临床肿瘤学94864ppt课件

1、.,1,肿瘤学Oncology,临床肿瘤中心 吴平平,2,.,主要内容,癌基因与抑癌基因 肿瘤的基因治疗 端粒、端粒酶、核仁与肿瘤 染色体与肿瘤 细胞凋亡与肿瘤 肿瘤转移机制,3,.,概述,肿瘤的发生是一个复杂的多步骤过程 环境因素 遗传因素 细胞生长与增殖的基因调控 正调控信号（癌基因） 负调控信号（抑癌基因）,概 述,4,.,癌基因,细 胞生 长,负调控,抑癌基因,正调控,5,.,历史背景,1910年Peyton Rous ：致癌病毒Rous肉瘤病毒 1970年Temin等：RNA病毒感染的关键物质逆转录酶 1970年Martin等：病毒癌基因(src) 1971年Duesberg等：Ro

2、us肉瘤病毒基因组,历史背景,6,.,癌基因（oncogene）,细胞内控制细胞生长和分化 结构异常或表达异常，引起细胞癌变 含：病毒癌基因、细胞癌基因,7,.,病毒癌基因(virus oncogene,v-onc）),病毒基因组中的癌基因 不编码病毒结构成分 不作用病毒复制 使细胞持续增殖,8,.,细胞癌基因(cellular-oncogene, c-onc),存在于生物正常细胞基因组中的癌基因，参与细胞生长和代谢，促进和调节细胞增殖、分化。或称原癌基因 (proto-oncogenes , pro-onc),9,.,细胞癌基因的特点,细胞癌基因的特点,广泛存在于生物界中 基因序列高度保守

3、作用通过其产物蛋白质体现 激活后形成癌性的细胞转化基因,10,.,细胞癌基因的特点,细胞中固有的正常基因 本身无致癌作用 调控细胞正常增殖、分化、凋亡及胚胎发育等 维持细胞正常生命活动,11,.,病毒癌基因与细胞癌基因比较,v-onc通常丢失c-onc两端的某些序列 v-onc没有内含子 v-onc外显子与同源的c-onc也有微小差别 v-onc出现碱基取代或缺失较c-onc常见,12,.,癌基因家族及表达产物,scr家族 膜结合的酪氨酸蛋白激酶 ras家族 与膜结合的GTP结合蛋白 myc家族 DNA结合蛋白（转录因子） sis家族 生长因子类 myb家族 转录因子,13,.,14,.,命

4、名,病毒癌基因以首次发现该基因的病毒命名，以小写字母表示。例：src 来自Rouse sarcoma, ras 来自rat sarcoma, abl来自Abelson murine leukaemia, sis来自Simian sarcoma; 细胞癌基因以大写字母表示,15,.,功能与定位,在细胞中行使正常的生物学功能 对DNA复制、细胞生长与增殖起正相调节或促进作用 癌基因所编码的蛋白质都存在于细胞的各个组成部分中，包括细胞核、细胞质及细胞表面,16,.,17,.,突变,点突变 扩增 缺失 重排 甲基化状态的改变,突变形式,18,.,点突变（point mutation）,基因在特异位置发

5、生一个核苷酸的改变，使相应蛋白质的一个氨基酸改变，继而改变了蛋白质的空间构型和生物学功能 错义突变（missence） 无义突变（nonsence） 终止码突变（stop codon） 移码突变（frame shift）,19,.,基因扩增（gene amplification）,染色体一定区域DNA的许多次复制造成大量拷贝 均匀染色区(Homogeneously staining region, HSR)：被复制的DNA串联排列在染色体的同一位置 双微染色体(Double minute chromosomes)：被复制的DNA呈细小成对的染色体样结构,20,.,基因缺失 (gene loss

6、es),缺失的范围差别较大，可以是1-2个碱基，也可以是一个片段甚或一个外显子的缺失 缺失激活基因，转录异常，使基因正常的生物学功能丧失 基因缺失与肿瘤的临床病理及生物学行为密切相关,21,.,基因重排（gene rearrangement）,某一基因在肿瘤细胞中从染色体的正常位置转移到其它染色体的某个位置上 重排易使癌基因被激活，从而使细胞恶变,22,.,癌基因激活的结果,出现新的表达产物 出现过量的正常表达产物 出现异常、截短的表达产物,23,.,抑癌基因的概念,正常细胞内抑制细胞生长、增殖及分化， 潜在抑制肿瘤生长的基因,24,.,25,.,抑癌基因,负相调节细胞生长、增殖及分化 潜在抑

7、制肿瘤生长 异常表现：功能失活、基因缺失、点突变等 异常表现致：细胞恶化肿瘤发生、促肿瘤发展,26,.,功 能,抑癌基因与癌基因的生物学功能相反 二者分别是细胞在增殖、分化及凋亡等生命过程中的负、正两类信号 抑癌基因属负调控信号，癌基因则属正调控信号范围,27,.,判断标准,恶性肿瘤的相应正常组织中该基因必须正常表达 恶性肿瘤中该基因应有功能失活或结构改变或表达缺陷 将该基因的野生型导入基因异常的肿瘤细胞内，可部分或全部改变其恶性表型,28,.,突变形式,点突变 丢失 基因重排 甲基化 低表达 与癌蛋白结合,29,.,举 例,位于17p13 20 kb，11个外显子，mRNA长2.5 kb，蛋

8、白产物53 kD，故称p53基因 P53为转录因子 功能： 激活一些抑制细胞分裂的基因（如p21） 抑制解链酶活性 参与DNA的复制与修复 在DNA修复失败时启动细胞程序性死亡过程等 基因失活原因主要为基因突变与缺失,30,.,31,.,肿瘤的基因治疗,运用基因工程技术直接纠正肿瘤细胞基因的结构及/或功能缺陷，或者间接通过增强宿主对肿瘤的杀伤力和机体的防御功能来治疗肿瘤,32,.,病毒载体系统,能治疗肿瘤的正常基因已经被克隆，并能表达有功能的产物 基因治疗中用的基因在体内表达无需精确调控，表达产物过多不会产生危害 注入体内带有外源基因的治疗细胞，应能自然消减去除,基本原则,33,.,病毒载体系

9、统,目的基因的准备 靶细胞的选择和培养 载体的选择 目的基因导入靶细胞,程 序,34,.,载体系统,基因转导和表达的核心，是基因治疗的关键技术 选择性地将治疗基因转导到靶器官、组织和细胞内 持续高效地表达导入基因，且基因表达水平能达到治疗效果 安全低毒，对机体不致病,载体系统,35,.,病毒载体系统,由于具有较高的转染效率而成为基因治疗中应用最为广泛的载体，包括逆转录病毒、慢病毒、腺病毒、腺相关病毒、疱疹病毒等,病毒载体系统,36,.,非病毒载体系统,脂质体与裸DNA等通过机械方式导入肿瘤组织，其转染效率低，稳定性差，缺乏靶向性 临床适用性差，因而极少用于肿瘤的基因治疗,37,.,癌基因和抑癌

10、基因治疗,反义抑制 RNA干扰 举例说明,38,.,根据核酸杂交原理设计针对特定靶序列的反义核酸，导入细胞后与特定序列的mRNA结合，从而阻断该基因的表达或翻译 反义DNA、反义RNA、核酶技术,反义抑制,39,.,RNA干扰,利用一种与靶mRNA互补的双链RNA分子，在mRNA水平关闭相应序列基因的表达而使其沉默的过程，也称序列特异性转录后基因沉默（PTGS）,40,.,Ras基因 构建了表达H-Ras核酸的腺病毒，对野生型和突变型Ras基因的肿瘤细胞都能产生细胞毒性作用，H-Ras通过Caspase和线粒体介导的细胞凋亡抑制细胞生长,举 例,41,.,举 例,P53基因 导入野生型p53基

11、因可以逆转肿瘤细胞的恶性表型。最早的p53基因治疗始于M D. Anderson癌症研究中心，用腺病毒p53治疗常规治疗无效的非小细胞肺癌有效（部分肿瘤停止生长、部分肿瘤消退）,42,.,抗血管基因治疗,将与肿瘤血管生长有关的基因与基因转移技术结合起来，以达到阻碍肿瘤血管生长进而抑制肿瘤生长的目的,43,.,举 例,VEGF是最重要的促血管生长因子， VEGF也是抗肿瘤血管生成研究的重要靶点 抑制VEGF的生成和释放，或阻断它们与VEGFR 的结合，均可达到抑制血管生成的目的,44,.,自杀基因治疗,包括自杀基因和前体药物两部分 经载体系统介导向肿瘤细胞中导入自杀基因，然后，给予前体药物，自杀

12、基因可将前体药物转化为细胞毒性药物，产生对肿瘤细胞的杀伤作用,45,.,耐药基因治疗,多药耐药基因（MDR）能抵抗化疗药物的造血细胞副作用 将MDR基因重组载体导入骨髓造血干细胞后，可保护造血干细胞免受化疗损伤，可增加化疗强度并能有效促进造血功能恢复，提高疗效,46,.,免疫基因治疗,将具有调节机体免疫功能并具有抗肿瘤作用的细胞因子基因或免疫相关抗原基因转染入肿瘤细胞中，制备出免疫原性更强的新型瘤苗，以激发、增强机体产生显著的抗肿瘤免疫功能，从而达到治疗肿瘤的目的,47,.,基因治疗的现状,为肿瘤的治疗展现了极有希望的前景 本身还存在着许多问题，还处于实验阶段。如：载体转导的效率低、稳定性不佳

13、及不能有效定位于靶组织或靶器官等 目前没有在临床上广泛使用,48,.,端粒（telomere）,真核生物染色体线性DNA分子末端的特殊结构，富含G-C的寡核苷酸DNA重复序列和之结合的蛋白质组成 维持染色体稳定性和DNA完整复制,49,.,端粒的功能,端粒DNA和它的结合蛋白紧密结合，像二顶帽子盖在线性DNA的两端 使其末端具有惰性 保持着遗传的稳定性,50,.,端粒的功能,染色体末端稳定的复制 端粒的存在能减缓5-端逐渐缩短这一趋势，使染色体近末端的遗传信息不致在复制中丢失,51,.,端粒的功能,端粒位于着丝粒的对侧，成散在分布 维持着细胞染色体的空间定向，使染色体 所携带的信息能有秩序而又

14、有效的复制和 表达,52,.,端粒酶的结构,专一的依赖RNA的反转录酶，是RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白复合体，由三个主要组成部分：端粒酶、端粒酶相关蛋白质和端粒酶催化亚单位 共同特点含有逆转录酶的大部分保守性序列,53,.,端粒酶的功能,合成重复的TTAGGG序列，抵消因细胞分裂而致的端粒DNA的消耗 修复断裂的染色体末端，从而避免外切酶对染色体DNA更多的切割，维护基因组遗传的稳定性,54,.,端粒合成,端粒酶对已有的末端的识别和结合 根据内含的RNA模板添加互补的核苷酸并聚合移位使端粒重复序列得以连续复制 端粒酶能够对端粒DNA的富含G-链进行加尾延长,55,.,端粒酶活性的测定,起初是

15、通过间接测定不同组织类型染色体中端粒的平均长度变化来估侧端粒酶活性 1994年报道了端粒重复序列扩增法（telomeric repeat amplification protocol, TRAP）,56,.,端粒、端粒酶与肿瘤,基因突变、肿瘤形成时，端粒可表现出缺失、融合和序列缩短等异常现象 端粒融合可在任何染色体上随机出现,57,.,端粒、端粒酶与肿瘤,端粒序列缩短可能是导致肿瘤形成的一种分子水平的改变，是肿瘤细胞的一种标志 正常体细胞和正常衰老细胞中几乎没有端粒酶的活性，而有些恶性细胞中却有很高的端粒酶活性,58,.,核仁组成区( N0Rs ),核糖体基因盘聚在某些染色体的特殊部位，通过R

16、NA聚合酶的作用转录成rRNA，并穿过核膜孔进入胞质 此区DNA具转录rRNA合成的功能,59,.,相关蛋白(AgNoRS),核仁内高度磷酸化的酸性非组蛋白 使DNA维持一种伸展的结构状态、具控制rRNA基因转录的调节功能 与细胞的增殖、染色体的倍体数、转录活力的增加有关,60,.,染色体与肿瘤,肿瘤细胞染色体细胞内遗传物质的载体 缺失、重复、倒位、移位 肿瘤的发生,61,.,结构变异,缺失(deletion)：失去了部分染色体片段 重复(duplication)：增加部分染色体片段 倒位(inversion)：染色体片段作180的颠倒再重接在染色体上 易位(translocation)：两条

17、非同源染色体之间发生部分片段的交换,62,.,细胞凋亡,一种由基因调控的主动有序的细胞死亡过程，又称程序性死亡 机体在生长、发育和受到外来刺激时清除多余、衰老和受损伤的细胞以保持机体内环境平衡和维持正常生理活动过程的一种自我调节机制,细胞凋亡,63,.,细胞凋亡,细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进行、自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都起着非常关键的作用,生物学意义,64,.,65,.,细胞凋亡与细胞坏死,细胞凋亡 细胞内死亡程序活化而致的细胞自杀，是由凋亡相关基因调节控制 细胞坏死 各种致病因子干扰和中断了细胞正常代谢活动而造成的细胞意外死亡,66,.,细胞核 染色质边缘化 核

18、浓缩 核凝集断裂 核破碎 凋亡小体 核溶解 细胞质 浓缩、胞质气泡 显著膨胀 细胞器结构保留 细胞器破坏 细胞膜 完整 破裂 DNA电泳 阶梯状条带 弥散分布条带 合成代谢 新RNA蛋白质合成 合成代谢终止 炎症反应 无 有 基因调节 由凋亡相关基因调控 与基因调控无关 发生条件 多为生理性 只为病理性,特征 细胞凋亡 细胞坏死,67,.,坏死细胞,凋亡细胞,68,.,细胞凋亡信号通路,死亡信号的感受器，包括细胞凋亡相关受体和相关信号分子 细胞凋亡的信号整合主要是通过Bcl-2及其家族蛋白和线粒体来进行 最终实施细胞内凋亡相关生化反应的执行者，主要是细胞内存在的一类蛋白酶Caspase,细胞凋

19、亡信号通路,69,.,形态学改变,最早期形态学改变是细胞间的间接丢失与邻近细胞脱离并失去微绒毛胞浆浓缩及核质密度增高 （DNA断裂） 调亡小体识别、吞噬（无炎症反应）,70,.,71,.,细胞凋亡与肿瘤,a 正常T细胞杂交瘤细胞 b 凋亡细胞(扫描电镜) c 凋亡细胞(透射电镜) (扫描电镜),72,.,细胞凋亡信号通路,肿瘤是一种细胞凋亡异常的疾病 70的临床肿瘤的发生与细胞凋亡的失控有关。凋亡异常直接导致本该死亡的细胞被保留下来，其中有些突变的细胞增殖失控，形成肿瘤 细胞凋亡的信号感受、整合和执行的相关分子的突变和表达异常都可能导致肿瘤的发生,细胞凋亡与肿瘤,73,.,细胞凋亡与肿瘤细胞的

20、抗药性,不易凋亡的肿瘤细胞得以生存和克隆化增殖，并表现为对多种药物有抗性 肿瘤细胞对药物的代谢发生改变，表现为: 肿瘤细胞的解毒功能增加 抗药性蛋白表达增高，有效地将药 物排出体外,74,.,细胞凋亡与肿瘤治疗、预后的关系,肿瘤治疗中所采用的放疗、化疗及生物治疗，其目的是诱发肿瘤细胞凋亡 提高肿瘤细胞凋亡/增殖比例，已成为衡量抗癌药物疗效的指标 引入某些细胞因子如G-CSF、GM-CSF、IL-2、IL-6等来纠正放、化疗后病人的骨髓抑制，刺激正常造血细胞的功能恢复；降低内源性生长因子及其受体的活性等来抑制肿瘤细胞向不分化的方向发展,75,.,肿瘤的侵袭和转移,临床肿瘤患者约80%以上死于侵袭

21、和转移 侵袭和转移是肿瘤的恶性标志 侵袭多发生于肿瘤晚期（早期也可见侵袭现象） 而转移往往是肿瘤发展到最终阶段,76,.,瘤细胞侵袭,瘤细胞离开其原发灶组织而侵犯至邻近组织 ，并在该处继续繁殖生长，这个过程称为侵袭。 侵袭的瘤细胞占据邻近组织，但并未与原瘤灶脱离 瘤细胞占据邻近组织的同时使宿主组织发生破坏 时间和空间上均是进行性的,77,.,瘤细胞转移,瘤细胞从原发灶扩散至继发部位，并在该处形成继发瘤，这个过程成为转移。 瘤细胞在远隔部位形成与原发瘤相同的肿 瘤 继发瘤继续长大 继发瘤可继续再转移或再浸润，即瘤细胞呈不连续性扩散,78,.,侵袭和转移的关系,浸润是转移的基础 转移是恶性肿瘤最本

22、质的表现 良性肿瘤不转移，只有恶性肿瘤才发生转移。恶性肿瘤中，只有少数肿瘤不发生或很少发生转移，如皮肤的基底细胞癌、脑的恶性胶质细胞瘤,79,.,转移类型,淋巴道转移 血道转移 种植转移 接触转移,80,.,淋巴道转移,肿瘤转移的重要途径，少数肉瘤如滑膜肉瘤、恶性纤维组织细胞瘤也可发生淋巴道转移 淋巴道转移与淋巴引流的方向相同，但少数情况下也可发生跳跃转移或逆行转移,81,.,瘤细胞侵入淋巴管，随淋巴液进入局部淋巴结，先聚集在边缘窦，逐渐累及破坏整个淋巴结，并可进一步转移到下一站引流淋巴结，最终经胸导管进入体循环 受累的淋巴结肿大、变硬、互相粘连成团，切面灰白而干燥,82,.,83,.,血道转

23、移,肉瘤转移的重要途径，少数癌如肾细胞癌、肝细胞癌、肺癌以及其它癌的晚期也发生血道转移 肝、肺是两个血道转移的靶器官,84,.,肿瘤侵入血管，随血流运行，到达远隔器官 肿瘤栓子进入门静脉引起肝转移；进入体静脉引起肺转移；进入肺静脉引起全身性转移；进入胸、腰、盆腔静脉，可通过吻合支，进入脊椎静脉丛引起脊椎、脑转移,85,.,86,.,87,.,种植转移,体腔内器官的肿瘤累及到器官的表面时，瘤细胞可脱落并种植到体腔各器官的表面，形成种植性转移瘤。腹腔、胸腔最常受累，心包腔、蛛网膜下腔亦可受累 常在浆膜面形成多数转移结节，很少侵入器官的深层，并常伴血性积液，积液内可查到肿瘤细胞,88,.,89,.,接触转移,非常罕见 如下唇肿瘤转移到上唇的接触部位,90,.,侵袭的机制,肿瘤细胞解离 (Detachment)： 细胞间连接分子 E-cadherin 表达下降 肿瘤细胞附着(Attachment)于基底膜: 细胞表面的整合素（Integrin)的量和分布改变,91,.,消化基底膜和细胞外基质（Extracellular Matrix): 肿瘤/间质