第八章肿瘤遗传学

1、内容提要1.染色体异常与肿瘤：异常种类及标记染色体2.癌基因：分类与激活3.抑癌基因：4.肿瘤发生的遗传学说：单克隆、二次突变与多步骤损伤学说5.临床遗传性肿瘤：第一节 癌家族综合征 癌症的遗传性，最早是从癌症的家族聚集现象发现的，如胃癌家族、肝癌家族、最典型的例子还要算g家族。第二节第二节 染色体异常与肿瘤染色体异常与肿瘤肿瘤的细胞遗传学肿瘤的细胞遗传学一、肿瘤染色体理论的提出一、肿瘤染色体理论的提出 1912年，boveri：海胆幼胚细胞不均等分裂 染色体分配不平衡 失去正常生长特性 肿瘤染色体理论：来源于正常细胞，异常染色体缺陷细胞，恶化原因染色体畸变二、肿瘤的染色体异常二、肿瘤的染色体

2、异常单克隆起源单克隆起源 多克隆性细胞多克隆性细胞干系（干系（stem line):stem line):占主导数目的克隆细胞系。占主导数目的克隆细胞系。众数（众数（modal numbermodal number）：干系肿瘤细胞的染色体数目。）：干系肿瘤细胞的染色体数目。旁系（旁系（side lineside line）：干系以外占非主导数目的克隆细胞系。）：干系以外占非主导数目的克隆细胞系。1 1、肿瘤的染色体数目异常、肿瘤的染色体数目异常非整倍体非整倍体亚二倍体亚二倍体 超二倍体超二倍体 亚三倍体亚三倍体 3n3n 69 69亚四倍体亚四倍体 4n4n 92 92食管癌染色体异常肺癌染色

3、体异常2 2、肿瘤的染色体、肿瘤的染色体结构异常结构异常 易位、缺失、重易位、缺失、重复、倒位、复、倒位、 环状染色体和双环状染色体和双着丝粒染色体。着丝粒染色体。 非特异性标记染非特异性标记染色体色体不具代表性不具代表性 标记染色体标记染色体（marker marker chromosomechromosome） 特异性标记染色特异性标记染色体体具代表性具代表性三、三、phph染色体（染色体（philadelphia philadelphia chromosomechromosome）的发现）的发现19601960年，年，nowellnowell，慢性粒细胞白血病，慢性粒细胞白血病（cmlc

4、ml），），phph染色体（费城染色体（费城1 1号染色体）号染色体） g g组组1973,rowley1973,rowley，显带技术证明：，显带技术证明： 易位易位 t t（9 9；2222）（）（q34q34；q11q11） t t（9 9；2222）（）（22pter 22q1122pter 22q11：9q34 9qter9q34 9qter） 9 9号号 （9q9q）首次证实了一种染色体畸变与一种特异性肿瘤的关系，为首次证实了一种染色体畸变与一种特异性肿瘤的关系，为boveri的的肿瘤染色体理论肿瘤染色体理论提供了实验证据提供了实验证据 phph染色体有重要的临床意义：染色体有重要

5、的临床意义： ph染色体对慢性粒细胞白血病有较强的特异性，大约95的慢性粒细胞白血病患者ph染色体为阳性。 ph染色体有早期诊断价值，它可见于慢性粒细胞白血病早期患者的骨髓细胞中，且可以先于临床症状出现。 可作为判定治疗效果的一种指标。化学治疗后ph染色体可减少、消失，因此可用于判断疗效。特异性标记染色体还有burkitt淋巴瘤的14q染色体等。 vburkittburkitt淋巴瘤淋巴瘤(bl)(bl)四、肿瘤中其他特异性标记染色体改四、肿瘤中其他特异性标记染色体改有些染色体异常不属于某种肿瘤所特有，即同一染色体可出现在不同肿瘤中，或不同的染色体异常可见于同一肿瘤中，像这样只见于少数肿瘤细胞

6、中，对于整个肿瘤来说不具代表性的染色体称为非特异性标记染色体。肿瘤中其他特异性标记染色体改变肿瘤中其他特异性标记染色体改变 病名病名 染色体异常染色体异常burkittburkitt淋巴瘤（非洲儿童恶性淋巴瘤）淋巴瘤（非洲儿童恶性淋巴瘤） t t（8 8；1414）（）（q24q24；q32q32） 脑膜瘤脑膜瘤 deldel（2222）（）（q12q12），），-22-22 视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤 deldel（1313）（）（q14q14） 慢性粒细胞白血病急性变慢性粒细胞白血病急性变 8 8 ，17q 17q 急性白血病急性白血病 -7 -7 ， 9 9 wilmswilms瘤瘤

7、deldel（11 11）（）（p13 p14p13 p14） 结肠息肉结肠息肉 8 8 ， 1414 小细胞肺癌小细胞肺癌 deldel（3 3）（）（p14 p23p14 p23） 肺腺癌、肺鳞癌肺腺癌、肺鳞癌 deldel（6 6）（）（q23 qterq23 qter） 黑色素瘤黑色素瘤 7 7 ， 2222 鼻咽癌鼻咽癌 t t（1 1；3 3）（）（q41q41；p11p11） 乳腺癌乳腺癌 1 1号染色体长臂的易位号染色体长臂的易位nf2rbwt1第三节第三节 野生型野生型 能够扩增，完整的逆转录病毒基因组能够扩增，完整的逆转录病毒基因组 插入宿主细胞控制增殖部位插入宿主细胞控制

8、增殖部位 肿瘤（很少）肿瘤（很少） 逆转录病毒逆转录病毒（两种形式）（两种形式） 缺陷型缺陷型 不能自我扩增不能自我扩增 宿主基因组宿主基因组mrna （高度保守、来源功能不同）（高度保守、来源功能不同）编码蛋白编码蛋白强诱导剂强诱导剂感染、感染、整合整合杂交杂交激活增殖、延长生命、解除限制激活增殖、延长生命、解除限制 逆转录病毒逆转录病毒基因组的末端基因组的末端插入顺序插入顺序宿主细胞宿主细胞肿瘤肿瘤ltr gagpolenvv-srcltr用v-癌基因是正常细胞中的一些基因，是细胞生长发育所必需的。一旦这些基因在表达时间、表达部位、表达数量及表达产物结构等方面发生了异常，就可以导致细胞无限

9、增殖并出现恶性转化。 病毒癌基因克隆病毒癌基因克隆 人类染色体人类染色体原位原位杂交杂交同源原癌基因位点同源原癌基因位点白血病易位断裂点白血病易位断裂点 一致一致v-ablabl9q34.1 cml发现人类癌基因的方法发现人类癌基因的方法正常细胞：正常细胞： 贴壁依赖性（贴壁依赖性（anchorage dependency）单层后停止生长单层后停止生长肿瘤细胞：肿瘤细胞： 转化（转化（transformation）上层继续生长，细胞恶性转化。上层继续生长，细胞恶性转化。导入、导入、整合整合第一轮第一轮 分离分离小鼠小鼠细胞细胞肿瘤肿瘤dna转化小转化小鼠细胞鼠细胞肿瘤肿瘤dna小鼠小鼠细胞细胞

10、导入、导入、整合整合转化小转化小鼠细胞鼠细胞第二轮第二轮转化小转化小鼠细胞鼠细胞 重复重复4 45 5次次分离、分离、导入、导入、整合整合 提取提取dna 建立文库建立文库 克隆克隆 人癌基因人癌基因 dna序序列列二、癌基因的分类及激活机制二、癌基因的分类及激活机制点突变：单个碱基的改变 使基因激活表达出现功能变异 基因扩增（gene amplification）：95%肿瘤 复制使拷贝数增加，癌蛋白过表达。 成神经细胞瘤 hsr，dms 。激活机制激活机制point mutations identified in human tumorsoncogenmutationtumorprotei

11、n functionh-rasgtpase acitivitynucleotide exchang ratebladdergtpasek-rasgtpase acitivitynucleotide exchang ratecolorectalpancreaticlunggtpasen-rasgtpase acitivitynucleotide exchang rateacute myeloidleukemiagtpaseretextracellular domainmultiple endocrineneoplasia type 2areceptor tyrosinekinaseretkina

12、se domainmultiple endocrineneoplasia type 2breceptor tyrosinekinasemetkinase domainhereditarypapillary renalcarcinomareceptor tyrosinekinasekitkinase domainmast cell leukemiareceptor tyrosinekinasecdk4loss of interaction withp16melanomacell cycle regulatoroncogen amplification in human tumorsoncogen

13、tumorprotein functionc-mycsclcpromyelocytic leukemiaglioblastomatranscription factorn-mycsclcneuroblastomaglioblastomatranscription factorl-mycsclctranscription factoregfrglioblastomareceptor tyrosine kinaseher-2breastgastricovarianreceptor tyrosine kinasecyclin d1hepatic and esophagealsquamous cell

14、 carcinomaof the head and neckcell cycle regulator 神经母细胞瘤神经母细胞瘤n-myc基因的扩增基因的扩增 均质染色区（均质染色区（homogeneous 双微体双微体 staining region，hsr） （double minutes，dms） 染色体重排（染色体易位）：染色体重排（染色体易位）： 有些癌基因从其染色体的正常位置转移到另一染色体的某个位置，由于调控环境发生变化，导致从相对静止状态变成激活状态，使原癌基因表达产物显著增加而导致肿瘤的发生。 1、原癌基因的转录激活： 易位插入到一个强大的启动子、增强子、转录调控元件附近。 b

15、urkitt淋巴瘤（非洲儿童恶性淋巴瘤） t（8；14）（q24；q32） 8q24 c-myc ，编码dna结合蛋白； 14q32igh （免疫球蛋白重链） t t（8 8；1414）（）（q24q24；q32q32）8 8q24q24 c-myc c-myc ，编码，编码dnadna结合蛋白结合蛋白14q3214q32ighigh （免疫球蛋白重链）（免疫球蛋白重链） burkittburkitt淋巴瘤（非洲儿童恶性淋巴瘤）淋巴瘤（非洲儿童恶性淋巴瘤）2、融合基因的产生（fusion gene） 慢性粒细胞白血病 t（9；22）（q34；q11） 9q34 abl （原癌基因），编码酪氨酸

16、激酶 22q11 bcr （break point cluster region） 染色体易位使二者形成bcr-abl融合基因，表达增高，蛋白质产物也由p145变成p210，其酪氨酸蛋白激酶活性大为增加，导致慢性粒细胞白血病的发生。chromosomal translocations commonly occurring in human tumorsoncogentranslocationtumorprotein functionc-myct(8;14)(q24;q32)t(2;8)(p12;q24)t(8;22)(q24;q11)burkitts lymphomatranscription

17、 factorbcr-ablt(9;22)(q23;q11)chronic myelogenousleukemianon-receptortyrosine kinasetrknot mappedpapillary thyroidcarcinomareceptor tyrosinekinaseretinv(10)(q11.2;q21)papillary thyroidcarcinomareceptor tyrosinekinasepdgfrt(5;12)(q33;q13)chronic myelomonocyticleukemiareceptor tyrosinekinasebcl-1(cycl

18、in d1)t(11;14)(q13;q32)b-cell lymphomacell cycle regulatorprad-1(cyclin d1)inv(11)(p15;q13)parathyroid adenomacell cycle regulatorbcl-2t(14;18)(q32;q21)parathyroid adenomacell cycle regulator第四节第四节 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 suppressor genetumor suppressor gene） 抑癌基因、抗癌基因（抑癌基因、抗癌基因（anti-oncoge

19、neanti-oncogene） 隐性癌基因（隐性癌基因（recessive oncogenerecessive oncogene） 正常细胞中抑制肿瘤发生的基因正常细胞中抑制肿瘤发生的基因细胞杂交证明逆转肿瘤细胞表型细胞杂交证明逆转肿瘤细胞表型-1111 -11 11抑制细胞抑制细胞恶性表达恶性表达-1、-11 1、 11 -1、-11 1、 118686年首次发现肿瘤抑制基因年首次发现肿瘤抑制基因rbrb，共十几种，共十几种抑癌基因与调控细胞分裂和分化过程相关，可能与生长因子、某些蛋白激酶类活性密切相关，只是抑癌基因给予细胞的信号与原癌基因相反。调节细胞周期调节细胞周期调控凋亡调控凋亡调节

20、调节dna损伤修复损伤修复参与细胞的信号转导参与细胞的信号转导抑制转录抑制转录一、一、p53基因基因 17p13.1 , 长长20kb , 11个外显子个外显子 , 393 个个aa , 53kd磷酸化蛋白磷酸化蛋白质质; 结肠癌、乳腺癌、肝癌、肺癌等结肠癌、乳腺癌、肝癌、肺癌等50%的恶性肿瘤。的恶性肿瘤。（1）n端酸性转录激活区：激活转录，介导蛋白间端酸性转录激活区：激活转录，介导蛋白间 相互作用。与相互作用。与mdm2蛋白（蛋白（ p53负调控因子）结合。负调控因子）结合。 （2）序列特异性结合区（核心区）：特异性结合）序列特异性结合区（核心区）：特异性结合 dna，突变区域（，突变区域

21、（6个位点，个位点，40% p53 错义突变）。错义突变）。 （3）寡聚区：介导自身蛋白四聚体的形成。）寡聚区：介导自身蛋白四聚体的形成。 （4）羧基端：与）羧基端：与dna非特异性结合，参与核心区与非特异性结合，参与核心区与 dna结合时的错构调节。结合时的错构调节。 4个个功功能能区区dna损伤损伤p53水平水平升高，升高，g1期停止期停止分裂前修复分裂前修复细胞凋亡细胞凋亡dna损伤损伤p53失活，失活，g1期停止期停止不能不能增殖增殖肿瘤肿瘤分裂不良分裂不良或死亡或死亡细胞分化、细胞分化、pig3gadd45igf-bp3baxmdm2p21pcna（增殖细胞核抗原）（增殖细胞核抗原）

22、cdk mdm2蛋白蛋白 负反馈负反馈dna复制复制p53基因的失活机制：基因的失活机制：（1）自身突变，）自身突变， p53蛋白失去结合能力，最重要。蛋白失去结合能力，最重要。（2）mdm2癌基因的负调节癌基因的负调节 。被刺激表达的。被刺激表达的mdm2蛋白形成一反馈调节环，与蛋白形成一反馈调节环，与p53蛋白结合、催化其降蛋白结合、催化其降解，抑制解，抑制p53蛋白的反式激活，使其抑制增殖、诱导蛋白的反式激活，使其抑制增殖、诱导细胞凋亡、分化的功能丧失。细胞凋亡、分化的功能丧失。（3） p53蛋白与癌蛋白之间的相互作用。蛋白与癌蛋白之间的相互作用。 结合后促进其降解，抑制其功能活性。结合

23、后促进其降解，抑制其功能活性。 如如 dna肿瘤病毒蛋白肿瘤病毒蛋白sv40大大t抗原、腺病毒抗原、腺病毒e1b转化蛋白、人乳头瘤病毒转化蛋白、人乳头瘤病毒e6蛋白等。蛋白等。 肿瘤抑制基因及其产物肿瘤抑制基因染色体定位基因产物及其功能基因异常引起的肿瘤遗传型散发型rb113q14p110细胞周期调节视网膜母细胞瘤小细胞肺癌等wt111p13锌脂蛋白，结合dnawillm瘤肺癌等p5317p13.1p53，细胞周期调节li-frameni综合征肺癌，乳腺癌等nf117p11.2gtp酶活化蛋白神经纤维病，型dcc18q21参与细胞表面作用未知结肠直癌apc5q21家族性腺瘤息肉mcc5q21-

24、22家族性腺瘤息肉第五节第五节 肿瘤发生的遗传学说肿瘤发生的遗传学说一、肿瘤的单克隆起源假说 （monoclonal origin hypothesis of tumor） 单个体细胞 基因突变 前癌细胞 肿瘤细胞 单克隆增殖细胞群单克隆起源的证据： 白血病、淋巴瘤 相同的免疫球蛋白基因表达， 相同的t细胞受体基因重排， 相同的标记染色体， 实体瘤 相同的癌基因或肿瘤抑制基因突变。 （fish法）致癌因子致癌因子促癌因素促癌因素体细胞突变和克隆选择的结果体细胞突变和克隆选择的结果女性女性x x连锁基因分析：连锁基因分析：胚胎早期胚胎早期随机失活随机失活嵌合体嵌合体依赖于依赖于g6pdg6pd活

25、性活性 的细胞染色的细胞染色女性杂合子女性杂合子女性恶性肿瘤癌细胞都含有相同失活的女性恶性肿瘤癌细胞都含有相同失活的x x染色体。染色体。x 1 x 2x 1 x 2x 1 x 2x 1 x 2x 1 x 2失活失活野生型野生型x 1 x 2二、二、 二次突变学说二次突变学说 视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤2020世纪、世纪、7070年代，年代，alfred knudsonalfred knudson 遗传性：遗传性：40%40%，双侧性、多发性、早发性、家族性，双侧性、多发性、早发性、家族性， 早早15 15 30 30个月。个月。 非遗传性：非遗传性：60%60%，单侧性、单发性、发病迟、散

26、发性。，单侧性、单发性、发病迟、散发性。二次突变学说（二次突变学说（two mutation theorytwo mutation theory）二次打击论（二次打击论（two-hit theorytwo-hit theory） 细胞恶性转化细胞恶性转化两次或两次以上的突变两次或两次以上的突变 第一次，生殖细胞或父母遗传第一次，生殖细胞或父母遗传 体细胞体细胞 第二次，均发生在第二次，均发生在体细胞体细胞 the two mutation theory （rb，13q14）occasional cell occasional cell inactivates one inactivates o

27、ne of its two good of its two good rbrb genes genes 三、三、 肿瘤的多步骤损伤学说肿瘤的多步骤损伤学说美麻省理工美麻省理工landland等人（等人（19831983）发现：）发现： 过量增殖过量增殖大鼠胚胎成纤维细胞大鼠胚胎成纤维细胞 癌细胞癌细胞两种致癌基因的联合作用，每个基因只完成一个步骤。两种致癌基因的联合作用，每个基因只完成一个步骤。多步骤损伤学说（多步骤损伤学说（multistep lesion theorymultistep lesion theory）多步骤致癌（多步骤致癌（multistep carcinogenesismu

28、ltistep carcinogenesis）假说）假说 多个相关基因的协同作用，多阶段的演变，被激活、失多个相关基因的协同作用，多阶段的演变，被激活、失活，时间（先后顺序），空间（相互配合），共同作用。活，时间（先后顺序），空间（相互配合），共同作用。转染转染ej-h rasras，v-myc大肠癌发生的多阶段模型大肠癌发生的多阶段模型染色体染色体的变化的变化转转移移 基因基因的变化的变化 5q5q变异变异或缺失或缺失12p12p变异变异18q18q缺失缺失17p17p缺失缺失18q18q，8p8p 缺失缺失apcapc，mcc mcc dnadna低低甲基化甲基化 ras ras dcc

29、dcc p53 p53 dcc dcc等等 细细胞胞生生长长增增强强正正常常肠肠上上皮皮 腺腺瘤瘤 i i腺腺瘤瘤 ii ii腺腺瘤瘤iiiiii癌癌多多阶阶段段癌癌变变 癌癌 癌的机理癌的机理 遗传因素遗传因素 环境因素环境因素癌基因的激活癌基因的激活 通过环境中的致癌物诱导基因通过环境中的致癌物诱导基因突变突变 点突变点突变 病毒启动子插入病毒启动子插入 基因扩增基因扩增 例如：香烟中含有的例如：香烟中含有的 基因的重排（易位）基因的重排（易位） 可使可使p53抑癌基因第抑癌基因第246位碱位碱基基 发生置换发生置换 诱发诱发肺癌肺癌抑癌基因的失活抑癌基因的失活 点突变点突变 碱基的缺失、

30、插入碱基的缺失、插入 霉菌产生的霉菌产生的 染色体的缺失染色体的缺失 毒素可使毒素可使p53抑癌基因第抑癌基因第24位位 碱基的甲基化碱基的甲基化 碱基发生置换碱基发生置换 肝癌肝癌的发生的发生dna修复酶基因修复酶基因 的突变失活的突变失活第六节第六节 临床上的遗传性肿瘤临床上的遗传性肿瘤adad视网膜母细胞瘤generb1 (retinoblastoma)chromosomal location13q14.1q14.2inheritanceautosomal dominant, with incomplete penetrance in around 50% of cases. preva

31、lence1 in 20,000. around 10% of cases have a familial basis.wilmswilms瘤瘤由max wilms医师于1899年首先予以描述，又称肾母细胞瘤。肿瘤起源于后肾胚基组织，为儿童期肾脏最常见的恶性肿瘤，多发生于儿童，偶见于成人。多数为散发性，但也有家族性病例的报道（占1%2.4%），以常染色体显性方式遗传，伴不完全外显性。部分病人伴有不同的先天畸形。肾母细胞瘤的发生与位于11q13的wt-1基因（wilms tumor-associated gene）的丢失或突变有关。bloombloom综合征（综合征（bloom syndrome

32、bloom syndrome，bsbs）染色体不稳定综合征：ar，ad，xr；不稳定性、易患肿瘤。1、 临床特征身材矮小、免疫功能缺陷、面部红斑、颜面部畸形，肿瘤、白血病（30岁前）；犹太后裔。arar2 2、 细胞遗传学改变细胞遗传学改变染色体不稳定性染色体不稳定性1）染色体断裂 结构畸变；颊粘膜间期细胞 微核。 2）姐妹染色单体交换（sces）。 3）编码序列、非编码序列之间断裂性突变。4）短期培养淋巴细胞四射体。brdu5溴脱氧尿苷dt 脱氧胸苷基因定位于基因定位于15q26.1基因全长基因全长4.5 kb，orf长长4251 bp蛋白质为蛋白质为159 kda，1417个氨基酸残基个氨

33、基酸残基编码产物是编码产物是recq dna解链酶家族成员解链酶家族成员bloom综合征综合征vblm基因基因bloombloom综合征的分子遗传学诊断综合征的分子遗传学诊断体外培养细胞体外培养细胞 blm blm 基因组基因组dnadna pcr pcr扩增全长扩增全长cdnacdna sscp sscp技术筛查技术筛查 异常片段异常片段序列分析序列分析bloombloom综合征的细胞遗传学诊断综合征的细胞遗传学诊断 正常细胞正常细胞 scessces 10 10 bloombloom患者细胞患者细胞scessces ：50 50 100 100短期：短期：t t、b b淋巴细胞，淋巴细胞，

34、骨髓细胞骨髓细胞b b淋巴细胞系（淋巴细胞系（ebeb病毒病毒转化）转化）长期长期 t t淋巴细胞系淋巴细胞系 成纤维细胞系（成纤维细胞系（sv40sv40转转化）化）3 3、分子遗传学、分子遗传学blmblm基因基因ar 15q26.1 转录 4.5kb的mrna , 有效可读框4251个核苷酸残基。 翻译 蛋白质159 kd、1417 aa基因编码产物：recq dna解链酶 dna依赖性三磷酸腺苷酶 dna解链酶蛋白质的生物学功能：修复blm基因突变 突变型blm蛋白缺乏recq dna解链酶活性 无法修复异常的dna结构 染色体不稳定性fanconifanconi anemia anemia贫血贫血(范可尼贫血) 1927年，fanconi报道兄弟三人间患一种综合征，表现为先天性畸形、贫血，骨髓脂肪化，至今文献记载的病例已超过l000例。本病无种族或地区差异，一家中可见多人发病。 【临床表现】 本病为一种常染色体隐性遗传，多510岁发病，男：女人约1.3：1，属于先天性再生