《肿瘤遗传学》课件.ppt

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1、第第 十十 二二 章章肿肿 瘤瘤 遗遗 传传 学学10/26/20221本章内容本章内容第一节第一节 染色体异常与肿瘤染色体异常与肿瘤第二节第二节 癌基因癌基因第三节第三节 肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因第四节第四节 肿瘤发生的遗传学理论肿瘤发生的遗传学理论第五节第五节 遗传性恶性肿瘤遗传性恶性肿瘤10/26/20222 肿瘤遗传学肿瘤遗传学(cancer genetics)是遗传学与肿瘤学相结合的一门边缘学科，是是遗传学与肿瘤学相结合的一门边缘学科，是从从细胞遗传学细胞遗传学、分子遗传学分子遗传学、免疫遗传学免疫遗传学等不等不同角度对同角度对肿瘤的发生和进展肿瘤的发生和进展进行探讨与研究形进行探讨

2、与研究形成的一门新学科。成的一门新学科。前言前言10/26/20223 定义：定义：泛指由一群生长失去正常调控的细泛指由一群生长失去正常调控的细胞形成的新生物胞形成的新生物(neoplasm)。tumor：泛指肿瘤（包括良性、恶性）肿物。泛指肿瘤（包括良性、恶性）肿物。cancer：恶性肿瘤的总称恶性肿瘤的总称 。肿瘤肿瘤(tumor)10/26/20224肿瘤的类型肿瘤的类型癌癌(carcinoma)：来源于上皮组织。：来源于上皮组织。85肉瘤肉瘤(sarcoma)：来源于结缔组织等。：来源于结缔组织等。2淋巴瘤淋巴瘤(lymphoma)：来源于免疫系统。：来源于免疫系统。5白血病白血病(l

3、eukaemia)：3 10/26/20225 肿瘤发生有关因素肿瘤发生有关因素肿瘤细胞肿瘤细胞肿瘤细胞肿瘤细胞正常细胞正常细胞外源性因素外源性因素外源性因素外源性因素化学因素化学因素化学因素化学因素物理因素物理因素物理因素物理因素致瘤病毒致瘤病毒致瘤病毒致瘤病毒霉菌毒素霉菌毒素霉菌毒素霉菌毒素内源性因素内源性因素内源性因素内源性因素遗传因素遗传因素遗传因素遗传因素基因异常基因异常基因异常基因异常肿瘤细胞肿瘤细胞 肿瘤细胞肿瘤细胞 正常细胞正常细胞 10/26/20226种系突种系突变散发性肿瘤散发性肿瘤 不是从父母继承而来不是从父母继承而来 环境致突变环境致突变 发病年龄宽发病年龄宽 大多数

4、大多数(90-95%)遗传性肿瘤遗传性肿瘤 由父母双亲传给子女由父母双亲传给子女,出现在后代所有细胞中出现在后代所有细胞中(家族性）家族性）垂直传递垂直传递发病较早发病较早 占占510%致癌突变致癌突变散散发突突变10/26/20227Lynch癌家族癌家族部分系谱部分系谱 典型的癌家族典型的癌家族G家族：历经家族：历经80余年余年（18951976）共共5次调查，传次调查，传7代共代共10个支系，个支系，842名后名后裔中有裔中有95名癌症患者，分别为结肠癌、子宫内膜名癌症患者，分别为结肠癌、子宫内膜癌、腺癌等。癌、腺癌等。10/26/20228 各种环境因素直接或间接引起体细胞的染色各种环

5、境因素直接或间接引起体细胞的染色体或体或DNA改变，使细胞改变，使细胞去分化并无限增殖去分化并无限增殖形形成肿瘤细胞，再经促进与进展等过程，形成成肿瘤细胞，再经促进与进展等过程，形成肿瘤细胞的大量集合肿瘤细胞的大量集合恶性肿瘤。恶性肿瘤。肿瘤是体细胞遗传病肿瘤是体细胞遗传病10/26/20229第一节第一节 染色体异常与肿瘤染色体异常与肿瘤一、肿瘤的染色体异常一、肿瘤的染色体异常二、二、PhPh染色体的发现及其意义染色体的发现及其意义三、肿瘤中其他特异性标记染色体三、肿瘤中其他特异性标记染色体10/26/202210 染色体异常与细胞行为异常染色体异常与细胞行为异常 1912年年 Boveri

6、发现发现两次受精两次受精的海胆早期胚胎的海胆早期胚胎细胞呈不均等分裂，染色体分配不平衡。细胞呈不均等分裂，染色体分配不平衡。这种细胞失去正常生长特点，这种细胞失去正常生长特点，与肿瘤细胞相似：或行为紊与肿瘤细胞相似：或行为紊 乱，无限制地生长增殖；或乱，无限制地生长增殖；或 死亡。死亡。Boveri T概述概述10/26/202211后来发现：后来发现：大多数肿瘤细胞都可见到染色体异常大多数肿瘤细胞都可见到染色体异常。在一些染色体病患者中，某些肿瘤的发生在一些染色体病患者中，某些肿瘤的发生率高于一般人群。率高于一般人群。10/26/202212 肿瘤的染色体理论肿瘤的染色体理论（Boveri假

7、说假说）肿瘤的染色体理论认为：肿瘤细胞来源于正肿瘤的染色体理论认为：肿瘤细胞来源于正常细胞，常细胞，染色体畸变染色体畸变使其成为有使其成为有缺陷细胞缺陷细胞，缺陷细胞再发生恶性转化成为缺陷细胞再发生恶性转化成为肿瘤细胞肿瘤细胞。10/26/202213肿瘤瘤(细胞群胞群)单克隆克隆肿瘤细胞的克隆演进肿瘤细胞的克隆演进克隆克隆1克隆克隆3克隆克隆2异异质性性多克隆多克隆增殖优势增殖优势增殖劣势增殖劣势增殖劣势增殖劣势干系干系旁系旁系旁系旁系众数众数发展不均衡发展不均衡10/26/202214肿瘤细胞的单克隆性肿瘤细胞的单克隆性:一、肿瘤的染色体异常一、肿瘤的染色体异常 肿瘤细胞的多克隆性肿瘤细胞

8、的多克隆性:由于内外环境因素的影响，使由于内外环境因素的影响，使同一肿瘤各细胞核同一肿瘤各细胞核型不完全相同型不完全相同,出现多克隆的异质性。出现多克隆的异质性。同一肿瘤的细胞染色体常有相同特点同一肿瘤的细胞染色体常有相同特点，表明它，表明它们是同一突变细胞的克隆。们是同一突变细胞的克隆。干系干系(stem line)旁系旁系(side line)众数众数(modal number)：干系肿瘤细胞的染色体数目称为众数干系肿瘤细胞的染色体数目称为众数。10/26/202215超二倍体超二倍体亚二倍体亚二倍体亚三倍体亚三倍体亚四倍体亚四倍体1.1.非整倍体非整倍体2.2.多倍体多倍体实体瘤：多在三

9、倍体左右实体瘤：多在三倍体左右胸、腹水中转移的癌细胞：可见到六、八倍体胸、腹水中转移的癌细胞：可见到六、八倍体10/26/202216 肿瘤细胞由于染色体的断裂、重接，形成结构改肿瘤细胞由于染色体的断裂、重接，形成结构改变的特殊染色体，称为变的特殊染色体，称为标记性染色体标记性染色体(marker chromosome)。特异性标记染色体特异性标记染色体：某些结构异常的染色体在肿瘤细胞中稳定遗传，某些结构异常的染色体在肿瘤细胞中稳定遗传，称为特异性标记染色体。称为特异性标记染色体。非随机事件非随机事件肿瘤的染色体特征肿瘤的染色体特征Ph染色体染色体10/26/202217 1960年，年，No

10、well在在慢性粒细胞性白血病慢性粒细胞性白血病(chronic myelocytic leukemia，CML)中发中发现了一条比现了一条比G组染色体还小的近端着丝粒染组染色体还小的近端着丝粒染色体，因在美国色体，因在美国费城费城(Philadelphia)发现而发现而被命名为被命名为Ph染色体染色体(Philadelphia chromosome)。二、二、PhPh染色体的发现及其意义染色体的发现及其意义1.发现发现10/26/202218 1973年年Rowley用显带技术证明用显带技术证明Ph染色体是染色体是9号和号和22号的易位染色体，即号的易位染色体，即t(9；22)(q34；q1

11、1)，导致，导致9q+和和22q-。约约95的慢性粒细胞性白血病细胞携有的慢性粒细胞性白血病细胞携有Ph染色体，所以染色体，所以Ph染色体是染色体是CML的特异性标的特异性标记染色体记染色体。2.Ph染色体的本质染色体的本质10/26/202219图Ph染色体(9;22)(q34;q11)断点簇区基因断点簇区基因(BCR)癌基因癌基因C-ABL10/26/202220Ph染染色色体体的的形形成成 1 110/26/202221 Ph染色体的发现不仅为染色体的发现不仅为Boveri的假说提供的假说提供了主要的实验证据，而且首次证明了了主要的实验证据，而且首次证明了一种一种染色体畸变与一种肿瘤之间

12、特定关系染色体畸变与一种肿瘤之间特定关系，故，故被认为是肿瘤细胞遗传学研究的里程碑。被认为是肿瘤细胞遗传学研究的里程碑。3.Ph染色体发现的意义染色体发现的意义10/26/202222 除除Ph染色体外，又发现了一些非随机存在的特异染色体外，又发现了一些非随机存在的特异性标记染色体，它们的特点是与特定的肿瘤相关，性标记染色体，它们的特点是与特定的肿瘤相关，但检出的频率并不如但检出的频率并不如Ph染色体高。染色体高。三、三、肿瘤中其他特异性标记染色体肿瘤中其他特异性标记染色体10/26/202223第 二 节 癌 基 因10/26/202224 癌基因癌基因(oncogene)：能引起细胞恶性转

13、化的基因。能引起细胞恶性转化的基因。概念细胞癌基因细胞癌基因(原癌基因原癌基因)病毒癌基因病毒癌基因病毒所携带的、能使靶病毒所携带的、能使靶细胞发生恶性转化的基细胞发生恶性转化的基因，称为病毒癌基因。因，称为病毒癌基因。正常细胞内存在病毒癌基因正常细胞内存在病毒癌基因的同源序列，这类基因被称的同源序列，这类基因被称为细胞癌基因。为细胞癌基因。正常细胞内未被激活正常细胞内未被激活的癌基因称为原癌基的癌基因称为原癌基因因(proto-oncogene)10/26/202225 癌基因最初是在以癌基因最初是在以Rous肉肉瘤病毒瘤病毒为代表的一些逆转为代表的一些逆转录病毒中发现的。录病毒中发现的。病

14、毒癌基因病毒癌基因(viral-oncogene)RousPeyton 10/26/202226 一、人类癌基因的发现和识别 转染实验发现转染实验发现转染实验发现转染实验发现人癌基因人癌基因人癌基因人癌基因H-rasH-ras 10/26/202227 二、癌基因的分类及功能二、癌基因的分类及功能 细胞癌基因按照其功能可分为细胞癌基因按照其功能可分为五大类五大类：生长因子生长因子:SIS生长因子受体生长因子受体:ERBB信号转导因子信号转导因子:SRC(酪氨酸激酶酪氨酸激酶)、RAS(G蛋白蛋白)核内转录因子核内转录因子:MYC(调节基因表达的核蛋白调节基因表达的核蛋白)程序性细胞死亡调节因子

15、程序性细胞死亡调节因子:BCL-210/26/20222810/26/202229图图 细胞癌基细胞癌基因因 的功能类型的功能类型10/26/202230 癌基因的激活机制可分为三种：癌基因的激活机制可分为三种：基因突变基因突变基因扩增基因扩增染色体重排染色体重排三、癌基因的激活机制三、癌基因的激活机制 10/26/202231 各种类型基因突变如各种类型基因突变如碱基替换、缺失或插入碱基替换、缺失或插入，都能，都能导致原癌基因表达异常，引起细胞癌变。导致原癌基因表达异常，引起细胞癌变。点突变点突变对细胞癌变有始动作用对细胞癌变有始动作用10/26/202232 基因组内原癌基因基因组内原癌基

16、因自身扩增自身扩增导致导致过度表达过度表达；由于；由于相应基因产物增加，使细胞恶性转化。相应基因产物增加，使细胞恶性转化。多见于癌肿的发展阶段，而少见于始动阶段多见于癌肿的发展阶段，而少见于始动阶段10/26/202233 由于癌基因扩增发生在某一特定染色体区域由于癌基因扩增发生在某一特定染色体区域,因此因此在肿瘤细胞内可见到在肿瘤细胞内可见到同源染色区同源染色区或或双微体双微体。同源染色区同源染色区(HSR)：由于癌基因扩增使染色体的某由于癌基因扩增使染色体的某一一染色区域染色区域产生重复产生重复DNA片段，缺少正常深、浅片段，缺少正常深、浅染色区，也称特殊的复制染色体区带。染色区，也称特殊

17、的复制染色体区带。10/26/202234 双微体双微体(double minute,DM)：扩增的重复扩增的重复DNA片段从染色体断裂下来，因无片段从染色体断裂下来，因无着丝粒随机释放至胞浆，呈环状，经染色后成一对连着丝粒随机释放至胞浆，呈环状，经染色后成一对连在一起的双点状结构。在一起的双点状结构。10/26/202235 染色体重排主要是染色体重排主要是染色体易位染色体易位和和插入插入，常，常导致原导致原癌基因易位癌基因易位至一个强大的启动子、增强子或转录至一个强大的启动子、增强子或转录调节元件附近，或调节元件附近，或形成融合基因形成融合基因，使原来无活性，使原来无活性或低表达的基因激活

18、变为高表达，细胞发生恶性或低表达的基因激活变为高表达，细胞发生恶性转化。转化。Ph染色体染色体t(9q34；22q11)burkitt淋巴瘤淋巴瘤t(8q24；14 q32)10/26/202236慢性髓细胞性白血病慢性髓细胞性白血病慢性髓细胞性白血病慢性髓细胞性白血病(CML)(CML)：染色体染色体染色体染色体9(C-ABL)9(C-ABL)染色体染色体染色体染色体22 22(BCR)(BCR)，形成形成形成形成融合基融合基融合基融合基因因因因BCRBCR-ABL-ABL。q349535322q11.2ABLder 9PhABL9q3422q11.222q11.29q34Der(22)DN

19、A RNA ProteinBCRBCR10/26/202237免疫球蛋白基因免疫球蛋白基因染色体染色体14E染色体染色体8C-MYC不表达不表达C-MYC基因基因EC-MYC高表达高表达易位易位C-MYC基因基因被免疫球蛋白增强子所激活被免疫球蛋白增强子所激活10/26/202238小结小结 癌基因是原癌基因的突变形式，而原癌基癌基因是原癌基因的突变形式，而原癌基因是一组与细胞生长调控有关的基因。因是一组与细胞生长调控有关的基因。原癌基因由于原癌基因由于突变突变、扩增扩增或或染色体重排染色体重排而而被激活。被激活。异常癌基因的确认为肿瘤的分子诊断和检异常癌基因的确认为肿瘤的分子诊断和检测提供了

20、工具；癌基因也测提供了工具；癌基因也为肿瘤治疗提供为肿瘤治疗提供了靶标了靶标。10/26/202239 第三节第三节 肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因10/26/202240 肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因(tumor suppressor gene)：也称也称抗癌基因抗癌基因(anti-oncogene)或或隐性癌基因隐性癌基因(recessive oncogene)，是一类存在于细胞内对细是一类存在于细胞内对细胞增殖产生负调控作用的基因，并具有潜在抑癌作胞增殖产生负调控作用的基因，并具有潜在抑癌作用。用。一、肿瘤抑制基因的发现一、肿瘤抑制基因的发现 10/26/202241 抗癌基因的概念是抗癌基因的概

21、念是6060年代在肿瘤细胞与正常年代在肿瘤细胞与正常 细胞杂交研究的基础上提出的：细胞杂交研究的基础上提出的：正常细胞的染色体可以逆转肿瘤细胞表型正常细胞的染色体可以逆转肿瘤细胞表型 正常细胞正常细胞 肿瘤细胞肿瘤细胞 杂种细胞杂种细胞 无肿瘤细胞表型无肿瘤细胞表型融合融合 10/26/202242细胞融合实验细胞融合实验胞胞 胞胞正常细胞正常细胞10/26/202243 1986年首次发现了年首次发现了RB基因，目前已经发现了基因，目前已经发现了十几种肿瘤抑制基因。十几种肿瘤抑制基因。肿瘤抑制基因的肿瘤抑制基因的缺失或失活缺失或失活也导致肿瘤发生。也导致肿瘤发生。10/26/202244二、

22、肿瘤抑制基因种类和功能二、肿瘤抑制基因种类和功能 10/26/202245(一一)RB基因基因 RB基因是视网膜母细胞瘤基因是视网膜母细胞瘤(retinoblastoma RB)基因的缩写基因的缩写，是最早发现的肿瘤抑制基因。是最早发现的肿瘤抑制基因。眼内期眼内期:肿瘤在视网膜上呈黄色结节样隆起，有视力肿瘤在视网膜上呈黄色结节样隆起，有视力破坏。当瘤体长入玻璃体时呈息肉样，视网膜呈扁平破坏。当瘤体长入玻璃体时呈息肉样，视网膜呈扁平脱离，视力丧失，瞳孔散大呈黄白色反光，故有黑朦脱离，视力丧失，瞳孔散大呈黄白色反光，故有黑朦性性“猫眼猫眼”之称。之称。10/26/202246眼外蔓延期眼外蔓延期：

23、肿瘤沿视神经向颅内蔓延，视神经变粗，视神肿瘤沿视神经向颅内蔓延，视神经变粗，视神经孔扩大，沿着眼球的血管、神经通道进入眶内，引起眼球经孔扩大，沿着眼球的血管、神经通道进入眶内，引起眼球突出；也可经角巩膜缘穿出眼球。肿瘤钻出眼外后生长迅速，突出；也可经角巩膜缘穿出眼球。肿瘤钻出眼外后生长迅速，患眼高度突出固定，呈烂肉团状，触之易出血，破溃坏死，患眼高度突出固定，呈烂肉团状，触之易出血，破溃坏死，成为一个很大的肿块嵌置于眼裂之中。成为一个很大的肿块嵌置于眼裂之中。10/26/202247RB基因结构基因结构 RB基因位于基因位于。RB基因长约基因长约200kb，共有，共有27个外显子，并含个外显子

24、，并含有有2个较大的内含子，分别为个较大的内含子，分别为35kb和和70kb。RB基因转录产生长基因转录产生长的的mRNA。10/26/2022482.RB基因产物及其功能基因产物及其功能 RB基因编码的蛋白质基因编码的蛋白质(prb110)由由928个氨基个氨基酸组成，分子量为酸组成，分子量为110kD，是一种，是一种核磷酸蛋核磷酸蛋白质。白质。prb110的主要作用是调节细胞周期，其调节的主要作用是调节细胞周期，其调节能力与能力与prb110磷酸化状态有关。其磷酸化状态有关。其在细胞内在细胞内存在存在低磷酸化型（活性型）低磷酸化型（活性型）和和高磷酸化型高磷酸化型（非活性型）（非活性型）两

25、种类型。两种类型。10/26/202249 RB基因的作用机制基因的作用机制l低磷酸化型低磷酸化型的的prb110可与转录因子可与转录因子E2F结合形成复结合形成复合物，从而阻止合物，从而阻止E2F启动某些在细胞增殖过程中起启动某些在细胞增殖过程中起主要作用的基因的转录，如主要作用的基因的转录，如C-MYC基因等基因等,使细胞使细胞不能进入不能进入S期，不能增殖。期，不能增殖。高磷酸化型高磷酸化型的的prb110则可促使其与则可促使其与E2F转录因子分离，转录因子分离，从而使其呈现活性，细胞即从而使其呈现活性，细胞即由由G1期进入期进入S期。期。RB基因基因失活失活后，其表达产物不能与后，其表

26、达产物不能与E2F形成复合形成复合物，物，E2F处于持续激活状态，处于持续激活状态，导致细胞增殖导致细胞增殖。10/26/202250G0 G1期期RB蛋白蛋白E-2FS期期E-2FDNAmRNADNAP PRB蛋白蛋白prb110的作用机制的作用机制10/26/202251RB 与与 E2F转录因子结合转录因子结合10/26/2022524.RB基因功能失活机制基因功能失活机制突变突变:如大片段缺失，占视网膜母细胞瘤的如大片段缺失，占视网膜母细胞瘤的30，此外还有剪接错误、点突变及启动此外还有剪接错误、点突变及启动子区域小的缺失。子区域小的缺失。癌基因产物的结合癌基因产物的结合:如如SV40

27、病毒大病毒大T抗原、抗原、腺病毒、多瘤病毒、人乳头瘤病毒腺病毒、多瘤病毒、人乳头瘤病毒均可以均可以与与prb110结合，从而促进细胞的增殖。结合，从而促进细胞的增殖。10/26/202253（二）（二）P53基因基因 P53基因是基因是涉及恶性肿瘤最多的一个基因涉及恶性肿瘤最多的一个基因，基因产物基因产物p53蛋白蛋白是一种肿瘤抑制物是一种肿瘤抑制物，四聚四聚体结构，在体结构，在50%左右的恶性肿瘤中存在变异。左右的恶性肿瘤中存在变异。P53基因定位于基因定位于，长长20kb，含有含有11个外显子个外显子，编码编码393氨基酸组成的蛋白质氨基酸组成的蛋白质，分子量为分子量为53kD。P53基因

28、的发现基因的发现10/26/2022542.p53蛋白功能区蛋白功能区N端酸性转录激活区端酸性转录激活区：激活靶基因的转录。：激活靶基因的转录。序列特异性结合区序列特异性结合区(核心区核心区)：与：与DNA结合区，结合区，含含6个突变热点，占已知个突变热点，占已知P53错义突变的错义突变的40%。寡聚区寡聚区：介导自身聚合形成四聚体。：介导自身聚合形成四聚体。C端端：可与：可与DNA非特异性结合，参与核心区与非特异性结合，参与核心区与DNA结合的错构调节。结合的错构调节。10/26/202255 3.P53基因产物的作用基因产物的作用 野生型野生型p53蛋白是一种核磷蛋白，作为蛋白是一种核磷蛋

29、白，作为转录转录因子因子激活一系列下游靶基因激活一系列下游靶基因(如如P21、BAX、等等)的转录，的转录，阻止细胞从阻止细胞从G1S期、诱导细胞期、诱导细胞凋亡凋亡，保护基因组的完整性以及抑制肿瘤细，保护基因组的完整性以及抑制肿瘤细胞的生长等。胞的生长等。10/26/202256 在正常情况下，在正常情况下，P53较少表达，较少表达，p53蛋白蛋白的含量不足以使其下游基因表达。的含量不足以使其下游基因表达。当有当有DNA损伤损伤时，可引起细胞内时，可引起细胞内p53蛋白水蛋白水平升高平升高，并激活其下游基因表达，诱导细胞，并激活其下游基因表达，诱导细胞进行进行DNA修复或诱导细胞凋亡，起到对

30、细修复或诱导细胞凋亡，起到对细胞的保护作用。胞的保护作用。10/26/202257P53 gene 作用作用10/26/202258P53 gene 作用作用10/26/202259MPF(成熟促进因子成熟促进因子,maturation promoting factor)：是一个是一个复合结构复合结构，具有，具有促进细促进细胞胞M期启动期启动(从从G2M转变转变)的的调控因子，调控因子，故又称为故又称为M期促进期促进因子因子(MPF)。p21蛋白可与可与MPF结合并抑结合并抑制其激酶活性制其激酶活性，使使MPF不不能磷酸化底物能磷酸化底物(如如Rb)，抑，抑制制DNA合成相关酶的合成，合成相关

31、酶的合成，细胞被阻滞在细胞被阻滞在G1(或G2)期期。10/26/202260 DNA的损伤激活的损伤激活p53,在细在细胞周期不同阶段引起不同胞周期不同阶段引起不同结果：结果：辐射早期早期：通过诱导通过诱导p21 对对CDK-cyclin 激酶激酶的抑制，的抑制，激活限制点，阻止细胞周激活限制点，阻止细胞周期前进直到损伤修复。期前进直到损伤修复。晚期晚期：引发细胞凋亡。引发细胞凋亡。10/26/2022614.P53基因功能失活机制基因功能失活机制 P53基因突变基因突变:导致导致p53蛋白功能丧失。蛋白功能丧失。MDM2癌基因的负调节癌基因的负调节:MDM2是是p53蛋白的靶基因，蛋白的靶

32、基因，参与参与p53蛋白的蛋白的负反馈调节负反馈调节。mdm2蛋白可与蛋白可与p53蛋白蛋白结合，抑制结合，抑制p53蛋白的功能并催化蛋白的功能并催化p53蛋白的降解。蛋白的降解。p53蛋白与癌蛋白之间的相互作用蛋白与癌蛋白之间的相互作用:如如SV40大大T抗抗 原原，EIB转化蛋白转化蛋白，人乳头瘤病毒人乳头瘤病毒E6蛋白等蛋白等，均可以均可以和和p53蛋白结合蛋白结合，抑制其功能活性并促进其降解抑制其功能活性并促进其降解。10/26/202262几种和几种和G G0 0/G/G1 1或或G G1 1/S/S期控制有关的蛋白是肿瘤抑制物期控制有关的蛋白是肿瘤抑制物p16,p21,p27可结合

33、可结合cyclin-CDK复合物使其失活复合物使其失活10/26/202263第四节第四节 肿瘤发生的遗传学理论肿瘤发生的遗传学理论10/26/202264肿瘤的单克隆起源假说肿瘤的单克隆起源假说Knudson的二次突变假说的二次突变假说肿瘤的多步骤遗传损伤学说肿瘤的多步骤遗传损伤学说肿瘤发生的三种遗传学说肿瘤发生的三种遗传学说10/26/202265一、肿瘤的单克隆起源假说一、肿瘤的单克隆起源假说 观点：观点：肿瘤细胞是由肿瘤细胞是由单个突变细胞增殖而成单个突变细胞增殖而成 的，即肿瘤是突变细胞的的，即肿瘤是突变细胞的单克隆增殖细胞群单克隆增殖细胞群。单个体细胞单个体细胞基因突变基因突变致癌

34、因子致癌因子转化转化前癌细胞前癌细胞发展为肿瘤细胞发展为肿瘤细胞促癌因素促癌因素10/26/202266女性细胞失活女性细胞失活X染色体可以通过葡萄糖染色体可以通过葡萄糖-6-磷酸脱氢磷酸脱氢酶酶(G6PD)活性依赖的细胞染色验证。活性依赖的细胞染色验证。通过这种染色技术检测到，在一些女性恶性肿瘤的通过这种染色技术检测到，在一些女性恶性肿瘤的患者中，患者中，正常组织正常组织是有活性和失活的是有活性和失活的G6PD细胞的细胞的嵌合体嵌合体。而。而肿瘤组织肿瘤组织中的所有癌细胞都是中的所有癌细胞都是失活失活X染染色体的纯合体色体的纯合体，表明他们是单一细胞起源。，表明他们是单一细胞起源。肿瘤的单克

35、隆起源假说的证据：肿瘤的单克隆起源假说的证据：女性女性X连锁基因的分析连锁基因的分析10/26/202267二、二、Knudson的二次突变假说的二次突变假说1971年年AlfredKnudson在分析在分析同一类癌症同一类癌症的遗的遗传性和非遗传性肿瘤之间的关系时，提出传性和非遗传性肿瘤之间的关系时，提出二次二次突变假说突变假说(two-hit theory)。10/26/2022681.1.二次突变假说的观点二次突变假说的观点 肿瘤的产生是由于肿瘤的产生是由于体细胞体细胞先后产生了先后产生了二次突变二次突变后的恶性转化结果。后的恶性转化结果。恶性恶性细胞细胞细胞细胞 突变突变I I 突变细

36、胞突变细胞突变突变恶性肿瘤恶性肿瘤增殖优势增殖优势10/26/2022692.2.对遗传性与非遗传性肿瘤的解释对遗传性与非遗传性肿瘤的解释 遗传性肿瘤遗传性肿瘤(如如RB)，第一次突变发生于生殖第一次突变发生于生殖细胞细胞，并且传递给每一个体细胞，使其成为潜，并且传递给每一个体细胞，使其成为潜在的前癌细胞。在的前癌细胞。第二次突变随机发生在体细胞第二次突变随机发生在体细胞中。二次突变的结果形成肿瘤，且具有中。二次突变的结果形成肿瘤，且具有家族性、家族性、多发性、双侧性和早发性多发性、双侧性和早发性的特点。的特点。10/26/202270非遗传性非遗传性视网膜母细胞瘤是视网膜母细胞瘤是同一个体细

37、胞发同一个体细胞发生两次独立的突变生两次独立的突变，而，而双侧双侧视网膜细胞视网膜细胞同时同时发生二次突变发生二次突变的可能性较的可能性较小小。因此具有。因此具有迟发，迟发，散发、单发和单侧性散发、单发和单侧性等特点。等特点。10/26/202271 遗传性肿瘤与散发性肿瘤的比较及二次突变假说的解释遗传性肿瘤与散发性肿瘤的比较及二次突变假说的解释二次突变假说最简单地解释肿瘤的发生过二次突变假说最简单地解释肿瘤的发生过程，但不能具体分析肿瘤发生的复杂性程，但不能具体分析肿瘤发生的复杂性10/26/202272 Knudson的抗癌基因概念的抗癌基因概念Knudson在二次突变假说中还提出，在二次

38、突变假说中还提出，野生型基因野生型基因产物可以抑制肿瘤产生产物可以抑制肿瘤产生，而肿瘤细胞经两次突变，而肿瘤细胞经两次突变使一对野生型等位基因发生了失活，导致肿瘤发使一对野生型等位基因发生了失活，导致肿瘤发生。生。Knudson称这种称这种野生型基因野生型基因为为抗癌基因抗癌基因，也称，也称肿肿瘤抑制基因瘤抑制基因。10/26/202273 抗癌基因模式得到了遗传性抗癌基因模式得到了遗传性RB染色体分析结果的染色体分析结果的支持，即肿瘤细胞有支持，即肿瘤细胞有13q14缺失。缺失。以后在以后在13q14位点克隆出位点克隆出RB基因，并且基因，并且RB瘤细胞瘤细胞均发生了均发生了RB基因的突变或

39、缺失。基因的突变或缺失。Knudson完成了理解肿瘤抑制基因概念的框架性完成了理解肿瘤抑制基因概念的框架性工作。工作。10/26/202274三、肿瘤的多步骤遗传损伤学说三、肿瘤的多步骤遗传损伤学说多步骤遗传损伤学说的提出多步骤遗传损伤学说的提出 源自于美国麻省理工学院的源自于美国麻省理工学院的Land等等(1983)实验实验：RAS鼠成纤维细胞鼠成纤维细胞过量增殖过量增殖(未癌变未癌变)转染转染共同转染共同转染RASMYC转化转化癌细胞癌细胞鼠成纤维细胞鼠成纤维细胞10/26/202275多步骤损伤学说的观点多步骤损伤学说的观点 细胞的癌变细胞的癌变至少需要两种致癌基因的联合作至少需要两种致

40、癌基因的联合作用用，每个基因改变只完成癌变的其中一个步骤，每个基因改变只完成癌变的其中一个步骤，另一些基因的变异最终完成癌变过程。另一些基因的变异最终完成癌变过程。由于各种由于各种原癌基因的量变和质变原癌基因的量变和质变，造成细胞，造成细胞分裂与分化失控分裂与分化失控，通过，通过多阶段演变多阶段演变而转化为肿而转化为肿瘤细胞。瘤细胞。10/26/202276肿瘤的多步骤发生肿瘤的多步骤发生10/26/202277对肿瘤发生的遗传机制的理解对肿瘤发生的遗传机制的理解 细胞癌变需细胞癌变需多个肿瘤相关基因协同作用多个肿瘤相关基因协同作用，经，经过过多阶段演变多阶段演变，其中不同阶段涉及不同的肿瘤，

41、其中不同阶段涉及不同的肿瘤相关基因的激活与失活。相关基因的激活与失活。肿瘤相关基因的激活与失活肿瘤相关基因的激活与失活在时间上有先后在时间上有先后顺序，在空间位置上有一定配合顺序，在空间位置上有一定配合，共同作用的，共同作用的结果形成肿瘤细胞表型。结果形成肿瘤细胞表型。10/26/202278 在恶性肿瘤在恶性肿瘤起始阶段起始阶段肿瘤相关基因的激活方式肿瘤相关基因的激活方式主要为主要为逆转录病毒的插入和点突变逆转录病毒的插入和点突变。在恶性肿瘤在恶性肿瘤演进阶段演进阶段肿瘤相关基因的激活方式肿瘤相关基因的激活方式主要为主要为染色体重排、基因重组和基因扩增染色体重排、基因重组和基因扩增等。等。1

42、0/26/202279第一节第一节 遗传性肿瘤与染色体不稳定综合征遗传性肿瘤与染色体不稳定综合征10/26/202280 染色体不稳定综合征染色体不稳定综合征(chromosome instability syndrome)定义：定义：由于由于DNA修复系统缺陷修复系统缺陷导致染色体不稳定，导致染色体不稳定，以体细胞以体细胞染色体断裂或重排染色体断裂或重排为主要表现的疾病或综为主要表现的疾病或综合征称为染色体不稳定综合征。患者具有不同程度合征称为染色体不稳定综合征。患者具有不同程度的的易患恶性肿瘤易患恶性肿瘤的倾向。的倾向。Bloom综合征综合征Fanconi贫血贫血10/26/202281

43、由由Bloom首先报导，是一种首先报导，是一种AR遗传病，多遗传病，多见于东欧犹太人的后裔中。见于东欧犹太人的后裔中。Bloom综合征的综合征的临床特征临床特征Bloom综合征患者的综合征患者的细胞遗传学改变细胞遗传学改变Bloom综合征的综合征的分子遗传学基础分子遗传学基础一、一、Bloom综合征综合征(Bloom syndrome,BS)10/26/202282 身材短小身材短小;慢性感染慢性感染,有免疫功能缺陷有免疫功能缺陷;面部暴露于日光的部位毛细血管扩张，出现面部暴露于日光的部位毛细血管扩张，出现蝴蝶状红斑皮疹；蝴蝶状红斑皮疹；多在多在30岁以前伴发白血病和其他恶性肿瘤。岁以前伴发白

44、血病和其他恶性肿瘤。(一一)Bloom综合征的临床特征综合征的临床特征 10/26/202283图图 Bloom综合征患者综合征患者示红斑皮疹示红斑皮疹10/26/202284 Bloom综合征患者具有显著的综合征患者具有显著的染色体染色体或或基基 因组不稳定性因组不稳定性的遗传学特征的遗传学特征。主要表现在主要表现在：微核率增高微核率增高姐妹染色单体交换率增高姐妹染色单体交换率增高染色体结构畸变增加染色体结构畸变增加(二二)Bloom综合征患者的综合征患者的 细胞遗传学改变细胞遗传学改变10/26/202285 微核是位于细胞质中的边缘清晰的浓染小体，微核是位于细胞质中的边缘清晰的浓染小体，

45、内含内含DNA，是无着丝粒的染色体断片丢失在，是无着丝粒的染色体断片丢失在胞质中形成的结构。胞质中形成的结构。1.微核微核(micronuclear)率增加率增加10/26/202286 姐妹染色单体交换姐妹染色单体交换(sister chromatid exchange,SCE)：指姐妹染色单体同源部位发生的片段互换指姐妹染色单体同源部位发生的片段互换。可用差别显色显示可用差别显色显示。正常细胞的正常细胞的SCE率率10，Bloom综合征患者介于综合征患者介于50-100，高于正常人的，高于正常人的10倍。倍。姐妹染色单体交换率增高姐妹染色单体交换率增高10/26/202287图图SCE的原

46、理的原理B：BrdU 5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶10/26/202288 体外培养的体外培养的Bloom综合征细胞株染色体易综合征细胞株染色体易发生断裂并形成结构畸变，发生断裂并形成结构畸变，4-27的培的培养细胞中可以看到染色体断裂和重排，如养细胞中可以看到染色体断裂和重排，如四射体四射体。3.3.染色体结构畸变增加染色体结构畸变增加10/26/202289 图图 示染色体断裂与重排示染色体断裂与重排 图图 示四射体示四射体 10/26/202290 Bloom综合征基因定位综合征基因定位Bloom综综合合征征是是一一种种AR遗遗传传病病，致致病病基基因因BLM定位在定位在。(三三)Bloom综合

47、征的分子遗传学基础综合征的分子遗传学基础 10/26/202291 BLM基因产物及其生物学功能基因产物及其生物学功能 BLM基因产物是基因产物是RecQ DNA解链酶解链酶家族中的一员家族中的一员。参与参与DNA复制与修复过程的多个环节复制与修复过程的多个环节。如稳定如稳定复制叉，去除诱导复制叉，去除诱导DNA重排的因素，以维持基重排的因素，以维持基因组的稳定性与完整性。因组的稳定性与完整性。10/26/202292 BLM基因突变基因突变 BLM基因突变基因突变RecQ DNA解链酶活性解链酶活性降降低或缺乏，低或缺乏，细胞表现为有丝分裂过程中的细胞表现为有丝分裂过程中的染染色体重排增加色

48、体重排增加，染色体，染色体错误分离率升高错误分离率升高，对，对DNA诱变剂敏感诱变剂敏感，减数分裂异常等。，减数分裂异常等。10/26/202293 目前已在目前已在10个个Bloom综合征患者中发现了综合征患者中发现了7种不同的种不同的BLM基因突变基因突变(表表12-1)。碱基替换碱基替换：4种种碱基缺失碱基缺失：2种种碱基插入碱基插入：1种种错义突变错义突变：3种种无义突变无义突变：2种种移码突变移码突变：2种种导致导致10/26/2022944.Bloom综合征的分子遗传学诊断综合征的分子遗传学诊断 通用方法为通用方法为PCR-SSCP(PCR单链构像多态性，单链构像多态性，PCR-s

49、ingle strand conformational polymorphism)技技术：术：提取提取BLM患者的患者的cDNAPCR扩增扩增PAGE电泳电泳分分析析SSCP改变的片段序列改变的片段序列鉴定鉴定BLM基因突变。基因突变。10/26/202296 Fanconi贫血贫血(Fanconi anemia，FA)是一种是一种AR遗传遗传儿童骨髓疾病，发病率约儿童骨髓疾病，发病率约1/35万。万。主要表现为各类起源于骨髓干细胞的血细胞主要表现为各类起源于骨髓干细胞的血细胞发育受阻发育受阻(全血细胞减少症全血细胞减少症)，所以又称为，所以又称为先先天性全血细胞减少症。天性全血细胞减少症。二

50、二、Fanconi 贫血贫血 10/26/202297 患者患者骨骼畸形骨骼畸形，如拇指短小，多指，如拇指短小，多指，桡骨缩短，桡骨缩短，常伴发侏儒常伴发侏儒；小眼球；心及肾畸形；皮肤有；小眼球；心及肾畸形；皮肤有牛奶咖牛奶咖啡斑啡斑或或色素沉着色素沉着等。等。患者中白血病的发病率比一般人高患者中白血病的发病率比一般人高20倍。倍。有的患者在粘膜与皮肤交界处有的患者在粘膜与皮肤交界处(口唇、肛门和阴唇口唇、肛门和阴唇)可发生鳞状上皮癌。可发生鳞状上皮癌。(一一)临床症状临床症状 10/26/202298Fig.Fanconi anemiaOne example of the many hand