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1、 Cancer Molecular Genetics China Medical University Department of Medical Genetics Li fucai 2005.101癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学Cancer（Tumor） Molecular Genetics一、一、癌分子遗传学概述癌分子遗传学概述 二、癌发生的遗传因素二、癌发生的遗传因素 三、癌的染色体异常三、癌的染色体异常 四、癌发生的基因控制四、癌发生的基因控制 五、癌的多阶段演化五、癌的多阶段演化 六、端粒和端粒酶六、端粒和端粒酶2 2癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学一、癌分子遗传学概述一、
2、癌分子遗传学概述1、概念概念每一个正常细胞中有一种特殊的排列每一个正常细胞中有一种特殊的排列可以抑制细胞分裂，可以抑制细胞分裂， 假定存在一些抑假定存在一些抑制分裂的染色体，它的丢失将引起肿瘤制分裂的染色体，它的丢失将引起肿瘤细胞的无限生长细胞的无限生长 ，另一方面，假定还，另一方面，假定还存在促进分裂的染色体，存在促进分裂的染色体， 当受到某种当受到某种刺激激活时，细胞就发生分裂刺激激活时，细胞就发生分裂 ，由此，由此可推断恶性肿瘤细胞的快速无限增殖的可推断恶性肿瘤细胞的快速无限增殖的趋势，是由于促进分裂的染色体的持久趋势，是由于促进分裂的染色体的持久优势所致。优势所致。TheodorBov
3、eri，19113 3癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学至今，大量的科学证据表明：至今，大量的科学证据表明：l l 促进细胞生长的染色体促进细胞生长的染色体 -癌基因癌基因l l 抑制细胞生长的染色体抑制细胞生长的染色体 -肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因4 4癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l l 自自19901990年起人们把癌年起人们把癌/ /肿瘤称为体细胞遗肿瘤称为体细胞遗传病。它是具有遗传基础的。传病。它是具有遗传基础的。l l肿瘤遗传基础的证据最初来自于三方面：肿瘤遗传基础的证据最初来自于三方面： 第一第一 DNADNA突变引起癌的发生；突变引起癌的发生； 第
4、二第二 肿瘤常常出现特异性染色体异常；肿瘤常常出现特异性染色体异常； 第三第三 在罕见的肿瘤特异性综合征中，肿瘤发在罕见的肿瘤特异性综合征中，肿瘤发 生、发展的遗传易感性。生、发展的遗传易感性。5 5癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 如何揭示肿瘤发生的遗传机制呢？如何揭示肿瘤发生的遗传机制呢？ 遗传学家与临床肿瘤学家们从（群体、遗传学家与临床肿瘤学家们从（群体、细胞、生化、免疫）遗传学和分子遗传学细胞、生化、免疫）遗传学和分子遗传学不同角度探讨肿瘤与遗传的关系，就逐渐不同角度探讨肿瘤与遗传的关系，就逐渐形成了一门新学科形成了一门新学科癌分子遗传学。癌分子遗传学。 简言之，简言之
5、，就是应用遗传学的基本原理、就是应用遗传学的基本原理、方法研究肿瘤的发生、发展与遗传的关系方法研究肿瘤的发生、发展与遗传的关系及规律，揭示肿瘤发生机理。及规律，揭示肿瘤发生机理。6 6癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 2 2、癌与肿瘤的概念癌与肿瘤的概念 单细胞生物为了生长，必须对环境单细胞生物为了生长，必须对环境的变化产生反应，细胞为了营养的来源的变化产生反应，细胞为了营养的来源和生长、分裂，与周围的细胞竞争，直和生长、分裂，与周围的细胞竞争，直至营养供应被耗尽。至营养供应被耗尽。 进化创造了多细胞生物进化创造了多细胞生物多细胞多细胞机体机体，高等生物。，高等生物。7 7癌肿
6、瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l l从受精卵开始从受精卵开始从受精卵开始从受精卵开始 多细胞机体多细胞机体多细胞机体多细胞机体 （ 繁殖后代繁殖后代繁殖后代繁殖后代）l l多细胞共同协作多细胞共同协作 （ 信号传导机制进化了，细信号传导机制进化了，细信号传导机制进化了，细信号传导机制进化了，细胞生长、分化，得以协调，胞生长、分化，得以协调，胞生长、分化，得以协调，胞生长、分化，得以协调，执行生物学功能执行生物学功能执行生物学功能执行生物学功能）l l如果一个细胞或若干细胞发生如果一个细胞或若干细胞发生突变突变（该细胞竞争空间和营养，该细胞竞争空间和营养，该细胞竞争空间和营养，该细
7、胞竞争空间和营养，扰乱了细胞分裂和细胞协作扰乱了细胞分裂和细胞协作扰乱了细胞分裂和细胞协作扰乱了细胞分裂和细胞协作）l l某些细胞形成克隆某些细胞形成克隆肿瘤肿瘤（TumorTumor，良，良，良，良 性）。性）。性）。性）。l l就形成癌就形成癌（Cancer，恶性，恶性）8 8癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学通常在文献中见到：通常在文献中见到：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。CancerCancer：恶性肿瘤的总称恶性肿瘤的总称 ，癌肿。，癌肿。SarcomaSarcoma：源于间叶组织（肌肉、骨、软骨、源于间叶组织（肌肉、骨、软
8、骨、 纤维）的恶性肿瘤，如骨肉瘤、纤维）的恶性肿瘤，如骨肉瘤、 纤维肉瘤。纤维肉瘤。CarcinomaCarcinoma： 来源于上皮的恶性肿瘤来源于上皮的恶性肿瘤癌。癌。 来源于鳞状上皮来源于鳞状上皮鳞癌。鳞癌。 来源于腺上皮来源于腺上皮 腺癌。腺癌。例如：例如： 胃粘膜上皮恶变胃粘膜上皮恶变胃癌。胃癌。另外：另外： 肝癌、皮肤癌、肠癌等。肝癌、皮肤癌、肠癌等。 9 9癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 良、恶性肿瘤的基本区别：良、恶性肿瘤的基本区别： 肿瘤是由连续无休止生长，且分化差的细胞肿瘤是由连续无休止生长，且分化差的细胞组成，一般有良、恶性之分。组成，一般有良、恶性之分
9、。 1 1）良性肿瘤的特征（异形性与周围组织差异不良性肿瘤的特征（异形性与周围组织差异不显著）显著）; ; 2) 2)细胞被周围正常组织所局限，常有一层纤维结细胞被周围正常组织所局限，常有一层纤维结缔组织包围；缔组织包围； 3 3）生长缓慢，呈膨胀性，对周围组织不具侵袭生长缓慢，呈膨胀性，对周围组织不具侵袭破坏性破坏性, ,不发生远处转移。不发生远处转移。 1010癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学1111癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学1）恶性肿瘤的特征（异形性与周围组织恶性肿瘤的特征（异形性与周围组织相差大、显著）相差大、显著） a a）细胞呈侵润性生长，周围
10、无结缔组）细胞呈侵润性生长，周围无结缔组 织包围；织包围； b b）生长速度快，侵袭和）生长速度快，侵袭和 破坏周围正常破坏周围正常 组织；向远处转移和播散，组织；向远处转移和播散， c)c)形成形成 继发性肿瘤。继发性肿瘤。 1212癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学1313癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 细胞水平看细胞水平看：l组织培养中的正常细胞需要外源性生长因子，组织培养中的正常细胞需要外源性生长因子，使得细胞得以增殖。它们具有明显的接触抑制，使得细胞得以增殖。它们具有明显的接触抑制，所以，一旦细胞生长成单形层，增殖停止。与此所以，一旦细胞生长成单形层，
11、增殖停止。与此相反，培养的癌细胞有一些或全部下列的特征：相反，培养的癌细胞有一些或全部下列的特征： 1 1）减少对生长因子的需求。）减少对生长因子的需求。2 2）丧失接触抑制，所以细胞倾向于堆积和形成丧失接触抑制，所以细胞倾向于堆积和形成集落（病灶）集落（病灶）3 3）具有无限期分裂的能力，既细胞永生化具有无限期分裂的能力，既细胞永生化4 4）不依赖锚定生长，具在软琼脂中生长的能力。不依赖锚定生长，具在软琼脂中生长的能力。1414癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学NORMALCELLANDCANCERCELL1515癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 上述我们提到肿
12、瘤或癌形成的前提上述我们提到肿瘤或癌形成的前提是细胞突变：是细胞突变： 生殖细胞突变生殖细胞突变：生殖细胞突变遗传给：生殖细胞突变遗传给后代，在后代机体中成为肿瘤发生的后代，在后代机体中成为肿瘤发生的始祖细胞，累及机体的某一部分。始祖细胞，累及机体的某一部分。 体细胞突变体细胞突变：突变的细胞具有增殖优：突变的细胞具有增殖优势，而形成实质性的细胞克隆。势，而形成实质性的细胞克隆。1616癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学体细胞突变体细胞突变生殖细胞突变生殖细胞突变1717癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 总之，突变影响整个总之，突变影响整个GeneGene组的稳定
13、性，组的稳定性，使细胞增殖优势使细胞增殖优势-形成肿瘤。形成肿瘤。3、癌发生的环境因素、癌发生的环境因素 所有生物生存于自然界中和环境有着所有生物生存于自然界中和环境有着千丝万缕的联系，密不可分，人们所处的千丝万缕的联系，密不可分，人们所处的环境之中有：环境之中有：1818癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 Uv 过量过量 物理因素物理因素 电离辐射电离辐射 白血病、皮肤病等。白血病、皮肤病等。 如：如：血疑血疑 日本长崎、广岛日本长崎、广岛 前苏联契尔诺贝前苏联契尔诺贝利核电站核泄漏。利核电站核泄漏。 多环芳烃化合物（如多环芳烃化合物（如 3，4苯并芘）苯并芘） 化学因素化学因
14、素 肺癌肺癌 黄曲霉素黄曲霉素 肝癌肝癌 亚硝胺亚硝胺 各种消化道肿瘤各种消化道肿瘤生物因素生物因素 某些病毒（某些病毒（DNA、RNA） 动物动物 肿瘤。肿瘤。 某些人类肿瘤（鼻咽癌、宫颈癌、白血病）某些人类肿瘤（鼻咽癌、宫颈癌、白血病）1919癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2020癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2121癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2222癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l l 然而，尽管人们都接触各种致癌因子，然而，尽管人们都接触各种致癌因子，并不一定都发生肿瘤，这表明，肿瘤的发并不一定都发生肿瘤，这表
15、明，肿瘤的发生是生是环境因素和遗传因素环境因素和遗传因素共同决定的。共同决定的。 引用一个哲学观点，引用一个哲学观点，“外因是变化的条外因是变化的条件，内因是变化的根椐，外因通过内因而件，内因是变化的根椐，外因通过内因而起作用起作用”。l l环境因素只有改变遗传物质环境因素只有改变遗传物质(DNA/RNA)(DNA/RNA)的结的结构或功能才能使正常细胞转变为癌细胞。构或功能才能使正常细胞转变为癌细胞。l l对于不同的个体对于不同的个体/ /不同的肿瘤，环境因素与不同的肿瘤，环境因素与遗传因素对其作用的大小各异。遗传因素对其作用的大小各异。2323癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传
16、学二、肿瘤发生中的遗传因素二、肿瘤发生中的遗传因素许多事实都说明遗传因素在肿瘤发生中的作用许多事实都说明遗传因素在肿瘤发生中的作用许多事实都说明遗传因素在肿瘤发生中的作用许多事实都说明遗传因素在肿瘤发生中的作用如：如：如：如：1 1、肿瘤的家族聚集现象、肿瘤的家族聚集现象 癌家族（癌家族（癌家族（癌家族（ Cancer family Cancer family Cancer family Cancer family ） 是指一个家系中恶是指一个家系中恶是指一个家系中恶是指一个家系中恶性肿瘤的发病率高，发病年龄较早，肿瘤按常性肿瘤的发病率高，发病年龄较早，肿瘤按常性肿瘤的发病率高，发病年龄较早，
17、肿瘤按常性肿瘤的发病率高，发病年龄较早，肿瘤按常染色体显性方式遗传。染色体显性方式遗传。染色体显性方式遗传。染色体显性方式遗传。典型的癌家族典型的癌家族典型的癌家族典型的癌家族G G G G家族：历经家族：历经家族：历经家族：历经80808080余年（余年（余年（余年（18951895189518951976197619761976），），），），5 5 5 5次调查，传次调查，传次调查，传次调查，传7 7 7 7代共代共代共代共10101010个支系，个支系，个支系，个支系，842842842842名名名名后裔中分析，符合常染色体显性遗传特点：后裔中分析，符合常染色体显性遗传特点：后裔中分析
18、，符合常染色体显性遗传特点：后裔中分析，符合常染色体显性遗传特点：I I I I、双亲之一是患者；双亲之一是患者；双亲之一是患者；双亲之一是患者；IIIIIIII、同胞中、同胞中、同胞中、同胞中1/21/21/21/2发病，男女发病，男女发病，男女发病，男女发病几率均等；发病几率均等；发病几率均等；发病几率均等；IIIIIIIIIIII、连续传递；、连续传递；、连续传递；、连续传递；、双亲无、双亲无、双亲无、双亲无病后代则不发病。病后代则不发病。病后代则不发病。病后代则不发病。 2424癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学典型的癌家族典型的癌家族G家族家族2525癌肿瘤遗传学癌肿瘤
19、遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学家族性癌家族性癌（familialcarcinoma）l l是指一个家族内多个成员患同一类型的肿是指一个家族内多个成员患同一类型的肿瘤。瘤。l l这类癌的遗传方式虽然还不清楚，但表明这类癌的遗传方式虽然还不清楚，但表明有家族聚集现象。有家族聚集现象。l l这种家族集聚现象提示，遗传因素在肿瘤这种家族集聚现象提示，遗传因素在肿瘤发生中的作用。发生中的作用。2626癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2、肿瘤发病率的种族差异l l不同种族中某些肿瘤发病率有明显差不同种族中某些肿瘤发病率有明显差不同种族中某些肿瘤发病率有明显差不同种族中某些肿瘤发病率有明显差
20、 。如：。如：。如：。如：l l鼻咽癌：鼻咽癌：鼻咽癌：鼻咽癌：中国人：马来人：印度中国人：马来人：印度中国人：马来人：印度中国人：马来人：印度 发病率：发病率：发病率：发病率： 13.3 : 3 : 0.413.3 : 3 : 0.413.3 : 3 : 0.413.3 : 3 : 0.4 （居住在新加坡）（居住在新加坡）（居住在新加坡）（居住在新加坡）l l移居到美国的华人比美国人高移居到美国的华人比美国人高移居到美国的华人比美国人高移居到美国的华人比美国人高34343434倍。倍。倍。倍。l l黑人易患黑人易患黑人易患黑人易患Ewing Ewing Ewing Ewing 骨瘤、睾丸癌、
21、皮肤癌。骨瘤、睾丸癌、皮肤癌。骨瘤、睾丸癌、皮肤癌。骨瘤、睾丸癌、皮肤癌。l l日本妇女乳腺癌比白人少，但松果体瘤却比其日本妇女乳腺癌比白人少，但松果体瘤却比其日本妇女乳腺癌比白人少，但松果体瘤却比其日本妇女乳腺癌比白人少，但松果体瘤却比其它民族高它民族高它民族高它民族高10101010倍。倍。倍。倍。l l提示：提示：提示：提示：不同种族的差异主要是遗传差异，这种不同种族的差异主要是遗传差异，这种不同种族的差异主要是遗传差异，这种不同种族的差异主要是遗传差异，这种差异在肿瘤发生种起作用差异在肿瘤发生种起作用差异在肿瘤发生种起作用差异在肿瘤发生种起作用遗传因素的作用。遗传因素的作用。遗传因素的
22、作用。遗传因素的作用。2727癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学3 3、遗传性肿瘤、遗传性肿瘤l l 某些肿瘤是按孟德尔方式遗传某些肿瘤是按孟德尔方式遗传的，亦即单基因的异常决定的，它们的，亦即单基因的异常决定的，它们通常以常染色体显性遗传方式传递，通常以常染色体显性遗传方式传递，常为双侧性，多发性，发病早于散发常为双侧性，多发性，发病早于散发型，具有不同程度的恶变倾向。如：型，具有不同程度的恶变倾向。如：2828癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学家族性结肠息肉（家族性结肠息肉（FPC）l l 患者表现为青少年时结肠和直肠患者表现为青少年时结肠和直肠有多发性息肉，继
23、发性恶变，有多发性息肉，继发性恶变，90%90%未未经治疗的患者死于结肠癌。该病称为经治疗的患者死于结肠癌。该病称为遗传性癌前病变。遗传性癌前病变。FPC GeneFPC Gene定位于定位于5q215q21（癌基因突变）。（癌基因突变）。2929癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学I型神经纤维瘤（型神经纤维瘤（NF1）l l 患者沿躯干的外周神经有多发的神经纤患者沿躯干的外周神经有多发的神经纤维瘤，皮肤上可见多个浅棕色的维瘤，皮肤上可见多个浅棕色的牛奶咖牛奶咖啡斑啡斑，腋窝有广泛的雀斑，（少数）患，腋窝有广泛的雀斑，（少数）患者有恶变倾向性。者有恶变倾向性。NFINFI发生与发生
24、与NF1NF1肿瘤抑制肿瘤抑制基因密切相关，基因密切相关，NF1 Gene NF1 Gene 定位于定位于17q11.217q11.2（NF1 Gene NF1 Gene 突变突变/ /缺失）缺失） 。l l 此外，基底细胞痣综合征，恶性黑色素此外，基底细胞痣综合征，恶性黑色素瘤等也属于遗传性肿瘤。瘤等也属于遗传性肿瘤。l l还有一些肿瘤既有遗传性的也有散发的还有一些肿瘤既有遗传性的也有散发的。如：。如：。如：。如：3030癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤眼球、视网膜的恶性肿瘤，随血液循环转移，侵入颅内引起死亡。l l 遗传型散发型l l显性遗传 生
25、殖C 突变散发散发 （两次（两次体C 突变体体C C突变）突变）l l发病年龄早（2岁前就诊）发病晚发病晚l l双侧、多瘤单侧单侧 、单瘤、单瘤l l 40%60%60%3131癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学神经母细胞瘤神经母细胞瘤l l常见于儿童的恶性常见于儿童的恶性 胚胎瘤，起源胚胎瘤，起源 于神经于神经脊，并发脊，并发N N纤维瘤、纤维瘤、N N节瘤、嗜铬细胞瘤等。节瘤、嗜铬细胞瘤等。l l遗传型散发型l lAD散发l l发病早发病晚l l20%80%3232癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学Wilmstumorl l是一种婴幼儿肾脏的恶性胚胎瘤。l l遗
26、传型散发型l lAD散发l l发病早发病晚l l双侧多为单侧l l38%62%l l11p12-11p15-3333癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学如何解释同一种肿瘤既有遗传型的又如何解释同一种肿瘤既有遗传型的又如何解释同一种肿瘤既有遗传型的又如何解释同一种肿瘤既有遗传型的又 有散发型，而有散发型，而有散发型，而有散发型，而且发病年龄不同哪？且发病年龄不同哪？且发病年龄不同哪？且发病年龄不同哪？l l早在早在早在早在1971197119711971年，年，年，年，Knudson Knudson Knudson Knudson 以研究视网膜母细胞瘤的发以研究视网膜母细胞瘤的发以研
27、究视网膜母细胞瘤的发以研究视网膜母细胞瘤的发生为基础，提出二次打击假说（二次突变学说）。生为基础，提出二次打击假说（二次突变学说）。生为基础，提出二次打击假说（二次突变学说）。生为基础，提出二次打击假说（二次突变学说）。l l恶性肿瘤的发生涉及二次以上的突变，在遗传型的恶性肿瘤的发生涉及二次以上的突变，在遗传型的恶性肿瘤的发生涉及二次以上的突变，在遗传型的恶性肿瘤的发生涉及二次以上的突变，在遗传型的恶性肿瘤中，遗传的是一次生殖细胞的突变，在此恶性肿瘤中，遗传的是一次生殖细胞的突变，在此恶性肿瘤中，遗传的是一次生殖细胞的突变，在此恶性肿瘤中，遗传的是一次生殖细胞的突变，在此基础上再发生一次体细胞
28、突变即可完成始动，从正基础上再发生一次体细胞突变即可完成始动，从正基础上再发生一次体细胞突变即可完成始动，从正基础上再发生一次体细胞突变即可完成始动，从正常细胞转化为恶性细胞。恶性细胞在一定条件下形常细胞转化为恶性细胞。恶性细胞在一定条件下形常细胞转化为恶性细胞。恶性细胞在一定条件下形常细胞转化为恶性细胞。恶性细胞在一定条件下形成增殖优势，既可建立恶性细胞克隆而形成肿瘤。成增殖优势，既可建立恶性细胞克隆而形成肿瘤。成增殖优势，既可建立恶性细胞克隆而形成肿瘤。成增殖优势，既可建立恶性细胞克隆而形成肿瘤。l l在散发的恶性肿瘤中，二次突变都是体细胞突变，在散发的恶性肿瘤中，二次突变都是体细胞突变，
29、在散发的恶性肿瘤中，二次突变都是体细胞突变，在散发的恶性肿瘤中，二次突变都是体细胞突变，而且同时发生在一个细胞中才能完成始动。这种机而且同时发生在一个细胞中才能完成始动。这种机而且同时发生在一个细胞中才能完成始动。这种机而且同时发生在一个细胞中才能完成始动。这种机会很少，需要漫长过程的积累，所以散发型肿瘤多会很少，需要漫长过程的积累，所以散发型肿瘤多会很少，需要漫长过程的积累，所以散发型肿瘤多会很少，需要漫长过程的积累，所以散发型肿瘤多为单侧发病，发病年龄晚。为单侧发病，发病年龄晚。为单侧发病，发病年龄晚。为单侧发病，发病年龄晚。3434癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学4、染色
30、体不稳定综合征染色体是遗传物质（染色体是遗传物质（genegene）的载体。）的载体。 某些隐性遗传病患者有全身性染色体某些隐性遗传病患者有全身性染色体容易断裂或对紫外线特别敏感的特点，这容易断裂或对紫外线特别敏感的特点，这表明肿瘤与染色体不稳定性之间有某种联表明肿瘤与染色体不稳定性之间有某种联系，这一类疾病称为染色体不稳定综合征。系，这一类疾病称为染色体不稳定综合征。l l 例例 如：如：3535癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学疾病疾病染色体异常染色体异常易患肿瘤易患肿瘤 l lFanconiFanconi贫血贫血贫血贫血 单体断裂、裂隙单体断裂、裂隙、 儿童期的骨髓疾儿童期
31、的骨髓疾双着丝粒、双着丝粒、 病表现为全病表现为全染色体自发断裂染色体自发断裂 血细胞减少血细胞减少增高增高转变为白血病转变为白血病又称先天性全又称先天性全血细胞减少血细胞减少 l lBloomBloom综合征综合征综合征综合征 四射体、四射体、SCESCE比比易患肿瘤易患肿瘤、患者身材矮小，患者身材矮小，正常人高正常人高1010倍、倍、或白血病或白血病对日光敏感对日光敏感, ,各种类型染色体各种类型染色体面部血管扩张性面部血管扩张性畸变畸变红斑红斑 3636癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学毛细血管扩张性毛细血管扩张性毛细血管扩张性毛细血管扩张性染色体断裂、染色体断裂、染色体断
32、裂、染色体断裂、14/1414/14LyLy细胞白血病细胞白血病细胞白血病细胞白血病共济失调共济失调共济失调共济失调 表现小脑表现小脑表现小脑表现小脑 易位、易位、易位、易位、DNADNA修复能力修复能力修复能力修复能力 淋巴瘤、网淋巴瘤、网淋巴瘤、网淋巴瘤、网性共济失调性共济失调性共济失调性共济失调下降下降下降下降织细胞瘤等织细胞瘤等织细胞瘤等织细胞瘤等着色性干皮病着色性干皮病着色性干皮病着色性干皮病染色体自发断裂染色体自发断裂染色体自发断裂染色体自发断裂血管瘤、基底血管瘤、基底血管瘤、基底血管瘤、基底（xpxp）对）对）对）对UvUvDNADNA修复酶缺乏修复酶缺乏修复酶缺乏修复酶缺乏细胞
33、癌等肿瘤细胞癌等肿瘤细胞癌等肿瘤细胞癌等肿瘤敏感、皮疹、色敏感、皮疹、色敏感、皮疹、色敏感、皮疹、色素沉着素沉着素沉着素沉着 疾病 染色体异常 易患肿瘤3737癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学三、肿瘤的染色体异常三、肿瘤的染色体异常肿瘤细胞遗传学研究表明：几乎所有肿瘤肿瘤细胞遗传学研究表明：几乎所有肿瘤细胞都有染色体异常，因之染色体异常被认为细胞都有染色体异常，因之染色体异常被认为是癌细胞的特征，也说明了肿瘤与遗传的关是癌细胞的特征，也说明了肿瘤与遗传的关系系。1 1、基本概念、基本概念、基本概念、基本概念 克隆演化克隆演化克隆演化克隆演化：研究表明，大多数肿瘤都有染色研究表明
34、，大多数肿瘤都有染色体异常，同一种肿瘤细胞的染色体常发生有许体异常，同一种肿瘤细胞的染色体常发生有许多共同的异常表现，它们都来源于一个共同的多共同的异常表现，它们都来源于一个共同的突变细胞，这可以突变细胞，这可以 用肿瘤发生的单克隆学说用肿瘤发生的单克隆学说来解释来解释 。3838癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学单克隆学说单克隆学说基因突变基因突变基因突变基因突变癌蛋白癌蛋白3939癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学肿瘤单克隆起源证据：l l体细胞突变和克隆选择模式判定，肿瘤在组成上是体细胞突变和克隆选择模式判定，肿瘤在组成上是体细胞突变和克隆选择模式判定，肿瘤在
35、组成上是体细胞突变和克隆选择模式判定，肿瘤在组成上是单克隆。在女性单克隆。在女性单克隆。在女性单克隆。在女性X X连锁基因分析提供了首要证据。连锁基因分析提供了首要证据。连锁基因分析提供了首要证据。连锁基因分析提供了首要证据。l l如如如如: :胚胎发育早期，胚胎发育早期，胚胎发育早期，胚胎发育早期，X X染色体随机失活，女性就细染色体随机失活，女性就细染色体随机失活，女性就细染色体随机失活，女性就细胞的组成上具有两种不同的胞的组成上具有两种不同的胞的组成上具有两种不同的胞的组成上具有两种不同的X X染色体的嵌合体。染色体的嵌合体。染色体的嵌合体。染色体的嵌合体。l l 4646，X XA A
36、X Xa a X XA AX Xa a XXA A XXaa 4040癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学例如：G6PD（葡萄糖6磷酸酶）位于X染色体上的基因。野生型在一条染色体上（野生型在一条染色体上（XA）杂合子个体杂合子个体突变型在另一条染色上（突变型在另一条染色上（Xa）l l根据根据G6PD活性，应用细胞化学染色方法活性，应用细胞化学染色方法检测，杂合个体（正常组织）有活性与无检测，杂合个体（正常组织）有活性与无活性的嵌合体，肿瘤组织中是单一形式，活性的嵌合体，肿瘤组织中是单一形式，既阳性既阳性/阴性。阴性。4141癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学正常组织
37、肿瘤组织X XA A X Xa a X XA A失活失活X Xa a失活失活4242癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学例例 如如: :l 子宫纤维肌瘤（一种常见的良子宫纤维肌瘤（一种常见的良性子宫平滑肌瘤）研究表明，在性子宫平滑肌瘤）研究表明，在G-G-6-P-D6-P-D杂合子女性中，每一个子宫杂合子女性中，每一个子宫纤维肌瘤仅表达纤维肌瘤仅表达A A型或型或a a型的型的G-6-P-G-6-P-D D，从不同时表达两种，提示每个，从不同时表达两种，提示每个肿瘤可能起源于单个细胞。肿瘤可能起源于单个细胞。4343癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l l但是，癌细胞
38、群体受内外环境的影响但是，癌细胞群体受内外环境的影响而处于不断的变异之中，这就决定了各癌而处于不断的变异之中，这就决定了各癌细胞核型的多样性。其结果，同一肿瘤各细胞核型的多样性。其结果，同一肿瘤各个细胞的核型常常不完全相同，不仅如此，个细胞的核型常常不完全相同，不仅如此，不同核型的细胞生存、繁殖能力不同，有不同核型的细胞生存、繁殖能力不同，有的在选择过程中逐渐被淘汰，有的则形成的在选择过程中逐渐被淘汰，有的则形成增殖优势，因此，细胞群体处于选择之中。增殖优势，因此，细胞群体处于选择之中。这种类似物种进化的过程，这种类似物种进化的过程，称为克隆演化称为克隆演化（clone evolutioncl
39、one evolution）。）。4444癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学、干系（stem）和众数（modalnumber）l l在一个肿瘤的细胞群体中，占主导地位的在一个肿瘤的细胞群体中，占主导地位的克隆，就构成干系。克隆，就构成干系。l l干系的染色体数目称众数。干系的染色体数目称众数。l l干系以外有时还存在一些非主导地位的克干系以外有时还存在一些非主导地位的克隆，称为旁系（隆，称为旁系（side lineside line）条件改变l l干系旁系4545癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2、肿瘤染色体数目异常、肿瘤染色体数目异常（Tumorchromoso
40、menumberaberration）l l肿瘤细胞染色体大多数为非整倍体，例如：肿瘤细胞染色体大多数为非整倍体，例如：l l亚二倍体亚二倍体46，超二倍体，超二倍体46l l亚三倍体亚三倍体69，超三倍体，超三倍体69l l高异倍体高异倍体l l亚四倍体亚四倍体92，超四倍体，超四倍体92l l在培养的肿瘤细胞、实体瘤、癌性腹水中在培养的肿瘤细胞、实体瘤、癌性腹水中常见。常见。4646癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学3、染色体数目异常产生的机制、染色体数目异常产生的机制l l基因突变基因突变-p53l l基因扩增基因扩增-EGFRl l基因过表达基因过表达STK15l lST
41、K15Gene中心体异常中心体异常纺锤体纺锤体异常异常染色体分离异常染色体分离异常细胞分裂异细胞分裂异常常基因组不稳定基因组不稳定肿瘤发生。肿瘤发生。4747癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学正常细胞分裂4848癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学细胞有丝分裂的荧光显微图像细胞有丝分裂的荧光显微图像有丝分裂有丝分裂1 1 有丝分裂有丝分裂2 2 4949癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学细胞有丝分裂5050癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学染色体异常产生机制5151癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学4 4、肿瘤染色体结构异常（
42、、肿瘤染色体结构异常（Tumor Tumor chromosome structure aberrationchromosome structure aberration）l l结构异常是由于染色体断裂重接，形成特殊结构的结构异常是由于染色体断裂重接，形成特殊结构的结构异常是由于染色体断裂重接，形成特殊结构的结构异常是由于染色体断裂重接，形成特殊结构的染色体，称为标记染（染色体，称为标记染（染色体，称为标记染（染色体，称为标记染（marker chromosomemarker chromosomemarker chromosomemarker chromosome）：）：）：）：l l 非特异
43、非特异非特异非特异：只见于某种肿瘤的少数肿瘤细胞：只见于某种肿瘤的少数肿瘤细胞：只见于某种肿瘤的少数肿瘤细胞：只见于某种肿瘤的少数肿瘤细胞 中，对该肿瘤不具有代表性中，对该肿瘤不具有代表性中，对该肿瘤不具有代表性中，对该肿瘤不具有代表性 特特特特 异异异异：经常见于某种肿瘤的大多数或全部：经常见于某种肿瘤的大多数或全部：经常见于某种肿瘤的大多数或全部：经常见于某种肿瘤的大多数或全部 细胞，对该肿瘤具有代表性，并以细胞，对该肿瘤具有代表性，并以细胞，对该肿瘤具有代表性，并以细胞，对该肿瘤具有代表性，并以 其为特征。其为特征。其为特征。其为特征。l l 特异性标记染色体的存在，支持了肿瘤起源一个特
44、异性标记染色体的存在，支持了肿瘤起源一个特异性标记染色体的存在，支持了肿瘤起源一个特异性标记染色体的存在，支持了肿瘤起源一个突变细胞的设想。突变细胞的设想。突变细胞的设想。突变细胞的设想。5252癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学重要的特异性标记染色体l lph染色体染色体NowellNowell和和hungerford hungerford 首先在美国费城首先在美国费城（phphliadelphialiadelphia）发现，因而命名）发现，因而命名ph ph 染色染色体。体。Ph Ph 染色体是一个小于染色体是一个小于G G组的近端着丝组的近端着丝粒染色体，是粒染色体，是22
45、22号染色体长臂缺失形成的，号染色体长臂缺失形成的，缺失的部分易位至缺失的部分易位至9 9号染色体长臂末端，是号染色体长臂末端，是一种相互易位。一种相互易位。5353癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学Karyotype5454癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学t（9；22）（q34；q11）5555癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学ph染色体临床意义：l lA A、作为慢性粒细胞白血病（、作为慢性粒细胞白血病（CMLCML）诊断依）诊断依据，约据，约95%CML95%CML患者具有患者具有phph染色体；染色体；l lB B、用于区别、用于区别phph
46、阴性白血病，临床症状相似，阴性白血病，临床症状相似，但但phph阴性阴性CMLCML患者对治疗反应差，预后不佳。患者对治疗反应差，预后不佳。l lC C、用于早期诊断，有时、用于早期诊断，有时phph染色体先于临床染色体先于临床症状出现。症状出现。5656癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学14q+染色体l l90%90%90%90%的的的的 BurkittBurkittBurkittBurkitt淋巴瘤病例中可淋巴瘤病例中可淋巴瘤病例中可淋巴瘤病例中可看到一条长臂增看到一条长臂增看到一条长臂增看到一条长臂增长的长的长的长的14141414号染色体，号染色体，号染色体，号染色体，既
47、既既既14q+14q+14q+14q+是相互易是相互易是相互易是相互易位结果。位结果。位结果。位结果。 t t t t（8 8 8 8；14141414） （q24q24q24q24；q32q32q32q32） 5757癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l l脑膜瘤脑膜瘤 deldel（22q22q）l l视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤 deldel（13q1413q14）l lWilmWilm瘤瘤 deldel（11p13-1411p13-14）l l小细胞肺癌小细胞肺癌 deldel（3p14-233p14-23）l l神经母细胞瘤神经母细胞瘤 deldel（1p34-p te
48、r1p34-p ter）此外，还有：此外，还有：5858癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学5、染色体异常在肿瘤发生中的作用、染色体异常在肿瘤发生中的作用l l早在早在早在早在1914191419141914年，德国学者年，德国学者年，德国学者年，德国学者BoveriBoveriBoveriBoveri，就提出肿瘤的染色，就提出肿瘤的染色，就提出肿瘤的染色，就提出肿瘤的染色体不平衡学说，认为染色体异常是肿瘤发生的原因。体不平衡学说，认为染色体异常是肿瘤发生的原因。体不平衡学说，认为染色体异常是肿瘤发生的原因。体不平衡学说，认为染色体异常是肿瘤发生的原因。的确癌细胞大多数都有染色体异
49、常。然而，肿瘤的的确癌细胞大多数都有染色体异常。然而，肿瘤的的确癌细胞大多数都有染色体异常。然而，肿瘤的的确癌细胞大多数都有染色体异常。然而，肿瘤的染色体畸变非常复杂和多样化，并非每种肿瘤都有染色体畸变非常复杂和多样化，并非每种肿瘤都有染色体畸变非常复杂和多样化，并非每种肿瘤都有染色体畸变非常复杂和多样化，并非每种肿瘤都有特异性的染色体改变，这些事实似乎又不支持上述特异性的染色体改变，这些事实似乎又不支持上述特异性的染色体改变，这些事实似乎又不支持上述特异性的染色体改变，这些事实似乎又不支持上述学说。学说。学说。学说。l l近年来，对肿瘤染色体的大规模的研究、统计学分近年来，对肿瘤染色体的大规
50、模的研究、统计学分近年来，对肿瘤染色体的大规模的研究、统计学分近年来，对肿瘤染色体的大规模的研究、统计学分析发现，多数肿瘤染色体虽然没有高度特异性的标析发现，多数肿瘤染色体虽然没有高度特异性的标析发现，多数肿瘤染色体虽然没有高度特异性的标析发现，多数肿瘤染色体虽然没有高度特异性的标记染色体，但它们的染色体改变并非都是杂乱无章记染色体，但它们的染色体改变并非都是杂乱无章记染色体，但它们的染色体改变并非都是杂乱无章记染色体，但它们的染色体改变并非都是杂乱无章的，有一定规律可循。如：的，有一定规律可循。如：的，有一定规律可循。如：的，有一定规律可循。如：5959癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌
51、肿瘤遗传学1)1)1)1)某些肿瘤经常有某几条染色体参与畸变，某些肿瘤经常有某几条染色体参与畸变，这种现象称为肿瘤染色体的非随这种现象称为肿瘤染色体的非随 机性机性或集聚（集中于某些染色体）或集聚（集中于某些染色体）。 例如：例如：慢性粒细胞白血病慢性粒细胞白血病, ,集中在染色体集中在染色体 8 8、9 9、1717、2222 急性粒细胞白血病，急性粒细胞白血病， 集中在染色体集中在染色体 7 7、8 8、1717、21212)2)而且染色体断裂部位也非属偶然而且染色体断裂部位也非属偶然 这都表明肿瘤染色体异常仍有一定规律性，这都表明肿瘤染色体异常仍有一定规律性，因之在细胞癌变过程中有着某种
52、意义。因之在细胞癌变过程中有着某种意义。6060癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学：l l 原发性异常原发性异常原发性异常原发性异常是致癌因子作用于遗传物质的直是致癌因子作用于遗传物质的直是致癌因子作用于遗传物质的直是致癌因子作用于遗传物质的直接结果，表现为基因突变或染色体畸变是非随机接结果，表现为基因突变或染色体畸变是非随机接结果，表现为基因突变或染色体畸变是非随机接结果，表现为基因突变或染色体畸变是非随机的，有时甚至是高度特异性的。的，有时甚至是高度特异性的。的，有时甚至是高度特异性的。的，有时甚至是高度特异性的。 如：如：如：如：CMLCMLCMLCML的的的的phphph
53、ph染色体；染色体；染色体；染色体；BurkittBurkittBurkittBurkitt淋巴瘤淋巴瘤淋巴瘤淋巴瘤14q+14q+14q+14q+。l l 继发性异常继发性异常继发性异常继发性异常是癌变过程中细胞分裂、增殖是癌变过程中细胞分裂、增殖是癌变过程中细胞分裂、增殖是癌变过程中细胞分裂、增殖过程紊乱的结果，是随机的，因而，染色体多种过程紊乱的结果，是随机的，因而，染色体多种过程紊乱的结果，是随机的，因而，染色体多种过程紊乱的结果，是随机的，因而，染色体多种多样，这可以解释肿瘤染色体异常的多样性。由多样，这可以解释肿瘤染色体异常的多样性。由多样，这可以解释肿瘤染色体异常的多样性。由多样
54、，这可以解释肿瘤染色体异常的多样性。由于克隆演化，具有某些染色体组合的细胞具有选于克隆演化，具有某些染色体组合的细胞具有选于克隆演化，具有某些染色体组合的细胞具有选于克隆演化，具有某些染色体组合的细胞具有选择优势得以增殖。择优势得以增殖。择优势得以增殖。择优势得以增殖。继发性异常的意义在于扩大原继发性异常的意义在于扩大原继发性异常的意义在于扩大原继发性异常的意义在于扩大原发性效应的作用。发性效应的作用。发性效应的作用。发性效应的作用。一些学者提出应区别两类染色体畸变一些学者提出应区别两类染色体畸变6161癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l l一般认为染色体畸变不是肿瘤发生的始动
55、一般认为染色体畸变不是肿瘤发生的始动因素，而是致癌因作用的结果。但它可能因素，而是致癌因作用的结果。但它可能是细胞癌变过程中的重要环节，有助于肿是细胞癌变过程中的重要环节，有助于肿瘤发生过程中的某些重要过程的进行，如瘤发生过程中的某些重要过程的进行，如某些某些癌基因激活、扩增、过表达，抑癌基癌基因激活、扩增、过表达，抑癌基因的缺失或失活，因的缺失或失活，从而导致细胞转化和癌从而导致细胞转化和癌变。变。总之总之6262癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学6、瘤发生的遗传易感性、瘤发生的遗传易感性上述列举的许多事实都说明肿瘤发生的遗传上述列举的许多事实都说明肿瘤发生的遗传上述列举的许多
56、事实都说明肿瘤发生的遗传上述列举的许多事实都说明肿瘤发生的遗传因素。因此，肿瘤可以认为是基因因素。因此，肿瘤可以认为是基因因素。因此，肿瘤可以认为是基因因素。因此，肿瘤可以认为是基因染色体遗染色体遗染色体遗染色体遗传引起的疾病。其中一些遗传性肿瘤按照经典的传引起的疾病。其中一些遗传性肿瘤按照经典的传引起的疾病。其中一些遗传性肿瘤按照经典的传引起的疾病。其中一些遗传性肿瘤按照经典的孟德尔方式传递，但在更多情况下人类遗传的只孟德尔方式传递，但在更多情况下人类遗传的只孟德尔方式传递，但在更多情况下人类遗传的只孟德尔方式传递，但在更多情况下人类遗传的只是对肿瘤的易感性，并非亲代把肿瘤直接传给子是对肿瘤
57、的易感性，并非亲代把肿瘤直接传给子是对肿瘤的易感性，并非亲代把肿瘤直接传给子是对肿瘤的易感性，并非亲代把肿瘤直接传给子代，遗传的只是单个基因，它在肿瘤发生上起了代，遗传的只是单个基因，它在肿瘤发生上起了代，遗传的只是单个基因，它在肿瘤发生上起了代，遗传的只是单个基因，它在肿瘤发生上起了重要作用，重要作用，重要作用，重要作用，即易感基因即易感基因即易感基因即易感基因。个体在易感状态下如再。个体在易感状态下如再。个体在易感状态下如再。个体在易感状态下如再发生体细胞突变，突变的细胞容易转化为肿瘤细发生体细胞突变，突变的细胞容易转化为肿瘤细发生体细胞突变，突变的细胞容易转化为肿瘤细发生体细胞突变，突变
58、的细胞容易转化为肿瘤细胞。胞。胞。胞。 6363癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学肿瘤遗传易感性肿瘤遗传易感性肿瘤遗传易感性肿瘤遗传易感性l l 个体的肿瘤遗传易感性是由特定的基个体的肿瘤遗传易感性是由特定的基因因染色体组合决定的。虽然对这些易染色体组合决定的。虽然对这些易感基因及其如何发挥作用的了解还不很清感基因及其如何发挥作用的了解还不很清楚，但有楚，但有 一些事实表明它们可通过生化、一些事实表明它们可通过生化、免疫和细胞分裂的机制促进肿瘤发生。免疫和细胞分裂的机制促进肿瘤发生。l l例例 如：如：6464癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学1)肿瘤遗传易感性Ge
59、neGene芳烃羟化酶（芳烃羟化酶（芳烃羟化酶（芳烃羟化酶（AHHAHHAHHAHH）代谢物代谢物代谢物代谢物多环芳烃多环芳烃多环芳烃多环芳烃致癌致癌致癌致癌 （如肺癌等）（如肺癌等）（如肺癌等）（如肺癌等）genegeneDNADNA修复酶修复酶修复酶修复酶 DNADNA复制复制复制复制细胞突变细胞突变细胞突变细胞突变 （如；（如；（如；（如；XPXP皮肤癌）皮肤癌）皮肤癌）皮肤癌）复制差错复制差错复制差错复制差错6565癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2)2)遗传性免疫缺陷遗传性免疫缺陷抵御抗原的侵入抵御抗原的侵入正常免疫监视系统正常免疫监视系统 排斥异己细胞（突变排斥异己
60、细胞（突变C C） 缺陷缺陷突变细胞逃避监视突变细胞逃避监视 增殖、转化、恶增殖、转化、恶变（如：无丙种球蛋白病变（如：无丙种球蛋白病-易患白血易患白血病、淋巴系统肿瘤）。病、淋巴系统肿瘤）。6666癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学3)3)染色体病染色体病21-21-三体（三体（三体（三体（DownsyndromDownsyndrom）易患急性白血病，高易患急性白血病，高1520倍倍.Klinefelter综合征综合征男性乳癌。男性乳癌。精原细胞瘤，精原细胞瘤，两性畸形患者两性畸形患者性母细胞瘤。性母细胞瘤。6767癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学四、肿瘤发生的
61、四、肿瘤发生的GeneGene控制控制 个体发育后，机体的细胞处于动态平衡之个体发育后，机体的细胞处于动态平衡之个体发育后，机体的细胞处于动态平衡之个体发育后，机体的细胞处于动态平衡之. .6868癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学CellCycloandCheckpoint G0G0G0G0期期期期死亡死亡死亡死亡 被动被动被动被动-免疫系统、吞噬免疫系统、吞噬免疫系统、吞噬免疫系统、吞噬 主动主动主动主动-C-C-C-C凋亡凋亡凋亡凋亡 不再增殖的不再增殖的不再增殖的不再增殖的C-C-C-C-角质角质角质角质C C C C、神经神经神经神经C C C C、RBCRBCRBCR
62、BC G1G1G1G1期期期期 暂不增殖的暂不增殖的暂不增殖的暂不增殖的C-C-C-C-肝细胞、肾肝细胞、肾肝细胞、肾肝细胞、肾C C C C 继续增殖的继续增殖的继续增殖的继续增殖的C-C-C-C-骨髓骨髓骨髓骨髓C C C C、消化道上皮、消化道上皮、消化道上皮、消化道上皮C C C C CheckpointCheckpointS S期期CheckpointCheckpointCheckpointCheckpointG2G2期期MM期期期期6969癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学7070癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学Checkpointl l控制点控制点/
63、 /检控点：检控点：G1/SG1/S期、期、S S期、期、G2/MG2/M期、期、纺锤体。纺锤体。l l重要重要Gene + Gene + 产物产物 细胞周期调控。细胞周期调控。l l有多种基因及某些有多种基因及某些GeneGene产物参与产物参与CheckpointCheckpoint，调节，调节C C增殖。增殖。l l换言之，肿瘤发生换言之，肿瘤发生 涉及多种涉及多种GeneGene参与。参与。如癌如癌GeneGene、肿瘤抑制、肿瘤抑制GeneGene、增变、增变Gene Gene 、肿瘤转移肿瘤转移GeneGene及转移抑制及转移抑制GeneGene。7171癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌
64、肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学1、癌基因（、癌基因（Oncogene）1 1）癌基因发现）癌基因发现l l癌基因（癌基因（OncogeneOncogene）：）： 存在于致癌病存在于致癌病毒、人和动物细胞中能导致细胞恶性转化毒、人和动物细胞中能导致细胞恶性转化的核酸片段，促进细胞的生长和增殖。的核酸片段，促进细胞的生长和增殖。l l癌基因，是生长因子刺激激活细胞分裂癌基因，是生长因子刺激激活细胞分裂途径的主要元件（成分），突变结果使其途径的主要元件（成分），突变结果使其活性增加，使得细胞恶性转化。活性增加，使得细胞恶性转化。l l现已发现现已发现100100多种多种 癌基因癌基因 ，如何发现的，如何发
65、现的呢？呢？7272癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学早在早在19101910年，年，RousRous的研究拉开了癌的研究拉开了癌GeneGene研究的序幕研究的序幕 接接接接 种种种种 鸡肉瘤鸡肉瘤鸡肉瘤鸡肉瘤 无细胞提取物无细胞提取物无细胞提取物无细胞提取物 鸡鸡鸡鸡 肉瘤肉瘤肉瘤肉瘤l l 发现了发现了发现了发现了RousRousRousRous肉瘤病毒（肉瘤病毒（肉瘤病毒（肉瘤病毒（RSVRSVRSVRSV），是），是），是），是RNARNARNARNA（genegenegenegene 组）逆转录病毒。组）逆转录病毒。组）逆转录病毒。组）逆转录病毒。l l 然而，历经然
66、而，历经然而，历经然而，历经 半个世纪几乎无进展。半个世纪几乎无进展。半个世纪几乎无进展。半个世纪几乎无进展。 7373癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学Dulbco研究l l19631963年，年，DulbcoDulbco研究发现研究发现正常细胞感染病正常细胞感染病毒可恶变为癌毒可恶变为癌. .感感染染病毒病毒细胞细胞癌细胞癌细胞l l19691969年，年，HuebnerHuebner等，提出病毒基因致癌假等，提出病毒基因致癌假说，推论在正常细胞中含有与逆转录病毒说，推论在正常细胞中含有与逆转录病毒同源的同源的DNA DNA 序列序列-癌基因。癌基因。7474癌肿瘤遗传学癌肿
67、瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学MartinMartin和和VogtVogt证实证实l19701970年年MartinMartin，和，和Vogt1971Vogt1971年证实，年证实，RSVRSV基因组内含有诱导肿瘤产生的基因组内含有诱导肿瘤产生的基因基因-病毒癌基因病毒癌基因，并命名为，并命名为SrcSrc基因，基因，写成写成V-srcV-src。7575癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学肿瘤肿瘤 病毒分为三类：病毒分为三类：l lDNADNA病毒病毒：感染细胞后病毒：感染细胞后病毒GeneGene组整合到宿组整合到宿主细胞主细胞GeneGene组组. . 如腺病毒如腺病毒E
68、IAEIA、EIBEIB和和SV40SV40病毒。病毒。l l逆转录病毒（逆转录病毒（retrovirusretrovirus）：RNA geneRNA gene组，组，逆转录酶介导逆转录酶介导DNADNA复制，含有三个基因：复制，含有三个基因：7676癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学逆转录病毒（逆转录病毒（retrovirus）gagpolenv核心蛋白逆转录酶外壳蛋白7777癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学急性转化逆病毒急性转化逆病毒:l l病毒颗粒转化宿主细胞快速、高效，基因病毒颗粒转化宿主细胞快速、高效，基因组含有附加的癌基因。组含有附加的癌基因。l l
69、19761976年，年，BishopBishop等，等，在鸡正常细胞中发现在鸡正常细胞中发现有与有与 V-srcV-src基因同原的细胞癌基因，写成基因同原的细胞癌基因，写成C-srcC-src。首次在正常细胞中发现具有转化首次在正常细胞中发现具有转化潜能的基因潜能的基因-细胞癌基因细胞癌基因。l l 此后，相继在其它动物此后，相继在其它动物C C中也发现有癌中也发现有癌GeneGene。7878癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学体外转染（体外转染（transfactiontransfaction）l l体外转染（体外转染（体外转染（体外转染（transfactiontransf
70、actiontransfactiontransfaction）实验证实，癌细胞）实验证实，癌细胞）实验证实，癌细胞）实验证实，癌细胞含有激活的癌基因。含有激活的癌基因。含有激活的癌基因。含有激活的癌基因。提取人膀胱癌细胞系（提取人膀胱癌细胞系（提取人膀胱癌细胞系（提取人膀胱癌细胞系（EJcelllineEJcellline）DNADNA片段片段片段片段转转转转染染染染小鼠细胞（小鼠细胞（小鼠细胞（小鼠细胞（NIH3T3NIH3T3）（小鼠成纤维细胞）（小鼠成纤维细胞）（小鼠成纤维细胞）（小鼠成纤维细胞） 恶性转化细胞恶性转化细胞恶性转化细胞恶性转化细胞l lWeinbergWeinbergWe
71、inbergWeinberg等转染实验证实，转染后的等转染实验证实，转染后的等转染实验证实，转染后的等转染实验证实，转染后的 NIH3T3NIH3T3NIH3T3NIH3T3中中中中含有人膀胱癌的癌基因，含有人膀胱癌的癌基因，含有人膀胱癌的癌基因，含有人膀胱癌的癌基因，并称为并称为并称为并称为H-rasH-rasH-rasH-ras7979癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学体外转染（transfaction）实验8080癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2 2）癌基因的功能分类）癌基因的功能分类l l按原癌基因的产物将按原癌基因的产物将按原癌基因的产物将按原癌基因的
72、产物将100100100100多种癌基因分为五大类多种癌基因分为五大类多种癌基因分为五大类多种癌基因分为五大类l l以以以以SrcSrcSrcSrc为代表的为代表的为代表的为代表的 酪氨酸激酶类酪氨酸激酶类酪氨酸激酶类酪氨酸激酶类（ras,ablras,ablras,ablras,abl），信号传导），信号传导），信号传导），信号传导l l以以以以sissississis为代表的为代表的为代表的为代表的 生长因子类生长因子类生长因子类生长因子类l l以以以以erberberberb为代表的为代表的为代表的为代表的 生长因子受体类生长因子受体类生长因子受体类生长因子受体类l l以以以以mycmy
73、cmycmyc为代表的为代表的为代表的为代表的 核蛋白类和转录因子核蛋白类和转录因子核蛋白类和转录因子核蛋白类和转录因子l l以以以以PRAD1PRAD1PRAD1PRAD1为代表的为代表的为代表的为代表的 细胞周期素、细胞周期素、细胞周期素、细胞周期素、CDK CDK CDK CDK 网络成分和激酶网络成分和激酶网络成分和激酶网络成分和激酶 抑制因子类抑制因子类抑制因子类抑制因子类8181癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌基因的功能分类癌基因的功能分类8282癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学OncogeneOncogeneLocationFunctionLoc
74、ationFunction NucleartranscriptionregulatorsNucleartranscriptionregulators jun jun NucleusTranscriptionfactorNucleusTranscriptionfactor fos fos NucleusTranscriptionfactorNucleusTranscriptionfactor erbA erbA NucleusMemberofsteroidNucleusMemberofsteroidreceptorfamilyreceptorfamilyIntracellularsignaltr
75、ansducersIntracellularsignaltransducers abl abl CytoplasmProteintyrosinekinaseCytoplasmProteintyrosinekinaseraf raf CytoplasmProteinserinekinaseCytoplasmProteinserinekinasegsp gsp CytoplasmG-proteinsubunitCytoplasmG-proteinsubunit ras ras CytoplasmGTP/GDP-bindingproteinCytoplasmGTP/GDP-bindingprotei
76、nMitogenMitogen Sis Sis ExtracellularSecretedgrowthfactoExtracellularSecretedgrowthfactor rMitogenreceptorsMitogenreceptors erbB erbB TransmembraneReceptortyrosinekinaseTransmembraneReceptortyrosinekinasefmsfmsTransmembraneReceptortyrosinekinaseTransmembraneReceptortyrosinekinaseApoptosisApoptosis i
77、nhibitorinhibitor Bcl2 Bcl2 CytoplasmUpstreaminhibitorofCytoplasmUpstreaminhibitorofcaspasecascadecaspasecascade8383癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学3 3）原癌基因激活机制）原癌基因激活机制l l 在正常细胞中存在着与在正常细胞中存在着与癌基因癌基因极为相似，极为相似， 具有转化潜能的一类基因，称为具有转化潜能的一类基因，称为原癌基因原癌基因(proto-oncogene)(proto-oncogene)。l l原癌基因在个体发育或细胞分裂的一定阶段原癌基因在个体
78、发育或细胞分裂的一定阶段十分重要，在成体或平时不表达，或者表达十分重要，在成体或平时不表达，或者表达受到严格的控制，当其发生突变或被异常激受到严格的控制，当其发生突变或被异常激活时，产生的癌蛋白在性质或数量上区别于活时，产生的癌蛋白在性质或数量上区别于正常细胞，就可能导致细胞发生恶性转化。正常细胞，就可能导致细胞发生恶性转化。8484癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l l原癌基因原癌基因质的变化质的变化：突变，重排，产：突变，重排，产生新的嵌合基因生新的嵌合基因发生发生和新的和新的G产物产物量的变化：产物增加量的变化：产物增加癌基因癌基因8585癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗
79、传学癌肿瘤遗传学原癌基因激活方式原癌基因激活方式: :l l（1 1） 基因扩增（基因扩增（amplificationamplification）：l l原癌基因因某种原因自身扩增而过度原癌基因因某种原因自身扩增而过度表达，基因扩增在细胞水平可在显微表达，基因扩增在细胞水平可在显微镜下观察到镜下观察到: :l l双微体双微体（double minute chromosome, double minute chromosome, DMDM）l l和均染区和均染区（homogeneously stain homogeneously stain regions,HSRregions,HSR）。）。8
80、686癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学DMandHSR8787癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学检测EGFR基因扩增8888癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学FISH-检测EGFR基因扩增8989癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学FISH-检测EGFR基因扩增9090癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学例如：l l 乳腺癌乳腺癌乳腺癌乳腺癌 erbB2 erbB2 erbB2 erbB2 l l 神经纤维瘤神经纤维瘤神经纤维瘤神经纤维瘤 N-mycN-mycN-mycN-mycl l 神经母细胞瘤神经母细胞瘤神经母细胞瘤神经
81、母细胞瘤 c-myc c-myc c-myc c-myc 高于正常高于正常高于正常高于正常140140140140倍倍倍倍l l 小细胞肺癌小细胞肺癌小细胞肺癌小细胞肺癌 c-myc c-myc c-myc c-myc 高于正常高于正常高于正常高于正常4-64-64-64-6倍倍倍倍 l l 亚亚亚亚 型型型型 高于正常高于正常高于正常高于正常 20-7620-7620-7620-76倍倍倍倍l l目前已知有多种癌基因扩增，如目前已知有多种癌基因扩增，如目前已知有多种癌基因扩增，如目前已知有多种癌基因扩增，如rasrasrasras家族家族家族家族mycmycmycmyc家族家族家族家族等。扩
82、增范围从几倍到等。扩增范围从几倍到等。扩增范围从几倍到等。扩增范围从几倍到100100100100倍以上。倍以上。倍以上。倍以上。9191癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学（2）突变激活）突变激活l l体细胞内的原癌基因，因点突变而激活成为癌体细胞内的原癌基因，因点突变而激活成为癌体细胞内的原癌基因，因点突变而激活成为癌体细胞内的原癌基因，因点突变而激活成为癌基因，产生异常的基因产物，也可因点突变使基因，产生异常的基因产物，也可因点突变使基因，产生异常的基因产物，也可因点突变使基因，产生异常的基因产物，也可因点突变使基因摆脱正常的调控而过度表达。基因摆脱正常的调控而过度表达。基因
83、摆脱正常的调控而过度表达。基因摆脱正常的调控而过度表达。l l例如：例如：例如：例如：l lH-rasH-rasH-rasH-ras基因是基因是基因是基因是rasrasrasras基因家族成员之一，产物是基因家族成员之一，产物是基因家族成员之一，产物是基因家族成员之一，产物是p21p21p21p21蛋白蛋白蛋白蛋白(RAS(RAS(RAS(RAS蛋白蛋白蛋白蛋白) ) ) )，通常有，通常有，通常有，通常有12121212、13131313和和和和61616161位密码子突位密码子突位密码子突位密码子突变。变。变。变。l l原癌基因原癌基因原癌基因原癌基因 癌基因癌基因癌基因癌基因 MMl l
84、12G12GGGTGTGC CT Tl l甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸9292癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学ras基因及产物的调节机制：基因及产物的调节机制：rasras基因基因（活性）（活性）（活性）（活性） 信号传导信号传导信号传导信号传导细胞活动细胞活动细胞活动细胞活动rasras蛋白蛋白蛋白蛋白+GTPGTP-RAS+GTPGTP-RAS细胞应答过度细胞应答过度细胞应答过度细胞应答过度(ras(ras蛋白具有蛋白具有蛋白具有蛋白具有GTPaseGTPase 快速转变快速转变快速转变快速转变细胞生长、增殖细胞生长、增殖细胞生长、增殖细胞生长、增殖活性
85、，突变后活性降低活性，突变后活性降低活性，突变后活性降低活性，突变后活性降低 转变慢）转变慢）转变慢）转变慢）GDP-RASGDP-RAS失控失控失控失控 （失活）（失活）（失活）（失活） 癌癌癌癌 9393癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学rasras基因及产物的调节机制基因及产物的调节机制9494癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l l研究认为，点突变是癌发生的始动因素，即研究认为，点突变是癌发生的始动因素，即早期变化。但还不足以引发癌的产生，还需早期变化。但还不足以引发癌的产生，还需要其它遗传损伤。要其它遗传损伤。（3 3）染色体重排（）染色体重排（chrom
86、osome chromosome rearrangementrearrangement）l l肿瘤细胞遗传学研究表明，大多数肿瘤都存肿瘤细胞遗传学研究表明，大多数肿瘤都存在染色体数目和结构异常，其随机改变反映在染色体数目和结构异常，其随机改变反映了基因组不稳定性。了基因组不稳定性。l l另外，已知另外，已知150150多种特异的肿瘤染色体断裂多种特异的肿瘤染色体断裂点。染色体断裂重排涉及某些原癌基因的激点。染色体断裂重排涉及某些原癌基因的激活。活。9595癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学例：例：例：例：90%90%90%90%以上的以上的以上的以上的CMLCMLCMLCML，t
87、 (9;22)t (9;22)t (9;22)t (9;22)，形成嵌合基因，形成嵌合基因，形成嵌合基因，形成嵌合基因BCRBCRBCRBCRABLABLABLABL嵌合基因所编码的酪氨酸激酶，对正常控制无应嵌合基因所编码的酪氨酸激酶，对正常控制无应嵌合基因所编码的酪氨酸激酶，对正常控制无应嵌合基因所编码的酪氨酸激酶，对正常控制无应答反应答反应答反应答反应 9696癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学转座（转座（transopositiontransoposition）到活性染色质区而）到活性染色质区而激活激活如：如：如：如：BurkittBurkittBurkittBurkitt
88、 s s s s Lymphoma tLymphoma tLymphoma tLymphoma t（8 8 8 8；14141414）（）（）（）（q24q24q24q24；q32q32q32q32） ，75%75%75%75%85%85%85%85%患者。患者。患者。患者。8 8 8 8号染色体上的号染色体上的号染色体上的号染色体上的mycmycmycmyc基因易位至基因易位至基因易位至基因易位至14141414号染色体长臂上号染色体长臂上号染色体长臂上号染色体长臂上IgHIgHIgHIgH基因旁，在基因旁，在基因旁，在基因旁，在B B B B细胞该区是活性细胞该区是活性细胞该区是活性细胞该
89、区是活性转录区，导致转录区，导致转录区，导致转录区，导致mycmycmycmyc基因过度表达。基因过度表达。基因过度表达。基因过度表达。9797癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学（4 4）启动子插入）启动子插入l l一个细胞原癌基因附近一旦被插入一个强有力一个细胞原癌基因附近一旦被插入一个强有力一个细胞原癌基因附近一旦被插入一个强有力一个细胞原癌基因附近一旦被插入一个强有力的启动子即被激活。的启动子即被激活。的启动子即被激活。的启动子即被激活。 鸟类白细胞增生病毒鸟类白细胞增生病毒鸟类白细胞增生病毒鸟类白细胞增生病毒 （ALVALVALVALV）l l例如：例如：例如：例如：1
90、1 1 1日龄鸡日龄鸡日龄鸡日龄鸡 产生产生产生产生B B B B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤 l l ALVALVALVALV没有癌基因只有一个强有力的启动子，当没有癌基因只有一个强有力的启动子，当没有癌基因只有一个强有力的启动子，当没有癌基因只有一个强有力的启动子，当ALVALVALVALV前病毒（前病毒（前病毒（前病毒（provirusprovirusprovirusprovirus）一旦整合到细胞的癌基）一旦整合到细胞的癌基）一旦整合到细胞的癌基）一旦整合到细胞的癌基因旁，即可诱导细胞癌基因的表达。因旁，即可诱导细胞癌基因的表达。因旁，即可诱导细胞癌基因的表达。因旁，即可诱
91、导细胞癌基因的表达。9898癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 1981 1981 1981 1981年年年年 Hayward Hayward Hayward Hayward 等证明：等证明：等证明：等证明：整合整合整合整合ALVc-mycALVc-myc旁旁旁旁表达高于正常细胞表达高于正常细胞表达高于正常细胞表达高于正常细胞 30-10030-100倍倍倍倍 1982198219821982年年年年 Blain Blain Blain Blain 研究证明：研究证明：研究证明：研究证明： 转化转化转化转化 克隆鼠细胞的克隆鼠细胞的克隆鼠细胞的克隆鼠细胞的c-mosc-mosc-
92、mosc-mos基因基因基因基因 NIH3T3 NIH3T3 NIH3T3 NIH3T3 细胞不转化细胞不转化细胞不转化细胞不转化转化转化转化转化c-mosc-mos基因基因基因基因NIH3T3NIH3T3细胞转化细胞转化细胞转化细胞转化 + +LTRLTR（病毒长末端重复序列）（病毒长末端重复序列）（病毒长末端重复序列）（病毒长末端重复序列）LTRLTR癌基因癌基因癌基因癌基因9999癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2 2、肿瘤抑制基因、肿瘤抑制基因（Tumor Suppression Gene-TSGTumor Suppression Gene-TSG） 存在于正常细胞中能
93、够抑制细胞恶存在于正常细胞中能够抑制细胞恶性转化，对细胞的增殖起负性调节作用的性转化，对细胞的增殖起负性调节作用的基因，其失活使正常细胞增殖失控，进而基因，其失活使正常细胞增殖失控，进而转化形成肿瘤细胞。转化形成肿瘤细胞。其作用恰好与癌基因相反，失活的其作用恰好与癌基因相反，失活的TSGTSG（突变、丧失功能）常发现于人类肿（突变、丧失功能）常发现于人类肿瘤样本中。这些基因编码抑制细胞增殖的瘤样本中。这些基因编码抑制细胞增殖的蛋白蛋白, ,形成肿瘤细胞。形成肿瘤细胞。100100癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l lTSGTSG：在正常情况下对细胞的繁殖具有负调在正常情况下对细
94、胞的繁殖具有负调节作用，抑制癌基因。节作用，抑制癌基因。l lSagerSager于于19901990年指出，在癌的发生过程中，年指出，在癌的发生过程中，需要基因改变，即需要基因改变，即癌基因的激活癌基因的激活和和抑癌基抑癌基因的失活或丢失因的失活或丢失，二者在细胞繁殖的调控，二者在细胞繁殖的调控中起着正负信号的调节作用。中起着正负信号的调节作用。l l现有抑癌基因现有抑癌基因3030多种多种。l l抑癌基因的发现和深入研究乃是癌分子遗抑癌基因的发现和深入研究乃是癌分子遗传学的一重大突破，很大程度上回答了癌传学的一重大突破，很大程度上回答了癌发生这个长期难以解答的问题。发生这个长期难以解答的问
95、题。101101癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学1）TSG的发现及其研究途径的发现及其研究途径（TSG存在的证据）存在的证据）l l肿瘤的发生不仅仅涉及显性癌基因激肿瘤的发生不仅仅涉及显性癌基因激活，而且还涉及其它隐性基因的功能活，而且还涉及其它隐性基因的功能丧失，这其它基因就是抑癌基因。丧失，这其它基因就是抑癌基因。102102癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学细胞融合实验细胞融合实验l lHarrisHarrisHarrisHarris（1971197119711971年）和年）和年）和年）和KleinKleinKleinKlein等等等等20202020年前
96、实验年前实验年前实验年前实验鼠正常细胞鼠正常细胞鼠正常细胞鼠正常细胞肿瘤细胞肿瘤细胞肿瘤细胞肿瘤细胞 丧失成瘤性丧失成瘤性丧失成瘤性丧失成瘤性 鼠鼠鼠鼠 杂种细胞（表型正常）杂种细胞（表型正常）杂种细胞（表型正常）杂种细胞（表型正常）继续培养继续培养继续培养继续培养形成肿瘤形成肿瘤形成肿瘤形成肿瘤 鼠鼠鼠鼠 出现逆分化（肿瘤表型）出现逆分化（肿瘤表型）出现逆分化（肿瘤表型）出现逆分化（肿瘤表型） 肿瘤的抑制与正常染色体存在着相关性，正常肿瘤的抑制与正常染色体存在着相关性，正常肿瘤的抑制与正常染色体存在着相关性，正常肿瘤的抑制与正常染色体存在着相关性，正常染色体上有抑制肿瘤效应的遗传物质染色体上
97、有抑制肿瘤效应的遗传物质染色体上有抑制肿瘤效应的遗传物质染色体上有抑制肿瘤效应的遗传物质TSGTSGTSGTSG。 逆向发生肿瘤现象可能是杂种细胞中携带抑癌逆向发生肿瘤现象可能是杂种细胞中携带抑癌逆向发生肿瘤现象可能是杂种细胞中携带抑癌逆向发生肿瘤现象可能是杂种细胞中携带抑癌基因丢失。基因丢失。基因丢失。基因丢失。103103癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 Stolet Stolet和和ShimizuShimizu微细胞转移实验微细胞转移实验微细胞（含单个染色体微细胞（含单个染色体 ） 转移转移 肿瘤细胞肿瘤细胞 肿瘤生长抑制。肿瘤生长抑制。l l证明抑制基因存在于单个染色体
98、上，并将证明抑制基因存在于单个染色体上，并将TSG TSG 在染色体上定位。在染色体上定位。104104癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学例如：肿瘤细胞转移染色体肿瘤生长抑制l l视网膜母视网膜母C C瘤瘤 13 13 + +l lWilms Wilms 11 11 + +l l神经母细胞瘤神经母细胞瘤 17 17 + + 105105癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学家族性癌的研究家族性癌的研究A A。视网膜母细。视网膜母细。视网膜母细。视网膜母细胞瘤胞瘤胞瘤胞瘤l lRb Gene Rb Gene Rb Gene Rb Gene 是是是是最早发现的最早发现的最早
99、发现的最早发现的TSG TSG TSG TSG ，证据，证据，证据，证据来自于对视来自于对视来自于对视来自于对视网膜母细胞网膜母细胞网膜母细胞网膜母细胞瘤的研究。瘤的研究。瘤的研究。瘤的研究。106106癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学遗传型遗传型散发型散发型107107癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 与与KnodsonKnodson二次打击学说是一致的二次打击学说是一致的，Rb Rb GeneGene缺失或功能丧失，失去对肿瘤细胞的抑缺失或功能丧失，失去对肿瘤细胞的抑制作用，认为制作用，认为Rb Gene Rb Gene 为为TSGTSG。108108癌肿瘤
100、遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学B、Wilms瘤瘤l l在在WilmsWilms瘤患者中发现瘤患者中发现11p13-11p13-，WT1 WT1 Gene Gene定位于定位于11p13 11p13 区域，认为区域，认为WT1WT1为为 TSGTSG。l l WT1 10WT1 10个外显子，个外显子，50kb50kb，传录本，传录本 3kb3kb，编码，编码46464949a a的蛋白质。的蛋白质。109109癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学、家族性腺瘤样息肉、家族性腺瘤样息肉l l家族性腺瘤样息肉（家族性腺瘤样息肉（familial familial adenom
101、atousadenomatouspolyposispolyposis）l l eneene定位于定位于p p，即即 基因基因，转录本，转录本.4kb,.4kb,编码编码2844Aa2844Aa的蛋白的蛋白 质，质， 其突变引起家族性腺瘤样息肉其突变引起家族性腺瘤样息肉 癌癌.APC.APC基因被认为是基因被认为是TSGTSG。110110癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学杂合性丢失杂合性丢失l l杂合性丢失（杂合性丢失（Loss of heterozygosity, Loss of heterozygosity, LOH LOH ）l l应用于检测、鉴定应用于检测、鉴定TSG T
102、SG 。l lLOHLOH：杂合时某一等位基因片段丢失。：杂合时某一等位基因片段丢失。111111癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学LOHLOH：杂合时某一等位基因片段丢失：杂合时某一等位基因片段丢失112112癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学113113癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学LOH114114癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学PCR产物序列分析115115癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学视网膜母细胞瘤的遗传分析视网膜母细胞瘤的遗传分析前三种情况（前三种情况（1 1、2 2和和3 3），肿瘤组织中正常等位基因
103、），肿瘤组织中正常等位基因丢失（丢失（A A），这称为杂合性丢失。），这称为杂合性丢失。116116癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学117117癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学25个遗传标记-10个病例118118癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 选择遗传标记跨基因（选择遗传标记跨基因（选择遗传标记跨基因（选择遗传标记跨基因（TSG TSG TSG TSG ），遗传标记与侯选），遗传标记与侯选），遗传标记与侯选），遗传标记与侯选TSG TSG TSG TSG 相邻，相邻，相邻，相邻，遗传标记的缺失就意味着遗传标记的缺失就意味着遗传标记的缺失就意味
104、着遗传标记的缺失就意味着TSGTSGTSGTSG丢失，在肿瘤细胞中丢失，在肿瘤细胞中丢失，在肿瘤细胞中丢失，在肿瘤细胞中LOH LOH LOH LOH 提示提示提示提示TSG TSG TSG TSG 的存在，在染色体某一区域的存在，在染色体某一区域的存在，在染色体某一区域的存在，在染色体某一区域LOHLOHLOHLOH频率高，可能为频率高，可能为频率高，可能为频率高，可能为TSG TSG TSG TSG 的的的的侯选位点。侯选位点。侯选位点。侯选位点。 LOH LOH LOH LOH 的方法坚定了的方法坚定了的方法坚定了的方法坚定了p53 Genep53 Genep53 Genep53 Gen
105、e，位于，位于，位于，位于17p12 17p12 17p12 17p12 APC Gene APC Gene APC Gene APC Gene位于位于位于位于5q21 5q21 5q21 5q21 等等等等 l lLOHMI（Microsatelliteinstability）NTNT LOHLOH MIMI119119癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2）TSG的功能的功能细胞粘附分子，细胞粘附分子，APCAPC、DCC-DCC-TSGC C周期调控周期调控 ， RBRB、p53-p53-l lTSG TSG 参与细胞周期复杂调控，即作为一种参与细胞周期复杂调控，即作为一种负
106、性调节因子（负性调节因子（negative regulationnegative regulation）。）。其中其中RBRB基因和基因和P53P53基因在细胞周期调控进展基因在细胞周期调控进展中起重要作用，它们的产物在肿瘤细胞中中起重要作用，它们的产物在肿瘤细胞中经常同时失活。经常同时失活。120120癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学RBGene产物的功能产物的功能RBGeneRBGene 转录转录转录转录mRNAmRNA 翻译翻译翻译翻译 110kD(pRb110kD(pRb核蛋白核蛋白核蛋白核蛋白) ) 调控调控调控调控细胞增殖细胞增殖细胞增殖细胞增殖 RBRB广泛表达，
107、编码广泛表达，编码110Kda110Kda核蛋白核蛋白pRBpRB。对控制细胞增殖。对控制细胞增殖起重要作用。起重要作用。 121121癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 Rb GeneRb Gene Rb Gene Rb Gene 突变突变 CyclinCyclin（ CDKCDK，CKICKI） 磷酸化磷酸化磷酸化磷酸化 pRbpRb蛋白蛋白蛋白蛋白 pRbpRb蛋白蛋白蛋白蛋白 （ 激活）激活）激活）激活） 去磷酸化去磷酸化去磷酸化去磷酸化 （失活）（失活）（失活）（失活） pRbpRbpRbpRb降解降解降解降解 病毒蛋白病毒蛋白病毒蛋白病毒蛋白 EIA/SV40TEIA
108、/SV40TEIA/SV40TEIA/SV40T E2F E2F E2F E2F MDM2GeneMDM2GeneMDM2GeneMDM2Gene扩增，扩增，扩增，扩增，GeneGeneGeneGene产物抑制产物抑制产物抑制产物抑制pRbpRbpRbpRb 调节调节 G1G1期期 癌基因变化癌基因变化 DNADNA损伤损伤 S S期期 C C增殖增殖 P53P53 失失 控控 Apoptosis Apoptosis 复制终止复制终止复制终止复制终止 C C过度增殖过度增殖过度增殖过度增殖 直至修复直至修复直至修复直至修复 癌变癌变癌变癌变122122癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤
109、遗传学磷酸化磷酸化l lA A正常情况正常情况 pRbpRb激活激活 失活失活 去磷酸化去磷酸化 它的部分作用是调控一组细胞转录因子它的部分作用是调控一组细胞转录因子- -E2F-E2F。细胞周期进入。细胞周期进入S S期前（期前（2-2-4hr4hr）pRb pRb 磷酸化而失活，解除对磷酸化而失活，解除对E2FE2F的的抑制使细胞进入抑制使细胞进入S S期。期。 123123癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l lB B、磷酸化是由一套、磷酸化是由一套CyclinCyclin、CDKCDK激酶、激酶、 CKICKI控制，即控制细胞周期中重要的检控制，即控制细胞周期中重要的检
110、控点（控点（checkpointcheckpoint）。）。l lC C、MDM2MDM2癌基因与癌基因与pRbpRb结合并抑制结合并抑制pRbpRb，而有，而有利细胞周期进展。利细胞周期进展。l lD D、某些病毒癌基因蛋白、某些病毒癌基因蛋白EIAEIA、SV40TSV40T抗原，抗原，人乳头了瘤病毒人乳头了瘤病毒E7E7蛋白相结合，使蛋白相结合，使pRbpRb降解，降解，或直接使或直接使pRbpRb基因突变功能丧失。基因突变功能丧失。124124癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l l p53p53p53p53与细胞凋亡与细胞凋亡与细胞凋亡与细胞凋亡 : : : : 在在在
111、在Gene Gene Gene Gene 控制下细胞程序化死亡。控制下细胞程序化死亡。控制下细胞程序化死亡。控制下细胞程序化死亡。 A A、停止细胞复制损伤的、停止细胞复制损伤的DNADNA。 B B、参于细胞周期、参于细胞周期G1/SG1/S阶段的阶段的CheckpointCheckpoint（细（细胞缺少胞缺少p53p53或含有其突变时，就不能停止于或含有其突变时，就不能停止于G1G1期），而损伤期），而损伤DNADNA的复制可导致遗传的变化。的复制可导致遗传的变化。 C C、与细胞死亡有关，调节细胞凋亡。这是高、与细胞死亡有关，调节细胞凋亡。这是高水平的细胞结构自然选择的防御。癌的发生就
112、水平的细胞结构自然选择的防御。癌的发生就是这一控制功能的丧失。证明缺乏是这一控制功能的丧失。证明缺乏p53p53的细胞的细胞不能进行凋亡。不能进行凋亡。 现已发现有现已发现有3030多种多种TSGTSG，近年发现的有，近年发现的有FHITFHIT、PTENPTEN（MMAC1MMAC1）等。）等。125125癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学126126癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学127127癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学128128癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学P53P53基因与其它基因间的相互作用基因与其它基因间的相互作
113、用129129癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学3、增变基因、增变基因n增变基因：在确保遗传信息的完整性上起一定作增变基因：在确保遗传信息的完整性上起一定作用，其突变导致用，其突变导致DNADNA复制和修复障碍。复制和修复障碍。n长期以来，肿瘤表现遗传不稳定性：长期以来，肿瘤表现遗传不稳定性： 数目异常数目异常 核型异常核型异常 结构异常结构异常 都和增变基因突变相关。都和增变基因突变相关。 LOHLOH DNADNA MI MI 130癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学增变基因增变基因 n19931993年年FishelFishel在在E.ColiE.Coli和和yeastyeast中发
114、现中发现, ,并将并将MutHLSMutHLS基因称为基因称为mutater genemutater gene。这些基因编。这些基因编码一种错误改正系统码一种错误改正系统-检查检查DNADNA错配错配的碱基对。的碱基对。n增变基因突变会导致增变基因突变会导致10010001001000倍突变率的倍突变率的增加。故现在又称为增加。故现在又称为DNADNA错配修复基因。错配修复基因。nFishelFishel等克隆了人的这一同源基因，等克隆了人的这一同源基因，Muts,Muts,并定位于并定位于2P2P，并迅速鉴定了另三个这样基因。，并迅速鉴定了另三个这样基因。131癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学结肠癌
115、的结肠癌的mutator genemutator gene。 E Ecoli coli 人人 染色体的位置染色体的位置 %HNPCC%HNPCCMuts MSH2 2P15-P22 50-60%Mutl MLH1 3P21.3 30,40% Mutl PMS1 2p31-p33 5%Mutl PMS2 7p22 5% 与与TSGTSG一样，这类基因突变是隐性的，亦需一样，这类基因突变是隐性的，亦需要两次打击机制。要两次打击机制。132癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 错配修复基因（错配修复基因（m misism match atch r repair gene epair gene ，MMRMMR）n
116、DNA错配修复系统（MMR首先是在原核生物中发现) Mut SnMMR系统 Mut L 也称 Mut SLH 途径。 MutHn该系统的修复机制主要依赖于Mut S 、MutL、 MutH， 基因所编码的蛋白、酶分子来完成。nMutS其蛋白的作用是识别错配的碱基位点并与 之结合。n而后MutL 和MutH基因产物依次与MutS形成复合物 进行协同作用。133癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学AGNATTCGTAMutSMutHAGNATTCGTAMutL134癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学另外，该系统还需要其它酶和因子参与另外，该系统还需要其它酶和因子参与 DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII；如：如： DN
117、ADNA连接酶；连接酶； 单链结合蛋白；单链结合蛋白； 外切酶等，从而共同完成修复反应。外切酶等，从而共同完成修复反应。 135癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学人类人类MMR系统系统：n现已阐明，人类现已阐明，人类MMRMMR基因编码的错配修复蛋白可基因编码的错配修复蛋白可相互作用，形成一种多聚复合物，参与细胞错配相互作用，形成一种多聚复合物，参与细胞错配修复反应。修复反应。 修复：修复修复：修复DNADNA复制过程中出现的碱复制过程中出现的碱 作用作用 基错配。基错配。 消除：消除由于简单重复序列之间的消除：消除由于简单重复序列之间的 遗传重组出现的不配对基碱序列。遗传重组出现的不配对基碱序列。13
118、6癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学目的目的n从而有效地防止从而有效地防止DNADNA复制差错的产生。复制差错的产生。n人体细胞中人体细胞中DNA DNA 错配修复反应过程依赖错配修复反应过程依赖于几种人类于几种人类MMRMMR基因产物，因此，其中任基因产物，因此，其中任何一种基因发生突变导致其产物的功能何一种基因发生突变导致其产物的功能丧失，将造成丧失，将造成DNADNA错配，修复功能的异常、错配，修复功能的异常、缺陷、或丧失。缺陷、或丧失。137癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学人类人类MMRMMR基因定位：基因定位： Gene location Exon ORF 产物产物 HMSH2 2p16 16 280
119、2bp 934 aa HMLH1 3p21.3 19 2268bp 756 aa HPMS1 2q31-q33 ? 2795bp 932aa HPMS2 2p22 ? 2586bp 862aa 138癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学人类人类MMRMMR系统与肿瘤系统与肿瘤nDNA DNA 错配修复基因的完整性对确保错配修复基因的完整性对确保DNADNA复制的精确性极为复制的精确性极为重要重要。 DNA MMRDNA MMR系统系统 GeneGene 突变突变 MMRMMR系统缺陷系统缺陷 修复功能下降修复功能下降 MI 肿瘤易感性增强肿瘤易感性增强139癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学微卫星不稳定（微卫星不稳
120、定（Microsatellite DNA Microsatellite DNA instability,MI instability,MI ）n微卫星不稳定（微卫星不稳定（Microsatellite DNA instability,MIMicrosatellite DNA instability,MI） 是指是指T T组织和组织和N N组织相比，其组织相比，其DNADNA等位结构发生简单重等位结构发生简单重复序列的改变，这种改变表现在肿瘤组织与其对应的正复序列的改变，这种改变表现在肿瘤组织与其对应的正常组织常组织PCRPCR产物经电泳后，电泳带出现增加或减少、位置产物经电泳后，电泳带出现增加
121、或减少、位置及带的密度变化。及带的密度变化。 N T LOH MI 140癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l lMMRMMRMMRMMR基因的作用方式类似于肿瘤抑制基因基因的作用方式类似于肿瘤抑制基因基因的作用方式类似于肿瘤抑制基因基因的作用方式类似于肿瘤抑制基因. MMR. MMR. MMR. MMR基因功能丧失需要两次突变事件。例如：基因功能丧失需要两次突变事件。例如：基因功能丧失需要两次突变事件。例如：基因功能丧失需要两次突变事件。例如： 在家族性遗传性非息肉型结肠癌（在家族性遗传性非息肉型结肠癌（在家族性遗传性非息肉型结肠癌（在家族性遗传性非息肉型结肠癌（HNPCCHNPCCHNPCCHNPC
122、C）形成）形成）形成）形成过程。过程。过程。过程。l l第一次突变（生殖第一次突变（生殖第一次突变（生殖第一次突变（生殖CC）MMRGeneMMRGene突变突变突变突变 ，个体对，个体对，个体对，个体对结肠癌易患倾向结肠癌易患倾向结肠癌易患倾向结肠癌易患倾向l l第二次突变（体第二次突变（体第二次突变（体第二次突变（体C C）另一等位基因突变）另一等位基因突变）另一等位基因突变）另一等位基因突变纯合子，功能丧失纯合子，功能丧失纯合子，功能丧失纯合子，功能丧失原癌基因、抑癌基因突变快速积累原癌基因、抑癌基因突变快速积累原癌基因、抑癌基因突变快速积累原癌基因、抑癌基因突变快速积累细胞增殖失调细胞
123、增殖失调细胞增殖失调细胞增殖失调l l7474例例例例HNPCCHNPCC家系家系家系家系中研究表明，复制差（中研究表明，复制差（中研究表明，复制差（中研究表明，复制差（RERRERRERRER） 阳阳阳阳性率高达性率高达性率高达性率高达92%92%92%92%说明说明说明说明MMR Gene MMR Gene MMR Gene MMR Gene 发生突变发生突变发生突变发生突变。141141癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学4 .4 .肿瘤转移基因和肿瘤转移抑制因肿瘤转移基因和肿瘤转移抑制因l l某些肿瘤发展到一定阶段可发生转移，恶性某些肿瘤发展到一定阶段可发生转移，恶性肿瘤的
124、转移是一个复杂的过程，包括癌细胞肿瘤的转移是一个复杂的过程，包括癌细胞由原发性脱落，进入细胞外基质和血管或淋由原发性脱落，进入细胞外基质和血管或淋巴管，并在远处适宜的组织中生长。近年来巴管，并在远处适宜的组织中生长。近年来研究发现，存在着促进转移的肿瘤转移基因研究发现，存在着促进转移的肿瘤转移基因（Tumor metastasis geneTumor metastasis gene）和抑制肿瘤转移）和抑制肿瘤转移的肿瘤转移抑制基因（的肿瘤转移抑制基因（Tumor metastasis Tumor metastasis suppressor genesuppressor gene）142142癌
125、肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学1 1）肿瘤转移基因）肿瘤转移基因1989198919891989年从转移性小鼠乳腺癌细胞中分离出一种与年从转移性小鼠乳腺癌细胞中分离出一种与年从转移性小鼠乳腺癌细胞中分离出一种与年从转移性小鼠乳腺癌细胞中分离出一种与转移相关的基因转移相关的基因转移相关的基因转移相关的基因S100A4(S100A4(S100A4(S100A4(又称为又称为又称为又称为CAL CAL CAL CAL 、p9kap9kap9kap9ka、mtsI)mtsI)mtsI)mtsI)。 编码编码编码编码Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ 结合蛋白促进结合蛋白促进结合蛋白
126、促进结合蛋白促进C C C C运动，影响细胞与细运动，影响细胞与细运动，影响细胞与细运动，影响细胞与细胞外基质粘附，改变蛋白水解活性促进转移。胞外基质粘附，改变蛋白水解活性促进转移。胞外基质粘附，改变蛋白水解活性促进转移。胞外基质粘附，改变蛋白水解活性促进转移。 S100A4S100A4S100A4S100A4表达与人乳腺癌、结肠直肠癌的侵袭表达与人乳腺癌、结肠直肠癌的侵袭表达与人乳腺癌、结肠直肠癌的侵袭表达与人乳腺癌、结肠直肠癌的侵袭转移能力呈正相关。转移能力呈正相关。转移能力呈正相关。转移能力呈正相关。143143癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2 2）肿瘤转移抑制基因）肿
127、瘤转移抑制基因又在人和小鼠中发现又在人和小鼠中发现,nm23,nm23基因的表达与乳基因的表达与乳腺癌等肿瘤的转移密切相关。表达降低与腺癌等肿瘤的转移密切相关。表达降低与人类的某些肿瘤转移力增强有关。人类的某些肿瘤转移力增强有关。 nm23 Genenm23 Gene17q2117q21，编码，编码17kd17kd蛋白。蛋白。144144癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学五、癌的多阶段演化（五、癌的多阶段演化（multistep multistep evolutionevolution）肿瘤的发生肿瘤的发生肿瘤的发生肿瘤的发生涉及多阶涉及多阶涉及多阶涉及多阶段、多基因段、多基因段
128、、多基因段、多基因参与的复杂参与的复杂参与的复杂参与的复杂过程，以结过程，以结过程，以结过程，以结肠直肠癌为肠直肠癌为肠直肠癌为肠直肠癌为例说明其过例说明其过例说明其过例说明其过程：程：程：程：145145癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 癌的多阶段演化癌的多阶段演化 146146癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌的多阶段演化癌的多阶段演化5chrLOHDNA5chrLOHDNA低甲基化低甲基化低甲基化低甲基化正常结肠细胞正常结肠细胞C生长增强生长增强早期腺瘤早期腺瘤APCk-rasAPCk-ras基因激活基因激活基因激活基因激活18chrLOHLOHLOH18
129、chrLOHLOHLOH中期腺瘤中期腺瘤晚期腺瘤晚期腺瘤癌癌转移转移DCC17chrDCC17chr其它其它其它其它chrchr147147癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学上述过程表明，正常细胞经过多次遗传损伤事件，涉上述过程表明，正常细胞经过多次遗传损伤事件，涉上述过程表明，正常细胞经过多次遗传损伤事件，涉上述过程表明，正常细胞经过多次遗传损伤事件，涉及癌基因激活、抑癌基因失活多个及癌基因激活、抑癌基因失活多个及癌基因激活、抑癌基因失活多个及癌基因激活、抑癌基因失活多个GeneGeneGeneGene的变化，经过相应的的变化，经过相应的的变化，经过相应的的变化，经过相应的多阶
130、段演化多阶段演化多阶段演化多阶段演化 而形成恶性表型的过程而形成恶性表型的过程而形成恶性表型的过程而形成恶性表型的过程148148癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学l l在癌的演化中，不存在一个不变的突变序列，而可在癌的演化中，不存在一个不变的突变序列，而可在癌的演化中，不存在一个不变的突变序列，而可在癌的演化中，不存在一个不变的突变序列，而可能是每个连续的阶段都有一生长优势上的序列。能是每个连续的阶段都有一生长优势上的序列。能是每个连续的阶段都有一生长优势上的序列。能是每个连续的阶段都有一生长优势上的序列。1 1 1 1、5q21APC 5q21APC 5q21APC 5q21
131、APC 一个拷贝丢失一个拷贝丢失一个拷贝丢失一个拷贝丢失产生腺瘤样息肉，产生腺瘤样息肉，产生腺瘤样息肉，产生腺瘤样息肉，APCAPCAPCAPC的的的的丢失或突变其早期事件。丢失或突变其早期事件。丢失或突变其早期事件。丢失或突变其早期事件。2 2 2 2、约、约、约、约50%50%50%50%的中、晚期腺瘤，的中、晚期腺瘤，的中、晚期腺瘤，的中、晚期腺瘤，10%10%10%10%早期腺瘤有早期腺瘤有早期腺瘤有早期腺瘤有K-rasK-rasK-rasK-ras的突的突的突的突变变变变与早、中期腺瘤演进有关。与早、中期腺瘤演进有关。与早、中期腺瘤演进有关。与早、中期腺瘤演进有关。3 3 3 3、约
132、、约、约、约50%50%50%50%晚期腺瘤与癌有晚期腺瘤与癌有晚期腺瘤与癌有晚期腺瘤与癌有18q18q18q18q杂合丢失（这在早期、杂合丢失（这在早期、杂合丢失（这在早期、杂合丢失（这在早期、中期腺瘤是不常见的）。即中期腺瘤是不常见的）。即中期腺瘤是不常见的）。即中期腺瘤是不常见的）。即DCCDCCDCCDCC（Deleted in Deleted in Deleted in Deleted in colon cancercolon cancercolon cancercolon cancer）的丢失突变有关。）的丢失突变有关。）的丢失突变有关。）的丢失突变有关。4 4 4 4、直肠癌有高
133、频率的、直肠癌有高频率的、直肠癌有高频率的、直肠癌有高频率的p53p53p53p53的突变，同时由于的突变，同时由于的突变，同时由于的突变，同时由于“ “增变基增变基增变基增变基因因因因” ”的作用。通过其一般突变率使其每一转化成为的作用。通过其一般突变率使其每一转化成为的作用。通过其一般突变率使其每一转化成为的作用。通过其一般突变率使其每一转化成为可能，而不与此每个特殊阶段直接相。可能，而不与此每个特殊阶段直接相。可能，而不与此每个特殊阶段直接相。可能，而不与此每个特殊阶段直接相。149149癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学六、端粒和端粒酶六、端粒和端粒酶端粒（端粒（telo
134、meretelomere）：是真核细胞染色体末端：是真核细胞染色体末端的一种特殊结构，由端粒的一种特殊结构，由端粒DNADNA和蛋白质组成。和蛋白质组成。其端粒其端粒DNADNA是富含是富含G G的高度的高度 保守的重复核苷酸保守的重复核苷酸序列。对染色体具有保护作用。序列。对染色体具有保护作用。150癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学不同物种的端粒不同物种的端粒DNA DNA 序列并不一致，人和其它哺乳序列并不一致，人和其它哺乳动物的端粒动物的端粒DNADNA序列由序列由5533方向的方向的（TTAGGGTTAGGG）n n反复串联组成。在人类大约有反复串联组成。在人类大约有121215Kb15Kb，
135、是非结构基因，不编码蛋白质。，是非结构基因，不编码蛋白质。端粒端粒DNADNA的的33末端较末端较55末端伸出末端伸出121216bp 16bp 的一段的一段弯曲呈帽状结构，保护染色体，防止断裂、重组或弯曲呈帽状结构，保护染色体，防止断裂、重组或降解，促进染色体与核膜粘着，以及减数分裂时同降解，促进染色体与核膜粘着，以及减数分裂时同源染色体配对。源染色体配对。端粒被认为是细胞有丝分裂的端粒被认为是细胞有丝分裂的“生物钟生物钟”，随着细，随着细胞分裂的不断进行，端粒逐渐缩短。当其长度减小胞分裂的不断进行，端粒逐渐缩短。当其长度减小到一定临界值时，细胞趋向衰老、死亡。到一定临界值时，细胞趋向衰老、
136、死亡。151癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学端粒端粒DNA DNA 逐渐变短的主要原因逐渐变短的主要原因：1 1、细胞分裂过程中线形染色体的末端端粒、细胞分裂过程中线形染色体的末端端粒DNADNA不能完全被不能完全被DNADNA指导指导DNADNA多聚酶所复制；多聚酶所复制；2 2、末端的特异性和非特异性降解；、末端的特异性和非特异性降解；3 3、细胞异源端粒之间的不均匀重组。、细胞异源端粒之间的不均匀重组。152癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学影响端粒长度的因素很多，其中主要有：影响端粒长度的因素很多，其中主要有：端粒结合蛋白端粒结合蛋白端粒帽蛋白端粒帽蛋白端粒酶及端粒酶及DNADNA复制酶等复制酶等其中其
137、中端粒酶端粒酶是最主要因素。是最主要因素。端粒酶（端粒酶（telomerasretelomerasre）：）： 是一种逆转录酶，能延长端粒末端，由蛋白质和是一种逆转录酶，能延长端粒末端，由蛋白质和RNA RNA 组成，可以其组成，可以其RNARNA为模板指导为模板指导DNADNA合成，向端粒合成，向端粒末端添加（末端添加（TTAGGGTTAGGG）n n序列，使端粒延长，延长细胞序列，使端粒延长，延长细胞的寿命甚至使其永生化。的寿命甚至使其永生化。153癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学端粒合成机制端粒合成机制154癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学155癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学细胞进入细胞进入G1/SG1/S期
138、，端粒酶活性逐渐增高，而期，端粒酶活性逐渐增高，而在在S S期活性最高，在期活性最高，在G2G2期期/M/M期端粒酶活性逐渐期端粒酶活性逐渐消失。消失。利用利用TRAPTRAP（Telemeric Repeat Amplication Telemeric Repeat Amplication ProtocolProtocol）技术检测正常动物、植物细胞时技术检测正常动物、植物细胞时发现，除个别增生活跃的组织有微弱的端粒发现，除个别增生活跃的组织有微弱的端粒酶活性外，其他组织都没有端粒酶活性，但酶活性外，其他组织都没有端粒酶活性，但在肿瘤细胞、永生型细胞及干细胞（如造血在肿瘤细胞、永生型细胞及干
139、细胞（如造血干细胞）中，端粒酶可被激活，活性增强。干细胞）中，端粒酶可被激活，活性增强。156癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学端粒酶与肿瘤端粒酶与肿瘤在恶性肿瘤中，端粒酶活性明显增高，在恶性肿瘤中，端粒酶活性明显增高，以延长端粒，弥补因细胞分裂而造成的以延长端粒，弥补因细胞分裂而造成的端粒缩短，从而使细胞无限增殖恶化，端粒缩短，从而使细胞无限增殖恶化，甚至使癌细胞永生化。甚至使癌细胞永生化。157癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学UedaUeda报道（报道（19971997，Cancer Res.Cancer Res.），在恶性肿），在恶性肿瘤中瘤中91%91%端粒酶活性增强。端粒酶活性增强。Zheng PZh
140、eng P。S S。19971997，报道，妇科肿瘤中端粒，报道，妇科肿瘤中端粒酶活性增强的占酶活性增强的占95%95%。上述情况表明，绝大多数肿瘤细胞中都呈端上述情况表明，绝大多数肿瘤细胞中都呈端粒酶阳性，而在正常组织中却无表达。揭示，粒酶阳性，而在正常组织中却无表达。揭示，端粒酶可能是一个广泛的肿瘤标致，可用于端粒酶可能是一个广泛的肿瘤标致，可用于肿瘤的诊断。肿瘤的诊断。 Hiyama E Hiyama E （19971997，CancerResCancerRes），通过检），通过检测胰腺肿瘤得出：测胰腺肿瘤得出：95%95%胰腺癌中端粒酶活性增胰腺癌中端粒酶活性增强，而在良性胰腺瘤中为强
141、，而在良性胰腺瘤中为0%0%。158癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学哪么能否应用抑制端粒酶的手段来治疗肿瘤哪么能否应用抑制端粒酶的手段来治疗肿瘤呢？呢？ 这个问题正是目前人们关注的问题，也这个问题正是目前人们关注的问题，也是研究的热点。是研究的热点。研究者们建议利用端粒酶抑制剂进行肿瘤治研究者们建议利用端粒酶抑制剂进行肿瘤治疗。疗。7-deaza-d ATP7-deaza-d ATP（7-7-脱氮脱氮-2-2脱氧腺苷酸）和脱氧腺苷酸）和7-7-deaza-d GTPdeaza-d GTP（7-7-脱氮脱氮-2-2脱氧鸟苷酸）是潜在脱氧鸟苷酸）是潜在的端粒酶抑制剂，二者都可通过端粒酶的催的端粒酶抑制剂，
142、二者都可通过端粒酶的催化作用惨入到端粒化作用惨入到端粒DNADNA中，由于它们的掺入使中，由于它们的掺入使端粒过早地缩短，开僻了肿瘤治疗的新途径。端粒过早地缩短，开僻了肿瘤治疗的新途径。159癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学KanazawaKanazawa制备一种锤头核酸酶制备一种锤头核酸酶telorztelorz，作用，作用于人类端粒酶的于人类端粒酶的RNA RNA 成分，对已合成的端粒成分，对已合成的端粒酶酶RNARNA成分具有特异分解作用，对端粒酶有明成分具有特异分解作用，对端粒酶有明显的抑制作用。显的抑制作用。应用反义核酸治疗方法，人工合成反义应用反义核酸治疗方法，人工合成反义DNA/RNA
143、DNA/RNA 抑制端粒酶的作用。抑制端粒酶的作用。160癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学核酶核酶161癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学核酶162癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学RNARNA干涉干涉近年来的研究表明近年来的研究表明将与将与mRNA对应的正义对应的正义RNA和反义和反义RNA组组成的双链成的双链RNA(dsRNA)导入细胞，可以使导入细胞，可以使mRNA发生特异性的降解，导致其相应的基发生特异性的降解，导致其相应的基因沉默。这种转录后基因沉默机制因沉默。这种转录后基因沉默机制(post-transcriptionalgenesilencing,PTGS)被被称为称为RNA干扰（干扰（RNAi）。）。16
144、3癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学164癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学GFP报告基因-RNAi165癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学166癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学167癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学168癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学169癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学RNA干涉05/11/18cellwangxiaodong170癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学RNAi的分子机制的分子机制RNA干扰包括干扰包括起始阶段和效应阶段起始阶段和效应阶段(inititationandeffectorsteps)。在起始阶段在起始阶段加入的小分子加入的小分子RNA被切割为被切割为21-23核苷酸长的小分子干扰核苷酸长的小分子干扰RNA片段片段(sm
145、allinterferingRNAs,siRNAs)。证据表明；一个称为。证据表明；一个称为Dicer的酶，的酶，是是RNaseIII家族中特异识别双链家族中特异识别双链RNA的一员，它能的一员，它能以一种以一种ATP依赖的方式逐步切割由外源导入或者由依赖的方式逐步切割由外源导入或者由转基因，病毒感染等各种方式引入的双链转基因，病毒感染等各种方式引入的双链RNA，将，将RNA降解为降解为21-23bp的双链的双链RNAs(siRNAs)，每个，每个片段的片段的3端都有端都有2个碱基突出。个碱基突出。171癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学172癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学在在RNAi效应阶段效应阶段siRN
146、A双链结合一个核酶复合双链结合一个核酶复合物从而形成所谓物从而形成所谓RNA诱导沉默复合物（诱导沉默复合物（RNA-inducedsilencingcomplex,RISC）。激活。激活RISC需要一个需要一个ATP依赖的将小分子依赖的将小分子RNA解双链的过程。解双链的过程。激活的激活的RISC通过碱基配对定位到同源通过碱基配对定位到同源mRNA转录本转录本上，并在距离上，并在距离siRNA3端端12个碱基的位置切割个碱基的位置切割mRNA。尽管切割的确切机制尚不明了，但每个尽管切割的确切机制尚不明了，但每个RISC都包都包含一个含一个siRNA和一个不同于和一个不同于Dicer的的RNA酶
147、酶(Ago2)173癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学如何进行RNAi试验(一)siRNA的设计 在设计在设计RNAiRNAi实验时，可以先在以下网站进行目标序列的实验时，可以先在以下网站进行目标序列的筛选：筛选： http:/ tm http:/ http:/www.ic.sunysb.edu/Stu/shilin/rnai.html http:/www.ic.sunysb.edu/Stu/shilin/rnai.htmlhttp:/ (二二)siRNA)siRNA的制备的制备 1.1.化学合成化学合成 公司都可以根据用户要求提供高质量的化学合成公司都可以根据用户要求提供高质量的化学合成siRNAsi
148、RNA。 2.2.体外转录体外转录 以以DNA OligoDNA Oligo为模版，通过体外转录合成为模版，通过体外转录合成siRNAssiRNAs。 3.3.用用RNase III RNase III 消化长片断双链消化长片断双链RNARNA制备制备siRNAsiRNA dsRNA dsRNA消化法的主要优点在于可以跳过检测和筛选有效消化法的主要优点在于可以跳过检测和筛选有效siRNAsiRNA序列的。序列的。 4. siRNA4. siRNA表达载体表达载体 siRNAsiRNA表达载体的优点在于可以进行较长期研究表达载体的优点在于可以进行较长期研究带有带有抗生素标记的载体可以在细胞中持续
149、抑制靶基因的表达，持抗生素标记的载体可以在细胞中持续抑制靶基因的表达，持续数星期甚至更久。续数星期甚至更久。 5. siRNA5. siRNA表达框架表达框架 siRNAsiRNA表达框架表达框架(siRNA expression cassettes(siRNA expression cassettes，SECs)SECs)是是一种由一种由PCRPCR得到的得到的siRNAsiRNA表达模版，包括一个表达模版，包括一个RNA pol IIIRNA pol III启启动子，一段发夹结构动子，一段发夹结构siRNAsiRNA，一个，一个RNA pol IIIRNA pol III终止位点，能终止位
150、点，能够直接导入细胞进行表达而无需事前克隆到载体中。够直接导入细胞进行表达而无需事前克隆到载体中。175癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学176癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学177癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学( (三三)siRNA)siRNA的转染的转染1.磷酸钙共沉淀磷酸钙共沉淀将氯化钙，将氯化钙，RNA(或或DNA)和磷酸缓冲液混合，沉淀形成包含和磷酸缓冲液混合，沉淀形成包含DNA且极且极小的不溶的磷酸钙颗粒。磷酸钙小的不溶的磷酸钙颗粒。磷酸钙-DNA复合物粘附到细胞膜并通过胞饮进复合物粘附到细胞膜并通过胞饮进入目的细胞的细胞质。入目的细胞的细胞质。2.电穿孔法电穿孔法电穿孔通过将细胞暴露在短暂的高场强电脉冲
151、中转导分子。将细胞悬浮液电穿孔通过将细胞暴露在短暂的高场强电脉冲中转导分子。将细胞悬浮液置于电场中会诱导沿细胞膜的电压差异，据认为这种电压差异会导致细置于电场中会诱导沿细胞膜的电压差异，据认为这种电压差异会导致细胞膜暂时穿孔。胞膜暂时穿孔。3.DEAE-葡聚糖和葡聚糖和polybrene带正电的带正电的DEAE-葡聚糖或葡聚糖或polybrene多聚体复合物和带负电的多聚体复合物和带负电的DNA分子使分子使得得DNA可以结合在细胞表面。通过使用可以结合在细胞表面。通过使用DMSO或甘油获得的渗透休克将或甘油获得的渗透休克将DNA复合体导入。复合体导入。4.机械法机械法转染技术也包括使用机械的方
152、法，比如显微注射和基因枪（转染技术也包括使用机械的方法，比如显微注射和基因枪（biolisticparticle）将）将DNA，RNA或蛋白直接转入细胞质或细胞核。或蛋白直接转入细胞质或细胞核。5.阳离子脂质体试剂阳离子脂质体试剂形成形成DNA-阳离子脂质体复合物。被俘获的阳离子脂质体复合物。被俘获的DNA就会被导入培养的细胞。就会被导入培养的细胞。178癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学RNAi的应用前景的应用前景1.研究基因功能的新工具研究基因功能的新工具2.研究信号传导通路的新途径研究信号传导通路的新途径3.开展基因治疗的新策略开展基因治疗的新策略179癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学1.研究基因功能的新
153、工具研究基因功能的新工具已有研究表明已有研究表明RNAi能够在哺乳动物中灭活或能够在哺乳动物中灭活或降低特异性基因的表达，制作多种表型，而降低特异性基因的表达，制作多种表型，而且抑制基因表达的时间可以随意控制在发育且抑制基因表达的时间可以随意控制在发育的任何阶段，产生类似基因敲除的效应。的任何阶段，产生类似基因敲除的效应。RNAi将大大促进对这些新基因功能的研究。将大大促进对这些新基因功能的研究。与传统的基因敲除技术相比，这一技术具有与传统的基因敲除技术相比，这一技术具有投入少，周期短，操作简单等优势，近来投入少，周期短，操作简单等优势，近来RNAi成功用于构建转基因动物模型的报道日成功用于构
154、建转基因动物模型的报道日益增多，标志着益增多，标志着RNAi将成为研究基因功能不将成为研究基因功能不可或缺的工具。可或缺的工具。180癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学2.研究信号传导通路的新途径研究信号传导通路的新途径联合利用传统的缺失突变技术和联合利用传统的缺失突变技术和RNAi技术技术,可以很可以很容易地确定复杂的信号传导途径中不同基因的上下容易地确定复杂的信号传导途径中不同基因的上下游关系，游关系，Clemensy等应用等应用RNAi研究了果蝇细胞系研究了果蝇细胞系中胰岛素信息传导途径中胰岛素信息传导途径,取得了与已知胰岛素信息传取得了与已知胰岛素信息传导通路完全一致的结果导通路完全一致的结果.
155、在此基础上分析了在此基础上分析了DSH3PX1与与DACK之间的关系之间的关系,证实了证实了DACK是位于是位于DSH3PX1磷酸化的上游激酶磷酸化的上游激酶.RNAi技术较传统的转染实验简单、快速、重复性技术较传统的转染实验简单、快速、重复性好，克服了转好，克服了转染实验中重组蛋白特异性聚集和转染染实验中重组蛋白特异性聚集和转染效率不高的缺点，效率不高的缺点，因此认为因此认为RNAi技术将可能成为技术将可能成为研究细胞信号传导通路的新途径。研究细胞信号传导通路的新途径。181癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学3.开展基因治疗的新策略开展基因治疗的新策略RNAi具有抵抗病毒入侵，抑制转座子活动，防止自私
156、基因具有抵抗病毒入侵，抑制转座子活动，防止自私基因序列过量增殖等作用，因此可以利用序列过量增殖等作用，因此可以利用RNAi现象产生抗病毒现象产生抗病毒的植物和动物，并可利用不同病毒转录序列中高度同源区段的植物和动物，并可利用不同病毒转录序列中高度同源区段相应的相应的dsRNA抵抗多种病毒。抵抗多种病毒。肿瘤是多个基因相互作用的基因网络调控的结果，传统技术肿瘤是多个基因相互作用的基因网络调控的结果，传统技术诱发的单一癌基因的阻断不可能完全抑制或逆转肿瘤的生长诱发的单一癌基因的阻断不可能完全抑制或逆转肿瘤的生长,而而RNAi可以利用同一基因家族的多个基因具有一段同源性可以利用同一基因家族的多个基因
157、具有一段同源性很高的保守序列这一特性很高的保守序列这一特性,设计针对这一区段序列的设计针对这一区段序列的dsRNA分子，只注射一种分子，只注射一种dsRNA即可以产生多个基因同时剔除的即可以产生多个基因同时剔除的表现，也可以同时注射多种表现，也可以同时注射多种dsRNA而将多个序列不相关的而将多个序列不相关的基因同时剔除。基因同时剔除。182癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学表观基因组学表观基因组学/ /遗传学遗传学在不影响在不影响DNADNA序列的情况下对其修饰序列的情况下对其修饰, ,不仅不仅影响个体的发育而且可遗传影响个体的发育而且可遗传. . 如如: :一卵双生在同一环境中生一卵双生在同一环境中
158、生, ,成年后表现成年后表现出性格、健康等方面的差异出性格、健康等方面的差异-表观遗传。表观遗传。 经典的遗产物质经典的遗产物质-核酸（核酸（DNADNA）储存和传递）储存和传递遗传信息。遗传信息。 表观遗传修饰也可记忆、遗传，向传统的表观遗传修饰也可记忆、遗传，向传统的遗传规律提出挑战。遗传规律提出挑战。183癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学DNADNA甲基化甲基化-表观遗传表观遗传DNADNA甲基化一般指构成甲基化一般指构成DNADNA的四个碱基之一的胞嘧啶发的四个碱基之一的胞嘧啶发生异常，从而导致基因活性发生变化，即基因被生异常，从而导致基因活性发生变化，即基因被“打打开开”或或“关闭关闭”。这
159、种变化容易诱发癌症等疾病。绘。这种变化容易诱发癌症等疾病。绘制出的制出的DNADNA甲基化图谱将可能用于诊断疾病，甚至能在甲基化图谱将可能用于诊断疾病，甚至能在基因突变前预测人患癌症的风险性。基因突变前预测人患癌症的风险性。而科学家认为，大约一半的人类疾病可归咎于基因，而科学家认为，大约一半的人类疾病可归咎于基因，而另外一半则与非遗传因素有密切联系，其中表遗传而另外一半则与非遗传因素有密切联系，其中表遗传因素又占据非遗传因素的一定比例。至于因素又占据非遗传因素的一定比例。至于DNADNA甲基化，甲基化，它只是表遗传因素中较重要的一种。它只是表遗传因素中较重要的一种。184癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传
160、学DNA甲甲基基化化仅仅限限于于CpG双双核核苷苷酸酸（人人DNA约约3%胞胞嘧嘧啶啶甲甲基基化化），CpG在在胞胞嘧嘧啶啶甲甲基基转转移移酶酶作作用用下下，加加-CH3到到胞胞嘧嘧啶啶5C原原子子上上，形形成成5-甲甲基基胞胞嘧嘧啶啶，其其化化学学上上不不稳稳定定并并易易于于脱脱氨氨基基形形成成胸胸腺腺嘧啶嘧啶(T)。185癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学186癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学5CpG3甲基转移酶甲基转移酶5CmpG33GpC53GpCm5甲基化后复制甲基化后复制5CmpG3DNA复制复制3GpC5甲基化后脱氨基及复制甲基化后脱氨基及复制5CmpG3去氨基去氨基5TpG33GpCm53GpC
161、m55TpG3DNA复制复制3ApCm5187癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学如：肿瘤组织中如：肿瘤组织中DNADNA常有异常甲基化作用。常有异常甲基化作用。甲基化甲基化激活癌基因。激活癌基因。另一方面，可使另一方面，可使TSG 5TSG 5端启动子调控区端启动子调控区CpGCpG岛异常甲基化，而抑制岛异常甲基化，而抑制mRNAmRNA转录作用，导致转录作用，导致TSG TSG 失活。失活。188癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学DNA序列分析189癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学细胞凋亡细胞凋亡-与肿瘤与肿瘤细胞凋亡在肿瘤和其它疾病中具有重要的意义。细胞凋亡在肿瘤和其它疾病中具有重要的意义。 自自19721972年年
162、 KerrKerr提出细胞凋亡这一概念后，目前提出细胞凋亡这一概念后，目前在很多生物学领域进行广泛的研究。在很多生物学领域进行广泛的研究。 8080年代末期开始成为肿瘤病因学、病理学研究年代末期开始成为肿瘤病因学、病理学研究热点，人们对细胞凋亡的认识逐渐深入，对细胞凋热点，人们对细胞凋亡的认识逐渐深入，对细胞凋亡发生分子机理的了解越来越透彻，然而也发现这亡发生分子机理的了解越来越透彻，然而也发现这一过程远非原来想象的那样简单，而是包含了复杂一过程远非原来想象的那样简单，而是包含了复杂的调控机制。的调控机制。190癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 尽管仍有许多问题甚至是关键的问题没有尽管仍有许多问题甚至
163、是关键的问题没有搞清楚搞清楚, ,但近几年的研究在凋亡信号转导途径、但近几年的研究在凋亡信号转导途径、细胞凋亡的生化反应机制以及细胞凋亡的基细胞凋亡的生化反应机制以及细胞凋亡的基因调控等方面都取得了显著的进展。因调控等方面都取得了显著的进展。 近几年来对细胞凋亡的最活跃领域包括：近几年来对细胞凋亡的最活跃领域包括： 细胞凋亡进程中重要的执行者细胞凋亡进程中重要的执行者Caspases; Caspases; 与细胞凋亡进程密切相关的线粒体；与细胞凋亡进程密切相关的线粒体； 若干重要的细胞凋亡调控基因若干重要的细胞凋亡调控基因. .191癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学细胞凋亡的基本机制细胞凋亡的基本机制
164、多细胞生物在凋亡过程中拥有相似的酶反应多细胞生物在凋亡过程中拥有相似的酶反应机制。美丽线虫（机制。美丽线虫（Caenorhabditis Caenorhabditis ElegansElegans）长久以来一直作为研究细胞凋亡）长久以来一直作为研究细胞凋亡机制核心组分的一个良好的模型。机制核心组分的一个良好的模型。研究发现了三个重要的基因：研究发现了三个重要的基因： 促进凋亡的促进凋亡的CED-3CED-3、CED-4CED-4 抑制细胞凋亡的抑制细胞凋亡的CED-9.CED-9.192癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学CED-3CED-3是一个蛋白酶，激活的是一个蛋白酶，激活的CED-3 CED-3
165、可以水可以水解靶蛋白从而使细胞死亡解靶蛋白从而使细胞死亡. .CED-4+CED-3CED-4+CED-3促进促进CED-3CED-3激活，激活，CED-9+CED-4 CED-9+CED-4 阻止激活阻止激活CED-3CED-3。正常情况下，正常情况下，CED-9+CED-4CED-9+CED-4结合结合CED-3CED-3，CED-3CED-3不激活状态。不激活状态。细胞凋亡信号会引起细胞凋亡信号会引起CED-9CED-9在上述复合体上解在上述复合体上解离下来，激活离下来，激活CED-3CED-3并最终发生凋亡。并最终发生凋亡。193癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学脊椎动物则进化了一整套的基因家族
166、：脊椎动物则进化了一整套的基因家族： 1. 1. 哺乳动物哺乳动物CaspasesCaspases与与CED-3CED-3同源同源 ； 2. Apaf-12. Apaf-1基因与基因与CED-4CED-4同源；同源； 3. 3. 哺乳动物哺乳动物Bcl-2Bcl-2基因家族与基因家族与CED-9CED-9在结构在结构和功能上相似，但分为促进和抑制亚群。和功能上相似，但分为促进和抑制亚群。194癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学细胞凋亡的信号转导途径细胞凋亡的信号转导途径细胞内外的许多信号刺激可以诱导细胞发生凋亡，细胞内外的许多信号刺激可以诱导细胞发生凋亡，如相应配体结合死亡受体如相应配体结合死亡受体.
167、.如如FasFas、TNFRTNFR等、紫外线等、紫外线照射和电离辐射、抗癌药物、生长因子缺乏、过度照射和电离辐射、抗癌药物、生长因子缺乏、过度表达某些特定的癌基因和抑癌基因等。尽管这些信表达某些特定的癌基因和抑癌基因等。尽管这些信号以及随后的反应途径多种多样，但现已公认，细号以及随后的反应途径多种多样，但现已公认，细胞凋亡后期的共同途径是胞凋亡后期的共同途径是CaspasesCaspases的激活。的激活。Caspasesareafamilyofcysteineproteasesthatarekeymediatorsofprogrammedcelldeathorapoptosis.195癌肿
168、瘤遗传学癌肿瘤遗传学CaspasesCaspases在细胞凋亡中的作用：在细胞凋亡中的作用： CaspasesCaspases与与CED-3CED-3在序列和结构上同源，它在序列和结构上同源，它们是一类进化上保守的们是一类进化上保守的半胱氨酸蛋白酶家族半胱氨酸蛋白酶家族。功能上，激活的功能上，激活的CaspasesCaspases可以水解包括细胞可以水解包括细胞调节、细胞信号转导、调节、细胞信号转导、DNADNA修复、组织平衡、修复、组织平衡、细胞存活等环节中重要的蛋白，从而使细胞细胞存活等环节中重要的蛋白，从而使细胞表现为凋亡特有的形态学及生化特征：表现为凋亡特有的形态学及生化特征：细胞细胞
169、皱缩、断裂，染色质聚集，皱缩、断裂，染色质聚集，DNADNA降解，以及随降解，以及随后的凋亡细胞被吞噬细胞迅速地清除等后的凋亡细胞被吞噬细胞迅速地清除等。196癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学线粒体在细胞凋亡中的重要性线粒体在细胞凋亡中的重要性线粒体在促凋亡信号和线粒体在促凋亡信号和CaspasesCaspases激活之间起着不可激活之间起着不可替代的作用。替代的作用。线粒体在细胞凋亡中的作用包括线粒体在细胞凋亡中的作用包括：释放：释放CaspasesCaspases激激活因子如活因子如Cyto-cCyto-c；丧失电子转移功能并减少能量的；丧失电子转移功能并减少能量的产生；线粒体跨膜电位的消失以及与
170、产生；线粒体跨膜电位的消失以及与BCL-2BCL-2蛋白家族蛋白家族促凋亡和抑制凋亡功能相关等方面。促凋亡和抑制凋亡功能相关等方面。 线粒体及线粒体及Cyto-cCyto-c在细胞凋亡中的中心地位虽然在在细胞凋亡中的中心地位虽然在不同信号诱导的细胞凋亡中不一定具有普遍意义，不同信号诱导的细胞凋亡中不一定具有普遍意义，但线粒体作为细胞内死亡信号的感受者和放大者在但线粒体作为细胞内死亡信号的感受者和放大者在细胞凋亡中的重要性是勿庸置疑的。细胞凋亡中的重要性是勿庸置疑的。197癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 重要的凋亡调控基因重要的凋亡调控基因Bcl-2Bcl-2基因家族：新发现的成员使基因家族：新发现的
171、成员使Bcl-2Bcl-2基因家族基因家族越来越庞大。越来越庞大。包括：包括： 抑制细胞凋亡抑制细胞凋亡的的Bcl-2Bcl-2、Bcl-xLBcl-xL、A1/Bf1-1A1/Bf1-1、Bcl-Bcl-w w、Nr13Nr13、Mcl-1; Mcl-1; 促进细胞凋亡促进细胞凋亡的的BaxBax、BikBik、BakBak、BadBad、BidBid、HrkHrk、Bcl-xSBcl-xS等。等。 而更引人注目的而更引人注目的Bcl-2Bcl-2家族蛋白作用的生化机制中家族蛋白作用的生化机制中与与CaspasesCaspases和线粒体之间的密切关系。在细胞凋亡和线粒体之间的密切关系。在细
172、胞凋亡信号转导中，不可能是简单的一连串事件的组合，信号转导中，不可能是简单的一连串事件的组合，参与其中调控的其它基因还有很多，如参与其中调控的其它基因还有很多，如CeramideCeramide、NF-BNF-B等。等。 198癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 凋亡机制的研究进展非常迅速，但仍有很凋亡机制的研究进展非常迅速，但仍有很多问题需要更进一步的了解。多问题需要更进一步的了解。 凋亡精确的生化机制及其不同的信号转导凋亡精确的生化机制及其不同的信号转导途径的调控；新的凋亡调控相关基因的发现；途径的调控；新的凋亡调控相关基因的发现；相关疾病如肿瘤中凋亡分子机制的异常；这相关疾病如肿瘤中凋亡分子机制的
173、异常；这些机制在疾病治疗中的意义等等。些机制在疾病治疗中的意义等等。 因此，要想搞清凋亡的复杂而精致的调控因此，要想搞清凋亡的复杂而精致的调控网络看来尚需时日。网络看来尚需时日。 199癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学凋亡机制凋亡机制200癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 癌基因激活癌基因激活n综上所述综上所述 C C癌变癌变 抑癌基因失活抑癌基因失活201癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学 癌基因癌基因 油门油门比喻比喻 端粒酶油端粒酶油 抑癌基因抑癌基因 闸闸 紊紊 乱乱 肿瘤发生肿瘤发生202癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学复习题复习题1 1、概念、概念肿瘤抑制基因（肿瘤抑制基因（TSGTSG）、癌基因、微卫星不）、癌基因、微卫星不稳定（稳定（MIMI）、端粒、端粒酶）、端粒、端粒酶2 2、叙述题、叙述题1 1）简述肿瘤染色体异常机制）简述肿瘤染色体异常机制2 2）简述）简述KnudsonKnudson二次突变学说二次突变学说3 3）简述原癌基因激活机制）简述原癌基因激活机制4 4）简述抑癌基因存在的证据）简述抑癌基因存在的证据203癌肿瘤遗传学癌肿瘤遗传学
