1、肿瘤遗传,细胞生物学及遗传学教研室 张政 E-mail : ,患者1：刘，男，4个月，因“发现右眼似猫眼半个月”入院。体格检查：右眼球明显增大，混合充血，角膜轻度水肿；前房无出血、渗出，瞳孔区可见黄白色反光，其上有血管爬行。CT检查：双眼玻璃体内软组织团块，右眼伴钙化团块，且软组织肿块已突出眶外，并侵犯视神经。诊断为双眼视网膜母细胞瘤。于全麻下行右眼球摘除术。术后病理诊断为视网膜母细胞瘤(未分化型，视神经有瘤细胞浸润)。术后6个月由于肿瘤颅内转移患儿死亡。 患者2：刘，男，4天，为患者1的弟弟。因其哥哥患视网膜母细胞瘤死亡，家长要求对其进行相关检查。体格检查：左眼后极部有一灰白色隆起，右眼未见
2、异常。B超检查：左眼后极部有一5.0 mm 3.2 mm的实性肿物突向玻璃体腔。患儿1个半月后复诊， B超检查见左眼球内实性肿物增大并有钙化团，右眼后极部亦有一4.3 mm 3.1 mm的实性肿物突向玻璃体腔内。临床诊断为视网膜母细胞瘤（双侧）。患儿4个多月时双眼突出、哭闹、持续呕吐、不能进食而死亡。 家系调查：家族中其余成员未见异常。,思考题： 1.肿瘤是遗传病吗？ 2.肿瘤发生的分子机制是什么？ 3.视网膜母细胞瘤临床特点是什么？,肿瘤泛指一群生长失去正常调控的细胞形成的新生物（neoplasm）。 肿瘤85%为癌(carcinoma)，源于上皮细胞； 2%为肉瘤(sarcoma)，源于结
3、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。,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。,肿瘤是一种体细胞遗传病,“Cancer is, in essence, a genetic disease. Although cancer is complex, and environmental and other nongen
4、etic factors clearly play a role in many stages of the neoplastic process, the tremendous progress made in understanding tumorigenesis in large part is owing to the discovery of the genes, that when mutated, lead to cancer.”,Bert Vogelstein (1988) NEJM 1988; 319:525-532.,肿瘤是一种多阶段、多因素、多基因参与的复杂疾病。 多阶段
5、：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,本章主要内容,肿瘤的染色体理论 癌基因、抑癌基因的概念和作用机制 肿瘤转移基因和肿瘤转移抑制基因的概念 肿瘤发生的遗传学说,第一节 遗传性肿瘤与染色体不稳定综合症,一、遗传性肿瘤,一些肿瘤按孟德尔方式遗传，及单个基因的异常决定。他们通常以AD方式遗传，并有不同程度的恶变倾向，也称为遗传性癌前病变。,遗传性肿瘤,视网膜母细胞瘤(retinoblastoma, RB),AD (MIM 180200),视网膜母细胞瘤(retinoblastoma,RB)为眼球视网膜的恶性肿瘤，多见于幼
6、儿，70%的患者2岁前就诊，发病率为1/21 0001/10 000。其临床表现为早期出现眼底灰白色肿块，多无自觉症状，所以很难发现。此后，肿瘤长入玻璃体，使瞳孔呈黄色光反射，称为“猫眼”，这时才易被发现。肿瘤的恶性程度很高，可随血循环转移，也能直接侵入颅内，预后不佳，以眼球摘除为主要治疗方法。基因定位 13q14.1-q14.2，视网膜母细胞基因（RB）是一种抑癌基因，对恶性肿瘤的发生具有抑制作用。,家族性腺瘤性息肉病(MIM 175100),患者巫，男，48岁，反复腹痛、腹泻、排黏液脓血便4个月。体检：轻度贫血外观，体型消瘦。结肠镜见全大肠弥漫性大小不等、形态各异的息肉，多处呈葡萄状，大者
7、1.4 cm x 1.6 cm，小者0.5 cm x 0.5 cm，部分息肉表面充血水肿、糜烂，质脆易出血，以亚蒂或长蒂息肉居多；多处取材，病理报告为管状腺瘤伴轻度上皮内肿瘤。诊断：家族性腺瘤性息肉病。治疗：行全结肠次全切除、升结肠直肠吻合术。 家族史调查：患者外婆、母亲、大姨妈、二姨妈均死于结肠癌，大姨妈育有2男1女，其中1个表兄为家族性腺瘤性息肉病伴癌变，已病逝；另1个表兄及1个表妹经结肠镜检均发现结肠息肉，对其表兄妹亦行结肠次全切除手术。,该病曾被命名为多发性结肠息肉、遗传型结肠息肉、家族性多发性息肉及家族性息肉病，现根据其发病部位非局限于结肠而称其为家族性腺瘤性息肉病 (familia
8、l adenomatous polyposis，FAP)。这是一种常染色体显性遗传疾病，临床以结肠和直肠多发息肉为特征，此外，息肉偶尔也可发生于上消化道等部位，息肉为腺瘤性，是一种严重的癌前病变，典型的家族性腺瘤性息肉病患者发展成癌的平均年龄为39岁，而一些人是此病的突变型，息肉生长较缓慢，发生癌变的平均年龄为55岁，称为衰减性家族性腺瘤性息肉病。发生癌变后临床表现为血性腹泻、肠梗阻、恶病质等，肿瘤可转移至肝、脑、甲状腺等其它器官。 定位于染色体5q21-q22的APC基因目前认为是该病的主要致病基因。,二、染色体不稳定综合征人类一些以体细胞染色体断裂为主要表现的综合征，具有AR、AD和XR的
9、遗传特性，它们具有不同程度的易患肿瘤的倾向。,BS，MIM 210900 (Mendelian Inheritance in Man),Bloom综合征,是一种罕见的常染色体隐性遗传病。1954年由皮肤科医师David Bloom博士首次发现。临床表现为身材矮小，慢性感染，免疫功能缺陷，日光敏感性面部红斑，呈蝴蝶状，且多在30岁前发生各种肿瘤和白血病。,Bloom综合征,细胞遗传学改变,微核,Bloom综合征,细胞遗传学改变姐妹染色单体交换（SCE）增加,Bloom综合征,细胞遗传学改变染色体结构畸变增加,基因定位于15q26.1,基因全长4.5 kb，蛋白质为159 kDa，1417个氨基酸
10、残基,编码产物是DNA解链酶家族成员,Bloom综合征,BLM基因疾病基因,肿瘤的染色体理论,第二节 染色体异常与肿瘤,1902，遗传的染色体学说建立,1914， Boveri提出肿瘤的染色体理论,Boveri,肿瘤的染色体理论,染色体异常与肿瘤,肿瘤细胞来源于正常细胞,肿瘤细胞是具有染色体异常的有缺陷的细胞 染色体畸变是引起正常细胞向恶性转化的主要原因,单克隆起源 & 多克隆性,干系(stem line) & 众数(modal number) 干系：多克隆细胞群肿瘤中占主导数目的克隆众数：干系肿瘤的染色体数目,旁系(side line) 旁系：多克隆细胞群肿瘤中占非主导数目的克隆 畸变的普遍
11、性：假二倍体、多倍体、亚（超）二、（三、四）倍体、标记染色体,克隆演化结果,肿瘤的染色体异常,染色体异常与肿瘤,某肺癌干系：78条染色体,某肠癌干系：58条染色体,1960年，Nowell CML,marker chromosome,Ph染色体特异性标记染色体,染色体异常与肿瘤,Ph染色体,染色体异常与肿瘤,1973，Rowley t(9;22）,1960年，Nowell CML,Ph染色体,染色体异常与肿瘤,t(9;22)(22pter22q11:9q349qter),1973，Rowley t(9;22）,首次证实了一种染色体畸变与一种特异性肿瘤的关系，为Boveri的肿瘤染色体理论提供了
12、实验证据,1960年，Nowell CML,Ph染色体,染色体异常与肿瘤,t(9;22)(22pter22q11:9q349qter),Burkitt淋巴瘤(BL),染色体异常与肿瘤,t(8;14)(q24;q32)特异性标记染色体,癌基因(oncogene)：是指能引起细胞恶性转化的基因（核酸片段）。,第三节 癌 基 因,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1975,Renato Dulbecco,“for their discoveries concerning the interaction between tumour viruses a
13、nd the genetic material of the cell“,癌 基 因,癌基因是正常细胞中的一些基因，是细胞生长发育所必需的。 这些基因在表达时间、表达部位、表达数量及表达产物结构等方面异常，可以导致细胞无限增殖并出现恶性转化。,癌基因(oncogene)：是指能引起细胞恶性转化的基因。,来自于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)。,癌 基 因（细胞癌基因与病毒癌基因）,癌 基 因（细胞癌基因与病毒癌基因）,二者有什么异同和联系？,1.病毒癌基因和细胞癌基因 肿瘤病毒：能使敏感宿主产生肿瘤或使培养细胞
14、恶性转化的病毒，如Rous肉瘤病毒，EB病毒。 1910年 Peyton Rous发现Rous肉瘤病毒（RSV） 1970年 Martin发现病毒基因组中的致癌基因（src） 病毒癌基因（viral oncogene，v-onc）指在病毒基因组中可使细胞发生恶性转化的基因。,为寻找V-Src的来源，利用病毒癌基因的核苷酸序列作为探针，在鸡细胞中发现与V-Src同源的序列。 细胞癌基因（cellular oncogene，c-onc）是指存在于正常细胞中，与病毒癌基因高度同源的，具有使细胞转化潜能的基因，也称为原癌基因（proto-oncogene）。,2.病毒癌基因与细胞癌基因的关系 （1）
15、序列上高度同源 （2） c-onc有内含子，v-onc无内含子 （3） v-onc有致癌能力，而c-onc无，但突变后可能致癌 （4） v-onc来源于c-onc,3.原癌基因的激活机制1)基因扩增（gene amplification）2)基因插入（gene insertion）3)基因突变（gene mutation）（点突变，移 码突变等）4)染色体断裂与重排,生长因子类(growth factor) 信息转导蛋白类(single transduction protein) 蛋白激酶类(protein kinase),核内转录因子类(transcription factor),4. 癌基
16、因分类,细胞癌基因的分类,肿瘤抑制基因(tumor suppressor gene)或抑癌基因，指具有抑制细胞生长和促进细胞分化功能的一类基因，当它两个等位基因都因突变或缺失而丧失功能时（即处于纯合失活状态），细胞就会因正常抑制的解除而恶性化。抑癌基因的作用是隐性的，必须两个等位全部失活才致癌，所以又称为隐性致癌基因。,第四节 肿瘤抑制基因,Oncogenes,Normal genes (regulate cell growth),1st mutation (leads to accelerated cell division),1 mutation sufficient for role i
17、n cancer development,Tumor Suppressor Genes,Normal genes (prevent cancer),1st mutation (susceptible carrier),2nd mutation or loss (leads to cancer),视网膜母细胞瘤基因（Retinoblastoma gene,Rb gene）Rb基因的功能：细胞周期调控的“Brake”,G1,S,G2,M,RB,E2F,Cyclin/cdk,E2F,磷酸化,TSG的正常功能是限制细胞生长，作用主要有:(1)调节细胞生长(2)维持基因稳定(3)触发衰老，诱导细胞程序性
18、死亡(4)诱导终末分化(5)抑制和调节蛋白酶活性(6)改变DNA甲基化酶活性(7)调节血管形 成(8)促进细胞间联系一个生长转化细胞可通过与正常的细胞融合而得到恢复。,肿瘤抑制基因的特征,参与细胞周期调控的正常调控，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 TSG 基因属性 细胞增殖基因 组织分化基因 致癌方式 激活，异常表达 基因丢失或失活 诱发机制 突变或易位 突变或缺失 致癌机制 显性 隐性 肿瘤类型 白血病，淋巴瘤 实体瘤,第五节 肿瘤发生的遗传学说,1、肿瘤的染色体畸变假说 体细胞（染色体畸变）-癌细胞（恶性生长）-肿瘤 2、肿瘤的
19、单克隆起源学说 体细胞（突变）-癌前细胞（生长优势）-癌细胞 （克隆演化）-肿瘤 3、二次突变学说 同源染色体上同一位点发生两次突变，关键的等位基因失活导致肿瘤发生(证据:视网膜母细胞瘤同源缺失) 4、多步骤遗传损伤学说 多步骤（核内核外）、多基因（癌基因和抑癌基因）的变异导致肿瘤发生(证据:癌基因转染实验),Knudson二次突变学说,视网膜母细胞瘤40具家族性，发病早（1 5岁发病），而且多为双侧受累；60为散发型，发病晚，多单侧发病。1971年，Knudson提出二次打击学说。 正常视网膜母细胞变为肿瘤需要发生两次或两次以上的突变。 散发型视网膜母细胞瘤需要发生两次突变，所以发病晚，且为
20、单侧发病。 家族性视网膜母细胞出生后已经具有了一次突变，只要再发生一次突变就会发病，所以发病早（1 5岁发病），而且多为双侧受累。,二次突变理论,malignant transformation,结肠癌发生的各个阶段和肿瘤相关基因的异常,多步骤遗传损伤学说,第六节 肿瘤基因组解剖计划（了解）（Cancer Genome Anatomy Project,CGAP) 美国NIH（国立卫生研究院）提出的肿瘤研究 的宏伟计划：采用创造性的技术，确定与 肿瘤相关的所有基因及其改变，全面理解 肿瘤的分子生物学机制。CGAP网址将为全社会提供技术、信息、资源和 研究方法。,CGAP基因检索工具： cDNA表
21、达图谱： http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/ncbigap/cgapxpsetup.cgi cDNA文库搜索： http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/ncbigap/cgaplb.cgi?libtype5CGAP CGAP SNP索引：http:/lpgfs.nci.nih.gov:82/perl/snpbr,基因表达： http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/ncbigap/cgapgf.cgi 已证实或预测的SNPs遗传定位（图谱）: http:/lpog.nci.nih.gov/html-snp/imagemaps.html SAGE图谱
22、 ： http:/www.ncbi.nlm.nih.gov.SAGE,文库、基因、序列概要表： http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/ncicgap/cgapba.cgi肿瘤抑制基因和癌基因目录： http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/ncicgap/cgaptso.cgi,通过对大量候选基因的研究，认识到肿瘤及各发展阶段的分子特征，为利用这些基因控制癌症提供新的线索。建立各种数据库（转录子数据库、蛋白质数据库和多态性数据库），发展不同的技术方法，可查询到癌症发展不同时期相关基因表达的变化。,肿瘤基因组解剖计划展望,表观遗传学（epigenetics）表观遗传学(epigenetics):研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达了可遗传的变化的一门遗传学分支学科。表观遗传涉及三个方面机制：DNA甲基化、与RNA相关的基因表达沉默及组蛋白修饰某些肿瘤发生并不符合“体细胞突变学说”，而是表观遗传事件，即基因并未突变，但表达不正常,本章节重点,掌握肿瘤染色体理论 掌握癌基因、抑癌基因的概念 掌握癌基因激活的途径 掌握肿瘤发生的遗传学说 了解抑癌基因的作用 了解肿瘤基因组解剖计划 了解表观遗传学,谢 谢 !,
