微生物与肿瘤

1、微生物与肿瘤微生物与肿瘤infectious agents and cancer与肿瘤相关的微生物与肿瘤相关的微生物rnarna病毒：病毒： 逆转录病毒逆转录病毒dnadna病毒病毒 疱疹病毒科的大多数成员如疱疹病毒科的大多数成员如ebvebv、hcmvhcmv、hsv-2hsv-2、hhv-8hhv-8等等 腺病毒科的腺病毒腺病毒科的腺病毒 乳多空病毒科的乳多空病毒科的simian virus 40(sv40) murine polyoma virus jc virus,bk virus 嗜肝病毒科的嗜肝病毒科的hbvhbv 人乳头瘤病毒科的人乳头瘤病毒科的hpvhpv细菌：幽门螺杆菌细菌：

2、幽门螺杆菌viruses cause cancer 30-40% of cancers are known to have viral etiology but as more research is done, this percentage is likely to be found to be higher与肿瘤相关的微生物研究史与肿瘤相关的微生物研究史 19081908年年 ellerman ellerman和和bangbang用鸡白血病的无细胞滤液感染鸡，用鸡白血病的无细胞滤液感染鸡，鸡可发生白血病鸡可发生白血病 19111911年年 rous rous用可过滤因子成功地诱发了鸡的肉

3、瘤。用可过滤因子成功地诱发了鸡的肉瘤。19471947年年claudeclaude等观察到病毒颗粒等观察到病毒颗粒, , 命名为命名为rousrous肉瘤病毒肉瘤病毒 1908年发现avian leukemia virus.ellermann v, bang o. experimentelle leukamie bei huhnern. zentralbl bakteriol parasitenkd infektionskr hyg1908;46:5957.1911年发现avian rous sarcoma virus (rsv) 第一个被证实第一个被证实的肿瘤病毒的肿瘤病毒.rous p.

4、a sarcoma of the fowl transmissible by an agent separable from the tumor cells. j exp med 1911;13:3979.rous肉瘤病毒是第一个被证实的肉瘤病毒是第一个被证实的rna肿瘤病肿瘤病毒。毒。对于肿瘤病毒与宿主细胞相互关系的研究，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逆转录酶的发现和第一个癌基因(src基因基因)在病毒基因中的定位等在病毒基因中的定位等, 都是在这一系统中都是在这一系统中研究获得的具有重要意义的结果。研究获得的具有重要意义的结果。cottontail ra

5、bbit papillomavirus(crpv) shopeshope肉瘤病毒肉瘤病毒1933年年shope将病毒所致的野兔乳头状瘤进行皮下移植试验，将病毒所致的野兔乳头状瘤进行皮下移植试验，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，称为由病毒引起，称为shope肉瘤病毒。肉瘤病毒。1933年发现cottontail rabbit papillomavirus(crpv)shope re, hurst ew. infectious papillomatosis of rabbits; with a note on the

6、histopathology. j exp med1933;58:607241935年用crpv 在家兔模型中诱发肿瘤在家兔模型中诱发肿瘤,第一个被证实的第一个被证实的dna肿瘤病毒肿瘤病毒.rous p, beard jw. the progression to carcinoma of virus-induced rabbit papillomas (shope). j exp med 1935;62:52348.1936年发现mouse mammary tumor virus1951年发现murine leukemia virus19511951年年grossgross分离出小鼠白血病病

7、毒，并陆续报道了病毒引起的大鼠、豚鼠、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。猫、狗、猴白血病。1953 年发现mouse polyomavirus 1953-1954年发现human adenovirus1960年发现simian virus 40 (sv40)sweet bh, hilleman mr. the vacuolating virus, sv40. proc soc exp biol med 1960;105:4207.1962年sv40在仓鼠中诱发肿瘤1962年发现人腺病毒在仓鼠中诱发肿瘤年发现人腺病毒在仓鼠中诱发肿瘤(第一个被证实有致瘤第一

8、个被证实有致瘤特性的人类病毒特性的人类病毒)trentin jj, yabe y, taylor g. the quest for human cancer viruses. science 1962;137:83541.与肿瘤相关的微生物研究史与肿瘤相关的微生物研究史 19621962年年burkittburkitt从流行病学调查和地理流行病学分析，认为东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。非儿童中高发的特殊类型的淋巴瘤可能与传染因子有关。19641964年年epsteinepstein和和 barrbarr在淋巴瘤细胞培养液中发现病毒，

9、命在淋巴瘤细胞培养液中发现病毒，命名为名为ebeb病毒。病毒。 epstein, m. a., barr, y. m. & achong, b. g. virus particles in cultured lymphoblasts from burkitts lymphoma. lancet 15, 702703 (1964).epstein-barr virus与与 burkitts lymphoma相相关关(第一个证实的人类肿瘤病毒第一个证实的人类肿瘤病毒)epstein ma, henle g, achong bg, barr ym. morphological and biologi

10、cal studies on a virus in cultured lymphoblasts from burkitts lymphoma. j exp med 1965;121:76170.与肿瘤相关的微生物研究史与肿瘤相关的微生物研究史1967-1968 年发现hepatitis b virus (hbv)blumberg bs, gerstley bj, hungerford da, london wt, sutnick ai. a serum antigen (australia antigen) in downs syndrome, leukemia, and hepatitis.

11、 ann intern med 1967;66:92431.okochi k, murakami s. observations on australia antigen in japanese. vox sang 1968;15:37485.prince am. an antigen detected in the blood during the incubation period of serum hepatitis. proc natl acad sci u s a 1968;60:81421.与肿瘤相关的微生物研究史与肿瘤相关的微生物研究史1970年发现逆转录酶年发现逆转录酶balt

12、imore d. rna-dependent dna polymerase in virions of rna tumour viruses. nature 1970;226:120911.temin hm, mizutani s. rna-dependent dna polymerase in virions of rous sarcoma virus. nature 1970; 226:12113.1976年发现细胞来源的逆转录病毒癌基因年发现细胞来源的逆转录病毒癌基因stehelin d, varmus he, bishop jm, vogt pk. dna related to the

13、 transforming gene(s) of avian sarcoma viruses is present in normal avian dna. nature 1976;260:1703.1975年发现年发现hbv感染与原发性肝细胞癌之间的联系感染与原发性肝细胞癌之间的联系blumberg bs, larouze b, london wt, et al. the relation of infection with the hepatitis b agent toprimary hepatic carcinoma. am j pathol 1975;81:66982.1974-19

14、84年发现年发现hpv感染与宫颈癌之间的联系感染与宫颈癌之间的联系zur hausen h. condylomata acuminata and human genital cancer. cancer res 1976;36:794.zur hausen h, meinhof w, scheiber w, bornkamm gw. attempts to detect virus-specific dna in human tumors. i. nucleic acid hybridizations with complementary rna of human wart virus. in

15、t j cancer 1974;13:6506.boshart m, gissmann l, ikenberg h, kleinheinz a, scheurlen w, zur hausen h. a new type of papillomavirus dna, its presence in genital cancer biopsies and in cell lines derived from cervical cancer. embo j 1984;3:11517.durst m, gissmann l, ikenberg h, zur hausen h. a papilloma

16、virus dna from a cervical carcinoma and its prevalence in cancer biopsy samples from different geographic regions. proc natl acad sci u s a 1983;80:38125.1976年年hbv疫苗研制成功并用于预防原发性肝细胞癌疫苗研制成功并用于预防原发性肝细胞癌(第一个肿瘤疫苗第一个肿瘤疫苗)buynak eb, roehm rr, tytell aa, bertland au ii, lampson gp, hilleman mr. vaccine agai

17、nst human hepatitis b. jama 1976;235:28324.与肿瘤相关的微生物研究史与肿瘤相关的微生物研究史1979年发现年发现p53肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因lane dp, crawford lv. t antigen is bound to a host protein in sv40-transformed cells. nature 1979;278:2613.linzer di, levine aj. characterization of a 54k dalton cellular sv40 tumor antigen present in sv40-tr

18、ansformed cells and uninfected embryonal carcinoma cells.cell 1979;17:4352.1980年发现年发现human t-cell leukemia virus type i(htlv-1)poiesz bj, ruscetti fw, gazdar af, bunn pa, minna jd, gallo rc. detection and isolation of type c retrovirus particles from fresh and cultured lymphocytes of a patient with

19、cutaneous t-cell lymphoma. proc natl acad sci u s a 1980;77:74159.1981年发现年发现htlv-1感染与成人感染与成人t细胞白血病之间的联系细胞白血病之间的联系(在逆转录病毒科中发现的第在逆转录病毒科中发现的第一个人类肿瘤病毒一个人类肿瘤病毒)hinuma y, nagata k, hanaoka m, et al. adult t-cell leukemia: antigen in an atl cell line and detection of antibodies to the antigen in human sera

20、. proc natl acad sci u s a 1981;78:647680.1988年证实年证实rb肿瘤抑制基因产物与肿瘤抑制基因产物与dna肿瘤病毒致癌蛋白之间发生相互作用肿瘤病毒致癌蛋白之间发生相互作用decaprio ja, ludlow jw, figge j, et al. sv40 large tumor antigen forms a specific complex with the product of the retinoblastoma susceptibility gene. cell 1988;54:27583.whyte p, buchkovich kj,

21、horowitz jm, et al. association between an oncogene and an anti-oncogene: the adenovirus e1a proteins bind to the retinoblastoma gene product. nature 1988;334:1249.1989年发现年发现hcv以及它与原发性肝细胞癌之间的联系以及它与原发性肝细胞癌之间的联系choo ql, kuo g, weiner aj, overby lr, bradley dw,houghton m. isolation of a cdna clone deri

22、ved from a blood-borne non-a, non-b viral hepatitis genome.science 1989;244:35962.colombo m, kuo g, choo ql, et al. prevalence of antibodies to hepatitis c virus in italian patients withhepatocellular carcinoma. lancet 1989;2:10068.与肿瘤相关的微生物研究史与肿瘤相关的微生物研究史1991-1993研制成功预防宫颈癌的hpv疫苗1994年发现 kshv与kaposi肉

23、瘤之间的联系chang y, cesarman e, pessin ms, et al. identification of herpesvirus-like dna sequences in aids associated kaposis sarcoma. science 1994;266:18659.2005年诺贝尔奖授予幽门螺杆菌的发现者2006年fda批准第一个hpv疫苗用于预防宫颈癌2009年诺贝尔奖授予hpv和hiv 发现者肿瘤病毒的特征肿瘤病毒的特征1 1、诱发肿瘤：、诱发肿瘤：在实验条件下，有的肿瘤病毒能在同一动物在实验条件下，有的肿瘤病毒能在同一动物引起多种肿瘤，如多瘤病毒可

24、使小鼠产生引起多种肿瘤，如多瘤病毒可使小鼠产生2323种不同部位和不同组织类型的肿瘤；有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。哺乳动物发生肿瘤。2 2、传播方式、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、很多因素有关，如宿主的

25、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。免疫状态、年龄以及病毒的致癌强度等等。3 3、细胞转化：、细胞转化： 肿瘤病毒在体外能使正常细胞转化，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。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：肿瘤病毒在细胞内存在的形式：（1 1）完整病毒）完整病毒（2 2）仅有核酸，不能合成病毒外壳仅有核酸，不能合成病毒外壳（3 3）仅有核酸，或部分核酸片段与细胞仅有核酸，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 1、增殖性感染（、增殖性感染（p

26、roductive infection):productive infection):又称裂解性感染（又称裂解性感染（lytic infection),lytic infection),肿瘤病毒感染宿主细肿瘤病毒感染宿主细胞后胞后, , 病毒基因可充分表达，病毒繁殖、复制，产生感染病毒基因可充分表达，病毒繁殖、复制，产生感染性子代性子代 细胞裂解、死亡。细胞裂解、死亡。2、非增殖性感染、非增殖性感染(non-productive infection)：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

27、转化，细胞合与细胞染色体上，使细胞发生遗传性改变即转化，细胞转化后可获得无限生长的特性，因为肿瘤病毒在某一阶段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。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细胞感染病毒后的变化1、病毒繁殖：病毒繁殖：引起细胞裂解死亡，导致引起细胞裂解死亡，导致 损害性疾病，多为急性；损害性疾病，多为急性； 2、整合：整合：病毒核酸整合于细胞核酸中，使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，导致增生性细胞发生遗传性改变，即转化，导致增生性疾病，发生肿瘤。疾病，发生肿瘤。细细 胞胞 转转 化化

28、 的的 特特 点点1、形态与行为的改变：形态与行为的改变：a. 梭形细胞圆化、增大、母细胞化；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，向失去正常规律性，失去接触抑制失去接触抑制，细胞，细胞重叠生长，可以悬浮生长，重叠生长，可以悬浮生长，软琼脂生长软琼脂生长(集集落形成落形成)，微肿瘤样的细胞灶斑，微肿瘤样的细胞灶斑.c. 生长时减少对血清成分的需要生长时减少对血清成分的需要，糖原酵解，糖原酵解 获得能量。获得能量。2 2、细胞表面结构变化：、细胞表面结构变化：糖运送加快，透明质酸成分增加，失去胞浆糖运送加快，

29、透明质酸成分增加，失去胞浆微丝状物，出现胚胎抗原或病毒相关抗原等微丝状物，出现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，激素如释放蛋白酶类，胚胎基因再行活化，激素产生异常等。产生异常等。4 4、若真正发生肿瘤性转化，若真正发生肿瘤性转化，接种到适合的动物接种到适合的动物宿主可形成肿瘤。宿主可形成肿瘤。研究人类肿瘤病毒病因的技术方法研究人类肿瘤病毒病因的技术方法1、细胞培养：、细胞培养：（1）建立肿瘤细胞株：研究细胞内是否有病）建立肿瘤细胞株：研究细胞内是否有病毒或病毒的痕迹；毒或病毒的痕迹；（2）细胞转化试验：鉴定分离的病毒是否具）细胞转化试验：鉴定分

30、离的病毒是否具有致肿瘤的特性，如人有致肿瘤的特性，如人ebv能使正常人的能使正常人的b淋巴细胞转化成类淋巴母细胞淋巴细胞转化成类淋巴母细胞(lcl)，转化，转化细胞带有病毒基因，可连续传代。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）细胞融合：将带有病毒基因而无完整病毒的毒的t 细胞，在灭活的仙台病毒作用下与细胞，在灭活的仙台病毒作用下与 敏敏 感感 细胞融合成杂交细胞，这样可去除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，从而复活细胞内对病毒基因的抑制作用，从而复活t细胞内的病毒。细胞内的病毒。（4）药物激活肿瘤病毒：嘧啶类似物）药物激活肿瘤病毒：

31、嘧啶类似物(正丁正丁酸、酸、tpa)可激活可激活t细胞中的肿瘤病毒细胞中的肿瘤病毒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，如用无胸腺小鼠建立了人鼻咽癌的移植瘤株，该细胞株有该细胞株有ebvebv抗原和核抗原，移植瘤株的抗原和核抗原，移植瘤株的体外培养物有体外培养物有ebvebv颗粒出现，或较纯的上皮颗粒出现，或较纯的上皮鳞癌。鳞癌。3、电镜观察：、电镜观察：如如ebv首先是用电镜在癌细首先是用电镜在癌细 胞株中发现的；胞株中发现的；4、血清学方法：、血清学方法：如如 ifa, 免疫扩散，免疫扩散， 免疫电泳，放射免疫免疫

32、电泳，放射免疫等；等；5、流行病学方法：、流行病学方法：血清流行病学调查，研究病毒与肿瘤的血清流行病学调查，研究病毒与肿瘤的关系；关系；6 6、分子生物学与生物化学技术：、分子生物学与生物化学技术：如核酸杂交法发现鼻咽癌如核酸杂交法发现鼻咽癌上皮细胞和鼻咽部非癌细胞有上皮细胞和鼻咽部非癌细胞有ebvebv基因；基因；7 7、疫苗试用：、疫苗试用：阻断作用。拟用阻断作用。拟用ebvebv疫苗，预防和控制非洲儿疫苗，预防和控制非洲儿童童burkittburkitt淋巴瘤，是否可预防淋巴瘤，是否可预防ebvebv感染和降低鼻咽癌发病感染和降低鼻咽癌发病率？率？确定病毒致癌作用确定病毒致癌作用必须具备

33、以下五个条件：必须具备以下五个条件：1 1、病毒感染在肿瘤发生之前；、病毒感染在肿瘤发生之前；2 2、在肿瘤内找到病毒或病毒抗原；、在肿瘤内找到病毒或病毒抗原；3 3、体外培养的瘤细胞能产生相应病毒的抗原；、体外培养的瘤细胞能产生相应病毒的抗原；4 4、病毒能使正常细胞转化为恶性细胞，并能在实、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；验动物中诱发癌瘤；5 5、用免疫措施预防病毒感染能降低肿瘤的发生率、用免疫措施预防病毒感染能降低肿瘤的发生率。hbsag prevalence8%- high2-7%- intermediate99%vaginal250%vulvar250%pe

34、nile250%anal285%oropharyngeal2,320%larynx and aerodigestive tract210%hpv和其他癌症也有相关性*includes cancer and intraepithelial neoplasia1. walboomers jm, jacobs mv, manos mm, et al. j pathol. 1999;189:1219. 2. world health organization. geneva, switzerland: world health organization; 1999:122. 3. herrero r,

35、 castellsagu x, pawlita m, et al. j natl cancer inst. 2003;95:17721783. hpv 主要的转化蛋白是主要的转化蛋白是e6 and e7 e6 and e7 是是hpv感染的早期基因产物，感染的早期基因产物，属于病毒的非结构蛋白。属于病毒的非结构蛋白。hpv genomic organization three main regions (early, late and the long control region) (e) resides the transformation and immortalization pote

36、ntial. (l) two capsid genes. (lcr) contains all the cis-regulatory elements.life cycleepstein barr virus与鼻咽癌的关系中国人群95%以上在5岁时ebv抗体阳性鼻咽癌主要在华南地区尤其是珠三角讲白话人群高发。在鼻咽癌组织中100%能检测到ebv dna，而且是呈环状dna形式存在（称为附加体episome),即在癌组织中ebv呈潜伏感染状态。 ebv dna 不与宿主细胞整合，主要的癌蛋白是lmp-1（latency membrane protein 1)，次要的癌蛋白是lmp-2a。 ebv

37、主要通过唾液传播，主要感染的靶细胞和潜伏细胞是静止b细胞，终身潜伏。epstein barr viruslatency genesnon-antigenic- ebna1 (epstein barr nuclear antigen 1) - episomal replication and segregation functionantigenic - ebna2- ebna3a, 3b, 3c- ebna-lp- lmp1 (latent membrane protein 1)- lmp2a ebvebvlmp1诱导表皮细胞和鼻咽癌细胞高表达表皮生长因子受体。 lmp1胞浆内羧基端含有ctar1和ctar2两个区