1、肿瘤学肿瘤学第三章第三章 癌癌 基基 因与抑癌因与抑癌 基基 因因 癌癌 基基 因因大量事实证明，肿瘤的发生与基因的异常有着大量事实证明，肿瘤的发生与基因的异常有着密切的联系：密切的联系： （1）肿瘤易感性具有）肿瘤易感性具有家族遗传倾向家族遗传倾向，如视网膜母细，如视网膜母细 胞瘤、乳腺癌、大肠癌等；胞瘤、乳腺癌、大肠癌等； （2）多种）多种致癌因素致癌因素如病毒、电离辐射、化学致癌剂如病毒、电离辐射、化学致癌剂 都可都可引起基因改变引起基因改变； （3）多种与）多种与细胞基本生命活动有关的基因改变细胞基本生命活动有关的基因改变都会都会 使细胞发生一系列的变化而导致肿瘤；使细胞发生一系列的变
2、化而导致肿瘤； （4）许多肿瘤的发生率往往随着）许多肿瘤的发生率往往随着年龄的增长年龄的增长和和遗传遗传 稳定性稳定性的降低而增长；的降低而增长； （5）许多肿瘤）许多肿瘤细胞克隆具有特征性细胞克隆具有特征性的染色体改变。的染色体改变。因此大多数学者认为肿瘤是一种基因疾病。因此大多数学者认为肿瘤是一种基因疾病。 通过对肿瘤遗传家系分析、流行病学以及大量通过对肿瘤遗传家系分析、流行病学以及大量的动物实验研究证明了肿瘤的发生受遗传因素的动物实验研究证明了肿瘤的发生受遗传因素的影响，肿瘤是一种的影响，肿瘤是一种环境因素环境因素与与遗传因素遗传因素相互相互作用导致的一类疾病。大多数的环境致病因素作用导
3、致的一类疾病。大多数的环境致病因素如如饮食、病毒、化学物质、射线饮食、病毒、化学物质、射线的致癌作用都的致癌作用都是通过影响遗传基因起作用的是通过影响遗传基因起作用的: 正常体细胞在正常体细胞在多种致癌因素多种致癌因素的作用下，发的作用下，发 生生多种基因突变多种基因突变，引起基因表达紊乱，从，引起基因表达紊乱，从 而影响细胞的生物学活性，经过而影响细胞的生物学活性，经过多阶段多阶段的的 形态学变化逐渐形成肿瘤细胞。形态学变化逐渐形成肿瘤细胞。肿瘤是细胞中多种基因肿瘤是细胞中多种基因变异变异累积的结果，累积的结果，基因变基因变异主要发生在异主要发生在三类细胞基因三类细胞基因 癌基因癌基因(on
4、cogenes)、 肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因(tumorsuppression genes) DNA修复基因修复基因(DNA repair genes)。绝大多数肿瘤的基因变异都是绝大多数肿瘤的基因变异都是体细胞突变体细胞突变，包括，包括点突变、扩增、重排、缺失或甲基化状态的改变。点突变、扩增、重排、缺失或甲基化状态的改变。 癌基因癌基因最初作为病毒基因被发现，可使细胞转最初作为病毒基因被发现，可使细胞转化为癌细胞。后来发现人类化为癌细胞。后来发现人类正常细胞正常细胞中存在病中存在病毒癌基因的毒癌基因的同源序列同源序列，称之为，称之为原癌基因原癌基因(proto-oncogene)。原癌基因存
5、在于正常细胞内，。原癌基因存在于正常细胞内，在细在细胞的增殖和分化过程中起重要调控作用。胞的增殖和分化过程中起重要调控作用。当原癌基因发生当原癌基因发生变异变异导致其正常的结构和功能导致其正常的结构和功能发生改变，发生改变，转变为转变为癌基因癌基因（也可以称也可以称原癌基因原癌基因活化活化）。）。癌基因在肿瘤的发生、发展过程中起癌基因在肿瘤的发生、发展过程中起促进作用。促进作用。 据估计，据估计，原癌基因原癌基因约占人体全部基因约占人体全部基因0.11%，迄今已分离和鉴定出迄今已分离和鉴定出100多种。多种。第一节第一节 癌基因研究的发展历史癌基因研究的发展历史 一、肿瘤发病机制研究发展史一、
6、肿瘤发病机制研究发展史 古代古代 体液学说体液学说20世纪初世纪初 化学致癌学说化学致癌学说 病毒致癌学说病毒致癌学说 实验肿瘤学诞生实验肿瘤学诞生 20世纪中叶世纪中叶 物理致癌学说物理致癌学说20世纪中叶世纪中叶 基因突变致癌学说基因突变致癌学说 多因素、多因素、 综合致癌理论综合致癌理论20世纪后叶世纪后叶 多阶段、多阶段、 （ 癌变多阶段癌变多阶段 多基因变异多基因变异 分子模型建立分子模型建立）二、肿瘤基因学说的提出二、肿瘤基因学说的提出 20世纪初期世纪初期，荷兰植物学家，荷兰植物学家Hugo de Vries和德和德国动物学家国动物学家Theodor Boveri提出了提出了突变
7、学说突变学说来解来解释肿瘤的起源。释肿瘤的起源。19521952年年BoylandBoyland第一次证明了第一次证明了致癌物主要作用于致癌物主要作用于DNADNA，19531953年年DNADNA双螺旋双螺旋的发现为研究基因缺陷的发现为研究基因缺陷与肿瘤的关系开创了一个新时代。与肿瘤的关系开创了一个新时代。 1960年年Nowell和和Hungerford发现发现费城染色体费城染色体(Philadelphia, Ph)与慢性粒细胞性白血病与慢性粒细胞性白血病(chronic myeloid leukemia , CML)密切相关。密切相关。1964年年Brooks和和Lawly用实验证明用实
8、验证明致癌物可使致癌物可使DNA发生突变发生突变，同时也明确了某些致癌物的致，同时也明确了某些致癌物的致癌性与癌性与DNA亲合性之间有直接关系亲合性之间有直接关系 1969年年美国科学家美国科学家Robert Huebner和和George Todaro在美国科学院院刊发表了癌基因在美国科学院院刊发表了癌基因(onecogene) 假说。假说。19731973年年RowleyRowley证明证明费城染色体费城染色体是由是由9 9号和号和2222号染号染色体易位而形成的色体易位而形成的 19751975年年第一个第一个病毒癌基因病毒癌基因Src被成功分离，并被成功分离，并且在人和动物的正常细胞中
9、也找到了且在人和动物的正常细胞中也找到了Src基因基因的存在。的存在。2020世纪世纪7070年代年代末期进入癌基因研究的黄金时期，末期进入癌基因研究的黄金时期，至今已先后分离了至今已先后分离了一百多种一百多种癌基因癌基因人们在发现癌基因的同时也逐步认识到可能有人们在发现癌基因的同时也逐步认识到可能有另一类基因（另一类基因（抑癌基因抑癌基因）的存在）的存在。 1969年年Harris和它的同事提出在恶性肿瘤中可和它的同事提出在恶性肿瘤中可能有一种能有一种抑制肿瘤恶性生长的基因抑制肿瘤恶性生长的基因。 1970年年Knudson通过对视网膜母细胞瘤的研究，通过对视网膜母细胞瘤的研究，假设视网膜母
10、细胞瘤的发生至少存在两步突变，假设视网膜母细胞瘤的发生至少存在两步突变，提出了提出了抑癌基因的假说抑癌基因的假说。 1986年年人类第一个抑癌基因人类第一个抑癌基因视网膜母细胞视网膜母细胞瘤的致病基因瘤的致病基因Rb成功地克隆出来。成功地克隆出来。迄今为止，已有迄今为止，已有3030余种余种抑癌基因抑癌基因被鉴定或克隆被鉴定或克隆出来。出来。 肿瘤基因学说肿瘤基因学说逐渐形成逐渐形成三、癌基因、抑癌基因与细胞信号传导三、癌基因、抑癌基因与细胞信号传导 19771977年年EriksonErikson和和BruggeBrugge分离出由分离出由v-Srcv-Src癌基因癌基因编码的编码的PPPP
11、60src60src蛋白蛋白，后，后PPPP60src60src被证实是一个被证实是一个蛋白蛋白激酶激酶，在蛋白中有，在蛋白中有酪氨酸磷酸激酶残基酪氨酸磷酸激酶残基。19801980年年BaltimoreBaltimore发现从发现从AbelsonAbelson鼠白血病病毒鼠白血病病毒中得到中得到v-Ablv-Abl癌基因癌基因编码的蛋白也是编码的蛋白也是酪氨酸激酶。酪氨酸激酶。19821982年年从肉瘤病毒中分离到癌基因从肉瘤病毒中分离到癌基因RasRas。随后证。随后证明明RasRas蛋白蛋白是一个是一个G G蛋白蛋白，具有，具有GTPaseGTPase活性活性，参，参与细胞的信号传导。与
12、细胞的信号传导。 1983年年克隆到与血小板生长因子克隆到与血小板生长因子(PGDF)蛋白蛋白高度同源的高度同源的v-Sis基因基因，之后又发现，之后又发现v-erbB编码编码的蛋白与血小板来源的生长因子受体的蛋白与血小板来源的生长因子受体(EGFR)高度同源，高度同源，1986年年被被克隆的人类第一个克隆的人类第一个抑癌基因抑癌基因RbRb被证实被证实是细胞周期信号传导的调控因子。是细胞周期信号传导的调控因子。19891989年年发现的发现的抑癌基因抑癌基因p53p53是是细胞周期和细胞细胞周期和细胞凋亡信号传导的调控因子。凋亡信号传导的调控因子。通过对随后发现的通过对随后发现的众多众多的的
13、癌基因和抑癌基因癌基因和抑癌基因的功的功能研究，明确了绝大多数的癌基因和抑癌基因在能研究，明确了绝大多数的癌基因和抑癌基因在细胞信号传导细胞信号传导中中扮演了重要扮演了重要角色角色。癌基因癌基因大多参与细胞内信号传递通路，许多本身大多参与细胞内信号传递通路，许多本身就具有就具有激酶或转录因子活性激酶或转录因子活性，它们在基因水平的，它们在基因水平的突变导致其功能的异常活化，从而促使细胞持续突变导致其功能的异常活化，从而促使细胞持续生长和增殖而使细胞发生转化。生长和增殖而使细胞发生转化。抑癌基因抑癌基因参与细胞的信号传递系统，在正常情况参与细胞的信号传递系统，在正常情况下对下对DNADNA复制、
14、细胞生长和增殖复制、细胞生长和增殖起着起着监控作用监控作用，它们在基因水平上的它们在基因水平上的突变突变和因此而导致其编码蛋和因此而导致其编码蛋白质功能的丧失是肿瘤细胞白质功能的丧失是肿瘤细胞生长失控生长失控的重要原因的重要原因四、肿瘤相关基因与四、肿瘤相关基因与细胞周期调控细胞周期调控及癌变机制及癌变机制 2020世纪世纪8080年代年代初初EvansEvans发现发现周期蛋白周期蛋白(cyclin)(cyclin)与与细胞分裂有关，细胞分裂有关，SimanisSimanis和和NurnseNurnse明确了明确了细胞分细胞分裂周期裂周期2d2d（cell divide cycle 2dce
15、ll divide cycle 2d，cdc2dcdc2d）蛋）蛋白磷酸化参与细胞周期的调控，随后进一步阐白磷酸化参与细胞周期的调控，随后进一步阐明明周期蛋白激酶周期蛋白激酶与在控制与在控制细胞分裂细胞分裂中的作用。中的作用。 实验证明，大多数实验证明，大多数癌基因和抑癌基因癌基因和抑癌基因不能直接不能直接引起肿瘤引起肿瘤，几乎所有癌基因和抑癌基因的，几乎所有癌基因和抑癌基因的功能功能效应效应最终从不同的途径最终从不同的途径汇聚到细胞周期的调控汇聚到细胞周期的调控上来上来，许多癌基因和抑癌基因直接参与细胞周，许多癌基因和抑癌基因直接参与细胞周期的调控，或者本身就是细胞周期调控的主要期的调控，或
16、者本身就是细胞周期调控的主要成分；成分；这些这些癌基因和抑癌基因的突变癌基因和抑癌基因的突变改变了细胞周期改变了细胞周期的调控，使细胞周期的的调控，使细胞周期的启动、运行和终止异常启动、运行和终止异常，导致细胞导致细胞失控性生长失控性生长，包括细胞，包括细胞死亡死亡( (凋亡凋亡) )过过少少和和增殖增殖过多过多。因此肿瘤又可被认为是多基因。因此肿瘤又可被认为是多基因异常导致的异常导致的细胞周期异常性疾病细胞周期异常性疾病。五、环境致癌和遗传因素与细胞癌变关系的确立五、环境致癌和遗传因素与细胞癌变关系的确立 2020世纪初至中叶世纪初至中叶两种不同的观点两种不同的观点 外界因素外界因素 染色体
17、异常染色体异常 ( (病毒、化学和射线病毒、化学和射线) ) 基因异常基因异常 致癌致癌 致癌致癌 肿瘤的发生和发展是环境和遗传因素肿瘤的发生和发展是环境和遗传因素相互作用的结果相互作用的结果 2020世纪世纪7070年代年代达到统一达到统一六、细胞癌变多阶段假说的分子模型六、细胞癌变多阶段假说的分子模型 1990年年Vogelstein等在对肿瘤发生的多阶段性研究中证实，等在对肿瘤发生的多阶段性研究中证实，结直肠癌细胞结直肠癌细胞至少存在两个基因至少存在两个基因的突变的突变结肠癌发生的结肠癌发生的分子模型分子模型： DNA损伤修复基因突变损伤修复基因突变 APC丢失丢失 DNA甲基甲基 K-
18、Ras DCC丢失丢失 p53丢失丢失 或突变或突变 化异常化异常 突变突变 或突变或突变 或突变或突变 异常增生异常增生 早期腺瘤早期腺瘤 中期腺瘤中期腺瘤 晚期腺瘤晚期腺瘤 腺癌腺癌在在VogelsteinVogelstein结肠癌分子模型的基础上，对结肠癌分子模型的基础上，对胃胃癌、食管癌、肺癌和乳腺癌癌、食管癌、肺癌和乳腺癌的研究都提出癌基的研究都提出癌基因与因与癌变的模型癌变的模型。 进一步说明进一步说明单一基因单一基因的异常的异常不足以导致细胞癌不足以导致细胞癌变变，至少两个不同至少两个不同的的肿瘤相关基因肿瘤相关基因同时异常才同时异常才可导致细胞恶性转化。认识到可导致细胞恶性转化
19、。认识到肿瘤相关基因肿瘤相关基因在在肿瘤发生中是如何肿瘤发生中是如何协同起作用协同起作用以及在肿瘤不同以及在肿瘤不同发展阶段如何起作用，到底有发展阶段如何起作用，到底有多少基因参与多少基因参与细细胞的癌变和肿瘤的发生、发展成为研究的焦点胞的癌变和肿瘤的发生、发展成为研究的焦点 。七、肿瘤的七、肿瘤的多基因变异累积多基因变异累积 与与基因组学基因组学和和蛋白组学蛋白组学 2020世纪世纪9090年代年代起人们逐渐认识到起人们逐渐认识到单一基因的异常单一基因的异常不足以导致细胞癌变不足以导致细胞癌变, ,肿瘤可能是肿瘤可能是多基因变异累多基因变异累积的结果积的结果。研究已。研究已发现了许多与发现了
20、许多与肿瘤肿瘤相关的基因相关的基因，细胞周期调控因子细胞周期调控因子，凋亡相关基因凋亡相关基因，血管生长因血管生长因子和受子和受体体和和端粒酶端粒酶等。等。到底有到底有多少基因参与多少基因参与肿瘤的发生和发展，肿瘤的发生和发展，基因间基因间关系关系和和作用通路作用通路是什么，是什么，还不清楚还不清楚。20世纪末世纪末随着人类基因组计划的突破性进展，随着人类基因组计划的突破性进展，癌症研究已进入了基因组学和蛋白组学时代。癌症研究已进入了基因组学和蛋白组学时代。基因组学基因组学（genomicsgenomics）是是指对所有基因进行基指对所有基因进行基因组作图（包括遗传图谱、物理图谱、转录本因组作
21、图（包括遗传图谱、物理图谱、转录本图谱），图谱），核苷酸序列分析核苷酸序列分析，基因定位基因定位和和基因功基因功能分析能分析的一门科学。的一门科学。 蛋白组学蛋白组学（protemicsprotemics）分离和鉴定组织细胞中）分离和鉴定组织细胞中所有表达的蛋白质所有表达的蛋白质，并分析，并分析蛋白质的功能蛋白质的功能及其及其模式模式的一门科学的一门科学。基因组学和蛋白质组学基因组学和蛋白质组学的研究大大缩短了从基的研究大大缩短了从基因或蛋白质中寻找生物标志的速度，为人类认因或蛋白质中寻找生物标志的速度，为人类认识癌辟了症开新的途径。识癌辟了症开新的途径。第二节第二节 RNARNA肿瘤病毒与病
22、毒癌基因肿瘤病毒与病毒癌基因肿瘤病毒肿瘤病毒分为分为 DNA病毒病毒 RNA病毒病毒 DNA病毒病毒致癌作用发生在致癌作用发生在病毒进入细胞后复制的病毒进入细胞后复制的早期阶早期阶段段，相关的，相关的癌基因多整合至宿主细胞癌基因多整合至宿主细胞DNA上。上。DNA病毒一般病毒一般没有细胞内同源物没有细胞内同源物，其编码的蛋，其编码的蛋白质主要为白质主要为核蛋白核蛋白，直接调节细胞周期，一般，直接调节细胞周期，一般作用于作用于抑癌基因抑癌基因。RNA病毒病毒 1 转导性转导性逆转录病毒逆转录病毒 有有病毒癌基因病毒癌基因 2 顺式激活顺式激活逆转录病毒逆转录病毒 3 反式激活反式激活逆转录病毒逆
23、转录病毒 致癌作用致癌作用是通过是通过激活激活原癌基因原癌基因和和/或或病毒癌基因病毒癌基因不含病毒癌基因不含病毒癌基因一、逆转录病毒与细胞原癌基因活化一、逆转录病毒与细胞原癌基因活化 1、转导性逆转录病毒转导性逆转录病毒 致癌性与其基因组中致癌性与其基因组中 含有含有病毒癌基因病毒癌基因有关。有关。 2、顺式激活逆转录病毒顺式激活逆转录病毒 整合至细胞基因组整合至细胞基因组 后能后能活近旁细胞活近旁细胞原癌基因。原癌基因。 3、反式激活逆转录病毒反式激活逆转录病毒 编码的编码的转录调节蛋转录调节蛋 白白而激活同基因组的细胞而激活同基因组的细胞原癌基因原癌基因和和(或或) 病毒基因病毒基因。如
24、如 Bursal淋巴瘤中淋巴瘤中Myc基因的由基因的由慢性转化病毒慢性转化病毒Avian Leukosis Virus(ALV)激活。激活。 其他一些肿瘤中被这种其他一些肿瘤中被这种RNA病毒激活的细胞基病毒激活的细胞基因因(见书表见书表3-1) 二、癌基因的分类和功能二、癌基因的分类和功能 病毒癌基因病毒癌基因按其功能按其功能可分为可分为 1、生长因子家族；、生长因子家族； 2、跨膜酪氨酸激酶；、跨膜酪氨酸激酶； 3、膜相关酪氨酸激酶；、膜相关酪氨酸激酶； 4、丝氨酸、丝氨酸苏氨酸激酶；苏氨酸激酶； 5、RAS家族家族 6、核蛋白、核蛋白 (见书表见书表3-2)。通过通过20多年的研究，人们
25、已在哺乳类动物和人多年的研究，人们已在哺乳类动物和人的细胞中鉴定出与病毒癌基因高度同源的细胞的细胞中鉴定出与病毒癌基因高度同源的细胞原癌基因原癌基因，并明确这些，并明确这些原癌基因原癌基因是调控细胞增是调控细胞增殖与分化的一类基因。殖与分化的一类基因。根据根据基因产物基因产物在在细胞内的定位细胞内的定位和和生物学功能生物学功能可可分为：分为： 1、生长因子；、生长因子； 2、生长因子受体；、生长因子受体； 3、信号传导分子；、信号传导分子； 4、转录因子；、转录因子； 5、细胞程序性死亡及凋亡基因、细胞程序性死亡及凋亡基因 6、细胞周期蛋白等。细胞周期蛋白等。（表（表3-3） 原癌基因原癌基因
26、都是细胞中固有的基因，正常情况下都是细胞中固有的基因，正常情况下参与细胞增殖与分化的调控，只是当基因的结参与细胞增殖与分化的调控，只是当基因的结构和功能构和功能发生变异发生变异并具有使细胞发生恶性转化并具有使细胞发生恶性转化的作用，这样的基因被称为的作用，这样的基因被称为癌基因。癌基因。 三、肿瘤三、肿瘤DNA介导细胞转化与癌基因的鉴定介导细胞转化与癌基因的鉴定DNA转染技术转染技术首先首先用于研究和鉴定用于研究和鉴定RNA及及DNA肿瘤病毒肿瘤病毒转化转化的的细胞基因细胞基因。 Tumor Cells DNA ExtractionDNA TransfectionNIH3T3 Cells (有
27、连续分裂能力，保留接触抑制的特性有连续分裂能力，保留接触抑制的特性) Screening after TransformationTransformed FociTransformed Gene（活化的原癌基因活化的原癌基因 ）20世纪世纪80年代末年代末美国的美国的 Weinberg，Cooper，及，及Wigler的研究小组，应用的研究小组，应用DNA转染技术转染技术分别报道分别报道了了第一个第一个与肿瘤相关的细胞与肿瘤相关的细胞癌基因癌基因H-Ras。尽管用尽管用DNA转化技术成功地鉴定出一些癌基因，转化技术成功地鉴定出一些癌基因，但这种方法有很大的局限性。以后的研究方法和技但这种方法有
28、很大的局限性。以后的研究方法和技术如术如染色体介导的基因转移，定位克隆、代表性差染色体介导的基因转移，定位克隆、代表性差异显示异显示(representative differential analysis RDA)、mRNA差异显示、差异显示、cDNA Array等新技术的建立和应用使等新技术的建立和应用使基因鉴定和克隆的工作取得了许多新的进展。基因鉴定和克隆的工作取得了许多新的进展。第三节第三节 基因基因变异方式变异方式与原癌基因与原癌基因活化活化 研究表明研究表明, ,原癌基因在物理、化学及生物的致癌原癌基因在物理、化学及生物的致癌因素作用下发生改变因素作用下发生改变, ,基因变异方式主
29、要有基因变异方式主要有 1 1、点突变，、点突变， 2 2、扩增，、扩增， 3 3、重排，、重排， 4 4、甲基化状态、甲基化状态 5 5、过度表达、过度表达基因的变异改变使基因的变异改变使原癌基因活化为癌基因原癌基因活化为癌基因。癌基。癌基因在肿瘤发生、发展中起重要作用。因在肿瘤发生、发展中起重要作用。 一、点突变与癌基因一、点突变与癌基因2020世纪世纪8080年代初年代初，美国的三个实验室同时发现，美国的三个实验室同时发现H-RasH-Ras基因基因第第1212位位密码子密码子G GG GC C突变为突变为G GT TC C，从而使，从而使编码的编码的甘氨酸甘氨酸变为变为缬氨酸缬氨酸，使
30、其产物，使其产物p21p21蛋白的蛋白的结构发生改变导致结构发生改变导致rasras基因的活化基因的活化。以后大量的实验研究发现，基因以后大量的实验研究发现，基因点突变点突变是导致是导致癌基因活化的癌基因活化的主要方式主要方式，并与细胞的癌变有关。，并与细胞的癌变有关。二、二、DNADNA扩增与癌基因扩增与癌基因 细胞的细胞的原癌基因原癌基因一般为单拷贝一般为单拷贝，一些原癌基因通，一些原癌基因通过不明原因复制成过不明原因复制成多拷贝多拷贝，这些多拷贝的，这些多拷贝的DNADNA以以游离形式存在称游离形式存在称双微体双微体(double minutes，DM)或或再次整合人染色体形成再次整合人
31、染色体形成均染区均染区(homogeneously staining regions， HSR)， HSR包含着数十万碱包含着数十万碱基对，扩增量由二十至数基对，扩增量由二十至数百倍。百倍。基因扩增基因扩增是是癌基因活化癌基因活化的的另一种主要方式另一种主要方式，往往，往往会导致表达水平增加。基因扩增和过量表达其结会导致表达水平增加。基因扩增和过量表达其结果均可影响细胞的生理功能，引起细胞癌变。果均可影响细胞的生理功能，引起细胞癌变。 三、染色体重排与癌基因三、染色体重排与癌基因通过对肿瘤组织和细胞系的染色体分析，已确通过对肿瘤组织和细胞系的染色体分析，已确定在定在许多肿瘤都有染色体结构的异常
32、许多肿瘤都有染色体结构的异常，这种现，这种现象为许多癌基因的鉴定和克隆提供了重要的线象为许多癌基因的鉴定和克隆提供了重要的线索。特别是许多肿瘤或细胞系都有索。特别是许多肿瘤或细胞系都有特定的染色特定的染色体改变体改变称为称为表标志染色体表标志染色体。如如几乎几乎所有所有Burkitt淋巴瘤都有淋巴瘤都有8q24染色体的易染色体的易位，位，90%为为8号和号和14号染色体易位，号染色体易位，75%85%淋巴瘤有类似易位，淋巴瘤有类似易位， C-Myc基因位于基因位于8q24，染，染色体色体易位使易位使8q24上的上的C-Myc基因活化基因活化。90%以上的慢性粒细胞白血病和以上的慢性粒细胞白血病
33、和一些成人和一些成人和小儿淋巴细胞白血病小儿淋巴细胞白血病有染色体第有染色体第9号和第号和第22号号易位，形成易位，形成Ph染色体染色体，是由，是由9号染色体号染色体上的上的原癌基因原癌基因Abl易位到易位到22号染色体号染色体Bcr基因基因上形上形成成Bcr-Abl融合基因融合基因，产生具有，产生具有酪氨酸激酶活酪氨酸激酶活性性的融合蛋白，从而导致细胞恶变。的融合蛋白，从而导致细胞恶变。 格列卫格列卫靶向治疗位点。靶向治疗位点。四、癌基因甲基化改变四、癌基因甲基化改变在一部分肿瘤患者的癌细胞中，其在一部分肿瘤患者的癌细胞中，其主要的基因主要的基因是完整是完整的，并没有发现任何突变或缺失等基因
34、的，并没有发现任何突变或缺失等基因变异。经过对几种癌、癌旁组织和正常组织变异。经过对几种癌、癌旁组织和正常组织DNA的分析，确定某些癌基因的分析，确定某些癌基因(H-Ras、C-Myc)低甲基化低甲基化和抑癌基因和抑癌基因(Rb、p16)的的高甲基化高甲基化改变改变是细胞癌变的一个重要特征。同时是细胞癌变的一个重要特征。同时甲基化状态甲基化状态的改变的改变与基因与基因点突变、基因缺失及基因表达异点突变、基因缺失及基因表达异常常的发生有密切关系的发生有密切关系 。 DNA甲基化状态的改变可导致基因结构和功能甲基化状态的改变可导致基因结构和功能的异常，可能是细胞癌变过程中重要的一步。的异常，可能是
35、细胞癌变过程中重要的一步。真核生物中真核生物中最重要的甲基化碱基最重要的甲基化碱基是是胞嘧啶胞嘧啶，通常发生在，通常发生在CpG双核苷酸区域双核苷酸区域( (被称为被称为 CpG岛岛) )。DNA甲基化甲基化的作用表现在控制的作用表现在控制基因表达基因表达、维护染色体的维护染色体的完整性完整性和和调节调节DNA重组重组的某些环节，在的某些环节，在抵御外来入侵的抵御外来入侵的寄生寄生DNA中也起重要作用。中也起重要作用。低甲基化低甲基化导致一些在正常情况下受到抑制的导致一些在正常情况下受到抑制的癌基因或相癌基因或相关因子关因子得到得到大量表达大量表达。另外，低甲基化会导致整个基因。另外，低甲基化
36、会导致整个基因组的组的不稳定性增加不稳定性增加。 在基因的启动子区域的在基因的启动子区域的CpG岛发生岛发生过度甲基化过度甲基化，可使该，可使该基因失活。到目前为止，已发现在大量的肿瘤细胞中的基因失活。到目前为止，已发现在大量的肿瘤细胞中的抑癌基因失活抑癌基因失活与基因的启动子区域的与基因的启动子区域的过度甲基化有关过度甲基化有关。 五、癌基因的过量表达五、癌基因的过量表达 基因表达基因表达是指基因的是指基因的转录与翻译转录与翻译以及它们的控以及它们的控制，基因的转录在细胞核内进行，翻译在制，基因的转录在细胞核内进行，翻译在细胞浆细胞浆中进行中进行。癌基因。癌基因大多大多参与细胞增殖与分化的过
37、程。参与细胞增殖与分化的过程。癌基因的过量表达癌基因的过量表达是导致细胞增殖是导致细胞增殖过度、产生癌过度、产生癌变的重要原因。变的重要原因。c-ErbB2基因其表达产物基因其表达产物p185是一种跨膜蛋白，是一种跨膜蛋白，其结构类似于表皮生长因子受体的其结构类似于表皮生长因子受体的(epidermal growth factor receptor，EGFR)膜受体膜受体，可以接受，可以接受EGF样物质的信息，刺激细胞增殖。在样物质的信息，刺激细胞增殖。在乳腺癌、乳腺癌、卵巢癌和胃癌卵巢癌和胃癌等多种肿瘤有等多种肿瘤有c-ErbB2 RNA和蛋白和蛋白质的质的过度表达过度表达。有过度表达的肿瘤
38、一般预后不良。有过度表达的肿瘤一般预后不良。c-Met基因基因编码的糖蛋白属于编码的糖蛋白属于酪氨酸激酶生长酪氨酸激酶生长因子受体家族因子受体家族。在体外细胞在体外细胞恶性转化的过程恶性转化的过程中可以出现中可以出现c- -Met基因过量表达基因过量表达。临床病理组织临床病理组织研究表明研究表明c-Metc-Met基因基因在在胃癌和异胃癌和异型增生、肠上皮化生型增生、肠上皮化生胃粘膜上胃粘膜上有有过表达为主过表达为主。提示与胃粘膜癌变过程的发生和发展密切相提示与胃粘膜癌变过程的发生和发展密切相关，可能是胃癌发生早期基因改变之一。关，可能是胃癌发生早期基因改变之一。 第四节第四节 癌基因变异与人
39、类肿瘤癌基因变异与人类肿瘤 通过对急性转化逆转录病毒与癌基因关系的研通过对急性转化逆转录病毒与癌基因关系的研究，已鉴定出了究，已鉴定出了许多与细胞增殖和分化密切相许多与细胞增殖和分化密切相关的癌基因关的癌基因，但在人类肿瘤中到底有多少癌基，但在人类肿瘤中到底有多少癌基因目前还不清楚。因目前还不清楚。下面通过对下面通过对几个常见的癌基因几个常见的癌基因与与肿瘤生物学行肿瘤生物学行为的关系为的关系的讨论，进一步阐述癌基因在细胞癌的讨论，进一步阐述癌基因在细胞癌变和肿瘤发生发展中的作用变和肿瘤发生发展中的作用 。一、一、Ras基因变异与肿瘤基因变异与肿瘤1、生物学特性生物学特性Ras基因基因在正常细
40、胞中有重要作用，每一种在正常细胞中有重要作用，每一种Ras基因都分别编码一种基因都分别编码一种鸟苷酸结合蛋白鸟苷酸结合蛋白(GTP结合结合蛋白蛋白)，分子量为，分子量为21KD，通常称为，通常称为p21。 GTP p21 + 将细胞增殖分化的信号通过活将细胞增殖分化的信号通过活 化跨膜受体传递到细胞内效应器化跨膜受体传递到细胞内效应器 GDPp21蛋白还具有蛋白还具有GTP酶活性酶活性。当。当Ras基因基因突变突变时，时，降低降低p21蛋白与蛋白与GTP酶活化蛋白的结合能力，同酶活化蛋白的结合能力，同时也降低自身内源性时也降低自身内源性GTP酶活性，结果导致酶活性，结果导致p21蛋白与蛋白与G
41、TP持续结合持续结合并促进细胞生长。并促进细胞生长。2、Ras基因变异与肿瘤基因变异与肿瘤Ras基因家族属主要有三种基因家族属主要有三种K-Ras、N-Ras和和H-Ras。研究表明研究表明10%15%的肿瘤中至少有三种的肿瘤中至少有三种Ras基基因点突变的一种，其中因点突变的一种，其中K-Ras更易成为突变的靶更易成为突变的靶基因。基因。K-Ras点突变主要集中在第点突变主要集中在第12位密码子，少数病位密码子，少数病例也在第例也在第13位及第位及第61位突变。位突变。Ras基因变异主要为基因变异主要为突变突变，在一些肿瘤中还表现，在一些肿瘤中还表现为为过度表达过度表达。人类肿瘤人类肿瘤中被
42、中被激活激活Ras基因基因肿瘤类型肿瘤类型 发生率（发生率（% %） 主要癌基因主要癌基因胰腺癌胰腺癌 90 90 K-RasK-Ras甲状腺癌甲状腺癌6060 K-RasK-Ras结直肠癌结直肠癌 50 K-Ras50 K-Ras精原细胞癌精原细胞癌 40 K-Ras40 K-Ras肺腺癌肺腺癌 40 K-Ras40 K-Ras急性非淋巴细胞白血病急性非淋巴细胞白血病 30 N-Ras30 N-Ras黑色素瘤黑色素瘤 30 N-Ras30 N-Ras膀胱癌膀胱癌 15 H-Ras15 H-Ras在在结直肠癌结直肠癌的研究中发现，的研究中发现，Ras基因点突变不仅基因点突变不仅常见于常见于结直
43、肠癌结直肠癌和和部分癌前病变部分癌前病变组织中，而且在组织中，而且在一些非癌性病变如一些非癌性病变如多发性息肉多发性息肉也可检测到也可检测到 Ras基基因点突变因点突变，这让人们怀疑，这让人们怀疑Ras基因在结直肠癌或基因在结直肠癌或肿瘤中究竟起何作用。肿瘤中究竟起何作用。在许多实验模型中发现，在许多实验模型中发现，Ras基因需同其它被激基因需同其它被激活的基因协同作用才能使细胞完全转化活的基因协同作用才能使细胞完全转化。 Ras基因基因激活可能是激活可能是结直肠癌发生过程中的结直肠癌发生过程中的一个一个相对早期的事件相对早期的事件。二、二、MycMyc基因变异与肿瘤基因变异与肿瘤 1、生物学
44、特性、生物学特性Myc基因基因家族属家族属核蛋白类核蛋白类，目前已知，目前已知Myc家族家族成员有三个：成员有三个：C-Myc、 N-Myc和和L-Myc。其。其中中C-Myc是髓细胞性白血病病毒的病毒癌基因是髓细胞性白血病病毒的病毒癌基因（V-Myc）的细胞同源物，其作用在三种）的细胞同源物，其作用在三种Myc基因中基因中最强最强。C-Myc是一个功能甚多的核内癌基因，自是一个功能甚多的核内癌基因，自C-Myc发现以来，一直是人们研究的热点，发现以来，一直是人们研究的热点，C-Myc基因在基因在促进细胞增殖，永生化及去分化和促进细胞增殖，永生化及去分化和转化转化过程中起重要作用。近年来人们发
45、现过程中起重要作用。近年来人们发现C-Myc在在诱导细胞凋亡诱导细胞凋亡中也起重要作用。中也起重要作用。、MycMyc基因变异与肿瘤基因变异与肿瘤在正常情况下，当在正常情况下，当细胞增殖细胞增殖时时C-Myc mRNA的的量显著增加量显著增加，随着，随着细胞增殖的停止细胞增殖的停止，C-Myc mRNA的量又有剧烈的减少的量又有剧烈的减少。在许多肿瘤中，。在许多肿瘤中，人们常发现人们常发现C-Myc基因有不同程度的基因有不同程度的扩增扩增和活和活化，使其表达失控。提示化，使其表达失控。提示C-Myc在肿瘤的形成在肿瘤的形成中有重要作用。中有重要作用。C-Myc的的异常激活机制异常激活机制有染色
46、体移位、基因扩有染色体移位、基因扩增、点突变、启动子插入激活和增、点突变、启动子插入激活和C-Myc mRNA水平的异常升高。水平的异常升高。人类肿瘤中的人类肿瘤中的MycMyc基因变异基因变异肿瘤类型肿瘤类型 发生率（发生率（% %） 基因变异基因变异BurkittBurkitt淋巴瘤淋巴瘤 近近100 100 C-Myc 易位易位结直肠癌结直肠癌 7070 C-Myc 过表达过表达胃癌胃癌 40 40 C-Myc 过表达过表达小细胞肺癌小细胞肺癌 30-40 30-40 主要为主要为C-Myc 扩增或过表达扩增或过表达宫颈癌宫颈癌 3535 C-Myc 扩增或过表达扩增或过表达乳腺癌乳腺癌
47、 3030 主要为主要为C-Myc 扩增或过表达扩增或过表达粒系粒系白血病白血病(M3)(M3)常见常见主要为主要为C-Myc 扩增或过表达扩增或过表达三、三、Bcl-2基因变异与肿瘤基因变异与肿瘤1、生物学特性、生物学特性Bcl-2基因位于基因位于18q21，编码蛋白分子量约为，编码蛋白分子量约为25KD。 Bcl-2蛋白位于核膜、部分内质网及线蛋白位于核膜、部分内质网及线粒体外膜上。粒体外膜上。Bcl-2的的生物学作用生物学作用是是阻止细胞凋亡，延长细阻止细胞凋亡，延长细胞生命期胞生命期，其调节机制目前仍不清楚。，其调节机制目前仍不清楚。、 Bcl-2基因变异与肿瘤基因变异与肿瘤Bcl-2
48、基因基因是是B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤中鉴定出来的癌基中鉴定出来的癌基因。由染色体因。由染色体t(14;18) (q32;q21)易位而激活。易位而激活。在其它肿瘤中在其它肿瘤中Bcl-2基因表达也有增加，但这基因表达也有增加，但这些肿瘤中未发现染色体易位等特异性改变，些肿瘤中未发现染色体易位等特异性改变，因此因此Bcl-2基因活化的原因还不清楚。基因活化的原因还不清楚。约约85%的滤泡样淋巴瘤的滤泡样淋巴瘤病人有病人有14和和18号染色号染色体体易位易位，使，使18q21上的上的Bcl-2的激活。的激活。小细胞肺癌和宫颈癌小细胞肺癌和宫颈癌等常见有等常见有Bcl-2 的的过度表过度表达达。四、四
49、、Neu基因变异与肿瘤基因变异与肿瘤 1、生物学特性、生物学特性Neu基因基因也称为也称为Her-2或或C-erbB2基因，是从化学基因，是从化学致癌物诱导新生大鼠的致癌物诱导新生大鼠的神经胶质母细胞瘤神经胶质母细胞瘤中提取中提取DNA进行转化实验而分离鉴定出来的。位于第进行转化实验而分离鉴定出来的。位于第17号染色体长臂。号染色体长臂。Neu基因编码的蛋白质与基因编码的蛋白质与上皮生长因子受体上皮生长因子受体EGFR非常相似，非常相似，分子量约分子量约185KD，因此又被称为，因此又被称为p185，为一磷酸化蛋白质。为一磷酸化蛋白质。Neu蛋白结构分为蛋白结构分为三个区域三个区域： 细胞外区
50、域，与细胞外区域，与EGFR蛋白有蛋白有40%相似；相似； 跨膜区域；跨膜区域； 细胞浆内细胞浆内酪氨酸激酶区域酪氨酸激酶区域，与，与EGFR蛋白的蛋白的 相应区域具有高度保守性相应区域具有高度保守性信号传导信号传导至细胞核至细胞核细胞核细胞核接合部接合部酪氨酸激酶酪氨酸激酶活性部分活性部分细胞浆细胞浆细胞膜细胞膜生长因子生长因子癌基因活化癌基因活化细胞分裂细胞分裂2、Neu基因变异与肿瘤基因变异与肿瘤 Neu基因基因异常表达的机制异常表达的机制有有点突变点突变、基因扩增基因扩增 及及mRNA和蛋白和蛋白过度表达过度表达。 约约30%以上以上的人类肿瘤组织中有的人类肿瘤组织中有Neu基因的基因
