《肿瘤基因治疗》PPT课件.ppt
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1、肿肿瘤瘤的的基基因因治治疗疗一一.基因与肿瘤基因与肿瘤与与遗遗传传疾疾病病不不同同,与与肿肿瘤瘤相相关关的的基基因因突突变变大大多多是是获获得得的的、多多发发的的,并并且且在在很很大大程程度度上上尚尚未未被被清清楚楚地地认认识识,与与肿肿瘤瘤发发生生直直接接相相关关的的基基因包括癌基因及肿瘤抑癌基因。因包括癌基因及肿瘤抑癌基因。(一)、癌基因(一)、癌基因近近年年来来的的研研究究表表明明,癌癌基基因因是是正正常常细细胞胞生生长长和和发发育育的的必必要要成成分分。在在进进化化过过程程中中,这这些些癌癌基基因因从从真真菌菌到到人人类类保保持持高高度度的的保保守守性性。在在生生理理条条件件下下,这这
2、些些基基因因被被称称为为原原癌癌基基因因。原原癌癌基基因因蛋蛋白白产产物物在在细细胞胞的的生生长长与与发发育育的的信信号号传传递递过过程程中中发发挥挥重重要要作作用用。这这种种作作用用一一旦旦失失控控,常常常常使使细细胞胞走走向向恶恶性性转转化化。在在100余余种种已已被被确确定定的的原原癌癌基基因中,只有一小部分被证明与人类肿瘤的形成密切相关。因中,只有一小部分被证明与人类肿瘤的形成密切相关。一些常见的癌基因及其相关的人类肿瘤一些常见的癌基因及其相关的人类肿瘤功能功能癌基因癌基因相关的人类肿瘤相关的人类肿瘤生长因子生长因子HST胃癌胃癌生长因子受体生长因子受体NEU/ERB-B2乳腺癌、卵巢
3、癌、胃癌乳腺癌、卵巢癌、胃癌ERB-B乳腺癌、神经系肿瘤乳腺癌、神经系肿瘤信号传导蛋白信号传导蛋白Ha-RAS膀胱癌膀胱癌Ki-RAS肺癌、结肠癌肺癌、结肠癌N-RAS白血病白血病蛋白蛋白RAF胃癌胃癌ABL白血病白血病/淋巴瘤淋巴瘤转录因之转录因之Myc淋巴瘤、多种癌症淋巴瘤、多种癌症L-Myc小细胞肺癌小细胞肺癌膜蛋白膜蛋白MAS乳腺癌乳腺癌BCL-2滤泡型、未分化的淋巴瘤滤泡型、未分化的淋巴瘤这些原癌基因一经异常激活,常常导致细胞的恶变,其作用机制如下:这些原癌基因一经异常激活,常常导致细胞的恶变,其作用机制如下:1过量的生长因子可导致细胞的增殖失控。过量的生长因子可导致细胞的增殖失控。
4、2过过多多的的或或异异常常的的生生长长因因子子受受体体可可以以持持续续地地处处于于激激活活状状态态,甚甚至至不不需需要要与与相关的生长因子结合。相关的生长因子结合。3.异常的蛋白激酶会扰乱细胞的正常调控。异常的蛋白激酶会扰乱细胞的正常调控。4过过多多的的或或异异常常的的转转录录因因子子可可导导致致基基因因的的异异常常转转录录,从从而而刺刺激激细细胞胞的的异异常常生长与复制。生长与复制。癌基因与人类肿瘤癌基因与人类肿瘤目前已鉴定出许多与肿瘤细胞相关的癌基因,进一步研究癌基因目前已鉴定出许多与肿瘤细胞相关的癌基因,进一步研究癌基因在肿瘤中的作用。在肿瘤中的作用。(1)Ras基因变异与肿瘤基因变异与
5、肿瘤研究表明,约研究表明,约10%15%的肿瘤至少的肿瘤至少有三种有三种Ras,因中一种的点突变,其中,因中一种的点突变,其中K-Ras基因更易称为突变基因更易称为突变的基因。的基因。K-Ras基因点突变集中在第基因点突变集中在第12位氨基酸残基,少数病位氨基酸残基,少数病理中也有第理中也有第13位及第位及第61位点突变。约位点突变。约50%结肠癌、结肠癌、70%90%胰胰腺癌、腺癌、30%的肺癌均有的肺癌均有Ras点突变。在正常细胞中,每一种点突变。在正常细胞中,每一种Ras基基因都分别编码一种鸟苷酸结合蛋白。因都分别编码一种鸟苷酸结合蛋白。Ras蛋白在细胞增殖分化信蛋白在细胞增殖分化信号从
6、激活的跨膜受体传递到下游蛋白激酶的过程中起作用。其结号从激活的跨膜受体传递到下游蛋白激酶的过程中起作用。其结果导致果导致Ras蛋白与蛋白与GTP(三磷酸鸟苷)的持续结合具有促进细胞(三磷酸鸟苷)的持续结合具有促进细胞增殖作用。研究表明,采用针对增殖作用。研究表明,采用针对Ras基因的变异将基因的变异将Ras基因的功能基因的功能失活,可抑制肿瘤的恶性生长,进一步证明纠正突变型失活,可抑制肿瘤的恶性生长,进一步证明纠正突变型Ras引起引起的信号传导通路的异常可能是一条控制肿瘤细胞恶性化增殖的的信号传导通路的异常可能是一条控制肿瘤细胞恶性化增殖的有效途径。有效途径。(2)Myc基因变异与肿瘤基因变异
7、与肿瘤Myc基因是一种癌基因。通过染色体基因是一种癌基因。通过染色体易位而活化,通常通过第易位而活化,通常通过第8号染色体与第号染色体与第14号染色体间易位,破号染色体间易位,破坏坏Myc基因的调控,在某些肿瘤细胞中基因的调控,在某些肿瘤细胞中Myc基因还受基因还受DNA扩增的扩增的影响。影响。Myc基因在细胞生长调控中具有重要作用,一旦发生突变,基因在细胞生长调控中具有重要作用,一旦发生突变,导致细胞恶性增殖。导致细胞恶性增殖。此外:此外:Nen基因变异与卵巢癌、乳腺癌及胃癌等,基因变异与卵巢癌、乳腺癌及胃癌等,c-Met基因变异基因变异与胃粘膜病变,与胃粘膜病变,Bcl-2基因与细胞凋亡等
8、都是研究热点。基因与细胞凋亡等都是研究热点。(3)端粒酶)端粒酶端粒是真核细胞线形染色体末端由段粒端粒是真核细胞线形染色体末端由段粒DNA和端粒和端粒蛋白质构成的一种特殊结构。人的端粒蛋白质构成的一种特殊结构。人的端粒DNA序列由序列由5向向3方向的方向的(TTAGGG)n重复串联组成。正常情况下,随着细胞分裂,端粒重复串联组成。正常情况下,随着细胞分裂,端粒的进行性缩短并诱发一系列分子事件,最终导致细胞凋亡。端粒的进行性缩短并诱发一系列分子事件,最终导致细胞凋亡。端粒酶是一种能延长端粒末端的核糖蛋白酶,以自身酶是一种能延长端粒末端的核糖蛋白酶,以自身RNA为模板合成为模板合成端粒端粒DNA并
9、整合到染色体末端,使染色体延长,从而延长细胞的并整合到染色体末端,使染色体延长,从而延长细胞的寿命甚至是细胞永生化。绝大多数正常体细胞端粒酶为阴性,普寿命甚至是细胞永生化。绝大多数正常体细胞端粒酶为阴性,普遍认为端粒酶的激活与恶性肿瘤的发生与发展密切相关。端粒酶遍认为端粒酶的激活与恶性肿瘤的发生与发展密切相关。端粒酶的活化涉及一系列基因的表达和调控的变化,从而导致细胞增殖的活化涉及一系列基因的表达和调控的变化,从而导致细胞增殖分化的异常。分化的异常。癌基因与肿瘤的预防诊断和治疗癌基因与肿瘤的预防诊断和治疗(1)环境致病因素抑癌基因变异的积累)环境致病因素抑癌基因变异的积累目前认为,任何一目前认
10、为,任何一种肿瘤都与一种致病微生物相关,并往往伴某一类型的慢性种肿瘤都与一种致病微生物相关,并往往伴某一类型的慢性炎症。去除致病因素,阻断细胞癌变是预防肿瘤发生的关键。炎症。去除致病因素,阻断细胞癌变是预防肿瘤发生的关键。如早期发现如早期发现RNA病毒通过影响宿主细胞的基因而与肿瘤发生病毒通过影响宿主细胞的基因而与肿瘤发生相关,煤焦油中的化学物质作用于相关,煤焦油中的化学物质作用于DNA引起细胞癌变及诱发引起细胞癌变及诱发肿瘤。这些被确定为细胞癌变的重要因素。同时多种肿瘤具肿瘤。这些被确定为细胞癌变的重要因素。同时多种肿瘤具有家族聚集现象,因此遗传易感性是另一个致癌因素。在这有家族聚集现象,因
11、此遗传易感性是另一个致癌因素。在这些因素作用下,癌基因发生突变等导致肿瘤发生。说明肿瘤些因素作用下,癌基因发生突变等导致肿瘤发生。说明肿瘤的发生发展是全身代谢障碍性导致的疾病。肿瘤的发生与发的发生发展是全身代谢障碍性导致的疾病。肿瘤的发生与发展是多基因以多种形式变异积累的病变过程,任何一个单基展是多基因以多种形式变异积累的病变过程,任何一个单基因都不能从基因水平阐明肿瘤发病的分子机制。因都不能从基因水平阐明肿瘤发病的分子机制。(2)细胞癌变的分子模型与肿瘤相关基因的鉴定)细胞癌变的分子模型与肿瘤相关基因的鉴定以胃癌研究为例:胃粘膜慢性病变不同阶段中某些肿瘤相以胃癌研究为例:胃粘膜慢性病变不同阶
12、段中某些肿瘤相关基因变异方式、频率给与病变演化关系。根据对处在不关基因变异方式、频率给与病变演化关系。根据对处在不同阶段的胃粘膜组织的分析(正常胃粘膜、浅表性胃炎、同阶段的胃粘膜组织的分析(正常胃粘膜、浅表性胃炎、慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生、异型增生、胃癌),初步慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生、异型增生、胃癌),初步确定在胃癌中检出高频率的基因变异,包括癌基因的扩增、确定在胃癌中检出高频率的基因变异,包括癌基因的扩增、重排、点突变、过量表达。抑癌基因缺失、点突变、过量重排、点突变、过量表达。抑癌基因缺失、点突变、过量表达和基因甲基化改变,此外,在胃粘膜病变异型性增生表达和基因甲基化改变,此外,在胃
13、粘膜病变异型性增生和肠上皮化生中也检测到和肠上皮化生中也检测到p53和和Ras基因的点突变及基因基因的点突变及基因Met、ErbB2、Akt2过量表达。研究表明,基因过量表达多发生过量表达。研究表明,基因过量表达多发生在细胞癌变的起始阶段,基因点突变可能是细胞癌变启动在细胞癌变的起始阶段,基因点突变可能是细胞癌变启动阶段的一个主要事件,这一阶段的可逆性较大;基因扩增、阶段的一个主要事件,这一阶段的可逆性较大;基因扩增、重排多发生在癌变的促进阶段,癌变细胞可能开始向不同重排多发生在癌变的促进阶段,癌变细胞可能开始向不同的生物学行为分化,可能表现出多样性和异质性;基因缺的生物学行为分化,可能表现出
14、多样性和异质性;基因缺失不仅能导致癌变细胞生物学行为的多样化并导致癌变细失不仅能导致癌变细胞生物学行为的多样化并导致癌变细胞增值分化平衡失调,促使肿瘤迅速发展。胞增值分化平衡失调,促使肿瘤迅速发展。癌基因与肿瘤生物学的关键科学问题癌基因与肿瘤生物学的关键科学问题随着基因组、蛋白组学研究的进展和生物芯片技术的随着基因组、蛋白组学研究的进展和生物芯片技术的发展,以下几个科学为题有助于进一步阐明癌基因与肿瘤发展,以下几个科学为题有助于进一步阐明癌基因与肿瘤的关系:的关系:(1)基因与不同肿瘤细胞的信号传导;)基因与不同肿瘤细胞的信号传导;(2)癌基因变异与肿瘤的易感性;)癌基因变异与肿瘤的易感性;(
15、3)癌基因与不同个体肿瘤的生物学特性;)癌基因与不同个体肿瘤的生物学特性;(4)癌基因与机体内外环境平衡调控的分子机制;)癌基因与机体内外环境平衡调控的分子机制;(5)癌基因表达时空性与细胞的更新换代;)癌基因表达时空性与细胞的更新换代;(6)癌基因与肿瘤的临床病理学基因分型。)癌基因与肿瘤的临床病理学基因分型。抑抑癌癌基基因因在肿瘤发生中,有一种通过纯合缺失或失活而引以恶化的基因,在肿瘤发生中,有一种通过纯合缺失或失活而引以恶化的基因,被称之为抑癌基因,这类基因在控制细胞生长、增殖及分化过程中被称之为抑癌基因,这类基因在控制细胞生长、增殖及分化过程中起着十分重要的负调节作用,并能潜在的抑制肿
16、瘤生长,如果其功起着十分重要的负调节作用,并能潜在的抑制肿瘤生长,如果其功能失活或出现基因缺失、突变等异常,可导致能失活或出现基因缺失、突变等异常,可导致细胞恶性转化而发细胞恶性转化而发生肿瘤。生肿瘤。抑癌基因的生物学功能与癌基因相反,他们是机体细胞在增殖、抑癌基因的生物学功能与癌基因相反,他们是机体细胞在增殖、分化、凋亡等生命过程中正和负两类调控信号,癌基因的调控属正分化、凋亡等生命过程中正和负两类调控信号,癌基因的调控属正信号,而抑癌基因的调控属负信号范围。确定一种抑癌基因需要在信号,而抑癌基因的调控属负信号范围。确定一种抑癌基因需要在理论上符合三个条件:理论上符合三个条件:(1)该恶性肿
17、瘤的相应正常组织中该基因必须正常表达;)该恶性肿瘤的相应正常组织中该基因必须正常表达;(2)该恶性肿瘤中这种基因应有功能失活、结构改变、表达缺陷;)该恶性肿瘤中这种基因应有功能失活、结构改变、表达缺陷;(3)将这种基因的野生型导入基因异常的肿瘤细胞内,可部分或全)将这种基因的野生型导入基因异常的肿瘤细胞内,可部分或全部改变其恶性表型。目前研究,还未发现任何一种抑癌基因的异常存部改变其恶性表型。目前研究,还未发现任何一种抑癌基因的异常存在与人类全部肿瘤中,均表现为不同频率的异常。在与人类全部肿瘤中,均表现为不同频率的异常。抑癌基因大多属于一类对细胞增殖产生负调控作用的基因及其产物,抑癌基因大多属
18、于一类对细胞增殖产生负调控作用的基因及其产物,其促癌作用一般是在两个等位基因都丢失或失活后才显示出来,其促癌作用一般是在两个等位基因都丢失或失活后才显示出来,故发现和分离都比较困难。目前已被克隆的抑癌基因和未被可隆故发现和分离都比较困难。目前已被克隆的抑癌基因和未被可隆的候选抑癌基因已达的候选抑癌基因已达30余种,而且新的抑癌基因还在不断出现。余种,而且新的抑癌基因还在不断出现。例如:例如:基因名称基因名称染色体定位染色体定位基因产物定位基因产物定位常见主要肿瘤常见主要肿瘤P5317P13细胞核细胞核多种肿瘤多种肿瘤P169q21细胞核细胞核多种肿瘤多种肿瘤P1919p13。2细胞核细胞核多种
19、肿瘤多种肿瘤Rb13q14细胞核细胞核视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤APC5q21细胞膜细胞膜结肠癌结肠癌FHIT3p14。2细胞质细胞质消化道肿瘤、肾癌、肺癌等消化道肿瘤、肾癌、肺癌等等。等。以以p53基因为例:基因为例:p53基因是基因研究最为深入的肿瘤基因之一。人类肿瘤中约基因是基因研究最为深入的肿瘤基因之一。人类肿瘤中约50%以上与以上与p53基因变化有关,仅基因变化有关,仅19912002年年1月的相关文献超过月的相关文献超过9800余篇,余篇,p53基因也被基因也被Science杂志评为杂志评为1993年的明星分之子。年的明星分之子。P53基因的结构和生物学特性基因的结构和生物学特性
20、P53基因全长约基因全长约20kb,定位在人类染色体,定位在人类染色体17p13.1,由,由11个外显子组个外显子组成,编码成,编码393个氨基酸组成的个氨基酸组成的53kb的核内磷酸化蛋白,具有蛋白的核内磷酸化蛋白,具有蛋白质质-DNA和蛋白质和蛋白质-蛋白质结合的功能。现已明确蛋白质结合的功能。现已明确p53是细胞生长周是细胞生长周期中负调节因子,与细胞周期的调控、期中负调节因子,与细胞周期的调控、DNA修复、细胞分化、细修复、细胞分化、细胞凋亡等重要的生物学功能有关。胞凋亡等重要的生物学功能有关。P53可正调节一些在细胞增殖周可正调节一些在细胞增殖周期调控过程中起关键作用的基因,包括可调
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