医学遗传学肿瘤遗传学.ppt
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1、肿瘤遗传学肿瘤遗传学 肿瘤肿瘤(Tumor)(Tumor):指一群生长失去正常调控指一群生长失去正常调控的细胞形成的新生物。的细胞形成的新生物。肿瘤细胞是一个累积了肿瘤细胞是一个累积了不同基因突变不同基因突变的的体体细胞细胞,故肿瘤属于体细胞遗传病。,故肿瘤属于体细胞遗传病。种系突变种系突变 产生遗传性肿瘤产生遗传性肿瘤产生遗传性肿瘤产生遗传性肿瘤散发突变散发突变 产生散发性肿瘤产生散发性肿瘤产生散发性肿瘤产生散发性肿瘤目前已发现的肿瘤几乎涉及了目前已发现的肿瘤几乎涉及了所有类型的细胞、组织及器官系统所有类型的细胞、组织及器官系统 数目异常数目异常 结构异常结构异常 第一节第一节 染色体异常与
2、肿瘤染色体异常与肿瘤 染色体异常是癌细胞遗传学的基本特征染色体异常是癌细胞遗传学的基本特征细胞内细胞内染色体的不稳定染色体的不稳定是产生肿瘤的根本原因是产生肿瘤的根本原因 Boveri 1914Boveri 1914第一节第一节 染色体异常与肿瘤染色体异常与肿瘤 一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异v 单克隆起源单克隆起源主导克隆主导克隆 干系(干系(stem linestem line)众数众数非主导克隆非主导克隆 旁系(旁系(side lineside line)v 单克隆起源单克隆起源多克隆性多克隆性第一节第一节 染色体异常与肿瘤染色体异常与肿瘤 一、肿瘤
3、细胞的克隆演进与染色体变异一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异第一节第一节 染色体异常与肿瘤染色体异常与肿瘤 一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异肿瘤细胞大多为肿瘤细胞大多为非整倍体非整倍体,有超二倍体、亚,有超二倍体、亚二倍体、亚三倍体、亚四倍体等二倍体、亚三倍体、亚四倍体等特点:特点:实体瘤:三倍体左右实体瘤:三倍体左右 癌性积水:数目变化较大,常超过四倍体癌性积水:数目变化较大,常超过四倍体肿瘤细胞中染色体数目异常肿瘤细胞中染色体数目异常一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异肿瘤细胞中染色体结构异常肿瘤细胞中染色体结构异常一、肿
4、瘤细胞的克隆演进与染色体变异一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异 标记染色体(标记染色体(marker chromosomemarker chromosome):):染色体断裂、染色体断裂、重排形成的结构异常的染色体重排形成的结构异常的染色体经常出现于某一种肿瘤细经常出现于某一种肿瘤细胞中胞中。特特异异性性标标记记染染色色体体:在在某某种种肿肿瘤瘤或或某某类类肿肿瘤瘤中中恒恒定定出出现现,具具有有特特定定形形态态的的结结构构异异常常染染色色体体,对对该该肿肿瘤瘤具有具有代表性代表性。一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异marker chromosome196019
5、6019601960年年年年 CMLCMLCMLCML患者骨患者骨患者骨患者骨髓和外周血淋巴细胞髓和外周血淋巴细胞髓和外周血淋巴细胞髓和外周血淋巴细胞中,发现一个很小的中,发现一个很小的中,发现一个很小的中,发现一个很小的近端着丝粒染色体,近端着丝粒染色体,近端着丝粒染色体,近端着丝粒染色体,小于小于小于小于G G G G组染色体,被组染色体,被组染色体,被组染色体,被称为称为称为称为PhPhPhPh染色体染色体染色体染色体。二、二、标记性染色体的发现及意义标记性染色体的发现及意义意意 义:义:鉴别诊断依据鉴别诊断依据 早期诊断依据早期诊断依据预后判断依据预后判断依据 lPhPh染色体染色体t
6、(9;22)(9pter9q34:22q1122qter;22pter22q11:9q349qter)l14q14q染色体染色体t(8;14)(q24;q32)u 见于见于9090的的BurkittBurkitt淋巴瘤淋巴瘤(非洲儿童恶性淋巴瘤非洲儿童恶性淋巴瘤)其他标记染色体其他标记染色体一、癌基因的发现与识别一、癌基因的发现与识别一、癌基因的发现与识别一、癌基因的发现与识别A19101910年年Rous Rous 发现鸡肉瘤病毒发现鸡肉瘤病毒(RSV-RNA(RSV-RNA反转录病毒)反转录病毒)A19691969年,年,Huebner&HodaroHuebner&Hodaro提出提出癌基
7、因假说。癌基因假说。A19701970年,年,Temin Temin 等发现致癌的等发现致癌的RNARNA病毒中存在反转录酶病毒中存在反转录酶A19701970年,年,MartinMartin发现发现RSVRSV基因组中的基因组中的V-Src V-Src。A19761976年年BishopBishop证明正常细胞中存在与证明正常细胞中存在与v-srcv-src同源序列同源序列细细胞癌基因或原癌基因。胞癌基因或原癌基因。A8080年代初年代初 Weinberg Weinberg 等几个实验室通过转染实验证明人等几个实验室通过转染实验证明人体细胞中的癌基因体细胞中的癌基因H-rasH-ras。A现
8、已发现现已发现100100多种的多种的oncsoncs。第二节第二节 癌基因癌基因1966年年1975年年1989年年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H-rasH-rasH-rasH-ras。一、癌基因的发现与识别一、癌基因的发现与识别一、癌基因的发现与识别一、癌基因的发现与识别病毒癌基因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。转化的基因。正常细胞内存在与病毒癌基因同源的基因正常细胞内存在与病毒癌基因同源的基因,称为称为细胞
9、癌基因。细胞癌基因。序列上高度同源序列上高度同源有内含子有内含子,不致癌,不致癌,但突变后可致癌但突变后可致癌无内含子,致癌无内含子,致癌二、癌基因、原癌基因及其功能二、癌基因、原癌基因及其功能癌基因(癌基因(oncogeneoncogene)使细胞发生癌变、引起细胞无限增殖和恶使细胞发生癌变、引起细胞无限增殖和恶性转化的基因。性转化的基因。原癌基因(原癌基因(proto-oncogeneproto-oncogene)正常细胞内正常细胞内 存在的、存在的、参与细胞生长分化并参与细胞生长分化并具有使细胞癌变潜能的基因。具有使细胞癌变潜能的基因。在肿瘤细胞中原癌基因往往在肿瘤细胞中原癌基因往往被激
10、活被激活,处于活,处于活跃表达的状态跃表达的状态依其编码产物的依其编码产物的功能功能及及生化特性生化特性的不同分类的不同分类 二、癌基因、原癌基因及其功能二、癌基因、原癌基因及其功能1 1、生长因子、生长因子 2 2、生长因子受体、生长因子受体 PdgfbPdgfb、fgf3fgf3erbB、met、ret、kitegrfegrf、erbb2erbb2、metmet3 3、信号转导因子、信号转导因子4 4、转录因子、转录因子 5 5、细胞凋亡调节因子、细胞凋亡调节因子 srcsrcMDM2原原癌癌基基因因蛋蛋白白产产物物在在细细胞胞内内的的分分布布三、细胞癌基因的激活机制三、细胞癌基因的激活机
11、制1 1、基因突变、基因突变 癌基因在细胞水平呈癌基因在细胞水平呈显性显性,一个等位基因的突变,一个等位基因的突变足以使正常细胞发生恶变。足以使正常细胞发生恶变。2 2、基因扩增、基因扩增 癌基因在结构上没有改变,但其癌基因在结构上没有改变,但其拷贝数不断扩增拷贝数不断扩增而而增多,导致其产物增加。增多,导致其产物增加。均均质质染染色色区区(HSRs):(HSRs):扩扩增增过过程程在在某某一一染染色色体体区区域域产产生生一一系列重复系列重复DNADNA片段,即特殊复制的染色体区带模式。片段,即特殊复制的染色体区带模式。双双微微体体(DMs):(DMs):染染色色体体区区域域重重复复复复制制形
12、形成成许许多多DNADNA片片段段释释放放到到胞胞浆浆中中,在在DNADNA染染色色后后,这这些些多多余余的的染染色色体体DNADNA成成分分形成连在一起的双点样形状。形成连在一起的双点样形状。如在如在4040的神经母细胞瘤细胞中,的神经母细胞瘤细胞中,N-mycN-myc原癌基因原癌基因被扩增了被扩增了200200倍以上。倍以上。均质染色区(均质染色区(均质染色区(均质染色区(HSRHSRHSRHSR)和双微体()和双微体()和双微体()和双微体(DMDMDMDM)3 3、染色体重排、染色体重排 染色体断裂与重排导致细胞癌基因在染色体染色体断裂与重排导致细胞癌基因在染色体染色体断裂与重排导致
13、细胞癌基因在染色体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上的位置发生改变上的位置发生改变上的位置发生改变,易位到易位到易位到易位到启动子启动子启动子启动子或或或或增强子增强子增强子增强子附近附近附近附近而而而而被激活被激活被激活被激活,或与其他高表达基因形成或与其他高表达基因形成或与其他高表达基因形成或与其他高表达基因形成融合基因融合基因融合基因融合基因.u基因激活基因激活 BurkittBurkitt淋巴瘤淋巴瘤 t(8;14)(q24;q32)t(8;14)(q24;q32)8q248q24上的上的C-mycC-myc基因受基因受14q3214q32的免疫球蛋白重链的调控因
14、子控制,的免疫球蛋白重链的调控因子控制,使使C-mycC-myc基因激活,细胞异常增殖基因激活,细胞异常增殖v基因融合基因融合 慢粒白血病(慢粒白血病(CMLCML)t(9;22)(q34;q11)t(9;22)(q34;q11)t(9;22)(q34;q11)t(9;22)(q34;q11)BCR/ABLBCR/ABL融合蛋白可使骨髓肿瘤细胞克隆增多。融合蛋白可使骨髓肿瘤细胞克隆增多。细胞癌基因的激活机制细胞癌基因的激活机制突变突变基因扩增基因扩增染色体重排:染色体重排:a.基因激活基因激活 b.基因融合基因融合第三节第三节 肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因(tumor su
15、ppressor gene,TSGtumor suppressor gene,TSG)能够抑制肿瘤发生的基因称为肿瘤抑制基能够抑制肿瘤发生的基因称为肿瘤抑制基因。因。是一类存在于是一类存在于正常细胞正常细胞中的、与原癌基因中的、与原癌基因共同共同调控细胞生长和分化调控细胞生长和分化的基因,也称为抗癌的基因,也称为抗癌基因(基因(anti-oncogeneanti-oncogene)和隐性癌基因)和隐性癌基因(recessive recessive oncogeneoncogene)。一、一、肿瘤抑制基因的发现肿瘤抑制基因的发现1、细胞融合实验、细胞融合实验 Harris Harris Harr
16、is Harris(1969196919691969)四倍体杂种细胞无恶性表型四倍体杂种细胞无恶性表型 传代过程中,随正常染色体的逐传代过程中,随正常染色体的逐 渐丢失,杂种细胞的恶性表型逐渐丢失,杂种细胞的恶性表型逐 步恢复步恢复 推测推测正常细胞中可能存在另一种正常细胞中可能存在另一种 抑制肿瘤发生的基因抑制肿瘤发生的基因肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因 正常正常细胞中存在的一类调节细胞生长增殖分化的基因,具细胞中存在的一类调节细胞生长增殖分化的基因,具有有抑制抑制肿瘤细胞增殖作用。肿瘤细胞增殖作用。与原癌基因区别:与原癌基因区别:原癌基因是原癌基因是显性基因显性基因,一个等位基因突变(激活),一
17、个等位基因突变(激活)即可显示致癌效应;即可显示致癌效应;肿瘤抑制基因的突变,则是肿瘤抑制基因的突变,则是隐性隐性的。一个肿瘤抑制的。一个肿瘤抑制等位基因发生突变(失活),不会发生致癌效应。即只等位基因发生突变(失活),不会发生致癌效应。即只有当其有当其一对一对基因突变形成基因突变形成隐性纯合隐性纯合才丧失功能,失去抑才丧失功能,失去抑制肿瘤发生的作用,故亦称隐性癌基因。制肿瘤发生的作用,故亦称隐性癌基因。肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因第一个被克隆的肿瘤抑制基因(第一个被克隆的肿瘤抑制基因(TSGTSG)-RB-RB19831983年年 CavaneeCavanee用用13q12-q1413q12-
18、q14片段为探针,经杂交实验片段为探针,经杂交实验 确证在此区域存在一个确证在此区域存在一个4.7kb4.7kb的基因。的基因。19861986年年 Friend Friend 首先分离一首先分离一 cDNAcDNA克隆;克隆;Lee WHLee WH进行了进行了RBRB基因测序。基因测序。19881988年年 Su Huang HJSu Huang HJ用反转录酶为载体将用反转录酶为载体将RBRB导入导入RBRB细胞细胞 系,基因表达并抑制肿瘤特征,证实系,基因表达并抑制肿瘤特征,证实RBRB是一个是一个 TSGTSG。1 1、TP53(tumor protein p53TP53(tumor
19、 protein p53)基因基因 基因定位于基因定位于17p13.117p13.1,长,长20kb20kb,1111个外显子,编码个外显子,编码393393个氨基酸、个氨基酸、53kD53kD蛋白蛋白 。与目前已知的任何一种肿瘤抑制基因和癌基因相比,与目前已知的任何一种肿瘤抑制基因和癌基因相比,TP53TP53基因在基因在50%50%左右的人类恶性肿瘤中存在变异,占左右的人类恶性肿瘤中存在变异,占第一位第一位。P53P53蛋白作为蛋白作为转录因子转录因子,参与细胞周期调控、,参与细胞周期调控、DNADNA修修复、细胞分化、细胞凋亡等。复、细胞分化、细胞凋亡等。二、部分重要的肿瘤抑制基因二、部
20、分重要的肿瘤抑制基因 P53 P53与细胞周期调控与细胞周期调控 P53 P53失活机制失活机制1 1 1 1、p53p53p53p53基因基因基因基因自身突变自身突变自身突变自身突变,使,使,使,使p53p53p53p53丧失与丧失与丧失与丧失与DNADNADNADNA结合;结合;结合;结合;2 2 2 2、MDM2MDM2MDM2MDM2癌基因的癌基因的癌基因的癌基因的负调节负调节负调节负调节;3 3 3 3、p53p53p53p53蛋白与蛋白与蛋白与蛋白与癌蛋白癌蛋白癌蛋白癌蛋白之间的相互作用。之间的相互作用。之间的相互作用。之间的相互作用。二、部分重要的肿瘤抑制基因二、部分重要的肿瘤抑
21、制基因2 2、视网膜母细胞瘤基因(、视网膜母细胞瘤基因(RBRB)定位于人定位于人13q14.113q14.1,200kb200kb长长 含有含有2727个外显子、个外显子、2 2个较大的内含子个较大的内含子 mRNAmRNA全长全长4.7kb4.7kb,编码,编码105kD105kD蛋白,蛋白,928928个氨基酸,个氨基酸,是一与是一与DNADNA结合的磷酸化蛋白质结合的磷酸化蛋白质 脱磷酸化或脱磷酸化或低磷酸化低磷酸化的的RbRb蛋白对于细胞从蛋白对于细胞从G G1 1期进期进 入入S S期有抑制作用期有抑制作用RbRbRbRb蛋白低磷酸化或未磷酸化蛋白低磷酸化或未磷酸化蛋白低磷酸化或未
22、磷酸化蛋白低磷酸化或未磷酸化+E2F +E2F +E2F +E2F G1 SG1 SRBRB与细胞周期与细胞周期G1SG2MRBE2FCyclin/cdkCyclin/cdkE2F磷酸化磷酸化P16、P21、P27等等b b b b及其产物在及其产物在及其产物在及其产物在细胞周期的细胞周期的细胞周期的细胞周期的G1G1期期发挥发挥调控调控调控调控40%40%的癌症发生的癌症发生RbRb的突变或的突变或缺失,缺失,RBRB蛋白质是细胞周蛋白质是细胞周期期G1/SG1/S期的因子,起期的因子,起DNADNA复复制阻断的作用,它能与失制阻断的作用,它能与失活的转录因子活的转录因子E2FE2F结合,防
23、结合,防止止DNADNA复制。复制。RbRb的突变使其的突变使其蛋白质失活,蛋白质失活,E2FE2F被释放,被释放,诱导诱导DNADNA不断复制,使细胞不断复制,使细胞无休止地分裂。无休止地分裂。3 3、其他肿瘤抑制基因、其他肿瘤抑制基因WT1WT1WT1WT1 11p13 Wilms 11p13 Wilms 11p13 Wilms 11p13 Wilms瘤瘤瘤瘤MST1(p16)MST1(p16)MST1(p16)MST1(p16)9p21 9p21 9p21 9p21 恶性黑色素瘤,肺癌、胰腺恶性黑色素瘤,肺癌、胰腺恶性黑色素瘤,肺癌、胰腺恶性黑色素瘤,肺癌、胰腺癌、癌、癌、癌、(CDKN
24、2A)(CDKN2A)(CDKN2A)(CDKN2A)膀胱癌、头颈部肿瘤、白血病膀胱癌、头颈部肿瘤、白血病膀胱癌、头颈部肿瘤、白血病膀胱癌、头颈部肿瘤、白血病MST2(p15)MST2(p15)MST2(p15)MST2(p15)9p21 9p21 9p21 9p21 儿童急性淋巴母细胞性白血病、儿童急性淋巴母细胞性白血病、儿童急性淋巴母细胞性白血病、儿童急性淋巴母细胞性白血病、(CDKN2B)(CDKN2B)(CDKN2B)(CDKN2B)非小细胞性肺癌非小细胞性肺癌非小细胞性肺癌非小细胞性肺癌NF1NF1NF1NF1 17q11.2 17q11.2 17q11.2 17q11.2 神经纤维
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