1、1肿瘤遗传学 细胞周期与肿瘤 癌基因(oncogene) V-oncogene C-oncogene 抑癌基因(antioncogene)2肿瘤的基本生物学特征 肿瘤的类型肉瘤源于间充质组织。腺癌源于上皮组织。白血病和淋巴瘤源于造血和淋巴系统。 细胞生长特点细胞类型 锚泊 血清 饱和密度 正常细胞 肿瘤细胞 34细胞周期调节基因细胞G1期 S期 Cyclin/CDKCyclin:细胞周期素CDK：细胞周期素依赖激酶 癌基因与CDK表达有关，过量则使细胞分裂失控。抑癌基因与Cylink/CDK复合物磷酸化有关，抑制复合物作用。控制细胞分裂。 5 肿瘤是基因的疾病，凡是肿瘤，都与基因组的变异有关。
2、但是，与基因组有关的疾病并不一定都是遗传的。肿瘤有遗传性的，也有非遗传性的(散发性的)。 人类肿瘤多是散发性的，与生存环境有重要的相关作用。6遗传性肿瘤特征类型 关系 位置 位点 时期 遗传性 有家族性 双侧 多发 早 散发性 无家族性 单侧 单发 迟7肿瘤遗传病的流行性 肿瘤种类的种族差异种 族 肿瘤类型中 国 鼻咽癌日 本 松果体癌犹太人 白血病黑 人 骨髓瘤印第安人 胆道癌阿拉伯人 皮肤癌8 肿瘤年龄的地区和种族差异地 区 肿瘤类型 发病年龄美国白人 白血病 4岁高峰中国东北 鼻咽癌 14岁以下4.89%中国广东 鼻咽癌 14岁以下0.11%9肿瘤家族集聚 癌家族：具有较多成员发生肿瘤的
3、家族。 G家族 1895年1976年842名成员中95名患癌。 特征： 发病率高；发病高峰4050岁；男女比例相等；男多是胃癌，肠腺癌；女多是子宫癌。 垂直传递，72患者双亲之一患癌。 符合常染色体显性遗传方式。 家族性癌：在一个家族内多个成员出现的同一种癌。例如：结肠癌，1215有家族史。特征：患者一级亲属发病风险比一般高3倍。若发病年龄早和双侧性肿瘤，发病风险高30倍。10常见的遗传性肿瘤 视网膜母细胞瘤 发病率1/2-3万出生儿。遗传性占3545。 发病时期早，1014个月发病。双侧患者后代50发病，单侧患者后代5发病。 Rb基因定位于13q14。 神经母细胞瘤发病率1/10000,源于
4、神经嵴，原位常见有肾上腺髓质神经母细胞结节。11白血病 急性非淋巴白血病(ANLL)急性粒细胞白血病(AML,未分化细胞90%)急性早幼粒细胞白血病(APL)急性粒单核细胞白血病(AMMoL)急性单核细胞白血病(AMoL) 急性淋巴白血病(ALL)一型，二型，三型急性T细胞白血病急性B细胞白血病 慢性粒细胞白血病 慢性淋巴细胞白血病 慢性单核细胞白血病12粒细胞分化过程 原粒早幼粒中幼粒晚幼粒带状核分叶核体积 由大变小嗜碱性 + + 染色颗粒 + + + +核形 圆 圆 卵圆 凹 带状 分叶核仁 + + 分裂能力 13肿瘤的遗传机制 病毒插入 基因突变 染色体易位(基因重排，融合基因) 基因扩
5、增 抑癌基因失活14癌基因 能在体外引起细胞转化，在体内诱发肿瘤的基因。 细胞内的原癌基因高度保留，从酵母到人都存在，这些基因与细胞生长，增殖，分化有关，并受到精细和严格的控制。 原癌基因具有的生物学功能： 生长因子；生长因子受体；参与信号传导的蛋白激酶；核内蛋白等。1516致癌病毒病 毒 核酸结构 癌基因乳多空病毒 环状双链DNA T抗原基因腺病毒 线状双链DNA E1A，E1B疱疹病毒 线状双链DNA EB序列 反转录病毒 单链RNA ras,src等 17 RNA致癌病毒快速致癌病毒Rous病毒：鸡肉瘤病毒，1911年Rous发现。分离到的Rous病毒感染动物，数周内导致肿瘤。病毒带有癌
6、基因。基因组结构： R U5 gag pol env v-onc U3 R U3 R U5 gag pol env v-onc U3 R U5LTR LTR 插入基因组 18 U3： 3 端序列，1701260bp U5: 5 端序列， 80100bp R: 短序列，1080bp LTR: 长末端重复序列, 2501400bp 含有启动序列，增强序列。具有启动基因表达和增强作用。1920 慢性致癌病毒本身不携带癌基因，致癌作用是整合在基因组的的原癌基因或相关基因邻近部位，导致癌基因表达的改变；或是插入基因组内，形成融合基因。21细胞癌基因(c-onc) 1976年，Bishop从Rous病毒中
7、分离出癌基因src,并在动物正常细胞中发现有同源序列。以后在许多病毒癌基因都在细胞中都发现了它的同源序列，这些序列被称为细胞癌基因。 病毒癌基因源于细胞癌基因。22癌基因致癌机制 点突变 原癌基因ras 编码189个氨基酸的蛋白是一个细胞信号传导中起着开关作用的蛋白，当ras gene 突变时，ras 蛋白一直处于开的状态，细胞生长。ras proto-oncogene1 12 61 189 gly gln arg ( G C), k-ras oncogene23癌基因作用位置Gene c-onc protein v-onc proteinsrc 膜 膜ras 膜 膜myc 核 核fps 质
8、质和膜 abl 核 质24 染色体易位 染色体易位产生融合基因，或启动了原癌基因，使得细胞发生转化。T(9;22)(q34.1;q11.21), Ph 染色体 慢性粒细胞白血病CML chr 22 chr 95 bcr 3 5 c-abl 3 5 bcr/ c-abl 3 8.5kb, 融合蛋白，210KD影响了造血干细胞的分化。导致白血病。2526Burkitt 淋巴瘤(BL)8q24;14q32t(8;14)(q24;q32)c-myc ; Ig基因重排，myc基因5端调控序列丢失，myc基因激活，转录水平增高。2728 急性早幼粒细胞白血病(APL) 占急性非淋巴白血病(ANLL)的15
9、,t(15;17)(q21;q12-21)15号染色体q21位置有bcr癌基因，17号染色体q12位置有维甲酸受体基因ara，形成bcr/ara融合基因，融合蛋白阻断造血干细胞分化，导致白血病。29基因扩增 Nmyc , c-onc在细胞中copy少，正常细胞大量扩增copy癌细胞。30肿瘤抑制基因(tumor suppressor gene)抑癌基因 (anti-oncogene) 以参与细胞周期调控的形式，对正常细胞的增殖起负调控作用，抑制细胞的恶性转化。 癌基因与抑癌基因比较特点 oncogene anti-oncogene基因属性 cell增殖基因 组织分化基因致癌方式 激活，异常表达
10、 基因丢失或失活诱发机理 突变或易位 突变或缺失致癌机理 显性 隐性肿瘤类型 白血病，淋巴瘤 实体瘤 31抑癌基因的发现1968年 Harris 肿瘤细胞 X 正常细胞 正常细胞动物正常 染色体丢失 肿瘤细胞 32 首先发现的肿瘤抑制基因 视网膜母细胞瘤 发现Rb基因缺失呈杂合体时，细胞是正常的，缺失纯合体时细胞转化。显示该基因是纯合隐性致癌。Rb纯合缺失后致癌表明Rb基因存在时对肿瘤细胞有抑制作用，因此Rb是肿瘤抑制基因。 del(13) (q14)33杂合性丢失(loss of heterozygosity, LOH) 肿瘤细胞基因组中特定染色体上标记基因由正常一对减少为一个成为杂合体，并
11、进一步完全缺失了该基因，成为缺失纯合体。 是肿瘤发生中出现的二次突变。3435Humans anti-oncogene名 称 定位 肿 瘤 Rb 13q14.1 视网膜母细胞瘤,肺癌,膀胱癌 p53 17p13.1 肺癌，乳腺癌，肝癌p21 6p21.2 乳腺癌，肺癌，前列腺癌 p16 9p21 肝癌，肺癌，乳腺癌NF1 17q11.21 神经纤维瘤DCC 18q21 结肠癌MCC 5q21 结肠癌nm23 17q21.3 癌转移3637细胞G1期 S期 Cyclin/CDK 肿瘤抑制基因编码细胞周期蛋白(Cyclin)依赖性激酶(CDK)抑制蛋白(CDI)。根据CDI结构分为两类：CIP/K
12、IP家族：p21,p27,Ink家族：，p15, p16, p18, p19p53基因诱导p21基因的表达。3839如图所示，染色体发生突变，或有FAP（f am i l i al adenom atous pol yposi s）基因的丢失，使正常上皮变为增生性上皮，发展为早期腺瘤 阶段，已 显示有D N A的甲基化不足（hypom ethyl ati on）。进一步染色体12p突变，涉及到k-ras的活化，而发展为中间型腺瘤，再进一步有D CC基因的丢失, D CC gene 指del eted i n col oncarci onm a，位于18q21，可能是特异的大肠癌的抑癌基因，其作
13、用消失时，则发展为晚期腺瘤。更进一步17p染色体所有的P 53抑癌作用的丢失，使直瘤最终发展为直肠癌。40胃癌差异表达的基因： A.在胃癌组织中呈异常表达的癌基因： ras基因 、C-erbB-2基因 、C-met基因 、C-myc基因、bcl-2基因 B.在胃癌组织中异常表达的抗癌基因： APC抑癌基因、P53抑癌基因、DCC基因、 P21基因、P16基因 C.与胃癌相关的细胞周期基因： fas、bcl-x(s)、cycloxygenase-2、cyclinA、cyclinB1、p34cdc2等 D.与胃癌相关的生长因子及其受体基因： IRF-1、EGF-1、PDGF-A、AgNOR、b -
14、TGF-1、bFGF、TGF-b II 型受体、TFF2等生长因子及其受体基因41脑胶质瘤原因染色体畸变 带有癌基因c-erbB 的7号染色体数目增多； EGFR(表皮生长因子)过量表达，导致细胞转化。 17p13缺失，肿瘤抑制基因p53丢失。 9p24缺失，干扰素基因缺失。 11p13 癌基因ras 第35个核苷酸GT突变。 癌基因myc, sis, fos,等过量表达。42染色体畸变的原因 理化因素的损伤。 修复机制下降。着色性干皮病恶性皮肤肿瘤UV照射，DNA形成T T二聚体，光复活酶失活，不能打开二聚体。重组修复缺失。4344肿瘤抑制基因的克隆 正常细胞基因组 肿瘤细胞基因组 mRNA
15、 mRNA DNA ( 200 : 1 ) DNA _ _ - - _ _ - - - _ - _ _ -45肿瘤细胞转移 肿瘤细胞从原发肿瘤脱落，进入细胞外基质与脉管内，输送至远端适宜的组织中克隆生长。浸润转移是恶性肿瘤的重要特征，也是肿瘤病人死亡的主要原因。 用myc等癌基因染小鼠，可以使小鼠产生癌细胞，但是不转移。说明转化与转移不是同一类基因。46肿瘤转移抑制基因 小鼠黑色素瘤k-1735细胞系中发现，去转染正常小鼠，有高转移和低转移之分。消减杂交法寻找转移相关基因nm23nm23高表达，肿瘤低转移，反之，高转移。应用：可作转移预测；肿瘤转移抑制。47肿瘤易感基因 在相同环境下发生肿瘤可
16、能性比一般基因组具有更多机会的基因。 化学致癌物质经氧化代谢活化后再与细胞的生物大分子作用而致癌。参与的酶有两类：I相酶(CYP家族)；II相酶(GST家族) 肺癌易感基因CYP 1A1酶在肺中表达，参与烟草中多环芳烃类物质代谢。该基因具有Msp I 多态， m2m2 基因型具有肺癌易感性。48肿瘤基因治疗 Mic mRNA gene knockout oncogene 转基因(antioncogene) 免疫法(淋巴因子基因转入) 自杀基因49肿瘤基因治疗自杀基因(suicide gene) 能够编码产生将非活性或无毒性前体药物转化成活性活毒性药物的酶的基因。HSK-tk/GCV(胸腺激酶丙
17、氧鸟苷)系统：细胞中存在着胸腺激酶(HSV-tk), GCV是临床上治疗疱疹病毒的药物。将HSK-tk基因转入癌细胞后给GCV药，使得GCV在胸腺激酶作用下生成三磷酸GCV，能阻断细胞DNA合成产生细胞毒作用。50X染色体失活 正常女性的体细胞染色，有一个染色较深的异固缩点，被成为巴氏小体。这是女性一条失活的X染色体。Lyon假说 受精卵发育到胚胎早期，女性的两条X染色体在分化的各类细胞中随机失活。51G-6PD 葡萄糖6磷酸脱氢酶有A，B两种类型，基因在X染色体上。女性有X AXA XBXB，XAXB 男性有XAY，XBY提取G6PD，电泳： A B F F F M M52 XAXB 个体组
18、织打碎分离细胞A B 细胞系1 细胞系2 细胞系3 53失活中心(X-chromosome inactivation centre,XIC) Xq13, 产生失活信号，关闭X染色体上基因，在XIC区内有一个失活特异转录子(XIST)，编码不是蛋白，而是许多终止信号的RNA，调控了X染色体失活。 失活的X染色体上RPS4 X基因仍在表达。正常女性有双份产物。被称为逃避失活基因。X染色体上逃避失活的基因还有 MIC2 Xg STS X 抗原 血型 酯酶 Xp22.32 54 Y染色体上有一区段与X染色体具有同源基因，在Y上的基因通常不表达，但可以象常染色体一样，在X和Y之间发生交换，这个区段称为拟常染色体区5556低频率基因由于遗传漂变，成为高频率。东卡罗林群岛 Pringelap人群，先天性失明占10。由于1780年飓风，原人群大量死亡，遗留下带有失明基因的个体比例很高，使得该群体的后代有病个体大幅度增加。基因频率改变。 AA Aa aa AA, Aa aa 0.95 0.04 0.01 0.4 0.2 0.4
