C-onc 无严格种族特异性：高度保守活化人细胞癌 具有生理功能： 生长鸡肿瘤分化 单拷贝结构：相对静止活化癌原癌3031产物在细胞中的位置：ablarbBsisfmsrasyeserbAsrcmyc myb jun fos sk

11、imos323、癌的活化机制点突变（point mutation）上某一个核苷酸发生改变，或局部个别碱（1）基的或，其表达产物氨基酸组成或结构改变, 导致蛋白质功能异常, 肿瘤生成。如：1982年，美国 3 家研究机构（麻省理工大学、国立癌症和哥伦比亚大学）几乎同时实验结果：人c-H-ras 的点突变癌细胞EJ株的恶性转化是由于其原癌（EJ-ras）所致。H-rasGGC (12Gly)正常细胞肿瘤细胞GTC (12Val)33（2）重排（gene rearrangement）重排包括易位，是原癌激活的另式，使无活性或低活性的原癌转移到某些强启动子或增强子附近而激活，从而使原癌基因表达产物显著

12、增加，导致肿瘤的发生。Ø Burkitts 淋巴瘤t(8；14)(q24;q32)Ø CML慢性粒细胞白血病：费城Bcr-Abl3435(3）扩增（gene amplification）原癌增加, 导致通过不明，而使的拷贝数产物的增加；细胞功能紊乱；引起肿瘤的发生。一些肿瘤中发现了癌的扩增，如：在人的急性粒性白血病细胞株HL-60细胞中有c-myc大量扩增，在乳腺癌、结肠癌、胃癌等有c-myb扩增。36（4）低/去甲基化 DNA甲基化的生物学意义：表达维护的完整性调节DNA重组的某些环节抵御的寄生DNA的低甲基化（H-Ras，C-myc） 现认为某些癌是细胞的重要特征，低甲

13、基化可导大量表达和整个组的不稳定性增加。37癌（Oncogene)* 细胞原癌活化点突变重排 扩增低/去甲基化癌转录生长因子生长因子受体信号传导因子转录因子癌产物（蛋白）细胞恶性转化384、部分癌的机制（1）her-2/erbB-2/EGFR-n her-的产物是表皮生长因子受体EGFR超成员，属于酪氨酸蛋白激酶类n 激活后通过酪氨酸激酶活性激活ras和MAPK，并刺激c-jun 和c-fos转录，进而促进细胞恶性转化n 常见变异:扩增n her-2 激活常见于：、癌、胃癌39（2）ran ra的产物属于信号转导蛋白中小G蛋白包括：H-ras、 K-ras、 N-rasn 常见变异: 点突变,

14、突变热点: (12、13、61子)n H- ras突变常见于：黑色素瘤、癌和肺癌K- ras突变常见于： N- ras突变常见于：癌、胆囊癌等肉瘤、黑色素瘤等n ras编码产物： Ras蛋白 (P21: 189AA)n Ras蛋白机制诱导促进细胞增殖的生长因子破坏稳定性破坏细胞周期G1-S限制点抑制细胞凋亡40（3）myn my： c-myc、N-myc、L-myc、包含7个相关P-myc、R-myc、S-myc和B-mycn c-myc 编码产物：Myc在核内，属于细胞从静止进入S期的驱动因子,通过调节下游启动子活性影响细胞周期、细胞凋亡、发育分化、细胞恶性转化n 常见变异：易位、扩增n 恶

15、性激活成红细胞白血病41（4）bcl-2n 1984年, Tsujimoto等发现位于B淋巴瘤易位断点处的bcl-n bcl-。由三个外显子; 编码序列位于外显子2和3之内n 编码产物: Bcl-2是一种膜镶嵌蛋白n 常见变异:n 激活bcl-2易位: 抑制细胞凋亡，使细胞持续增生n 常见相关肿瘤: 骨髓瘤、急(慢)性淋巴细胞白血病42（二）抑癌1、抑癌的基本概念抑癌(cancer suppressive gene, anti-oncogene)是一类存在于正常细胞内，抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的活可能导致肿瘤的发生。，其丢失或失432、抑癌根据抑癌分为以下几类：的生理功能表达产物

16、的亚细胞和功能，n 1. 转录因子和转录调节因子：位于细胞核内，参与细胞周期调控。如：Rb、p53、WT1等。n 2.细胞周期抑制因子：位于细胞基质内，如: p15, p16n 3. DNA损伤修复因子：保证DNA遗传的稳定性，如：BRCAn 4. 细胞膜外表面，与细胞粘连有关，如：DCCn 5. 细胞骨架相关蛋白：防止因细胞骨架的无序性导致细胞异常生长，参与细胞运动和信号传递，如：NF2n 6. 编码GTP酶活化蛋白或磷酸酶：通过降低癌抑癌效应，如：NF1、PTEN活性发挥443、抑癌的失活机制n 1. 点突变：特定类型的肿瘤有特定的突变热点，如：p53丢失：分纯和性丢失和杂合性丢失，如:

17、Rbn 2. 等位n 3. 与癌癌产物结合：某些抑癌产物可以和一些DNA产物作用，如：p53，Rbn 4. 高甲基化：如： p15, p16453、抑癌（1）R的抑制机制(视网膜母细胞瘤)R是最早发现的肿瘤抑制，最初发现童视网膜母细胞瘤(retinblastoma)，故称为Rbn 正常情况下，视网膜细胞含活性R，着视网膜一旦丧失细胞生长发育以及视觉细胞的分化。当R功能或先天膜细胞瘤。，视网膜细胞出现异常增殖，形成视网4647RB+RB+RB+RBRBRBFig. Retinoblastoma is caused by loss of both copies of the RB gene in

18、chromosome band 13 q14. In the inherited form, one chromosome has a deletion in this region, and the second copy is lost by somatic form,both copies are lost by individual somatic events.Normal individual Has 2 RB+ allelesLoss of one allele in somatic cells has no effect; loss of one allele in germ

19、cells creates carrier with wild phenotypeLoss of second allele somatic cells induces tumor formationR结构：200kb，27外显子，2.7kbmRNA，编码928残基， 量为105kDa的蛋白（p105-Rb）nn 细胞：核内n 常见变异：等位丢失、点突变n Rb蛋白的功能：参与调节E2F等多种转录因子，使细胞周 期停止在G1期；结合c-Myc、c-Abl抑制其在细胞周期调节中的功能n Rb蛋白的活性调节：高磷酸化无活性型和非或低磷酸化活性型，由Cyclin-CDK磷酸化调节，被多种抑制蛋白结合

20、48在细胞周期调控中的作用机制(抑癌机制):G0/G1前期：低磷酸化pRb与转录因子E2F结合抑制转录因子E2F抑制细胞和增殖G1晚期S期：高磷酸化pRb失活，与E2F解离 E2F调节相关达细胞增殖表/突变失活RbpRb丧失抑制E2F能力细胞增殖导致肿瘤发生49Rb的作用机制Rb蛋白G0 G1期E-2FDNARb蛋白S期PDNAmRNA50E-2F（2）p5卫士结构：20kb，11外显子，2.5kbmRNA，编码393残基， 量为53kDa的p53蛋白n P53蛋白：DNA结合磷蛋白(核转录因子)，脱磷酸有活性， 在体内以四聚体形式存在nn 细胞：核内n p53常见变异类型：突变,点突变,移码

21、突变,重排n 常见相关肿瘤:多种,人类肿瘤50%以上含有突变型p551p5的分型p5分型：野生型和突变型,它的表达产物也分为野生型和突变型野生型P53：极不稳定，半衰期仅为数分钟，并具有反式激活功能和抑制肿瘤的功能。突变型P53：不能保持的稳定性，促进癌细胞的恶性转化。p5p5纯和突变：蛋白表达一个等位突变：产物突变型P53蛋白灭活另一个野生型P53蛋白显性负突变52野生型p53蛋白的生物学功能抑制细胞增殖n促进DNA的损伤修复n诱导细胞的调亡n诱导细胞分化发育n53p53 对组稳定性的机制(抑癌机制)：54（3）p156（三）DNA修复1、DNA修复缺陷与肿瘤易感综合症遗传性非息肉病结肠癌

22、(HNPCC)修复缺陷：hMSH2等易感缺陷导致。HNPCC常显性遗传综合症等。易患结肠癌、内膜癌、乳着色性干皮病（XP）核苷酸切除修复系统缺陷：缺乏切除嘧啶二聚体的修复酶类。XP患者患黑色素瘤、舌鳞癌风险也显著增高。572、DNA修复多态性与肿瘤易感性DNA修复的遗传多态性也决定了DNA修复能力的差异。58（四）代谢酶间接物进入体内需要代谢酶转化为直接致癌物。代谢酶也存在多态性。1 、化学物与代谢酶I相代谢酶主要指细胞色素P450：使大多数物代谢为终物；使部分物经代谢灭活，提高水溶性排除体外。II相代谢酶主要参与对物的解毒过程，将I相代谢物转变为极性高的水溶物排出体外。2、代谢酶代谢酶的多态

23、性的多态性与多种肿瘤相关。59三、多阶段递进性的依据正常细胞演变为肿瘤细胞的过程正常细胞细胞恶性转化转化细胞的克隆性增生瘤细胞局部浸润瘤细胞远处转移肿瘤发生60多参与的多阶段学说：细胞的是多步骤，多重打击的复杂过程。在肿瘤发生发展的各个阶段，至少需要两个或两个以上的不同的癌相关异常激活或失活，才有可能引起。61多的协同规律：n 多种遗传缺陷：点突变、易位、重排、移码突变、突变和突变等n 核内癌易与胞浆癌发生协同作用（前者使细胞永生，后者改变细胞形态，降低对生长因子和贴壁的要求）。如：myc与ras协同n 癌的激活与抑癌的失活协同6263第二节肿瘤转移的基础64一、肿瘤转移相关因子n 细胞黏附n

24、 ECM降解酶类n 细胞运动因子n 肿瘤生成因子65（一）细胞黏附粘附因子是一类介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质间粘附作用的膜表面糖蛋白。在肿瘤转移的每个环节均包含粘附与分离（粘附、解聚）两个方面。66细胞与细胞间的粘附u同源细胞间的粘附：E-钙黏蛋白；在肿瘤转移的某些环节上发挥重要作用。细胞间的粘附：选择素；肿瘤细胞与血小板、内皮细胞和基质细胞的结合。细胞与细胞外基质的粘附肿瘤细胞主要通过整合素（integrin）受体与细胞外基质结合。u67整合素（integrin）u一组细胞表面糖蛋白受体，配体为细胞外基质（ECM）成分，由a和b两个组成主要功能是参与不同细胞间的粘附、介导细胞与ECM的结

25、合等直接介导肿瘤细胞与基质的粘附；通过信号转导调控细胞骨架变形和能量代谢；诱导蛋白溶解酶活化；启动细胞逃逸机制抑制细胞凋亡。68钙黏蛋白（cadherin）u是跨膜糖蛋白，主要介导同源细胞间的连接。根据存在的组织细胞不同分为三类：E型：分布于上皮细胞，负性调控肿瘤侵袭。P型：分布于上皮组织和胎盘的基底层。N型: 分布于神经组织和肌肉组织。69u 免疫球蛋白超结构上具有同源性，主要参与细胞之间的粘附。ICAM-1（内皮细胞粘附-1 ）：ICAM-1从肿瘤细胞表面脱落进入循环系统成为可溶性后，可协助肿瘤细胞逃逸细胞毒T细胞和NK细胞的免疫监视效应，促使肿瘤发生转移。70VCAM-1（细胞粘附-1

26、）：参与协助肿瘤逸出循环系统，进入继发脏器。NCAM（神经细胞粘附传导和调控细胞生长，其失控和高度转移倾向。）：它的功能为信息可能导致细胞生长71选择素（selectin）u该类粘附主要通过碳氢键连接P型：肿瘤细胞与血小板的粘附结合E型：肿瘤细胞与内皮细胞的结合L型：存在于白细胞表面，白细胞与其他细胞结合肿瘤转移的一些关键步骤，如循环肿瘤细胞的和癌栓的形成，以及肿瘤细胞与特定脏器脉管内皮的粘附结合都有选择素的参与。72（二）ECM降解酶类1 、基质金属蛋白酶细胞外基质的溶解酶系统由一个庞大的蛋白溶解酶组成，称为基质金属蛋白酶（MMPs） 。MMPs 及其抑制剂（ 金属蛋白酶组织抑制物TIMP）

27、在肿瘤侵袭和转移过程中担任重要。MMPs可分为：胶原酶、明胶酶、间质溶解蛋白等19种之多。732、蛋白酶及其酶原活化因子蛋白溶解酶能水解大多数细胞外基质物质，在形成、肿瘤细胞脱落、基质浸润、侵入和逸出循环系统、继发脏器移行和微环境改造等发挥重要作用。由蛋白溶解酶原（plasminogen）在PA（酶原活化因子）和PAI（酶原活化因子抑制剂）调节生成。74（三）细胞运动因子n 肿瘤细胞穿入和穿管是肿瘤转移的重要阶段n 细胞运动能力影响肿瘤转移n 细胞运动因子包括：生长因子及其受体、 ECM成分及其扩散75（四）肿瘤生成因子n 肿瘤的生长和转移与形成密切相关。n 肿瘤新生毛细是在周边组织原有的基础

28、上延伸扩展形成的。n 肿瘤本身能诱导的形成。76新生是衡作用的结果生长因子和生长抑制因子均n生成刺激因子：VEGF、 FGF、 EGF 、angiogenin 、TNF- 等生成抑制因子： angiostatin、endostatin、PEDF、干扰素等77二、肿瘤转移相关机制n 上皮-间质转化新生nn 肿瘤耐受78（一）上皮-间质转化EMT的定义n 上皮细胞通过特定程序失去相邻细胞间的黏附和紧密连接而获得具有母细胞样形态、特定表达改变、运动潜能增加等间质表型的过程。n EMT与胚胎形成、组织再生、移等生理、病理过程密切相关。化及肿瘤转n EMT是癌细胞获得转移能力的关键机制之一。79细胞的分

29、类n 上皮细胞n 间（充）质细胞n 所有动物都从上皮细胞n 上述两种细胞了三个胚层80n 可逆的过程。n EMTMetastableMET81肿瘤细胞EMT的特征n E-cadherin的减少或丢失。n ZO-1的丢失和重。n 上调vimentin、a-SMA和FN等的表达。n MMPs表达增加，降解基质。82（二）新生新生是指 的过程。组织在微芽生出新的毛n细n 肿瘤n 肿瘤具有不断生长形成新生的能力。的新生促进肿瘤血液转移和淋巴道转移。83（三）肿瘤耐受n 肿瘤耐受主要是指肿瘤对化学治疗和放射治疗等临床治疗的敏感性低或不敏感。性耐受：肿瘤细胞固有的特性nn 继发性耐受：治疗过程中获得的特性n 一些对治疗耐受的肿瘤往往具有转移的潜能，一些转移性肿瘤对化学治疗和放射治疗呈现耐受。84肿瘤耐受与肿瘤转移相关的证据u EMT: 化疗细胞数目增加耐药的细胞出现EMT表型及干u 缺氧: 肿瘤缺氧细胞对放射治疗和化学治疗耐受性增加，同时易于发生远处转移u 凋亡: 肿瘤治疗耐受的特征之一是对放化疗不敏感，抗凋亡。而肿瘤凋亡状况与肿瘤转移密切相关。85第三节肿瘤靶向治疗的基础86一、常见靶及其