医学遗传学肿瘤与遗传

关于医学遗传学肿瘤与遗传肿瘤：（tumor）是机体在各种致瘤因素作用下，局部组织的细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致克隆性异常增生而形成的新生物。——一群生长失去正常调控的细胞形成的新赘生物（neoplasm）。肿瘤85%为癌(carcinoma)，源于上皮细胞；2%为肉瘤(sarcoma)，源于结缔组织、骨或肌肉组织；5%为淋巴瘤(lymphoma)，源于免疫系统特别是脾及淋巴结的白细胞；3%为白血病(leukemia)，源于骨髓造血细胞。第2页,共187页，2024年2月25日，星期天肿瘤是一种体细胞遗传病肿瘤的发生具有家族聚集性和种族差异，也受环境因素的影响，因此肿瘤的发生是环境因素和遗传因素共同作用的结果。环境因素只有改变遗传物质的结构和功能才能使正常细胞转变为癌细胞。所以肿瘤发生的本质是体细胞遗传物质的改变。

第3页,共187页，2024年2月25日，星期天肿瘤是一种多阶段、多因素、多基因参与的复杂疾病。多阶段：不典型增生-早期癌-晚期癌多因素：遗传因素-环境因素多基因：癌基因-抑癌基因-肿瘤转移相关基因-错配修复基因第4页,共187页，2024年2月25日，星期天肿瘤遗传学（CancerGenetics)

应用遗传学的基本原理、方法，从遗传方式、遗传流行病学、细胞遗传和分子遗传学等不同的角度探讨肿瘤发生与遗传的关系,肿瘤防治的新途径，进而开辟一门多学科渗透的新兴学科。第5页,共187页，2024年2月25日，星期天

肿瘤属于一种体细胞遗传病，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，又经过促进和进展等过程，才形成各种恶性肿瘤。

致瘤因素正常细胞肿瘤细胞基因改变第6页,共187页，2024年2月25日，星期天肿瘤的特征：1、呈持续性、自主性生长，与机体不协调，原因去除仍能继续生长。2、具有不成熟性，在不同程度上失去了分化成熟的能力。3、有害无益。第7页,共187页，2024年2月25日，星期天癌症发生的现状：肿瘤是一类严重危害人类健康的疾病——常见病、多发病。在发达国家，癌症占死亡构成的20%

据WHO和国际癌症研究机构（IARC）2002年报道，全球因癌症死亡的人数占死亡总人数的12%

预计未来10年全球每年新增癌症患者人数将达到1500万人，即到2020年全世界癌症发病率将比现在增加50%。到2030年，全球可能将有2640万人患癌，其中1700万人将因此死亡。

第8页,共187页，2024年2月25日，星期天2000年全球常见癌症的统计新发病例1010万死亡人数620万现患病例2240万主要癌症按发病率按死亡率

肺癌肺癌乳腺癌胃癌结直肠癌肝癌胃癌

结直肠癌ParkinDM,etal.IntJCancer,2001;94:153-156.第9页,共187页，2024年2月25日，星期天结直肠癌结直肠癌宫颈癌

食管癌食管癌

肺癌

胃癌

肺癌

肝癌

肝癌

肝癌食管癌

肺癌

胃癌

胃癌主要癌症人数约150万94.36/10万84.58/10万死亡率2000年90年代70年代中国常见癌症的统计董志伟等。中国癌症控制策略研究报告，2002;11:250-260.第10页,共187页，2024年2月25日，星期天在我国，男性癌症患者死亡居各类死因的第二位，占全部死亡的11.31%；女性占第三位，占总死亡率的8.85%。在所有癌症中:男性的三大杀手是肺癌（29%）、前列腺癌（11%）和直肠癌（9%）；女性的三大杀手是肺癌（26%）、乳腺癌（15%）和直肠癌（9%）第11页,共187页，2024年2月25日，星期天

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。肿瘤发生的几个观点: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第12页,共187页，2024年2月25日，星期天肿瘤的发生多因素、多基因、多阶段、多途径癌发生涉及多个基因的变化。细胞水平——癌是体细胞遗传基因水平——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

——癌是多因素病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，其发展是一个多阶段的过程。

——癌是多阶段

——早发现、早治疗、早预防第13页,共187页，2024年2月25日，星期天第一节环境因素与肿瘤发生化学致癌物射线病毒烟草和酒精等第14页,共187页，2024年2月25日，星期天一、化学致癌物是80-90%人类肿瘤形成的病因。大量的动物实验证实：肿瘤发生需要两个主要阶段，即始动阶段和促进阶段。当细胞暴露于一定量的始动剂可能癌变时，标志始动阶段的开始。始动阶段通常是快速的，且不可逆转。促进阶段的特点是肿瘤细胞（始动细胞）的永生化和克隆化。此外，促进阶段的因素（促进剂）不直接影响DNA，故对细胞的影响是可逆的。第15页,共187页，2024年2月25日，星期天（一）始动阶段肿瘤始动阶段的致癌物是一系列天然的或人工合成的化合物，分为直接作用和间接作用化合物或致癌物前体。直接作用自身为致癌物间接作用通过体内代谢最终转变为致癌物。第16页,共187页，2024年2月25日，星期天

在致癌物前体中主要的一类酶是细胞色素P-450依赖性单氧化酶的同工酶，在群体中，酶的活性和诱导性的变异较大。例如，其中一种同功酶CYP1A1负责多环芳香类碳水化合物的代谢。群体中10%的个体拥有这种高度诱导形式的酶，因此，编码这些酶的基因具有多态性，影响人群对某一致癌物的易感性。其中，吸烟者患肺癌的风险较高与此基因变异相关。第17页,共187页，2024年2月25日，星期天（二）促进阶段当经历始动阶段的细胞暴露于促进剂时，遗传损伤的细胞数将增加。随着持续分裂，这些具有遗传突变的细胞将面临着选择。因此，促进阶段涉及癌前病变细胞的增殖、恶性转化及肿瘤的进展等。第18页,共187页，2024年2月25日，星期天

促进剂不致突变，是通过诱导细胞增殖机制而起到促进肿瘤的作用。如蛋白激酶C是磷酸肌醇信号传导通路的复合物，正常情况下受控于第二信使乙酰甘油，TPA（纤维蛋白酶原激动子）激活蛋白激酶C，活化的蛋白激酶C引起靶蛋白的磷酸化，最终刺激细胞增殖。第19页,共187页，2024年2月25日，星期天二、辐射

辐射能量，如紫外线或电离辐射，在体外使细胞转化，在体内诱发肿瘤。辐射起致突变作用，通过造成DNA损伤而引起细胞的恶性转化。

第20页,共187页，2024年2月25日，星期天

紫外线有三种波长：UVA（320-400nm），UVB（280-320nm）和UVC（200-280nm）。UVB易被DNA碱基吸收，引起DNA碱基的改变，因此，被认为与皮肤癌的发生有关。第21页,共187页，2024年2月25日，星期天

电离辐射包括电磁辐射（X-线和γ线）和特殊辐射（α-粒子、β-粒子、原子和中子）。自然环境的一部分，具有致癌性。电离辐射是广泛的致癌物，可以诱导几乎任何年龄、任何物种的任何组织癌变。与紫外辐射不同，单独置于电磁辐射足以形成肿瘤。第22页,共187页，2024年2月25日，星期天三、病毒现已发现大量与人类肿瘤相关的DNA和RNA病毒。这些病毒是通过整合到宿主细胞DNA而发挥作用的。对DNA肿瘤病毒而言，癌基因是病毒基因组的整合部分对RNA肿瘤病毒而言，癌基因为病毒的供体，即病毒RNA经逆转录变为前病毒，再整合到宿主基因组。

第23页,共187页，2024年2月25日，星期天常见的DNA肿瘤病毒：EBV、乳头瘤病毒（HPV）和乙肝病毒。常见的RNA病毒：人类T细胞白血病病毒人类免疫缺陷病毒。

EBV主要与Burkitt淋巴瘤和鼻咽癌的发生相关。98%非洲人Burkitt淋巴瘤有EBV感染史。100%的鼻咽癌有EBVDNA。免疫缺陷病毒可以引起艾滋病和肿瘤在内的多种疾病。第24页,共187页，2024年2月25日，星期天正常细胞DNA损伤体细胞突变控制细胞凋亡的基因突变进入始阶段克隆增殖恶性肿瘤化学致癌物、辐射和病毒宿主遗传背景原癌基因异常表达

获得额外突变生殖细胞突变抑癌基因失活病毒始动阶段促进阶段第25页,共187页，2024年2月25日，星期天第二节肿瘤发生中的遗传因素一、肿瘤的家族聚集现象肿瘤的家族聚集现象可表现为癌家族和家族性癌。1．癌家族:癌家族（cancerfamily）是指在一个家系几代中有多个成员发生同一器官或不同器官的恶性肿瘤。即一个家族有较多成员患一种或几种解剖部位类似的癌。第26页,共187页，2024年2月25日，星期天

在这样的家族中表现出恶性肿瘤的发病率高（约20％），患者的发病年龄较早，肿瘤的发生部位不局限于同一组织或器官，肿瘤在家族中呈常染色体显性遗传。如：Lynch癌家族综合征

Li-Fraumeni综合征第27页,共187页，2024年2月25日，星期天IIIIIILynch癌家族综合征II

有人追踪了该家族70多年，经过五次调查发现，家族的10个支系中有842名后代，共有95名患者，其中结肠癌48人，子宫内膜癌18人，这两种癌症占多数。在95名患者中，有72人为双亲之一患癌，男患者为47人，女患者为48人，接近1︰1，符合AD遗传特点。第28页,共187页，2024年2月25日，星期天I1.II1.II2.II3.III4.IV4为乳腺癌；III2.IV5.IV6为肺癌；V1.V4为横纹肌癌；III1为前列腺癌；III3为胰腺癌；IV5为急性白血病；IV8为直肠肉瘤；V3为Willms瘤；V6为角质瘤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。1234567812345678IIIIIIIVV11231234第29页,共187页，2024年2月25日，星期天2．家族性癌家族性癌（familialcarcinoma）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。家族性癌大多不表现孟德尔式遗传，但患者的一级亲属的发病风险高于人群3-5倍。第30页,共187页，2024年2月25日，星期天二、同卵双生子发病一致率研究双生子调查中发现，同卵双生发病的一致率非常高。77对白血病患者双生子调查:

同卵双生者发病一致率高遗传因素20对同卵双生子发病部位调查:

患者患同一部位的同样肿瘤遗传因素第31页,共187页，2024年2月25日，星期天三、肿瘤发病率的种族差异不同种族的人遗传素质不同，在不同人种、不同民族中，各种肿瘤的发病率可有显著差异。表现在：

①同一肿瘤在不同人种发病率不同:

如乳腺癌：欧美人发病率较高，日本人乳腺癌的发病率较欧美人士为低。患松果体瘤：日本人比其他民族高11～12倍。黑人很少患Ewing骨瘤、睾丸癌、皮肤癌；第32页,共187页，2024年2月25日，星期天

②不同人种也有各自不同的高发肿瘤:如鼻咽癌中国人的发病率位居世界各民族之首，而且这种发病率不因中国人移居到其他国家而降低。新加破的中国人:马来人:印度人发病率为13.3:3:0.4移居到美国的华人鼻咽癌的发病率＞美国白人高34倍这种种族差异的基础即是遗传因素的差异。由此可知，肿瘤发生与遗传因素有关。第33页,共187页，2024年2月25日，星期天第三节遗传性肿瘤一些肿瘤是按孟德尔方式遗传的，亦即由单个基因的异常决定的少数来源于神经或胚胎组织的肿瘤常为遗传性肿瘤。这些肿瘤按常染色体显性遗传方式遗传，常为双侧性或多发性，发病早于散发型病例。并有不同程度的恶变倾向，故也称为遗传性癌前改变第34页,共187页，2024年2月25日，星期天遗传性肿瘤虽然少见，但在肿瘤病因学研究上有重要意义。如视网膜母细胞瘤(AD)，神经母细胞瘤(AD)，神经纤维瘤(AD)，Wilms瘤(AD)，家族性结肠息肉(AD)等第35页,共187页，2024年2月25日，星期天一、视网膜母细胞瘤（retinoblastomaRB）是儿童眼内恶性肿瘤，发生率1/21000－1/10000，多于4岁前发病，症状为眼底在灰白肿块，猫眼、易扩散。部分有13q－del(13q14)，伴畸形：大嘴大耳、宽鼻梁、智力低下。第36页,共187页，2024年2月25日，星期天视网膜母细胞瘤（RB）遗传性非遗传性（散发型）AD遗传散发

家族史无双侧单侧(约90%）早发1.5岁前发病晚发2岁以后发病20～25%75～80%第37页,共187页，2024年2月25日，星期天Knudson提出二次突变学说：他认为视母细胞瘤的发生需经二次以上突变。生殖细胞突变I个体体细胞（突变基因）突变II恶性细胞增殖优势恶性肿瘤第38页,共187页，2024年2月25日，星期天分子水平研究表明：视母C瘤基因(RB)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39页,共187页，2024年2月25日，星期天Rb的分子功能

(1)主要是可以和肿瘤抗原相互作用：SV40T抗原，腺病毒E1A抗原，人类乳头瘤病毒E7抗原，可结合到RB的379~792残基区域。

(2)RB产物可抑制部分致癌蛋白。

(3)RB还有抑制细胞增殖的作用。抑癌机理:主要是它去磷酸化后，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。第40页,共187页，2024年2月25日，星期天E2FP活性E2FRB基因组DNA和dNTP合成酶系非活性复合物G1晚期G1S期G1Cdk-cyclinCdk2-cyclinA晚G1期晚S期G0去磷酸化非活性RBcyclin1Cdk2cyclinACdk2

哺乳动物细胞中RB蛋白在G!期调节向S期转移中的作用模型

E2F是一个转录因子，为活化dNTP和DNA合成酶系中多种酶蛋白基因所必需的

RB是肿瘤抑制基因Rb的编码蛋白。第41页,共187页，2024年2月25日，星期天RBrbrb染色体丢失rbrb

不分离rbrbrb体细胞重组rbrb染色体缺失rbrb基因突变视网膜母细胞瘤(RB)杂合性丢失机制第42页,共187页，2024年2月25日，星期天二、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1/10000，3/4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%第43页,共187页，2024年2月25日，星期天研究表明：

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。第44页,共187页，2024年2月25日，星期天Wilms瘤如伴有无虹膜，泌尿生殖道畸形，智力低下，则称为WAGR综合征。该综合征患者有11号染色体短臂的中间缺失，del(11)(p13),因此认为11p13位点载有肿瘤抑制基因。第45页,共187页，2024年2月25日，星期天三、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1/10000。有的NB还并发神经纤维瘤，神经节瘤，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。

第46页,共187页，2024年2月25日，星期天

同是一种肿瘤,为什么既有遗传型又有散发型?发病年龄又不同呢?

1971年Knudson为解释家族性(遗传型)视网膜母细胞瘤提出二次突变学说(twohitstheory),解释这种现象第47页,共187页，2024年2月25日，星期天恶性肿瘤的发生需经两次以上的突变。

遗传性病例中，第一次突变发生于生殖细胞，结果个体每一个细胞均带有一个突变，成为突变的杂合子。在此基础上发生的第二次突变是体细胞突变。两次突变累加，即可完成始动（initiation)，而从良性细胞变成恶性细胞。恶性细胞在一定条件下，形成增殖优势，即可完成促进阶段,形成恶性细胞克隆。因此，遗传型病例常为双侧或多发且发病较早。生殖细胞突变I个体体细胞（突变基因）突变II恶性细胞增殖优势恶性肿瘤第48页,共187页，2024年2月25日，星期天在非遗传性病例中，两次突变都是体细胞突变，而且必须在同一个体细胞中两次发生独立才能完成始动的过程。这种机会比较少，需要经过漫长过程的积累。因此非遗传性肿瘤多为单发，且发病较晚。个体体细胞突变I体细胞（突变基因）突变II恶性细胞增殖优势恶性肿瘤第49页,共187页，2024年2月25日，星期天正常细胞转化为恶性细胞需要两次以上的突变事件的发生正常人约有1014个细胞，在人的整个一生中约进行1016次细胞分裂，人体的自发突变频率约为1.4×10-10，实际上加上辐射和自然界普遍存在的致突变剂的影响，突变频率要远高于这个数值。如果单个突变可以致癌，仅据自发突变率计算，人一生中大约有28％细胞将癌变，那么癌症将是日常事件。第50页,共187页，2024年2月25日，星期天总结：AlfredKnudson两次打击（twohit）学说：连续两次基因突变使正常细胞转化为癌细胞。生殖细胞突变+体细胞突变

遗传性肿瘤正常体细胞两次突变

散发性肿瘤第51页,共187页，2024年2月25日，星期天第四节遗传性癌前病变

一些单基因遗传的疾病和综合征中，有不同程度的恶性肿瘤倾向，称为癌前病变（precancerouslesion)。其遗传方式大部分为常染色体显性。第52页,共187页，2024年2月25日，星期天一、家族性结肠息肉综合征（FamilialPolyposisColi,FPC)常染色体显性遗传，群体发病率为1/100000。特征：为病变局限于结肠和直肠，息肉为腺瘤性数目可多可少，十几岁时即可能开始恶变为腺癌，40岁前多恶变为癌。第53页,共187页，2024年2月25日，星期天

致病基因：APC是一种抑癌基因，位于5q21-q22，在其有杂合性缺失的基础上，又经癌基因KRAS2、抑癌基因DCC、p53等的多步变化，才形成结肠腺癌。IV123II12345I12III12345第54页,共187页，2024年2月25日，星期天第55页,共187页，2024年2月25日，星期天二、神经纤维瘤（Neurofibromatosis,NF)常染色体显性遗传，患者沿躯干的外周神经有多发的神经纤维瘤。患者的皮肤有牛奶咖啡斑和纤维瘤样皮肤瘤，如有6个以上直径超过1.5cm的牛奶咖啡斑即可诊断为该病。在儿童期，皮肤中即可出现神经纤维瘤，主要分布于躯干，从针尖至橘子大小。3%～15%可恶变为纤维肉瘤、鳞癌和神经纤维肉瘤。第56页,共187页，2024年2月25日，星期天致病基因NF位于11q11.2，是一种抑癌基因，其产物有特异的抑制RAS癌基因的作用。第57页,共187页，2024年2月25日，星期天三、基底细胞痣综合征（BasalCellNervesSyndrome,BCNS)是常染色体显性遗传，患者面部、手臂和躯干有多数基底细胞痣，青春期增多，青年期即可发生恶变，40岁时90%恶变为基底细胞癌，并有颌骨囊肿。致病基因BCNS位于9q22.3-q31，是一种抑癌基因。。第58页,共187页，2024年2月25日，星期天第五节染色体异常与肿瘤肿瘤的发生与染色体畸变的相关性已经被逐渐认识。人们注意到，几乎所有的肿瘤细胞都具有染色体异常，这被认为是癌细胞的特征。第59页,共187页，2024年2月25日，星期天数目异常结构异常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

——Boveri1914第60页,共187页，2024年2月25日，星期天

每一个正常细胞中有一种特殊的排列可以抑制细胞分裂，…假定存在一些抑制分裂确定的染色体，它的丢失将引起肿瘤细胞的无限生长…，另一方面，假定还存在促进分裂的染色体，…当受到某种刺激激活时，细胞就发生分裂…，由此可推断恶性肿瘤细胞的快速无限增殖的趋势，是由于促进分裂的染色体的持久优势所致。

TheodorBoveri，1911今天，大量的科学证据表明：抑制细胞生长的染色体抑癌基因促进细胞生长的染色体癌基因第61页,共187页，2024年2月25日，星期天一、肿瘤的染色体数目异常一个肿瘤的瘤细胞染色体常有许多共同的异常，这可以用它们都来源于一个共同的突变细胞，即肿瘤发生单克隆学说；但是癌细胞群体又受内外环境的影响而处于变异之中，因此这些细胞的核型常常不完全相同，而且在同一肿瘤的发展过程中，核型也可以演变。第62页,共187页，2024年2月25日，星期天肿瘤组织既可以单克隆起源，也可以多克隆起源。单克隆起源的肿瘤可以演变为多克隆性。一些染色体畸变致死性的，而另一些畸变却能使细胞获得生长优势，故肿瘤细胞群体经常处于选择和演变之中。第63页,共187页，2024年2月25日，星期天同一突变细胞克隆演化（cloneevolution)

主导克隆---干系(stemline)---众数(modalnumber)

非主导克隆---旁系(sideline)经分裂、增殖而成的克隆同一肿瘤的每个细胞具有共同的染色体特点但由于各种因素影响，克隆癌细胞核型有不同变化第64页,共187页，2024年2月25日，星期天

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。第65页,共187页，2024年2月25日，星期天记录肿瘤个细胞的染色体数目构成比：46=5/49=10/52=4。46,XY=2/49，XY，+1，+8，+12=9/49，XY，+X，+1，+7=1/52，XY，+X，+X，+1，+7，+22=4各类群细胞站的比例数46，XY5/19×2/2×100%=26%49，XY，+1，+8，+1210/19×9/10×100%=47%49，XY，+X，+1，+710/19×1/10×100%=5%52，XY，+X，+X，+1，+7，+224/19×4/4×100%=21%干系细胞是：49，XY，+1，+8，+12如何确定肿瘤的干系和旁系第66页,共187页，2024年2月25日，星期天三倍体（triploid）多倍体（polyploid）单倍体（haploid）

超二倍体（hyperdiploid）三体（trisomy）亚二倍体（hypodiploid）单体（monosomy）

非整倍性改变整倍性改变第67页,共187页，2024年2月25日，星期天肿瘤的染色体数目异常多数为非整倍体。非整倍体有两种情况：①染色体虽然不是46但在46上下，超二倍体（hyperdiploid），亚二倍体（hypodiploid）。瘤细胞染色体的增多或减少并不是随机的。比较常见到的是8、9、12和21号染色体的增多或7、22、Y染色体的减少。第68页,共187页，2024年2月25日，星期天②染色体数成倍地增加（3倍、4倍）称为高异倍性，但通常不是完整的倍数，故称为高异倍性（hyperaneuploid）。许多实体肿瘤染色体数或者在二倍体数上下，或在3－4倍数之间，而癌性胸腹水的染色体数变化更大。第69页,共187页，2024年2月25日，星期天肺癌染色体异常食管癌染色体异常第70页,共187页，2024年2月25日，星期天二、肿瘤的染色体结构异常

大多数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”。结构异常包括易位、缺失、重复、环状染色体和双着丝粒染色体等。第71页,共187页，2024年2月25日，星期天

染色体断裂、重排形成的结构异常的染色体经常出现于某一种肿瘤细胞中，则称之为标记染色体。也就是说肿瘤细胞中形成的特殊结构异常的染色体,能稳定遗传，称为标记染色体（markerchromosome）。第72页,共187页，2024年2月25日，星期天非特异性的特异性的:它只见于少数肿瘤细胞，对整个肿瘤来说不具有代表性:它经常出现在某一类肿瘤，对该肿瘤具有代表性。标记染色体第73页,共187页，2024年2月25日，星期天（一）特异性的标记染色体

（1）Ph1染色体

1960年首先在美国费城（Philadelphia）的慢性粒细胞性白血病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Ph1染色体。95%慢性粒细胞性白血病(CML)细胞中存在Ph染色体(费城染色体)。为9号染色体与22号染色体易位后重组的22号染色体。第74页,共187页，2024年2月25日，星期天Ph1Ph1染色体首次证明了一种染色体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性白血病典型的特异性标记染色体。易位形式：原因：t（9；22）（q34；q11）易位结果导致9q+和22q-（Ph1）第75页,共187页，2024年2月25日，星期天t(9;22)(9pter9q34::22q1122qter)(22pter22q11::9q349qter)第76页,共187页，2024年2月25日，星期天Ph染色体致病的分子机制：易位使9号染色体长臂（9q34）上的原癌基因c-abl和22号染色体(22q11)上的bcr(breakpointclusterregion)基因重新组合成融合基因Igλc-ablc-cis融合基因bcr9c-ablIgλbcrc-cis22第77页,共187页，2024年2月25日，星期天9q22q1234567891014151920C-bcr基因(130kb)C-abl基因(280kb)(145kD蛋白）1b1a2345678910111-112-11210kD蛋白第78页,共187页，2024年2月25日，星期天临床意义：

1.作为CML诊断依据，约95%的CML病例中存在Ph1染色体；

2.用于预后判断——Ph1阴性CML对治疗反应差，预后不佳；

3.用于早期诊断——Ph1染色体先于临床症状出现。第79页,共187页，2024年2月25日，星期天t（9；22）（q34；q11）9q+和22q-（Ph1）（95%）第80页,共187页，2024年2月25日，星期天(2)14q+染色体:Burkitt淋巴瘤（BL）患者的特异性标记染色体，在75%的BL患者中存在。

t（8；14）（q24；q32）8q-和14q+结果

8q24转移至14q32

myc与IgH结合

BCR1（22q11）

ABL（9q34）易位融合基因癌基因激活第81页,共187页，2024年2月25日，星期天第82页,共187页，2024年2月25日，星期天第83页,共187页，2024年2月25日，星期天（二）非特异性的标记染色体Burkett淋巴瘤—t(8;14)(q24;q32)脑膜瘤—22q-;-22视网膜母细胞瘤—13q14-Wilms瘤—del(11p1314)甲状腺瘤—inv(10)(q11q21)※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第84页,共187页，2024年2月25日，星期天(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（fragilesites）。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。

第85页,共187页，2024年2月25日，星期天染色体异常将导致不同分子事件的发生，包括基因激活、失活、转录异常、扩增等，继而导致细胞代谢、生长、分化、增殖等功能的失常而引发肿瘤。第86页,共187页，2024年2月25日，星期天第六节肿瘤的遗传易感性

-------------多基因遗传的肿瘤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。种遗传易感性既包括染色体水平改变，也有基因水平的改变。第87页,共187页，2024年2月25日，星期天一、染色体的脆性位点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（fragilesites）。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。第88页,共187页，2024年2月25日，星期天

如：叶酸敏感脆性部位(2q11、2q13、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。第89页,共187页，2024年2月25日，星期天二、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。第90页,共187页，2024年2月25日，星期天第91页,共187页，2024年2月25日，星期天染色体不稳定综合征（Chromsomeunstablesyndrome）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：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。第92页,共187页，2024年2月25日，星期天(一)Bloom综合征AR遗传病，东欧犹太人的后裔中多见。病因：患者染色体不稳定，有免疫功能缺陷。表现：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。免疫力下降，常伴发白血病和其他恶性肿瘤。可恶变为纤维肉瘤、鳞癌和神经纤维肉瘤。在患者外周血淋巴细胞培养中，SCE高于正常人10倍，主要是DNA聚合酶，连接酶活性↓致病基因BLM位于15q26.1第93页,共187页，2024年2月25日，星期天AR，儿童骨髓疾病。患者全血细胞减少，又称先天性全血细胞减少症。白血病的发生率比一般人高20倍。常伴发侏儒，小眼球，心、肾畸形等，皮肤牛奶咖啡斑或色素沉着，白血病发病率比一般人高20倍，一些FA患者在粘膜与皮肤交界处（口唇，肛门和阴唇）可发生鳞状上皮癌。病因：缺少核酸外切酶（exonuclease），非同源染色体之间常交联、易位，其染色体自发断裂率高。致病基因定位于20q13。(二)Fanconi贫血（FA）第94页,共187页，2024年2月25日，星期天范可尼贫血(Fanconianemia)第95页,共187页，2024年2月25日，星期天(三)毛细血管扩张性共济失调（AT)常染色体隐性遗传病临床表现：常在儿童期发病。患者1岁起进行性小脑共济失调。

4-6岁时，眼、面部、颈部，尤其是眼结膜可出现瘤样毛细血管扩张。动眼N障碍，免疫↓，白血病↑，乳腺癌，染色体自发断裂率增高。14q12为断裂热点，所以形成的淋巴细胞白血病常有14q+的易位。

第96页,共187页，2024年2月25日，星期天(四)着色性干皮病（XP)常染色体隐性遗传病临床表现：主要是皮肤对紫外线非常敏感，日光照射后可发生色素沉着，红斑等病变，可恶变为基底细胞癌或鳞状上皮癌，常在儿童期发生恶性肿瘤，并死于癌转移。病因：缺少核酸酶，DNA的切除修复系统有缺陷，不能切除紫外线诱发的嘧啶二聚体，因而导致突变率增高。第97页,共187页，2024年2月25日，星期天着色性干皮病患儿脸部特征着色性干皮病的并发症第98页,共187页，2024年2月25日，星期天三、肿瘤的遗传易感性个体的肿瘤遗传易感性是由特定的基因－染色体组合决定的。虽然对这些“易感基因（predisposinggenes）”及其如何发挥作用了解得还不很清楚，但有一些事例表明它们可能通过生化的、免疫的和细胞分裂的机制促进肿瘤发生。第99页,共187页，2024年2月25日，星期天1．酶活性异常酶活性的改变可以影响致癌化合物在体内的代谢和灭活酶的活性上升：芳烃羟化酶（arylhydrocarbonhydroxylase,AHH）↑它能在体内活化许多致癌的多环芳烃，从而促进癌的发生。这种酶的可诱导性在人群中呈多态性，并按常染色体显性遗传；第100页,共187页，2024年2月25日，星期天

吸烟是肺癌发生的重要诱因，但不是每个吸烟者都患肺癌。在人群中不同的人芳烃羟化酶活性不同，而该酶的活性与肺癌的遗传易患性相关联。调查显示，酶呈低诱导活性、中等诱导活性和高诱导活性的个体分别占肺癌患者的4％、30％、66.6％，说明此酶活性越高，把烟草中的前致癌物活化为致癌物的可能性越大，肺癌的发病风险也越高。第101页,共187页，2024年2月25日，星期天

酶的缺乏也可以导致对肿瘤的易感状态，例如着色性干皮病患者易患皮肤癌，这是由于DNA修复酶的缺陷导致细胞恶性变。第102页,共187页，2024年2月25日，星期天2．遗传性免疫缺陷：免疫缺陷能使突变细胞得以逃脱免疫监视（immuunesurveillance）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（Bruton型）患者易患白血病和淋巴系统肿瘤等。第103页,共187页，2024年2月25日，星期天3．染色体病：先天愚型患者急性白血病的发病率比正常人群高15－18倍。这两种疾病可能有共同的发病机制，即细胞分裂机制的紊乱。此外，Klinefelter综合征患者易患男性乳腺癌；第104页,共187页，2024年2月25日，星期天第七节肿瘤与癌基因

———肿瘤发生的分子基础肿瘤发生相关的基因可分为两大类：癌基因（oncogenes）,它们能促进细胞的生长和增殖。肿瘤抑制基因（tumor-suppresorgene）或抑癌基因，它们能调节细胞的生长和分化而抑制肿瘤的发生。第105页,共187页，2024年2月25日，星期天

这两类基因的作用正好相反。它们的异常，或增强细胞生长和增殖，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：在致瘤病毒、人体和动物肿瘤都发现了能导致细胞恶性转化的核酸片段，称之为癌基因。第106页,共187页，2024年2月25日，星期天

来自病毒的称为病毒癌基因（v-onc）。来自细胞的称为细胞癌基因（c-onc）或原癌基因（proto-oncogene），它们具有转化的潜能，可被激活成为癌基因。后来发现从酵母菌到人类的正常细胞几乎都有与之类似的片段。细胞癌基因c-oncogeng或原癌基因与v-oncogene同源序列——这种进化上的高度保守性表明它们具有重要的生物学意义。第107页,共187页，2024年2月25日，星期天序列上高度同源；c-onc有内含子，v-onc无内含子；v-onc有致癌能力，而c-onc无，但突变后可能致癌；C-SRCV-SRCRSVV-SRC与C-SRC的比较示意图第108页,共187页，2024年2月25日，星期天

最早发现的病毒癌基因是鸡Rous肉瘤病毒的v-src基因正常鸡细胞的细胞癌基因（c-src）。许多癌基因都以最先见于的病毒来命名：如见于猴肉瘤病毒（Simiansarcoma）的称为sis基因见于鸟类髓细胞增多症病毒（Myelocytomatosis）的称为myc基因等。

第109页,共187页，2024年2月25日，星期天

最早发现的人类癌基因是H-ras基因，它是通过用人膀胱癌细胞系提取的DNA片段转染小鼠细胞，引起后者恶性转化而证实。通过转染实验证明人体细胞中的癌基因H-ras。第110页,共187页，2024年2月25日，星期天

理解：细胞癌基因是细胞正常生长、分化所必需的，是生长发育过程中所不可缺少的。在发育过程中的一定时间、一定组织中定量的表达，产生生命活动中所必需的蛋白质，促进某些生命过程的进行，使生长发育得以实现。在机体生长发育过程完成后多处于关闭状态，即不表达或低表达。一旦在错误的时间，不恰当地点，不适量表达即可能导致细胞无限制的增长而趋于恶性转化。第111页,共187页，2024年2月25日，星期天原癌基因（proto-oncogene）正常细胞内存在的、参与细胞生长分化并具有使细胞癌变潜能的基因癌基因（oncogene）使细胞发生癌变、引起细胞无限增殖和恶性转化的基因。在肿瘤细胞中原癌基因往往被激活，处于活跃表达的状态第112页,共187页，2024年2月25日，星期天（一）癌基因的功能和分类依其编码产物（分布于细胞的不同部位）功能分类：

1生长因子：sis、PDGF2生长因子受体：erbB1，EGFR3信号传递因子：src、Ras4核转录因子：Raf（细胞质）

myc，fos，jun等。

5细胞周期素、CDK网络成分和激酶抑制子

第113页,共187页，2024年2月25日，星期天按原癌基因的产物将其分为：以src为代表的酪氨酸激酶类以ras为代表的G蛋白类以myc为代表的核蛋白类以sis为代表的生长因子类以reb为代表的生长因子受体类等第114页,共187页，2024年2月25日，星期天癌基因在细胞内的分布第115页,共187页，2024年2月25日，星期天

原癌基因与细胞的生长、增殖等基本功能有关。它们或编码生长因子、生长因子受体和蛋白激酶而在生长信号的传递和细胞分裂中发挥作用；或者编码DNA结合蛋白而参与基因的表达或复制的调控。第116页,共187页，2024年2月25日，星期天

（二）癌基因的激活原癌基因在个体发育或细胞分裂的一定阶段十分重要，但在成体或平时却不表达或表达受到严格的控制，当其发生突变或被异常激活时，产生的癌蛋白在性质或数量上异于正常，就可能导致细胞发生恶性转化。第117页,共187页，2024年2月25日，星期天癌基因的激活机制：细胞中原癌基因可以通过一些机制被激活,导致基因表达或过表达,从而使细胞癌变,一般分为4类:基因扩增启动子插入激活点突变染色体易位或重排第118页,共187页，2024年2月25日，星期天细胞癌基因点突变易位扩增启动子插入激活细胞分裂的正常控制正常增殖正常生长细胞分裂失控过度增殖肿瘤遗传变化DNA第119页,共187页，2024年2月25日，星期天（1）突变激活：单个碱基突变而改变了编码蛋白质的功能,原癌基因因点突变而成为癌基因使癌基因激活.

点突变可使原癌基因所编码的蛋白质改变，产生异常的基因产物也可由于点突变使基因摆脱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（qualitativemodel）。K-rasN-ras，H-ras，12、13、61codon突变第120页,共187页，2024年2月25日，星期天例如：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，编码一种膜蛋白，称为p21蛋白。第121页,共187页，2024年2月25日，星期天P21蛋白是广泛的CDK抑制因子，它可与CDK、cyclin、PCNA形成稳定的四元复合体，导致CDK活性被抑制，致使细胞不能从G1

S。第122页,共187页，2024年2月25日，星期天（2）易位激活：染色体断裂与重排导致细胞癌基因在染色体上的位置发生改变,易位到启动子或增强子附近而被激活,或与其他高表达基因形成融合基因.

例如慢性粒细胞白血病9；22易位，形成了一种结构与功能异常的融合基因bcr-abl。它编码的蛋白能促成细胞的恶性转化。第123页,共187页，2024年2月25日，星期天

（3）癌基因扩增：原癌基因还可因某种原因自身扩增而过度表达。细胞学：均质染色区（HSR）—染色体某个节段、相对解旋、浅染区,染色体增长。双微体（DM）—扩增的DNA脱离染色体,分散为成双的染色质小体分子水平：基因拷贝倍增。神经母细胞瘤N-myc第124页,共187页，2024年2月25日，星期天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（doubleminutes）和染色体上的均染区（homogenouslystainingregion）就是原癌基因DNA片段扩增的表现。例如，在肿瘤细胞中c-myc癌基因可扩增数百到数千倍。第125页,共187页，2024年2月25日，星期天均质染色区（HSR）和双微（DM）第126页,共187页，2024年2月25日，星期天（4）染色体断裂与重排形成融合基因染色体断裂与重排导致细胞癌基因在染色体上的位置发生改变,易位到启动子或增强子附近而被激活,或与其他高表达基因形成融合基因.CMLt（9；22）9q+和22q-（Ph1）

BLt（8；14）8q-和14q+第127页,共187页，2024年2月25日，星期天第128页,共187页，2024年2月25日，星期天(5)启动子插入（promoterinsertion）

接种4－12个月

ALV鸡（1日龄）B.C淋巴瘤（

ALV---鸟类白细胞组织增生病毒,含有LTR,具有启动子,一旦整合到细胞癌基因c-MYC旁可使之激活）第129页,共187页，2024年2月25日，星期天

人类肿瘤的代表性癌基因及其分类

前癌基因作用

癌基因

活化机制

亚细胞定位

人类的肿瘤

生长因子：

PDGF-β链

sis

过度表达

细胞外

星形细胞，骨肉瘤，乳腺癌等

FGF

hst-1

过度表达

细胞外

胃癌，胶质母细胞癌

生长因子受体：

（具蛋白质激酶活性）

EGFR家族

erb-B1

过度表达

透膜

肺鳞癌，脑膜瘤，卵巢癌等

erb-B2

扩

增

透膜

乳腺癌，卵巢癌，肺癌，胃癌等

erbB-3

过度表达

透膜

乳腺癌

csf-1受体

fms

点突变

透膜

白血病

参与信息转导蛋白质：

结合GTP

H-ras

点突变

胞膜内

甲状腺癌，膀胱癌等

K-ras

点突变

胞膜内

结肠癌、肺癌、胰腺癌等

N-ras

点突变

胞膜内

白血病，甲状腺癌

细胞核调节性蛋白质：

转录活化物

c-myc

易

位

核

内

Burkitt淋巴瘤

N-nyc

扩

增

核

内

神经母细胞瘤，肺小细胞癌

L-myc

扩

增

核

内

肺小细胞癌

第130页,共187页，2024年2月25日，星期天二、肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因又称为抑癌基因或抗癌基因（anti-oncogenes）。它们的功能是抑制细胞的生长和促进细胞的分化。第131页,共187页，2024年2月25日，星期天肿瘤抑制基因概念的提出：正常细胞与肿瘤细胞融合后的杂种细胞失去了肿瘤细胞表型。正常染色体可以逆转肿瘤细胞表型。癌基因和肿瘤抑制基因的突变都有可能导致肿瘤发生。但癌基因为激活；肿瘤抑制基因为失活。肿瘤细胞中肿瘤抑制基因的导入将抑制肿瘤，癌基因导入无此作用。第132页,共187页，2024年2月25日，星期天与原癌基因区别：原癌基因是显性基因，一个等位基因突变即可显示致癌效应；肿瘤抑制基因的突变，则是隐性的。一个肿瘤抑制等位基因发生突变，不会发生致癌效应。即只有当其一对基因拷贝失活、丧失功能后，形成隐性状态才失去抑制肿瘤发生的作用，故亦称隐性癌基因。第133页,共187页，2024年2月25日，星期天TSG研究的途径（发现TSG的方法和证据）细胞融合实验克隆第一个TSG--RB1杂合性丢失(Lossofheterozygosity,LOH罕见家族性癌综合征研究第134页,共187页，2024年2月25日，星期天细胞融合实验Harris（1971）应用微细胞技术将含有一条正常Chr的微细胞与肿瘤细胞融合，可抑制肿瘤，这为寻找TSG提供线索。第135页,共187页，2024年2月25日，星期天克隆第一个TSG–RB1细胞遗传学证据：

1976年对多个RB患者Chr缺失鉴定，最后确定于13q14第136页,共187页，2024年2月25日，星期天RB1基因分子遗传学证据1983年Cavanee用13q12-q14片段为探针，经杂交实验确证存在此区域存在一个4.7kb的基因1986年Friend首先分离一cDNA克隆。

LeeWH又克隆了三个重叠的cDNA克隆，进行RB基因测序。1988年SuHuangHJ用反转录酶为载体将

RB导入RB细胞系，基因表达并抑制肿瘤特征，证实RB1是一个TSG。RB1：200kb长，27exonsmRNA4.7kb，编码105kd蛋白，928个氨基酸,

是一与DNA结合的磷酸化蛋白质，具有-GGAAGTA元件，受p53调节。

第137页,共187页，2024年2月25日，星期天RB基因—第一个被克隆的TSG第138页,共187页，2024年2月25日，星期天杂合性丢失（Lossofheterozygosity-LOH）肿瘤细胞染色体特定区域的杂合性等位基因中的一个丢失，这种现象称杂合性丢失。在肿瘤抑癌基因中普遍存在。可以用能区分两等位基因的多态标记来检测杂合性丢失。DNA多态标记的杂合性丢失可有助于确定与其紧密连锁的抑癌基因的存在并精确定位.第139页,共187页，2024年2月25日，星期天第140页,共187页，2024年2月25日，星期天罕见家族性癌综合征研究家族性癌（familialcarcinoma)

一个家族中多个成员患同一类型的肿瘤。RB是一例。Li-FraumericSyndrome（LFS）

Malkin（1990）在5个LFS家系中发现患者体细胞中p53突变和LOH；分子水平分析：均有相同的248处T-C碱基替换，并证实均有二次突变（第一次生殖细胞突变，第二次体细胞突变）。这是发现鉴定TSG的重要线索和途径。第141页,共187页，2024年2月25日，星期天

肿瘤（家族性）基因Chr肿瘤类型功能家族性腺瘤性息肉APC5q21结肠癌信号传导VHL综合征VHL3q25肾癌嗜老细胞瘤调节转录Wilms瘤WT111q13儿童肾癌调节转录家族性黑色素瘤CDKN2A9p21黑色素瘤胰腺癌细胞周期调节遗传性非息肉结肠癌MSH22p16结肠癌DNA错配修复遗传性非息肉结肠癌MLH13p21结肠癌DNA错配修复家族性乳腺癌BRCA117q21乳腺癌，卵巢癌？家族性乳腺癌BRCA213q12乳腺癌，卵巢癌？多发性内分泌肿瘤MEN111q13甲状旁腺和垂体癌？胰岛细胞癌，类癌瘤多发性神经纤维瘤NF117q11.2神经纤维瘤，催化Rnas失活肉瘤，胶质瘤现已知约有30多种TSG（Nature，Vol409，Feb，2001）家族性癌综合征和相关的肿瘤抑制基因第142页,共187页，2024年2月25日，星期天一些重要的TSGTSG染色体定位TSG染色体定位p5317p13.1RB13q14.1WT111p13p169q21P159q21