基础医学肿瘤的分子基础

基础医学肿瘤的分子基础第1页/共89页肿瘤的分子基础

肿瘤的一般生物学特征肿瘤发生的致病因素癌基因抑癌基因生长因子与细胞增殖肿瘤发生的新机制第2页/共89页肿瘤组织的生物学特征第3页/共89页细胞正常增殖是有目的、受机体生长信号控制的增殖静止分化衰老凋亡ApoptosisSenescence正常细胞的五大命运第4页/共89页细胞非正常增殖是无目的不受机体生长信号控制的增殖Quiescence分化衰老凋亡XXX肿瘤细胞命运轨迹的改变第5页/共89页CancerisalossofgrowthregulationCellsgrowwhentheyshouldn’t,

formingatumorCellsgrowwheretheyshouldn’t

invase,metastasize.第6页/共89页CancerCellPhenotypesImmortalizationindefinitegrowth(nootherphenotypechanges)TransformationindependenceoffactorsnormallyrequiredforgrowthMetastasiscellsaremobile;invadenormaltissue第7页/共89页normalandtransformedcellsNORMALTRANSFORMED第8页/共89页肿瘤组织的生物学特征无限增殖能力抗凋亡能力持续血管生成组织的侵袭与转移抗增殖信号的不敏感第9页/共89页实体肿瘤的发生与发展与治疗传统方法:

手术；化疗；放疗；现代方法：靶向治疗；免疫治疗治疗方式：第10页/共89页第11页/共89页肿瘤发生的致病因素Whatfactorsareinvolved?Howcellsaretransformedintomalignancy?第12页/共89页疼痛是什么？个体易感因素第13页/共89页CancerisageneticdiseaseofsomaticcellsMutationsinspecificgenescancauseanormalcelltobecomecancerousAlexanderHadddow(1937)第14页/共89页分子肿瘤学阶段的肿瘤诊断第15页/共89页黄曲霉素、尼古丁、亚硝胺等乙肝病毒、RNA病毒等紫外线，射线第16页/共89页哲学的观点：“外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用”。第17页/共89页ProliferationApoptosis细胞增殖和凋亡的平衡点移动是导致肿瘤发生的重要原因癌基因抑癌基因第18页/共89页

癌基因（oncogene）

History最初的定义：体外引起细胞转化，体内诱发肿瘤的基因1911年

PeytonRous应用含有肉瘤病毒的鸡肉瘤无细胞滤液接种正常鸡诱发新的肿瘤

该肿瘤病毒命名为Rous肉瘤病毒（RSV）第19页/共89页

History

RSV中src癌基因从何而来？

1970年，Martin从RSV中分离出第一个病毒癌基因src。src：sarcoma肉瘤①RSV本身；②患有恶性肉瘤鸡；③其它地方？第20页/共89页

History1976年,HaroldVarmus和J.MichaelBishop利用Southernblot技术发现：答案：1.不仅鸡DNA含Src，它普遍存在动物细胞基因组DNA中。2.RSV从宿主细胞基因组处剽窃了Src

基因。第21页/共89页Rous肉瘤病毒的生活周期图1RNA病毒和生活周期示意图第22页/共89页（1）病毒癌基因(v-onc),它起源于细胞癌基因(c-onc)图2RNA病毒与宿主细胞整合过程示意图病毒癌基因vs细胞癌基因（联系）第23页/共89页C--SrcV--Src（2）c-onc有内含子存在，而v-onc是连续的；

病毒癌基因vs细胞癌基因（区别）第24页/共89页（2）相对c-onc，v-onc调控区中启动子和增强子活性增强；

病毒癌基因vs细胞癌基因（区别）第25页/共89页病毒癌基因（viraloncogene）：由病毒携带并传播的，可以引起宿主正常细胞发生恶性转化的基因。细胞癌基因（cellularoncogene）：亦称原癌基因(proto-oncogene)，是细胞内正常存在的基因，通常参与调节细胞的增殖和生长。它的突变或不恰当表达会引起细胞的癌变。病毒癌基因vs细胞癌基因概念：第26页/共89页细胞癌基因的分类与功能

类别癌基因表达产物

src家族

abl、fes、fgr、fps、fym、多具有酪氨酸蛋白激酶活性并与

kek、lck、yes、src胞膜结合，多有同源性

ras家族

H-ras、K-ras、N-ras

为21kD的小G蛋白，即p21

myc家族

c-myc、l-myc、m-myc

DNA结合蛋白

sis家族

sis

p28,与PDGF-β同源

erb家族

erb-A、erb-B、fms、trk

细胞骨架蛋白类

myb家族

myb、myb-et

核内转录调节因子

细胞癌基因的功能：参与调控细胞的生长和增殖.第27页/共89页细胞癌基因表达产物的种类生长因子（sis、int-2

）生长因子受体（HER-2、fms、kit

）胞内信号转导分子（ras、src、fyn、raf、abl

）核内转录因子（myc、c-jun、fos

）第28页/共89页OncogenesasSignalTransducersGrowthFactorsv-sis,int-1,int-2,hst,fgf-5GrowthFactorsReceptorsv-erb-B,v-fms,v-kit,v-rosSignalTransducersv-ras,,v-src,v-raf/mil,v-abl,v-mos,v-crkTranscriptionFactorsv-ets,v-myc,v-myb,v-rel,v-ski,v-erb-ACYTOPLASMEXTRACELLULARNUCLEUS第29页/共89页原癌基因的产物与功能－1细胞外生长因子

(sis–PDGF)sis第30页/共89页原癌基因的产物与功能－2跨膜的生长因子受体(erbB家族)

第31页/共89页原癌基因的产物与功能－3细胞内信号转导体(Src)

第32页/共89页原癌基因的产物与功能－4

核内转录因子(Myc)

第33页/共89页p14(ARF)MycProliferationApoptosisp53?DamageSentinelDifferentiationDNAdamagestressTrophicSentinelCytochromeCSurvivalfactorsBcl-2/Bcl-XLMycisanon-offmoleculeincelldifferentiationandproliferationC-Myc,N-Myc,L-Myc第34页/共89页SwitchingtheMycgeneonandoffcontrolswhethermicelivercellsbecomecancerous.Whenswitchedon,thelivercellsinmiceformatumor.WhenMycisturnedoff,thecellsaretransformedintonormallivertissue.

Switchingoffgeneturnscancercellhealthyinmice第35页/共89页MycTargetGenes

a-Prothymosin UnkownfunctionODC PolyaminebiosynthesisCdc25A CellcycleCyclinD1 CellcycleeIF-2 ProteinSynthesiseIF4E ProteinsyntheisARForp19 Apoptosis/CheckpointcontrolCdc2 CellcycleCyclinA CellcycleCyclinE CellcycleTakenfromDang,MolCellBiol19:1-11第36页/共89页

肿瘤的种子？

第37页/共89页

病毒基因启动子及增强子的插入

染色体易位(chromosomaltranslocation)

原癌基因扩增(c-oncogeneamplification)

点突变(pointmutation)

癌基因活化的机制-1第38页/共89页

病毒基因启动子及增强子的插入

癌基因活化的机制-1A.B.第39页/共89页

病毒基因启动子及增强子的插入

染色体易位(chromosomaltranslocation)

原癌基因扩增(c-oncogeneamplification)

点突变(pointmutation)

癌基因活化的机制-2第40页/共89页

染色体易位(chromosomaltranslocation)

癌基因活化的机制-2mycBurkitt’sLymphoma8:14translocation淋巴瘤第41页/共89页

病毒基因启动子及增强子的插入

染色体易位(chromosomaltranslocation)

细胞癌基因扩增(c-oncogeneamplification)

点突变(pointmutation)

癌基因活化的机制-3第42页/共89页

原癌基因扩增(c-oncogeneamplification)

癌基因活化的机制-3Normalchrm1neuroblastomaChrm1AmplifiedN-mycgene

细胞内一些基因通过不明原因的复制成多拷贝，这些DNA或以游离的形式存在；或再次整合入染色体形成均染区第43页/共89页

病毒基因启动子及增强子的插入

染色体易位(chromosomaltranslocation)

原癌基因扩增(c-oncogeneamplification)

点突变(pointmutation)

癌基因活化的机制-4第44页/共89页

点突变(pointmutation)---癌基因活化的主要方式

癌基因活化的机制-4Ras(p21ras)是一种小分子G蛋白，在信号转导中起重要作用。正常Ras的作用因其自身的GTP酶活性而受到严格控制。突变了的Ras其GTP酶活性丧失，失去了原有的控制，致使增殖信号持续作用，细胞发生恶性转化。例如：第45页/共89页细胞癌基因活化＋协同作用的结局①出现新的表达产物②出现过量的正常表达产物③

出现异常、截短的表达产物肿瘤的发生(tumorigenesis)第46页/共89页阴阳：Oncogenes（癌基因）PromoteProliferationPromoteSurvivalInhibitApoptosisInhibitDifferentiationTumorSuppressorGenes（抑癌基因）InhibitProliferationInhibitSurvivalStimulateApoptosisInduceDifferentiation第47页/共89页

抑癌基因（tumorsuppressorgene）

History1969年

HenryHarris体细胞杂交实验肿瘤细胞(Hela)正常细胞(成纤维细胞)杂交细胞正常表型

正常细胞中可能存在肿瘤抑制基因第48页/共89页抑癌基因（tumorsuppressorgene）：也称为肿瘤抑制基因，这类基因在调控细胞生长、增殖和分化过程中起着重要的调节作用，并能潜在地抑制肿瘤生长。抑癌基因的定义第49页/共89页确定抑癌基因的三个基本条件在恶性肿瘤相应的正常组织中，该基因必须正常表达123在恶性肿瘤中，该基因有功能失活或结构改变或表达缺陷将这种基因的野生型导入基因异常的肿瘤细胞中，可部分或完全改变其恶性表型第50页/共89页常见的抑癌基因

名称相关肿瘤作用

P53多种肿瘤编码p53蛋白（转录因子）

Rb

视网膜母细胞瘤，骨肉瘤，肺癌编码Rb蛋白（转录因子）

P16

黑色素瘤编码P16蛋白DCC

结肠癌编码表面糖蛋白（细胞黏着分子）

VHL

小细胞肺癌，宫颈癌编码转录调节蛋白

WT1

肾母细胞瘤编码锌指蛋白（转录因子）第51页/共89页一、视网膜母细胞瘤基因

(retinoblastomagene,Rb)

视网膜母细胞瘤第52页/共89页Rb蛋白的作用机理负调控E2F的转录活性。抑制细胞增殖。第53页/共89页二、抑癌基因p53抑癌基因可以是肿瘤特异性的：

视网膜母细胞瘤Rb基因乳腺癌BRCA基因抑癌基因可以是各种肿瘤广泛存在的：

50％肿瘤有p53突变第54页/共89页抑癌基因p53---四聚体结构

分子量：半衰期：20－30分钟第55页/共89页第56页/共89页细胞周期的调控：P21

决定是否启动DNA合成决定细胞是否凋亡

DNA修复

细胞生长抑制

细胞凋亡P53蛋白的生物学功能“基因卫士”第57页/共89页p53

在肿瘤发生发展的各阶段均有作用第58页/共89页NATUREBIOTECHNOLOGY

VOL22（1）JANUARY2004

ChinaapprovesfirstgenetherapyNatureBiotechnology2004Jan;22：3-4第59页/共89页抑癌基因p53的机制与功能---探索Ndrg2第60页/共89页N-Mycdownstream-regulatedgene2(Ndrg2)isinvolvedinp53-mediatedapoptosis

NucleicAcidsResearch2008;36(16):5535-49

P53信号通路图第61页/共89页第62页/共89页

生长因子与细胞增殖

癌基因、抑癌基因与肿瘤第63页/共89页肿瘤的三大信号通路第64页/共89页信号分子恶性肿瘤多细胞生物基本的生命现象细胞增殖细胞凋亡第65页/共89页调节特定靶细胞生长与分化主要为肽类生长因子是细胞的增殖信号大多为旁分泌化学信号第66页/共89页生长因子是细胞的增殖信号分裂期间期静止期生长因子

生长因子：调控细胞生长和增殖的一类重要多肽类物质第67页/共89页Howagrowthfactorspeakstoacell?第68页/共89页细胞信号转导CellSignalTransduction第69页/共89页生长因子的作用机制第70页/共89页生长因子的概念生长因子：具有调节细胞生长和增殖作用的信号分子，通过其特异性受体，经信号转导最终作用于细胞增殖相关基因，以影响细胞的生长和分化。第71页/共89页主要生长因子的来源和靶细胞名称来源主要靶细胞神经生长因子（NGF)颌下腺神经细胞类胰岛素样生长因子（IGF)肝脏多种组织细胞表皮生长因子（EGF)颌下腺表皮细胞血小板源生长因子（PDGF)血小板平滑肌细胞胶质细胞转化生长因子（TGF)肿瘤等恶性转化细胞上皮细胞促红细胞生成素（EPO)肾脏，肝脏红细胞第72页/共89页

StanleyCohen

RitaLevi-Montalcini

USAVanderbiltUniversitySchoolofMedicine

Nashville,TN,USAInstituteofCellBiologyoftheC.N.R

Rome,Italyb.1922b.1909

(inTurin,Italy)第一个被发现的生长因子---神经生长因子（nervegrowthfactor,NGF）

RitaLeviMontalcini于1948年在实验中观察到：将小鼠肉瘤细胞注入鸡胚胎可促进神经节的生长，她假说肿瘤细胞分泌出一种促进神经生长的因子。并证明它对实验室内培养出来的其他动物神经组织也有相同的作用。

1953年，她与StanleyCohen一起以化学方法自肉瘤、颌下腺中分离出神经生长因子。NGF的发现使人们找到许多疑难病的病因，为生物学研究开辟了新的道路。为此，他们一起荣获1986年诺贝尔生理医学奖。第73页/共89页主要生长因子的来源和靶细胞名称来源主要靶细胞神经生长因子（NGF)颌下腺神经细胞类胰岛素样生长因子（IGF)肝脏多种组织细胞表皮生长因子（EGF)颌下腺表皮细胞血小板源生长因子（PDGF)血小板平滑肌细胞胶质细胞转化生长因子（TGF)肿瘤等恶性转化细胞上皮细胞促红细胞生成素（EPO)肾脏，肝脏红细胞第74页/共89页主要的生长因子家族神经生长因子家族

NGF在生理情况下具有神经营养作用；在神经损伤时则促进神经再生和神经功能的恢复。该家族还有脑源性神经营养因子（brainderivedneurotrophicfactor,BDNF）、神经营养素3和4（neurotrophin3,4,NT3,NT4）等。(2)表皮生长因子家族

EGF是由53个氨基酸组成的多肽，在细胞的分裂与分化过程中发挥重要作用。TGF是表皮生长因子家族的另一重要成员，主要是由肿瘤细胞自分泌产生,其结构与功能都与EGF十分相似,相当于胚胎期的EGF，亦存在于胚胎组织中。第75页/共89页主要的生长因子家族(3)转化生长因子家族

TGF

家族包括TGF1~3，骨形态发生蛋白（bonemorphogenicprotein,BMP）、活化素（activin）等。具有促进细胞生长与分化的作用。TGF超家族约有40余个成员。(4)胰岛素样生长因子家族

目前已从血清中获得两种IGF，IGF的结构与胰岛素原十分相似(序列上有50%同源)，主要由肝细胞产生，具有更强的促细胞生长的作用。第76页/共89页主要的生长因子家族（6）其他

促红细胞生成素、白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子以及其他一些细胞因子也具有生长调节作用。第77页/共89页（2）蛋白丝氨酸和苏氨酸激酶受体

TGFI型受体和II型受体、骨形成蛋白受体主要的生长因子受体（1）蛋白酪氨酸激酶受体

EGF受体、FGF受体、PDGF受体、HGF受体、

VEGF受体、胰岛素受体（3）与蛋白酪氨酸激酶(JAK)偶联的受体

多种白细胞介素

第78页/共89页一种细胞可受不同生长因子调节成纤维细胞可被EGF、胰岛素样生长因子(insulin