第九章 肿瘤遗传学

第九章 肿瘤遗传学 肿肿 瘤瘤 遗遗 传传 学学 肿肿 瘤瘤 遗遗 传传 学学 1、掌握癌基因、原癌基因、抑癌基因的概念 2、掌握肿瘤发生的遗传学基础和癌基因激活 的途径 3、了解常见的癌基因、抑癌基因的特点即作 用机制 指生长失去正常调控而无限制地自主增 生的细胞群。体细胞遗传物质的突变是 肿瘤形成的直接原因。 肿瘤细胞是一个累积了不同基因突变的 体细胞，故肿瘤属于体细胞遗传病。 (Tumor) 1. 自主性生长 2. 浸润性生长和转移灶形成 3. 癌细胞的特性可传递给它的子细胞 1994 城市 136.75 /10万 占死亡21.96% 第一位 乡村 105.53 /10万 占死亡16.51% 第二位 全国每死亡5个人中就有1人死于癌症 肿瘤的分类及命名 良性肿瘤 恶性肿瘤(癌和肉瘤) 生长速度 慢 快 生长方式 膨胀性生长 浸润性生长 与周围组 织关系 有包膜、不侵犯周围组织、 界限清楚、活动度大 破坏周围组织、界限不清、 活动受限 血液供应 血液供应充分、肿瘤完整、 体积有时很大 血液供应不足、常在中间区 形成坏死,发生溃烂 转移 无 有 全身影响 一般不影响全身情况，如 体积巨大或发生在重要器 官，亦可威胁生命 晚期严重影响全身，可出现 极度衰弱、贫血(恶病质) 治疗后 不容易复发 容易复发 1.按生长特性分类:分为良性肿瘤和恶性肿瘤 2.按组织来源分类: ——按不同组织来源分为 ?间胚叶肿瘤，如:纤维瘤、纤维肉瘤 ?上皮组织肿瘤,如:腺瘤、腺癌 ?神经组织肿瘤,如:神经纤维瘤、神经纤维肉瘤 ?其它杂类肿瘤,如:畸胎瘤、恶性畸胎瘤(畸胎癌) 肿瘤的分类及命名 3.命名 ?良性肿瘤:组织来源十瘤 如:甲状腺瘤 ?恶性肿瘤:上皮发生的恶性肿瘤—— 癌, 组织来源 + 癌 如:鳞状上皮发生叫鳞状上皮癌 腺上皮发生叫腺癌 胎盘组织的绒毛滋养叶细胞发生的叫绒毛膜上皮癌 间胚叶发生的恶性肿瘤 —— 肉瘤, 组织来源+肉瘤 如:纤维组织发生叫纤维肉瘤 骨 —— 骨肉瘤 淋巴组织 —— 淋巴肉瘤 其它:肾母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、白血病、 黑色素瘤(恶性黑色素瘤) 肿瘤的分类及命名 一、遗传病与肿瘤 (一)遗传病与肿瘤 1、染色体病的癌变倾向 ? Down综合征患者急性淋巴细胞性白血病的发病 率高达1/95(群体发病率为1/3 000) ? Klinefelter综合征病人易继发乳房癌或性腺母细 胞瘤 ? Turner综合征病人的条索状卵巢倾向于恶变为卵 巢癌 2、单基因病的癌变倾向 单基因病 常见肿瘤 1( 常染色体显性遗传 家族性腺榴样息肉 多发性外生骨疣 Peutz-Jeghers 综合征 结节性硬化 结肠腺癌 骨肉瘤 卵巢粒层细胞瘤 肾血管基脂瘤、心横纹肌瘤 巨细胞星型细胞瘤 2( 常染色体隐性遗传 I 型神经纤维瘤病 着色性干皮病 毛细血管扩张性共济失调 Bloom 综合征 Fanconi 全血细胞减少 Weiner 综合征 视神经胶质瘤、肾上腺髓质瘤、神经纤维肉瘤、皮肤鳞癌 鳞状上皮癌、恶性黑素瘤，皮肤基底细胞癌、白血病 淋巴瘤，白血病，卵巢癌，胃癌 淋巴瘤，白血病，食管癌，结肠癌 淋巴瘤，食管癌，皮肤癌 肉瘤，肝细胞瘤，乳房癌，甲状腺癌，白血病 X 连锁隐性遗传 Bruton 低丙种球蛋白缺乏血症 先天性角化不良 淋巴系统恶性肿瘤、白血病 淋巴瘤，皮肤癌 1、视网膜母细胞瘤(可根据受累眼睛的不同，分为 单侧性和双侧性两种。约40%患者为遗传型，呈 AD遗传。) 2、肾母细胞瘤 二、遗传性肿瘤 (hereditary tumors) 罕见(1/15000)，AD 1 (retinoblastoma, RB) (retinoblastoma, RB) 视网膜母细胞瘤 ? 基因定位:13q14.1-q14.2 ? RB基因突变:RBRB ? RBrb ? rbrb 双侧发病 AD 1.5岁前 遗传型 单侧发病 非AD 2岁后 非遗传型 发病部位 方 式 发病年龄 类 型 视网膜母细胞瘤的典型家系 2、肾母细胞瘤(WT) ? 致病基因:11p13 ? Wilms瘤基因(WT):是一种抑癌基因，患者肿 瘤组织中有WT基因的纯合缺失，正常组织中为杂 合子，符合二次突变论。 第一节 遗传性肿瘤和 染色体不稳定性综合征 ? 某些AR遗传病患者，存在DNA修复系统的缺陷， 因而染色体具有不稳定性，易于断裂而重排。 ? 特 点: ?至少对一种DNA损伤因子有高度敏感性; ?具有遗传不稳定性和对肿瘤易感性; ?这类患者易患白血病或其他肿瘤。 Bloom综合征 1 Fanconi贫血 2 共济失调性毛细血管扩张症 3 着色性干皮病 4 临床特征 身材矮小，发育迟缓 免疫功能缺陷 日光敏感性面部红斑 轻度颜面畸形 岁前多发肿瘤和白血病 Bloom (Bloom’s syndrome,BS) Bloom Bloom 细胞遗传学改变:染色体易发生断裂和结 构畸形，颊粘膜细胞在分裂间期可见细胞 内出现多个微核结构。 Bloom 细胞遗传学改变:姐妹染色体交换率(SCE)增高 细胞遗传学改变:四射体存在 基因定位于15q26.1 基因全长4.5 kb 编码产物是RecQ DNA解链酶家族成员 Bloom 基因 二、Fanconi贫血(fanconi’s anemia,FA) ? 儿童期的骨髓疾病，AR。 ? 特 点: --进行性全血细胞减少，又称先天性全血细 胞减少症; --生长发育迟缓; --有贫血、易疲乏、易出血和感染等症状; --肿瘤发病率高。 ? 染色体自发断裂率增高，单 体断裂、裂隙等畸变多，双 着丝粒体、断片、核内复制 也常见。 ? 约10%患者转变为白血病，且 死于本病者比正常人群高约 20倍。 Fanconi贫血 ? FA细胞对于一些交联剂如丝裂霉素C等反应敏感; ? 缺少核酸外切酶，因而对用交联剂诱发的交联缺乏 修复能力。 ? 根据染色体不稳定性的体现以及FA细胞对交联剂 敏感性的 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 可对该病作出诊断。 Fanconi贫血 三、共济失调性毛细血管扩张症 (ataxia telangiectasia,AT) ? AR，临床特征为小脑性共济失调，眼毛细血管扩张， 各种免疫缺陷及肿瘤易感性高，常死于感染性疾病。 ? 多见于儿童期发病，6岁以后眼和面、颈部出现瘤样 小血管扩张。 ? AT患者对电离辐射敏感，也有较多的染色体断裂。 染色体畸变非随机性，常见有14/14易位或其他涉 及14号染色体的改变，14q12为断裂热点。 ? 致病基因(AT):11q22 共济失调性毛细血管扩张症 xeroderma pigmentosum XP 皮肤对紫外线敏感; 异常皮肤色素沉着; 早发性皮肤癌。 遗传性核酸内 切酶缺乏，切除 修复缺陷。 第二节 染色体异常与肿瘤 ? 染色体异常既是细胞癌变的原因 也是细胞癌变的结果。 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 ——Boveri 1914 34 同一肿瘤的每个细胞具有共同的染色体特点 经分裂、增殖而成的克隆 同一突变细胞 同一突变细胞 但由于各种因素影响，克隆癌细胞 克隆癌细胞核型有不同变化。 克隆演化( 克隆演化(clone evolution) clone evolution) 主导克隆 --- 干系(stem line)--众数(modal number) 非主导克隆 --- 旁系(side line) 多为非整倍体或异倍体 ? 特 点: ? (1)实体瘤:二倍体到四倍体之间，其 中二倍体左右和三倍体到四倍体之间的 情况多见。 ? (2)癌性积水:染色体数目波动幅度较 大。 ? 注意:数目改变与肿瘤恶性程度不成 正比。 (二)染色体结构异常 ? 特异性标记染色体(marker chromosome):在 某种肿瘤或某类肿瘤中恒定出现，具有特定 形态的结构异常染色体。对该肿瘤具有代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性。 (1)慢粒白血病(CML)的Ph染色体 (2)Burkitt 淋巴瘤的14q ， 染色体 (二)染色体结构异常 标记染色体 marker chromosome 1 Ph 1960年首先在美国费城 的CML CML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Ph 1 染色体。 t(9;22)(22pter?22q11::9q34?9qter) 1 Ph 原因: t(9;22)(q34;q11)易位 结果导致9q+和22q-( Ph1) ? 意 义: ?诊断依据:约95%的 CML病例中存在Ph 1 染 色体; ?早期诊断依据:Ph 1 染色 体先于临床症状出现。 ?预后判断依据: Ph 1 阴 性CML对治疗反应差， 预后不佳; 1 Ph 1 2 14q ， t(8;14)(q24;q32) 见于75, 的Burkitt淋 巴瘤。 2 14q ， 三、染色体脆性部位与肿瘤 ? 染色体脆性部位:染色体上 某一点由于其分子结构上的 特点，在一定条件下(如叶 酸缺乏时)，易于发生变化 而成裂隙或断裂。 ? 分 类: 1、罕见型 2、普通型 脆性部位与肿瘤的发生 ? 恶性淋巴瘤细胞:易位t(12;14)(q13; q32)，染色体脆性部位12q13的表达高达 13%。 ? 急粒白血病:倒位inv(16)(p13q22)，染色体 脆性部位16q22也有35~36%的表达率。 ? 常见型脆性部位表达率增高反映染色体稳定 性降低。 47 48 ? 1910年Rous 发现鸡肉瘤病毒 鸡肉瘤病毒((RSV---RNA反转录病毒)。 ? 1970年，Martin等通过分析野生型RSV和缺失转化能力的 变异株病毒基因的差别，发现细胞的恶性转化与RSV基因 组中的一个特定基因Src相关，命名为V-Src。 ? 1976年Bishop证明正常细胞 正常细胞中存在与v-oncogene同源序 列——细胞癌基因c-oncogeng或原癌基因。 ? 80年代初 Weinberg 等几个实验室通过转染实验证明人 体细胞中的癌基因HH--ras ras。 ? 现已发现100多种的oncs。 49 病毒癌基因是存在于肿瘤病毒基因组中、使靶细胞发生恶性 转化的基因。 正常细胞内存在与病毒癌基因同源的基因, 称为细胞癌基因 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; 50 通过转染实验证明人体细胞中的癌基因 通过转染实验证明人体细胞中的癌基因 HH--ras ras。。 51 理解: 理解: 细胞癌基因 细胞癌基因是细胞正常生长、分化所必 细胞正常生长、分化 所必 需的 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 关闭状态，即不表达或低表达 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。 52 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 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， 在肿瘤细胞中原癌基因往往被激活， 处于活跃表达的状态 处于活跃表达的状态 蛋白激酶 信号转导蛋白 生长因子 核内转录因子 程序性细胞死亡调节因子 蛋白激酶类(protein kinase) 产物均属酪氨酸激酶受体，各种生长因子与 相应受体结合，能引起受体酪氨酸激酶活化， 引起细胞增殖。 -fms 、C-ros、C-trk、C-kit和C-met等。 产物为生长因子，能与相应细胞生长受体 结合并引起细胞的增殖。 -sis，C-int2、C-hst等。 生长因子类(growth factor) 信号转导蛋白类(single transduction protein) 产物为在细胞内起信号传导作用的G蛋白类。 生长因子与相应的受体结合后，通过细胞内系列 分子间的相互作用，最终把信号传至核内，引起 细胞增殖。 -ras、C-src、C-abl、C-yes、C-raf、C-mos 等。 核内转录因子类(transcription factor) 产物为DNA结合蛋白，参与基因的表达和 复制的调控。 -mys、C-jun和C-fos等。 程序性细胞死亡调节因子 ? 可以使细胞不受程序性死亡调节，可以 使细胞产生无限增值并容易形成肿瘤。 如BCL-2 59 癌 基 因 在 细 胞 内 的 分 布 60 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44类类: ?? 基因扩增 基因扩增 ?? 启动子插入激活 启动子插入激活 ?? 点突变 点突变 ?? 染色体易位或重排 染色体易位或重排 61 单个 单个碱基突变而改变了 编码蛋白质的功能使癌 基因激活. K-ras N-ras, H-ras，12、13、61 codon突变 62 细胞学: 均质染色区(HSR)—缺少正常深、浅染色区的染 色体某个节段 双微体(DM)—染色体区域重复复制形成的许多DNA 片段释放到胞浆中形成分散的、成双的染色体小体。是一对环状、 约1Mb长的DNA片段;由于没有着丝粒，DMs随机分配到子代细 胞中。 分子水平: 基因拷贝倍增。神经母细胞瘤 N-myc 64 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 启动子或 增强子 增强子附近而被激活,或与其他高表达基因 形成融合基因 融合基因. CML t(9;22)9q+ 和 22q-( Ph 1 ) BL t(8;14) 8q- 和 14q+ 65 如逆转录病毒感染细胞后，其基因组两端的长末段重复 序列(LTR)插入到c-onc的适当位置，其启动子可使c- onc激活，这是动物细胞c-onc的主要激活方式。 4、病毒诱导与启动子插入 66 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 67 ?? 正常细胞中存在的一类调节细胞生长增殖分化的基因， 正常细胞中存在的 一类调节细胞生长增殖分化的基因， 具有抑制肿瘤细胞增殖作用。 具有抑制肿瘤细胞增殖作用。 ?? 与原癌基因区别 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。 68 ? 细胞融合实验 ? 克隆第一个TSG--RB1 69 ? 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。 70 克隆第一个 – 细胞遗传学证据 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 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。 Lee WH又克隆了三 个重叠的cDNA克隆，进行 RB基因测序。 1988年 Su Huang HJ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，27exons mRNA 4.7kb，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。 72 —— 肿瘤抑制基因及其产物 基因名称 染色体定位 诱发的肿瘤类型 ? Rb 13q14 视网膜母细胞瘤、骨肉瘤、 小细胞肺癌、乳腺癌等 ? WT1 11p13 儿童肾细胞瘤、肺癌等 ? P53 17p13.1 多种肿瘤 ? NF1 17q11.2 神经纤维瘤、肉瘤、胶质瘤 ? P21 6p21.1 多种肿瘤 ? APC 5q21 家族性腺瘤息肉 ? DCC 5q21-22 家族性腺鱿?? p53基因 ? 基因定位:17p13.1，全长20kb。 ? 与目前已知的任何一种肿瘤抑制基因和癌 基因相比，P53基因在50%左右的人类恶 性肿瘤中存在变异，占第一位。 三、肿瘤转移基因与转移抑制基因 ? 肿瘤转移基因:基因的表达和改变能 够促进肿瘤细胞转移的基因。 整合素 内糖苷酶和?型胶原酶 金属蛋白酶组织抑制因子基因(TIMP) ? 肿瘤转移抑制基因:能够抑制肿瘤细 胞转移的抑癌基因 。 第五节 肿瘤发生的遗传学说 单克隆起源假说 1 二次突变学说 2 多步骤损伤学说 3 一、单克隆起源假说 (monoclonal origin hypothesis) ? 肿瘤起源于单个细胞(单克隆)。 ? 瘤细胞群体经常处于选择和变异之中。 ? 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----干系，即该肿瘤具有最常见 核型的细胞群体，肿瘤的生长主要是干系增殖的 结果。 如: 如:慢性粒细胞性白血病病人恶变细胞均带有特异的 慢性粒细胞性白血病 病人恶变细胞均带有特异的Ph1 Ph1染色体 染色体 on (1971) two mutation theory) 无论是遗传性癌肿还是散发性癌肿的发生均需二次或 二次以上的突变。 ? 遗传性癌肿: 第一次突变发生在生殖细胞， 或由亲代遗传而来。 第二次突变发生于体细胞中， 从而使细胞癌变。 ? 散发性癌肿:两次突变均发生在体细胞中。 三、多步骤损伤学说 (multistep lesion theory) ? 大多数肿瘤的发生与癌基因的活化和(或)抑制 基因的失活有关，肿瘤细胞表型的最终形成是这 些被激活或失活的相关基因共同作用的结果。 83 癌发生的多阶段模式学说 结肠癌发生演进分子模型 突变 突变 突变 ,,, ,,, ,,ras ,,, p,, 转移 ,,, 甲基化 突变 ,,, ,,, 喙鼗 ( (5q 5q) ) ((12p 12p)) ((18q 18q)) ((17p 17p)) 结肠腺 早期腺瘤 中期腺瘤 晚期腺瘤 结肠癌 转移 上皮增生 1cm无灶 >1cm有灶 恶性肿瘤的发生过程中，环境因素的作用也不可忽 视。一些环境因素将促进或抑制某些基因的表达。