医学遗传学肿瘤与遗传ppt课件

第九章 肿瘤与遗传 本章重点内容提示本章重点内容提示 uu染色体不稳定综合征的类型染色体不稳定综合征的类型 uu PhPh染色体和染色体和14q+14q+染色体形成机制及意染色体形成机制及意 义义 uu癌基因概念、功能分类、激活机制癌基因概念、功能分类、激活机制 uu抑癌基因及研究途径抑癌基因及研究途径 uu二次突变学说二次突变学说 uu肿瘤发生的多阶段过程（以结肠癌为例肿瘤发生的多阶段过程（以结肠癌为例 ） 肿瘤：（ tumor）是机体在各种致瘤因素作用 下，局部组织的细胞在基因水平上失去对其生 长的正常调控，导致克隆性异常增生而形成的 新生物。一群生长失去正常调控的细胞形 成的新赘生物（neoplasm）。 肿瘤 85%为癌(carcinoma)，源于上皮细胞； 2%为肉瘤(sarcoma)，源于结缔组织、骨或肌 肉组织； 5%为淋巴瘤(lymphoma)，源于免疫系统特别 是脾及淋巴结的白细胞； 3%为白血病(leukemia)，源于骨髓造血细胞 。 肿瘤是一种体细胞遗传病 肿瘤的发生具有家族聚集性和种族差异 ，也受环境因素的影响，因此肿瘤的发生是 环境因素和遗传因素共同作用的结果。 环境因素只有改变遗传物质的结构和功 能才能使正常细胞转变为癌细胞。所以肿瘤 发生的本质是体细胞遗传物质的改变。 肿瘤是一种多阶段、多因素、多基因参与肿瘤是一种多阶段、多因素、多基因参与 的复杂疾病。的复杂疾病。 n n多阶段：不典型增生多阶段：不典型增生- -早期癌早期癌- -晚期癌晚期癌 n n多因素：遗传因素多因素：遗传因素- -环境因素环境因素 n n多基因：癌基因多基因：癌基因- -抑癌基因抑癌基因- -肿瘤转移相关肿瘤转移相关 基因基因- -错配修复基因错配修复基因 肿瘤遗传学（Cancer Genetics) 应用遗传学的基本原理、方法，从遗传 方式、遗传流行病学、细胞遗传和分子遗传 学等不同的角度探讨肿瘤发生与遗传的关系 ,肿瘤防治的新途径，进而开辟一门多学科 渗透的新兴学科。 肿瘤属于一种体细胞遗传病，各种环境因素 作用于体细胞的遗传物质，引起DNA或染色体改 变，在此基础上，一个体细胞才能去分化并无限 制地增殖而形成肿瘤细胞，又经过促进和进展等 过程，才形成各种恶性肿瘤。 致瘤因素 正常细胞 肿瘤细胞 基因改变 l肿瘤的特征： 1、呈持续性、自主性生长，与机体不协调， 原因去除仍能继续生长。 2、具有不成熟性，在不同 程度上失去了分化 成熟的能力。 3、有害无益。 l癌症发生的现状： 肿瘤是一类严重危害人类健康的疾病常 见病、多发病。 在发达国家，癌症占死亡构成的20% 据WHO和国际癌症研究机构（IARC）2002年 报道，全球因癌症死亡的人数占死亡总人数的 12% 预计未来10年全球每年新增癌症患者人数 将达到1500万人，即到2020年全世界癌症发病 率将比现在增加50%。到2030年，全球可能将有 2640万人患癌，其中1700万人将因此死亡。 2000年全球常见癌症的统计 新发病例1010万 死亡人数620万 现患病例2240万 主要癌症按发病率 按死亡率 肺癌 肺癌 乳腺癌 胃癌 结直肠癌 肝癌 胃癌 结直肠癌 Parkin DM, et al. Int J Cancer, 2001;94:153-156. 结直肠癌结直肠癌宫颈癌 食管癌食管癌 肺癌 胃癌 肺癌 肝癌 肝癌 肝癌食管癌 肺癌 胃癌 胃癌主要癌症 人数约150万 94.36/10万 84.58/10万 死亡率 2000年 90年代 70年代 中国常见癌症的统计 董志伟等。中国癌症控制策略研究报告，2002;11:250-260. 在我国，男性癌症患者死亡居各类死因的第二位 ，占全部死亡的11.31%；女性占第三位，占总死 亡率的 8.85%。 在所有癌症中: l男性的三大杀手是肺癌（29%）、前列腺癌（11% ）和直肠癌（9%）； l女性的三大杀手是肺癌（26%）、乳腺癌（15%） 和直肠癌（9%） 大量的证据表明，肿瘤的发生与遗传和环境 有密切的关系。大部分肿瘤与基因突变相关； 肿瘤易感性与多基因相关。 肿瘤发生的几个观点: l癌发生于一个细胞的（恶变）克隆。 癌起源于单细胞的恶变 l癌有家族性和散发性。 发生在生殖细胞的突变是可遗传的 l肿瘤的发生多因素、多基因、多阶段、多途径 癌发生涉及多个基因的变化。 细胞水平癌是体细胞遗传 基因水平癌是多基因病 癌的发生与常见的复杂性疾病一样，也是由遗传 因素（基因变化）和环境相互作用的结果 癌是多因素病 癌的遗传事件不是单一而是多途径如DNA甲基化 。 癌是多途径机制 癌的发生经历基因多次突变的累积，其发展是一 个多阶段的过程。 癌是多阶段 早发现、早治疗、早预防 第一节 环境因素与肿瘤发生 l化学致癌物 l射线 l病毒 l烟草和酒精等 一、化学致癌物 是80-90%人类肿瘤形成的病因。 大量的动物实验证实：肿瘤发生需要两个主 要阶段，即始动阶段和促进阶段。 l当细胞暴露于一定量的始动剂可能癌变时，标 志始动阶段的开始。始动阶段通常是快速的，且 不可逆转。 l促进阶段的特点是肿瘤细胞（始动细胞）的永 生化和克隆化。此外，促进阶段的因素（促进剂 ）不直接影响DNA，故对细胞的影响是可逆的。 （一）始动阶段 肿瘤始动阶段的致癌物是一系列天然的 或人工合成的化合物，分为直接作用和间接 作用化合物或致癌物前体。 l直接作用自身为致癌物 l间接作用通过体内代谢最终转变为致癌物 。 在致癌物前体中主要的一类酶是细胞色 素P-450依赖性单氧化酶的同工酶，在群体中 ，酶的活性和诱导性的变异较大。 例如，其中一种同功酶CYP1A1负责多环 芳香类碳水化合物的代谢。群体中10%的个体 拥有这种高度诱导形式的酶，因此，编码这 些酶的基因具有多态性，影响人群对某一致 癌物的易感性。其中，吸烟者患肺癌的风险 较高与此基因变异相关。 （二）促进阶段 当经历始动阶段的细胞暴露于促进剂 时，遗传损伤的细胞数将增加。随着持续 分裂，这些具有遗传突变的细胞将面临着 选择。因此，促进阶段涉及癌前病变细胞 的增殖、恶性转化及肿瘤的进展等。 促进剂不致突变，是通过诱导细胞增殖 机制而起到促进肿瘤的作用。 如蛋白激酶C是磷酸肌醇信号传导通路 的复合物，正常情况下受控于第二信使乙酰 甘油，TPA（纤维蛋白酶原激动子）激活蛋 白激酶C，活化的蛋白激酶C引起靶蛋白的磷 酸化，最终刺激细胞增殖。 二、辐射 辐射能量，如紫外线或电离辐射，在体 外使细胞转化，在体内诱发肿瘤。辐射起致 突变作用，通过造成DNA损伤而引起细胞的恶 性转化。 紫外线有三种波长：UVA（320- 400nm），UVB（280-320nm）和UVC（ 200-280nm）。UVB易被DNA碱基吸收 ，引起DNA碱基的改变，因此，被认 为与皮肤癌的发生有关。 电离辐射包括电磁辐射（X-线和 线）和特殊辐射（-粒子、-粒子、 原子和中子）。自然环境的一部分，具 有致癌性。电离辐射是广泛的致癌物， 可以诱导几乎任何年龄、任何物种的任 何组织癌变。 与紫外辐射不同，单独置于电磁辐 射足以形成肿瘤。 三、病毒 现已发现大量与人类肿瘤相关的DNA和RNA 病毒。这些病毒是通过整合到宿主细胞DNA而发 挥作用的。 l对DNA肿瘤病毒而言，癌基因是病毒基因组的 整合部分 l对RNA肿瘤病毒而言，癌基因为病毒的供体， 即病毒RNA经逆转录变为前病毒，再整合到宿主 基因组。 l常见的DNA肿瘤病毒：EBV、乳头瘤病毒 （HPV）和乙肝病毒。 l常见的RNA病毒：人类T细胞白血病病毒 人类免疫缺陷病毒。 EBV主要与Burkitt淋巴瘤和鼻咽癌的发 生相关。98%非洲人Burkitt淋巴瘤有EBV感染 史。100%的鼻咽癌有EBV DNA。免疫缺陷病毒 可以引起艾滋病和肿瘤在内的多种疾病。 正常细胞 DNA损伤 体细胞突变 控制细胞凋亡的基 因突变 进入始阶段 克隆增殖 恶性肿瘤 化学致癌物、辐射和病毒 宿主遗传背景 原癌基因异常表达 获得额外突变 生殖细胞突变 抑癌基因失活 病毒 始动阶段 促进阶段 第二节 肿瘤发生中的遗传因素 一、肿瘤的家族聚集现象 肿瘤的家族聚集现象可表现为癌家族和家 族性癌。 1癌家族 :癌家族（cancer family）是指在 一个家系几代中有多个成员发生同一器官或不 同器官的恶性肿瘤。 即一个家族有较多成员患一种或几种解剖 部位类似的癌。 在这样的家族中表现出恶性肿瘤的 发病率高（约20），患者的发病年龄 较早，肿瘤的发生部位不局限于同一组 织或器官，肿瘤在家族中呈常染色体显 性遗传。 如： Lynch癌家族综合征 Li-Fraumeni综合征 I II III Lynch 癌家族综合征II 有人追踪了该家族70多年，经过五次调查发现 ，家族的10个支系中有842名后代，共有95名患者 ，其中结肠癌48人，子宫内膜癌18人，这两种癌 症占多数。在95名患者中，有72人为双亲之一患 癌，男患者为47人，女患者为48人，接近11， 符合AD遗传特点。 I1.II1.II2.II3.III4.IV4为乳腺癌；III2.IV5.IV6为肺癌；V1.V4为横纹 肌癌；III1为前列腺癌；III3为胰腺癌；IV5为急性白血病；IV8为直 肠肉瘤；V3为Willms瘤；V6为角质瘤 Li-Fraumeni综合征（LFS）是以乳腺癌为主的癌家族综合征，呈AD ， 还患有脑瘤，骨肉瘤，横纹肌肉瘤，白血病，肺癌，结肠癌，肾 上腺皮质癌等。 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 I II III IV V 1 1 2 3 1 2 3 4 2家族性癌 家族性癌（familial carcinoma）是指一个家族内多个成员患 同一类型的肿瘤。如结肠癌病人有12%- 25%有家族史，因此结肠癌可认为是家族 性癌。 家族性癌大多不表现孟德尔式遗传 ，但患者的一级亲属的发病风险高于人 群3-5倍。 二、同卵双生子发病一致率研究二、同卵双生子发病一致率研究 双生子调查中发现，同卵双生发病的一致 率非常高。 77对白血病患者双生子调查: 同卵双生者发病一致率高 遗传因素 20对同卵双生子发病部位调查: 患者患同一部位的同样肿瘤 遗传因素 三、肿瘤发病率的种族差异 不同种族的人遗传素质不同，在不同人种、不 同民族中，各种肿瘤的发病率可有显著差异。 表现在： 同一肿瘤在不同人种发病率不同: 如乳腺癌：欧美人发病率较高，日本人乳腺 癌的发病率较欧美人士为低。 患松果体瘤：日本人比其他民族高1112倍 。 黑人很少患Ewing骨瘤、睾丸癌、皮肤癌； 不同人种也有各自不同的高发肿瘤: 如鼻咽癌中国人的发病率位居世界各民族之 首，而且这种发病率不因中国人移居到其他 国家而降低。 新加破的中国人:马来人:印度人 发病率为13.3 : 3 : 0.4 移居到美国的华人鼻咽癌的发病率美国白 人高34倍 这种种族差异的基础即是遗传因素的差异。 由此可知，肿瘤发生与遗传因素有关。 第三节 遗传性肿瘤 l一些肿瘤是按孟德尔方式遗传的，亦即由 单个基因的异常决定的 l少数来源于神经或胚胎组织的肿瘤常为遗 传性肿瘤。 l这些肿瘤按常染色体显性遗传方式遗传， 常为双侧性或多发性，发病早于散发型病例 。 l并有不同程度的恶变倾向，故也称为遗传 性癌前改变 l遗传性肿瘤虽然少见，但在肿瘤病因学研 究上有重要意义。 如视网膜母细胞瘤(AD)，神经母细胞瘤 (AD)，神经纤维瘤(AD)，Wilms瘤(AD)，家 族性结肠息肉 (AD)等 一、视网膜母细胞瘤 （retinoblastoma RB） 是儿童眼内恶性肿瘤，发生率1/21000 1/10000，多于4岁前发病，症状为眼底在灰白 肿块，猫眼、易扩散。 部分有13qdel(13q14)，伴畸形：大嘴大耳 、宽鼻梁、智力低下。 视网膜母细胞瘤 （RB） 遗传性非遗传性（散发型） AD遗传散发 家族史 无 双侧单侧(约90%） 早发1.5岁前发病晚发2岁以后发病 2025%7580% Knudson提出二次突变学说： 他认为视母细胞瘤的发生需经二次以上 突变。 生殖 细胞 突变I 个体体细胞 （突变基因） 突变II 恶性 细胞 增殖优势恶性 肿瘤 分子水平研究表明： 视母C瘤基因(RB) 抑癌基因 正常人 RBRB纯合子 生殖细胞突变后形成杂合子RBrb ，由于 rb为隐性，杂合子RBrb仍具抑癌功能，所 以是携带者； 再发生一次突变 形成纯合子rbrb或半 合子rb，才失去抑癌功能而致恶性转化。 Rb的分子功能 (1)主要是可以和肿瘤抗原相互作用： SV40 T抗原，腺病毒E1A抗原，人类乳头瘤病 毒E7抗原，可结合到RB的379792残基区域。 (2) RB产物可抑制部分致癌蛋白。 (3) RB还有抑制细胞增殖的作用。 抑癌机理:主要是它去磷酸化后，与细胞转录 因子(E2F)结合而抑制细胞周期由G1S期的 进展，从而抑制细胞增殖。 E2F P 活性E2F RB 基因组 DNA和dNTP合成酶系 非活性复合物 G1 晚期 G1S 期 G1 Cdk-cyclin Cdk2-cyclinA 晚 G1 期 晚 S 期 G0去磷酸化 非活性RB cyclin1 Cdk2 cyclinA Cdk2 哺乳动物细胞中RB蛋白在G!期调节向S期 转移中的作用模型 E2F是一个转录因子，为活化dNTP和DNA 合成酶系中多种酶蛋白基因所必需的 RB是肿瘤抑制基因Rb的编码蛋白。 RBrb rb 染色体丢失 rbrb 不分离 rb rb rb 体细胞重组 rb rb 染色体缺失 rbrb 基因突变 视网膜母细胞瘤(RB)杂合性丢失机制 二、肾母细胞瘤（ Wilms瘤，WT) 婴幼儿恶性胚胎肿瘤，婴幼儿恶性胚胎肿瘤，患者腹部有无症状患者腹部有无症状 的肿块。的肿块。 发病率为发病率为1/100001/10000，3/43/4的肿瘤发生在的肿瘤发生在4 4岁岁 以前，以前，90%90%在在2020岁前发生。岁前发生。 可分为遗传型和可分为遗传型和 非遗传型。非遗传型。 遗传性遗传性 非遗传性（散发型）非遗传性（散发型） l l AD遗传 散发 l 双侧 单侧 l 早发 晚发 l 38% 62% 研究表明： Wilms瘤基因(WT)是一种抑癌基因， 基因产物为一种有锌指结构的蛋白质，与早 期生长反应基因（EGR-1)的DNA相结合而抑 制其转录激活作用。 患者的肿瘤组织中有WT的纯合缺失，其正常 组织中则为杂合子。 Wilms瘤发生机理可能与视网膜母细胞 瘤相同。 lWilms瘤如伴有无虹 膜，泌尿生殖道畸 形，智力低下，则 称为WAGR综合征。 该综合征患者有11 号染色体短臂的中 间缺失， del(11)(p13),因此 认为11p13位点载有 肿瘤抑制基因。 三、神经母细胞瘤三、神经母细胞瘤（ NeuroblatomaNeuroblatoma，NB)NB) 一种儿童常见的恶性胚胎瘤，一种儿童常见的恶性胚胎瘤， 起源于神经嵴，发病率约起源于神经嵴，发病率约1/100001/10000。 有的有的NBNB还并发神经纤维瘤，神经节瘤，嗜铬细胞还并发神经纤维瘤，神经节瘤，嗜铬细胞 瘤等。可分为遗传型和非遗传型。瘤等。可分为遗传型和非遗传型。 遗传性 非遗传性（散发型） l AD遗传 散发 l 早发 晚发 l 多发 单发 l 20% 80% 致病基因定位于1p36。该基因的第一次突变可能只 干扰神经嵴的正常发育，第二次突变才导致恶性肿 瘤的发生。 同是一种肿瘤,为什么既有遗传型 又有散发型?发病年龄又不同呢? 1971年Knudson为解释家族性为解释家族性( (遗传遗传 型型) )视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤提出二次突变学说 (two hits theory),解释这种现象 恶性肿瘤的发生需经两次以上的突变。 遗传性病例中，第一次突变发生于生殖细胞，结 果个体每一个细胞均带有一个突变，成为突变的杂 合子。在此基础上发生的第二次突变是体细胞突变 。 两次突变累加，即可完成始动（initiation)，而 从良性细胞变成恶性细胞。 恶性细胞在一定条件下，形成增殖优势，即可完 成促进阶段,形成恶性细胞克隆。 因此，遗传型病例常为双侧或多发且发病较早。生殖 细胞 突变I 个体体细胞 （突变基因） 突变II 恶性 细胞 增殖优势恶性 肿瘤 在非遗传性病例中， 两次突变都是体细胞突变，而且必 须在同一个体细胞中两次发生独立才能 完成始动的过程。这种机会比较少，需 要经过漫长过程的积累。 因此非遗传性肿瘤多为单发，且发 病较晚。 个体体 细胞 突变I 体细胞 （突变基因） 突变II 恶性 细胞 增殖优势恶性 肿瘤 正常细胞转化为恶性细胞需要两次以上的突 变事件的发生 l正常人约有1014个细胞，在人的整个一生 中约进行1016次细胞分裂，人体的自发突变 频率约为1.410-10，实际上加上辐射和自 然界普遍存在的致突变剂的影响，突变频率 要远高于这个数值。如果单个突变可以致癌 ，仅据自发突变率计算，人一生中大约有28 细胞将癌变，那么癌症将是日常事件。 总结： Alfred Knudson 两次打击（two hit）学说： l连续两次基因突变使正常细胞转化为癌细胞 。 l生殖细胞突变+体细胞突变 遗传性肿瘤 l正常体细胞两次突变 散发性肿瘤 第四节第四节 遗传性癌前病变遗传性癌前病变 一些单基因遗传的疾病和综合征中 ，有不同程度的恶性肿瘤倾向，称为 癌前病变（precancerous lesion)。 其遗传方式大部分为常染色体显性。 一、家族性结肠息肉综合征（Familial Polyposis Coli, FPC) 常染色体显性遗传，群体发病率为1/100000 。 特征：为病变局限于结肠和直肠，息肉为腺 瘤性数目可多可少，十几岁时即可能开始恶变 为腺癌，40岁前多恶变为癌。 致病基因：APC是一种抑癌基因，位于5q21- q22，在其有杂合性缺失的基础上，又经癌基因 KRAS2、抑癌基因DCC、p53等的多步变化，才形 成结肠腺癌。 IV 1 2 3 II 1 2 3 4 5 I 1 2 III 1 2 3 4 5 二、神经纤维瘤（二、神经纤维瘤（Neurofibromatosis, NF)Neurofibromatosis, NF) 常染色体显性遗传，常染色体显性遗传， 患者沿躯干的外周神经有多发的神经纤维瘤 。患者的皮肤有牛奶咖啡斑和纤维瘤样皮肤患者的皮肤有牛奶咖啡斑和纤维瘤样皮肤 瘤，如有瘤，如有6 6个以上直径超过个以上直径超过1.5cm1.5cm的牛奶咖啡的牛奶咖啡 斑即可诊断为该病。在儿童期，皮肤中即可斑即可诊断为该病。在儿童期，皮肤中即可 出现神经纤维瘤，主要分布于躯干，从针尖出现神经纤维瘤，主要分布于躯干，从针尖 至橘子大小。至橘子大小。3%3%15%15%可恶变为纤维肉瘤、鳞可恶变为纤维肉瘤、鳞 癌和神经纤维肉瘤。癌和神经纤维肉瘤。 致病基因NF位于11q11.2，是一种抑癌基因， 其产物有特异的抑制RAS癌基因的作用。 三、基底细胞痣综合征 （Basal Cell Nerves Syndrome, BCNS) 是常染色体显性遗传， 患者面部、手臂和躯干有多数基底细胞痣， 青春期增多，青年期即可发生恶变， 40岁时 90%恶变为基底细胞癌，并有颌骨囊肿。 致病基因BCNS位于9q22.3- q31，是一种抑癌基因。 第五节 染色体异常与肿瘤 肿瘤的发生与染色体畸变的相关性 已经被逐渐认识。人们注意到，几乎所 有的肿瘤细胞都具有染色体异常，这被 认为是癌细胞的特征。 数目异常数目异常结构异常结构异常 v染色体异常是癌细胞遗传学的基本特征 v细胞内染色体的不稳定是产生肿瘤的根本 原因 Boveri 1914 每一个正常细胞中有一种特殊的排列可以 抑制细胞分裂，假定存在一些抑制分裂确定 的染色体，它的丢失将引起肿瘤细胞的无限生 长，另一方面，假定还存在促进分裂的染色 体，当受到某种刺激激活时，细胞就发生分 裂，由此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优 势所致。 Theodor Boveri，1911 今天，大量的科学证据表明： 抑制细胞生长的染色体 抑癌基因 促进细胞生长的染色体 癌基因 一、肿瘤的染色体数目异常 一个肿瘤的瘤细胞染色体常有许多共 同的异常，这可以用它们都来源于一个共同 的突变细胞，即肿瘤发生单克隆学说 ； 但是癌细胞群体又受内外环境的影响而 处于变异之中，因此这些细胞的核型常常不 完全相同，而且在同一肿瘤的发展过程中， 核型也可以演变。 肿瘤组织既可以单克隆起源，也可以多克 隆起源。 单克隆起源的肿瘤可以演变为多克隆性。 一些染色体畸变致死性的，而另一些畸变 却能使细胞获得生长优势，故肿瘤细胞群体经 常处于选择和演变之中。 同一突变细胞同一突变细胞 克隆演化（clone evolution) l 主导克隆-干系(stem line)-众数(modal number) l 非主导克隆-旁系(side line) 经分裂、增殖而成的克隆经分裂、增殖而成的克隆 同一肿瘤的每个细胞具有共同的染色体特点同一肿瘤的每个细胞具有共同的染色体特点 但由于各种因素影响，克隆癌细胞核型有不同变化 肿瘤细胞群通过淘汰和生长优势，逐渐形成占 主导地位的细胞群体，即干系（stem line）。 l干系的染色体数称为众数（modal number） l干系以外有时还有非主导细胞系，称为旁系（ side line）。 然而由于条件改变，旁系可以发展为干系。 有的肿瘤没有明显的干系，有的则可以有两个或 两个以上的干系。 记录肿瘤个细胞的染色体数目构成比： 46=5/ 49=10/ 52=4。 46,XY=2/ 49，XY，+1，+8，+12=9/ 49，XY，+X，+1， +7=1/ 52，XY，+X，+X，+1，+7，+22=4 各类群细胞站的比例数 46，XY 5/192/2100%=26% 49，XY，+1，+8，+12 10/199/10100%=47% 49，XY，+X，+1，+7 10/191/10100%=5% 52，XY，+X，+X，+1，+7，+22 4/194/4100%=21% 干系细胞是：49，XY，+1，+8，+12 如何确定肿瘤的干系和旁系 三倍体（triploid） 多倍体（polyploid） 单倍体（haploid） 超二倍体（hyperdiploid） 三体（trisomy） 亚二倍体（hypodiploid） 单体（monosomy） 非整倍性改变 整倍性改变 肿瘤的染色体数目异常多数为非整倍体。 非整倍体有两种情况： 染色体虽然不是46但在46上下，超二倍 体（hyperdiploid），亚二倍体（ hypodiploid）。瘤细胞染色体的增多或减少 并不是随机的。 比较常见到的是8、9、12和21号染色体的 增多或7、22、Y染色体的减少。 染色体数成倍地增加（3倍、4倍）称为高 异倍性，但通常不是完整的倍数，故称为高异 倍性（hyperaneuploid）。许多实体肿瘤染色 体数或者在二倍体数上下，或在34倍数之间 ，而癌性胸腹水的染色体数变化更大。 肺癌染色体异常 食管癌染色体异常 二、肿瘤的染色体结构异常 大多数肿瘤细胞染色体数目异常 的同时，还有结构异常。异常类型表 现出“无规律性”。 结构异常包括易位、缺失、重复 、环状染色体和双着丝粒染色体等。 染色体断裂、重排形成的结构异 常的染色体经常出现于某一种肿瘤细 胞中，则称之为标记染色体。 也就是说肿瘤细胞中形成的特殊 结构异常的染色体,能稳定遗传，称为 标记染色体（marker chromosome）。 非特异性的 特异性的 :它只见于少数肿瘤细胞， 对整个肿瘤来说不具有代 表性 :它经常出现在某一类肿瘤 ，对该肿瘤具有代表性。 标记染色体 （一）特异性的标记染色体 （1 1） Ph1 Ph1 染色体 染色体 1960年首先在美国费城（Philadelphia） 的慢性粒细胞性白血病患者骨髓和外周血淋巴 细胞中，发现一个很小的近端着丝粒染色体， 小于G组染色体。被称为Ph1染色体。95%慢性粒 细胞性白血病(CML)细胞中存在Ph染色体(费城 染色体) 。为9号染色体与22号染色体易位后重 组的22号染色体。 Ph1 Ph1染色体首次证明了一种染色体畸变与一种 特异性肿瘤的恒定关系。Ph染色体是慢性粒细胞 性白血病典型的特异性标记染色体。 易位形式： 原因： t（9；22）（q34；q11）易位 结果导致9q+和22q-（ Ph1） t(9;22)(9pter9q34:22q1122qter)(22pter22q11:9q349qter) Ph染色体致病的分子机制： 易位使9号染色体长臂（9q34）上的原癌基因c- abl和22号染色体(22q11)上的bcr(break point cluster region)基因重新组合成融合基因 Ig c-abl c-cis 融合基因 bcr 9 c-abl Ig bcr c-cis 22 9q 22q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 14 15 19 20 C-bcr基因(130kb) C-abl基因(280kb)(145kD蛋白） 1b 1a 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1-112-11 210kD蛋白 临床意义： 1.作为CML诊断依据，约95%的CML病例中存 在Ph1 染色体； 2.用于预后判断 Ph1阴性CML对治疗反 应差，预后不佳； 3.用于早期诊断 Ph1染色体先于临床症 状出现。 t t（9 9；2222）（）（q34q34；q11q11） 9q+ 9q+和和22q-22q-（ Ph1 Ph1）（）（95%95%） (2)14q+染色体: Burkitt淋巴瘤（BL）患者的特异性标记 染色体，在75%的BL患者中存在。 t（8；14）（q24；q32） 8q- 和14q+ 结果 8q24 转移至14q32 myc与IgH 结合 BCR1（22q11）ABL（9q34） 易位易位 融合基因 癌基因激活 （二）非特异性的标记染色体 Burkett淋巴瘤 t(8;14)(q24;q32) 脑膜瘤22q-; -22 视网膜母细胞瘤13q14- Wilms瘤del(11p1314) 甲状腺瘤inv(10)(q11q21) 大多数染色体异常不属于某种肿瘤所特有 某种染色体异常可出现在不同肿瘤中。 大多数实体瘤中很少有恒定的标记染色体 (三)肿瘤染色体的脆性位点 脆性部位在人类染色体上还有一些易发 生断裂的部位，称为可遗传的脆性部位（ fragile sites）。其中一些与瘤细胞染色 体异常的断裂点一致或相邻，另一些与已知 癌基因的部位一致或相邻。 染色体异常将导致不同分子事件的 发生，包括基因激活、失活、转录异常 、扩增等，继而导致细胞代谢、生长、 分化、增殖等功能的失常而引发肿瘤。 第六节 肿瘤的遗传易感性 -多基因遗传的肿瘤 一些恶性肿瘤的发生有一定的遗传易感 性，在此基础上接受了外界环境因素的作用 ，即可导致肿瘤的发生。 种遗传易感性既包括染色体水平改变， 也有基因水平的改变。 一、染色体的脆性位点与肿瘤 人类染色体上还有一些易发生断裂的部 位，称为可遗传的脆性部位（fragile sites）。 其中一些与瘤细胞染色体异常的断裂点一 致或相邻，另一些与已知癌基因的部位一致或 相邻。 如：叶酸敏感脆性部位(2q11、 2q13、Xq27)，肿瘤的关系：一 些恶性肿瘤染色体畸变断裂点与脆 性位点一致，为染色体重排提供了 条件。 二、染色体不稳定综合征与肿瘤 一些疾病由于DNA修复缺陷而致染色体不 稳定，易于发生断裂或重排，称染色体不稳定 综合征，在此基础上易患白血病或其它恶性肿 瘤。 染色体不稳定综合征 （Chromsome unstable syndrome） lBlooms 综合征 lFanconi 贫血 l毛细血管扩张性共济失调 l 着色性干皮病 共同特征： AR， DNA修复系统异常 ，所以染色体 DNA 不稳定，易于发生断裂或重排，易 患白血病或其他恶性肿瘤。 (一)Bloom综合征 AR遗传病，东欧犹太人的后裔中多见。 病因：患者染色体不稳定，有免疫功能缺陷。 表现：身材矮小，一岁时面部暴露于日光的部位出 现蝴蝶状红斑，毛细血管扩张所致。免疫力下降， 常伴发白血病和其他恶性肿瘤。可恶变为纤维肉瘤 、鳞癌和神经纤维肉瘤。在患者外周血淋巴细胞培 养中，SCE高于正常人10倍，主要是DNA聚合酶，连 接酶活性 致病基因BLM位于15q26.1 AR，儿童骨髓疾病。患者全血细胞减少，又称 先天性全血细胞减少症。白血病的发生率比一 般人高20倍。常伴发侏儒，小眼球，心、肾畸 形等，皮肤牛奶咖啡斑或色素沉着，白血病发 病率比一般人高20倍，一些FA患者在粘膜与皮 肤交界处（口唇，肛门和阴唇）可发生鳞状上 皮癌。 病因：缺少核酸外切酶（exonuclease）， 非 同源染色体之间常交联、易位，其染色体自发 断裂率高。 致病基因定位于20q13。 (二)Fanconi贫血（FA） 范可尼贫血(Fanconi anemia) (三)毛细血管扩张性共济失调（AT)AT) 常染色体隐性遗传病 临床表现：常在儿童期发病。患者1岁起进行性小 脑共济失调。 4-6岁时，眼、面部、颈部，尤其是眼结膜可出现 瘤样毛细血管扩张。动眼N障碍，免疫，白血病 ，乳腺癌，染色体自发断裂率增高。 14q12为断裂热点，所以形成的淋 巴细胞白血病常有14q+的易位。 (四)着色性干皮病（XP)XP) 常染色体隐性遗传病 临床表现：主要是皮肤对紫外线非常敏感 ，日光照射后可发生色素沉着，红斑等病 变，可恶变为基底细胞癌或鳞状上皮癌， 常在儿童期发生恶性肿瘤，并死于癌转移 。 病因：缺少核酸酶， DNA的切除修复系统 有缺陷，不能切除紫外线诱发的嘧啶二聚 体，因而导致突变率增高。 着色性干皮病患 儿脸部特征 着色性干皮 病的并发症 三、肿瘤的遗传易感性 个体的肿瘤遗传易感性是由特定的 基因染色体组合决定的。虽然对这些“ 易感基因（predisposing genes）”及其如 何发挥作用了解得还不很清楚，但有一些 事例表明它们可能通过生化的、免疫的和 细胞分裂的机制促进肿瘤发生。 1酶活性异常酶活性的改变可以影响致癌化 合物在体内的代谢和灭活 酶的活性上升：芳烃羟化酶（ arylhydrocarbon hydroxylase,AHH）它能在 体内活化许多致癌的多环芳烃，从而促进癌 的发生。 这种酶的可诱导性在人群中呈多态性， 并按常染色体显性遗传； 吸烟是肺癌发生的重要诱因，但不是每 个吸烟者都患肺癌。 在人群中不同的人芳烃羟化酶活性不同 ，而该酶的活性与肺癌的遗传易患性相关联 。 调查显示，酶呈低诱导活性、中等诱导 活性和高诱导活性的个体分别占肺癌患者的 4、30、66.6，说明此酶活性越高， 把烟草中的前致癌物活化为致癌物的可能性 越大，肺癌的发病风险也越高。 酶的缺乏也可以导致对肿瘤的易感状 态，例如着色性干皮病患者易患皮肤癌， 这是由于DNA修复酶的缺陷导致细胞恶性 变。 2遗传性免疫缺陷 ：免疫缺陷能使突变细 胞得以逃脱免疫监视（immuune surveillance ）而发展成为肿瘤。许多免疫缺陷患者都有 易患肿瘤的倾向，例如无丙球蛋白血症（ Bruton型）患者易患白血病和淋巴系统肿瘤 等。 3染色体病： 先天愚型患者急性白血病 的发病率比正常人群高1518倍。这两种 疾病可能有共同的发病机制，即细胞分裂 机制的紊乱。此外，Klinefelter综合征患者 易患男性乳腺癌； 第七节 肿瘤与癌基因 肿瘤发生的分子基础 肿瘤发生相关的基因可分为两大类： 癌基因（oncogenes）,它们能促进细胞 的生长和增殖。 肿瘤抑制基因（tumor-suppresor gene） 或抑癌基因，它们能调节细胞的生长和分化而 抑制肿瘤的发生。 这两类基因的作用正好相反。它们的异 常，或增强细胞生长和增殖，或去除正常的 生长抑制，结果都会导致肿瘤发生。 一、癌基因 癌基因：在致瘤病毒、人体和动物肿瘤 都发现了能导致细胞恶性转化的核酸片段， 称之为癌基因。 来自病毒的称为病毒癌基因（v-onc）。 来自细胞的称为细胞癌基因（c-onc）或原癌 基因（proto-oncogene），它们具有转化的潜能 ，可被激活成为癌基因。 后来发现从酵母菌到人类的正常细胞几乎都 有与之类似的片段。 细胞癌基因c-oncogeng或原癌基因与v-oncogene 同源序列这种进化上的高度保守性表明它们 具有重要的生物学意义。 序列上高度同源； c-onc有内含子，v-onc无内含子； v-onc有致癌能力，而c-onc无，但突变后可能致癌； C-SRC V-SRC RSV V-SRC与C-SRC的比较示意图 最早发现的病毒癌基因是鸡Rous肉瘤病毒 的v-src基因 正常鸡细胞的细胞癌基因（c-src）。 许多癌基因都以最先见于的病毒来命名： 如见于猴肉瘤病毒（Simian sarcoma）的称为 sis基因 见于鸟类髓细胞增多症病毒（ Myelocytomatosis）的称为myc基因等。 最早发现的人类癌基因是H-ras基因，它是通 过用人膀胱癌细胞系提取的DNA片段转染小鼠细 胞，引起后者恶性转化而证实。 通过转染实验证明人体细胞中的癌基因H-ras。 理解： 细胞癌基因是细胞正常生长、分化所必 需的，是生长发育过程中所不可缺少的。 在发育过程中的一定时间、一定组织中定 量的表达，产生生命活动中所必需的蛋白 质，促进某些生命过程的进行，使生长发 育得以实现。在机体生长发育过程完成后 多处于关闭状态，即不表达或低表达。 一旦在错误的时间，不恰当地点，不适 量表达即可能导致细胞无限制的增长而趋 于恶性转化。 l原癌基因（proto-oncogene） 正常细胞内存在的、 参与细胞生长分化并 具有使细胞癌变潜能的基因 l癌基因（oncogene） 使细胞发生癌变、引起细胞无限增殖和恶 性转化的基因。 在肿瘤细胞中原癌基因往往被激活， 处于活跃表达的状态 （一）癌基因的功能和分类 依其编码产物（分布于细胞的不同部位） 功能分类： 1 生长因子： sis 、PDGF 2 生长因子受体： erbB1，EGFR 3 信号传递因子：src、Ras 4 核转录因子：Raf（细胞质） myc， fos， jun等。 5 细胞周期素、CDK网络成分和激酶抑制子 按原癌基因的产物将其分为： l以src为代表的酪氨酸激酶类 l以ras 为代表的G蛋白类 l以myc为代表的核蛋白类 l以sis为代表的生长因子类 l以reb为代表的生长因子受体类等 癌基因在细胞内的分布 原癌基因与细胞的生长、增殖等基本功能 有关。 它们或编码生长因子、生长因子受体和蛋白 激酶而在生长信号的传递和细胞分裂中发挥作 用； 或者编码DNA结合蛋白而参与基因的表达或 复制的调控。 （二）癌基因的激活 原癌基因在个体发育或细胞分裂的一 定阶段十分重要，但在成体或平时却不表 达或表达受到严格的控制，当其发生突变 或被异常激活时，产生的癌蛋白在性质或 数量上异于正常，就可能导致细胞发生恶 性转化。 癌基因的激活机制： 细胞中原癌基因可以通过一些机制被激活细胞中原癌基因可以通过一些机制被激活 , ,导致基因表达或过表达导致基因表达或过表达, ,从而使细胞癌变从而使细胞癌变, , 一般分为一般分为4 4类类: : l l基因扩增基因扩增 l l启动子插入激活启动子插入激活 l l点突变点突变 l l染色体易位或重排染色体易位或重排 细胞癌基因 点突变 易位 扩增扩增 启动子插入激活启动子插入激活 细胞分裂的正常控制 正常增殖 正常生长 细胞分裂失控 过度增殖 肿瘤 遗传变化 DNA （1）突变激活：单个碱基突变而改变了编码蛋 白质的功能,原癌基因因点突变而成为癌基因使 癌基因激活. 点突变可使原癌基因所编码的蛋白质改变， 产生异常的基因产物 也可由于点突变使基因摆脱正常的调控而过 度表达。 因此，突变激活又称为激活的质变模式（ qualitative model）。 K-ras N-ras，H-ras，12、13、61 codon突变 例如：膀胱癌，癌基因ras12位密码子 GGCGTC， 甘氨酸缬氨酸，结果导致细胞具有转化 细胞的特征。 现今已在膀胱癌、结肠癌等许多肿瘤发现 了ras基因，编码一种膜蛋白，称为p21蛋白。 P21蛋白是广泛的CDK抑制因子，它 可与CDK、cyclin、PCNA形成稳定的 四元复合体，导致CDK活性被抑制， 致使细胞不能从G1S。 （2）易位激活：染色体断裂与重排导致细胞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癌基因在染色体上的位置发生改变, ,易位到易位到启启 动子动子或或增强子增强子附近而被激活附近而被激活, ,或与其他高表达或与其他高表达 基因形成基因形成融合基因融合基因. . 例如慢性粒细胞白血病9；22易位，形成 了一种结构与功能异常的融合基因bcr-abl。 它编码的蛋白能促成细胞的恶性转化。 （3）癌基因扩增：原癌基因还可因某种原 因自身扩增而过度表达。 l细胞学： 均质染色区（HSR）染色体某个节段、相 对解旋、浅染区,染色体增长。 双微体（DM）扩增的DNA脱离染色 体, 分散为成双的染色质小体 l分子水平： 基因拷贝倍增。神经母细胞瘤 N-myc 在肿瘤细胞尤其是胚胎神经组织肿瘤细 胞中有时见到的双微体（double minutes ）和染色体上的均染区 （homogenously staining region）就是原癌基因DNA片段 扩增的表现。 例如，在肿瘤细胞中c-myc癌基因可扩 增数百到数千倍。 均质染色区（均质染色区（HSRHSR）和双微（和双微（DMDM） （4）染色体断裂与重排形成融合基因 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,易位到启动子或 增强子附近而被激活,或与其他高表达基因 形成融合基因. CML t（9；22）9q+ 和 22q-（ Ph1） BL t（8；14） 8q- 和 14q+ (5)启动子插入（promoter insertion） 接种 412个月 ALV 鸡（1日龄） B.C淋巴瘤 （ ALV-鸟类白细胞组织增生病毒,含有LTR ,具有 启动子,一旦整合到细胞癌基因c-MYC旁可使之激活 ） 人类肿瘤的代表性癌基因及其分类 前癌基因作用 癌基因 活化机制 亚细胞定位 人类的肿瘤 生长因子： PDGF-链 sis 过度表达 细胞外 星形细胞，骨肉瘤，乳腺癌等 FGF hst-1 过度表达 细胞外 胃癌，胶质母细胞癌 生长因子受体： （具蛋白质激酶活性） EGFR家族 erb-B1 过度表达 透膜 肺鳞癌，脑膜瘤，卵巢癌等 erb-B2 扩 增 透膜 乳腺癌，卵巢癌，肺癌，胃癌等 erbB-3 过度表达 透膜 乳腺癌 csf-1受体 fms 点 突 变 透膜 白血病 参与信息转导蛋白质： 结合GTP H-ras 点 突 变 胞膜内 甲状腺癌，膀胱癌等 K-ras 点 突 变 胞膜内 结肠癌、肺癌、胰腺癌等 N-ras 点 突 变 胞膜内 白血病，甲状腺癌 细胞核调节性蛋白质： 转录活化物 c-myc 易 位 核 内 Burkitt淋巴瘤 N-nyc 扩 增 核 内 神经母细胞瘤，肺小细胞癌 L-myc 扩 增 核 内 肺小细胞癌 二、肿瘤抑制基因 肿瘤抑制基因又称为抑癌基因或抗癌 基因（anti-oncogenes）。它们的功能是抑 制细胞的生长和促进细胞的分化。 l肿瘤抑制基因概念的提出： 正常细胞与肿瘤细胞融合后的杂种细胞 失去了肿瘤细胞表型。正常染色体可以逆转 肿瘤细胞表型。 癌基因和肿瘤抑制基因的突变都有可能导 致肿瘤发生。 但癌基因为激活；肿瘤抑制基因为失活。 肿瘤细胞中肿瘤抑制基因的导入将抑制肿瘤 ，癌基因导入无此作用。 l l 与原癌基因区别：与原癌基因区别： 原癌基因是显性基因，一个等位基因突原癌基因是显性基因，一个等位基因突 变即可显示致癌效应；变即可显示致癌效应； 肿瘤抑制基因的突变，则是隐性的。肿瘤抑制基因的突变，则是隐性的。 一个肿瘤抑制等位基因发生突变，不会发一个肿瘤抑制等位基因发生突变，不会发 生致癌效应。即只有当其一对基因拷贝失生致癌效应。即只有当其一对基因拷贝失 活、丧失功能后，形成隐性状态才失去抑活、丧失功能后，形成隐性状态才失去抑 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。 lTSG研究的途径（发现TSG的方法和证据） 细胞融合实验 克隆第一个TSG-RB1 杂合性丢失(Loss of heterozygosity, LOH 罕见家族性癌综合征研究 细胞融合实验 l Harris（1971） l 应用微细胞技术 l 将含有一条正常Chr的 微细胞与肿瘤细胞融 合