肿瘤病毒转化细胞的特点

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1、肿瘤病毒学 肿瘤病毒病因 肿瘤学研究生课程 总论 凡能在人或动物引起肿瘤或在体外能使细胞恶性转化的病毒都称为肿瘤病毒 肿瘤病毒与人类肿瘤 研究历史 1908年Ellerman和Bang用鸡白血病的无细胞滤液感染鸡 鸡可发生白血病1911年Rous用可过滤因子成功地诱发了鸡的肉瘤 1947年Claude等观察到病毒颗粒 命名为Rous肉瘤病毒 Rous肉瘤病毒是第一个被证实的肿瘤病毒 对于肿瘤病毒与宿主细胞相互关系的研究 逆转录酶的发现和第一个癌基因 src基因 在病毒基因中的定位等 都是在这一系统中研究获得的具有重要意义的结果 Shope肉瘤病毒 1933年Shope将病毒所致的野兔乳头状瘤进

2、行皮下移植试验 发生浸润性鳞癌 并证明兔粘液瘤 纤维瘤和乳头状瘤均由病毒引起 称为Shope肉瘤病毒 两年后Bittner首次证明含有致瘤病毒的乳汁可将鼠乳腺癌传给子代 60年代后又陆续发现许多病毒可以引起肿瘤 包括大部分DNA病毒均能在一定条件下引起肿瘤 如人类的腺病毒 乳头瘤病毒 单纯疱疹病毒等 EB病毒 EpsteinBarrvirus 与人类的两种肿瘤 Burkitt淋巴瘤和鼻咽癌有密切关系 1962年Burkitt从流行病学调查和地理流行病学分析 认为东非儿童中高发的特殊类型的淋巴瘤可能与传染因子有关 1964年Epstein和Barr在淋巴瘤细胞培养液中发现病毒 命名为EB病毒 1

3、908年Ellerman和Bang发现自发性鸡白血病的无细胞滤液能感染鸡并引起白血病 1951年Gross分离出小鼠白血病病毒 并陆续报道了病毒引起的大鼠 豚鼠 猫 狗 猴白血病 70年代初在日本特别是南部沿海湿热地区 成人T细胞白血病 ATL 高发 Miyoshi等人从一例男性ATL病人外周血与脐血共培养建立了MF 1细胞株 1979年Hinuma等人在这株细胞中观察到新的C型RNA病毒 称成人T细胞白血病病毒 ATLV 与此同时美国NIH的Gallo等人从皮肤型T细胞白血病病人外周血建了CTC 2细胞株 分离到人类T细胞白血病病毒 HTLV 与ATLV在免疫学和分子杂交方面相同 1983年

4、在美国冷泉港举行的T细胞白血病病毒会上 将此两种病毒命名为HTLV I 1982年从美国西雅图1例毛细胞白血病病人脾建立的细胞中分离出C型病毒 其核心抗原P24与HTLV 1不同 但具一定同源性 故称HTLV II 1980年法国巴斯德研究所从一例淋巴腺病综合症 LAS 病人分离到1株新的逆转录病毒 命名为淋巴腺病综合症相关病毒 LAV 同时Gallo实验室也报道分离出类似病毒 称HTLV 研究表明LAV HTLV 与人类获得性免疫缺陷综合征 AIDS 有关 国际病毒命名委员会将此两种病毒定名为免疫缺陷病毒 HIV 属逆转录病毒中的慢病毒科 病毒的基本特点 1 体积微小 以nm计算 能通过细菌

5、滤器 用电镜观察 2 非细胞结构 无包膜病毒仅由一种核酸和一个蛋白质外壳组成 3 基因组 RNA或DNA4 严格细胞内寄生 5 以复制方式繁殖 6 对抗生素不敏感 肿瘤病毒的特征 1 诱发肿瘤 在实验条件下 有的肿瘤病毒能在同一动物引起多种肿瘤 如多瘤病毒可使小鼠产生23种不同部位和不同组织类型的肿瘤 有的肿瘤病毒可使多种动物发生肿瘤 如鸡肉瘤病毒不仅诱发禽类的肿瘤 也可诱发哺乳动物发生肿瘤 2 传播方式 肿瘤病毒可以在动物界以潜伏状态广泛存在 通过直接接触感染或通过胎盘 乳汁感染子代 病毒诱发肿瘤与很多因素有关 如宿主的遗传特征 性别 内分泌状况 免疫状态 年龄以及病毒的致癌强度等等 3 细

6、胞转化 肿瘤病毒在体外能使正常细胞转化 转化细胞的特征与体内肿瘤细胞相似 肿瘤病毒在细胞内存在的形式 1 完整病毒 2 仅有核酸 不能合成病毒外壳 3 仅有核酸 或部分核酸片段与细胞核酸整合 不能产生完整病毒 肿瘤病毒感染宿主细胞的方式 1 增殖性感染 productiveinfection 又称裂解性感染 lyticinfection 肿瘤病毒感染宿主细胞后 病毒基因可充分表达 病毒繁殖 复制 产生感染性子代 细胞裂解 死亡 2 非增殖性感染 non productiveinfection 肿瘤病毒在细胞内复制率很低或完全不复制 但病毒核酸整合与细胞染色体上 使细胞发生遗传性改变即转化 细胞

7、转化后可获得无限生长的特性 因为肿瘤病毒在某一阶段被阻断 所以并非所有的病毒基因均能表达 细胞感染病毒后的变化 1 病毒繁殖 引起细胞裂解死亡 导致损害性疾病 多为急性 2 整合 病毒核酸整合于细胞核酸中 使细胞发生遗传性改变 即转化 导致增生性疾病 发生肿瘤 细胞转化的特点 1 形态与行为的改变 a 梭形细胞圆化 增大 母细胞化 b 对附着体的粘着力减弱 细胞相互间的走向失去正常规律性 失去接触抑制 细胞重叠生长 可以悬浮生长 软琼脂生长 集落形成 微肿瘤样的细胞灶斑 c 生长时减少对血清成分的需要 糖原酵解获得能量 2 细胞表面结构变化 糖运送加快 透明质酸成分增加 失去胞浆微丝状物 出现

8、胚胎抗原或病毒相关抗原等 3 非表面性的生化改变 如释放蛋白酶类 胚胎基因再行活化 激素产生异常等 4 若真正发生肿瘤原性转化 接种到适合的动物宿主可形成肿瘤 研究人类肿瘤病毒病因的技术方法 1 细胞培养 1 建立肿瘤细胞株 研究细胞内是否有病毒或病毒的痕迹 2 细胞转化试验 鉴定分离的病毒是否具有致肿瘤的特性 如人EBV能使正常人的B淋巴细胞转化成类淋巴母细胞 转化细胞带有病毒基因 可连续传代 3 细胞融合 将带有病毒基因而无完整病毒的T细胞 在灭活的仙台病毒作用下与敏感细胞融合成杂交细胞 这样可去除T细胞内对病毒基因的抑制作用 从而复活T细胞内的病毒 4 药物激活肿瘤病毒 嘧啶类似物 正丁

9、酸 TPA 可激活T细胞中的肿瘤病毒 2 用无胸腺小鼠建立人类肿瘤的移植瘤株 如用无胸腺小鼠建立了人鼻咽癌的移植瘤株 该细胞株有EBV抗原和核抗原 移植瘤株的体外培养物有EBV颗粒出现 或较纯的上皮癌 3 电镜观察 如EBV首先是用电镜在癌细胞株中发现的 4 血清学方法 如CF NT IFA 免疫扩散 免疫电泳 放射免疫等 5 流行病学方法 血清流行病学调查 研究病毒与肿瘤的关系 6 分子生物学与生物化学技术 如核酸杂交法发现鼻咽癌上皮细胞和鼻咽部非癌细胞有EBV基因 7 疫苗试用 阻断作用 拟用EBV疫苗 预防和控制非洲儿童Burkitt淋巴瘤 是否可预防EBV感染和降低鼻咽癌发病率 确定病

10、毒致癌作用必须具备以下五个条件 1 病毒感染在肿瘤发生之前 2 在肿瘤内找到病毒或病毒抗原 3 体外培养的瘤细胞能产生相应病毒的抗原 4 病毒能使正常细胞转化为恶性细胞 并能在实验动物中诱发癌瘤 5 用免疫措施预防病毒感染能降低肿瘤的发生率 根据肿瘤病毒基因组核酸的不同 可以分为两大类 1 DNA肿瘤病毒2 RNA肿瘤病毒 DNA肿瘤病毒主要包括 乳多空病毒 Papovaviridae 乳头瘤病毒 Papillomavirus 多瘤病毒 Polyomavirus 空泡病毒 Vaculatingvirus 腺病毒 Adenoviridae 部分病毒疱疹病毒 Herpesviridae 部分病毒乙

11、性肝炎病毒痘病毒 多瘤病毒是Gross于1953年从小鼠分离出来的 由于它能诱发小鼠产生多种肿瘤 故命名为多瘤病毒 猴病毒40 Simianvirus40 SV40 是多瘤病毒科中的重要成员 它是60年代在研究脊髓灰质炎疫苗时无意中发现的 1971年又相继分离到两种人多瘤病毒 BKV和JCV 其中BKV是从免疫抑制治疗的肾移植患者的尿中分离的 而JCV则是从进行性多发脑白质病 progressmultifocalleukoencephalophathy PML 患者的脑组织中分离获得的 现已证实EB病毒可以诱发人鼻咽癌 单纯疱疹病毒2型 HSV 2 与人宫颈癌有关 1997年还发现人疱疹病毒8

12、型 HHV 8 即Kaposi氏肉瘤相关疱疹病毒 Kaposi ssarcoma associateherpesvirus KSHV 能通过感染骨髓树突状细胞 dendriticcell 而引起性质未明的单克隆珠蛋白病 mono clonalgammophathyofundeterminedsignifi cance MGUS 并能够使MGUS发展为多发性骨髓瘤 multiplemyeloma MM RNA肿瘤病毒 与人类 禽类和哺乳动物有关的RNA肿瘤病毒主要是逆转录病毒 根据电镜下病毒形态分为A B C D四种类型 与肿瘤有病因学联系的逆转录病毒主要是C型 其次是B型 A型可能是B C型的

13、不成熟形式 D型病毒是从恒河猴乳癌中分离的 目前还未证明其致瘤作用 思考题 1 肿瘤病毒是按照什么分类的 2 如何确定病毒与肿瘤的关系 3 肿瘤病毒转化细胞的特点 4 病毒感染宿主细胞时 增殖性感染和非增殖性感染的概念 各论 DNA肿瘤病毒 一 腺病毒 腺病毒粒子为正二十面体 直径65 80nm 由252个壳粒组成 腺病毒能转化细胞 并能使某些动物致癌 目前已发现了102个不同血清型的腺病毒 在人类 猴 鼠类 火鸡中都可以检查到腺病毒的存在 腺病毒科包括两个属 1 哺乳动物腺病毒属 代表种是人腺病毒C 人腺病毒分为6个种 即人腺病毒A B C D E F 共有47个血清型 人腺病毒虽然不引起人

14、类产生癌症 但人腺病毒A对啮齿动物有很强的致癌性 人腺病毒B有中度致癌作用 2 禽腺病毒属 腺病毒粒子的结构 腺病毒引起细胞转化的分子机理 腺病毒能够使细胞转化 病毒DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上 在腺病毒转化的细胞中 至少包含4种肿瘤 T 抗原 其中E1B编码的19kD细胞表面蛋白可能与腺病毒的肿瘤专一性移植抗原 tumorspecifictransplatationantigen TSTA 的免疫应答有关 1 腺病毒转化作用的基因片段 人腺病毒感染允许细胞 permissivecell 如人细胞 一般引起增殖性感染 并且产生杀细胞 但感染非允许细胞 non permissivec

15、ell 如仓鼠细胞和大鼠细胞 则导致细胞转化 在非允许细胞中 腺病毒基因组DNA通常被随机整合到细胞染色体DNA的任何位点 这些被整合的病毒基因组DNA有的缺失 有的被特异性地抑制 一些晚期基因通常不表达 因此腺病毒在非允许细胞中失去了复制和杀细胞能力 而获得转化细胞的特性 2 腺病毒转化基因E1A和E1B的调节功能及其转化特性 E1A蛋白的重要功能是反式激活其它病毒基因和细胞基因的转录 E1A蛋白反式激活的靶子位点有两个 一个是病毒基因或细胞基因的启动子TATAbox 另一个是SPI转录因子识别和结合的序列GGGGGG 即Gcbox E1A蛋白对细胞基因转录的反式激活既有正调节 up reg

16、ulation 活性 也有负调节 down regulation 功能 如细胞的胸苷酸合成酶 thymidylatesynthetase 基因 增殖细胞核抗原 proliferatingcellnuclearantigen PCNA 基因 热休克蛋70 hsp70 基因转录都受到E1A蛋白的正调节 E1A蛋白对细胞基因的转录也具有负调节作用 如在具有致癌能力的Ad12转化的细胞 I类主要组织相容性复合体 MHCI 基因的转录受到抑制 而在不具有致癌能力的Ad5转化的细胞中 MHCI基因的转录却不受影响 后来发现这一抑制作用与E1A蛋白有关 现在推测E1A蛋白对MHCI基因表达的抑制作用可能有利于恶性细胞或转化细胞逃避机体免疫系统的监视 因为细胞毒T淋巴细胞 CTL 对这些细胞的杀灭需要MHCI提供识别信号 尽管腺病毒E1A和E1B共同作用能够诱导培养细胞完全转化 但在大多数情况下 单独的E1A基因却只能诱导培养细胞凋亡 E1A的这种作用依赖于E1A蛋白对抑癌基因P53表达的激活 E1B类似于癌基因bcl2 它能够抑制E1A对细胞凋亡的诱导 因为E1B基因编码的55kD蛋白直接阻止了P5