肿瘤分子标记课件

肿瘤转移的分子生物学基础

前言肿瘤播散是恶性肿瘤的生物学特征之一，严重影响肿瘤患者的治疗和预后。一、肿瘤转移的基本过程

（一）原发瘤增殖和扩展

增殖导致肿瘤内部压力增加接触抑制丧失增殖只是肿瘤细胞转移的基础

（二）肿瘤血管的形成肿瘤超过1～2mm时，新生血管形成是维持其生长所必需。宿主毛细血管网进入肿瘤组织。是血管生成刺激因子和抑制因子共同调控的结果。

（三）肿瘤细胞脱落并进入基质

肿瘤细胞分离倾向与细胞膜结构的变化和粘附力的下降有密切关系。恶性肿瘤细胞E-钙粘连素表达降低。癌细胞表面负电荷高、与钙离子结合能力差以及桥粒发育不全也与之有关。

（四）进入脉管系统肿瘤血管为侵入基质的游离肿瘤细胞进入循环系统提供条件。肿瘤组织的血管与正常血管差异显著。

（六）肿瘤细胞锚定黏附肿瘤细胞-血小板簇与靶器官内皮细胞的粘附并锚定在内皮细胞表面。微小脉管对癌栓的截获也是锚定粘附的方式。影响粘附的因素：碳氢类配子与选择素透明质酸裂解酶受体CD44v与整合素

（八）转移后结局侵入靶器官的肿瘤细胞形成转移瘤并进行性长大才真正完成了转移。转移后生长转移之转移转移的休眠（黑色素瘤、乳腺癌切除后多年后的复发）

处于G0期，逃避机体杀伤作用；分裂和死亡处于动态平衡；肿瘤血管形成缺如；正常的机体免疫功能状态。二、肿瘤转移的分子生物学基础

（一）基因调控下的肿瘤转移肿瘤转移与促进基因和抑制基因之间表达失衡相关。不是所有的肿瘤都有转移表型，同种肿瘤细胞不同个体转移能力也不一样。促进肿瘤转移的基因

与肿瘤转移相关的基因有很多种，但还没有严格意义上的转移基因

ras基因基本生物学特性效应蛋白：IV型胶原酶、组织蛋白酶和与细胞运动相关的细胞因子

抑制肿瘤转移基因

抑制肿瘤转移基因是近年来倍受关注的研究领域。

nm23基因：肿瘤转移抑制基因产物为NDPK（核苷酸二磷酸激酶），生成ATP以外的三磷酸核苷。影响细胞内微管系统的状态而抑制癌的转移：提供GTP而调节微管的聚合与解聚。能与G蛋白结合，本身也具有G蛋白的某些特性，可能通过细胞跨膜信号传递调节肿瘤细胞转移。TIMP:金属蛋白酶组织抑制剂参与基质胶原酶的代谢，使其失活。对肿瘤转移的抑制作用主要在侵袭阶段。还具有抑制血管增生的作用。Kiss-1基因：编码产物为G蛋白偶联受体的内源性配体，能使胞内Ca2＋浓度增加，同时能明显抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭。细胞与细胞间的粘附同源细胞间的粘附：E-钙粘连素；在肿瘤转移的某些环节上发挥重要作用。异源细胞间的粘附：选择素；肿瘤细胞与血小板、内皮细胞和基质细胞的结合。细胞与细胞外基质的粘附细胞外基质肿瘤细胞主要通过整合素（integrin）受体与细胞外基质结合选择素（selectin）该类粘附分子主要通过碳氢键连接P型：肿瘤细胞与血小板的粘附结合

E型：肿瘤细胞与内皮细胞的结合

L型：存在于白细胞表面，白细胞与其他细胞结合

肿瘤转移的一些关键步骤如循环肿瘤细胞的聚集和癌栓的形成，以及肿瘤细胞与特定脏器脉管内皮的粘附结合都有选择素的参与。整合素（integrin）一组细胞表面糖蛋白受体，配体为细胞外基质（ECM）成分，由和两个亚基组成主要功能是参与不同细胞间的粘附、介导细胞与ECM的结合等直接介导肿瘤细胞与基质的粘附；通过信号转导调控细胞骨架变形和能量代谢；诱导蛋白溶解酶活化；启动细胞逃逸机制抑制细胞凋亡。免疫球蛋白类粘附分子：结构上具有同源性，主要参与细胞之间的粘附。ICAM-1（内皮细胞粘附分子-1

）：ICAM-1从肿瘤细胞表面脱落进入循环系统成为可溶性分子后，可协助肿瘤细胞逃逸细胞毒T细胞和NK细胞的免疫监视杀伤效应，促使肿瘤发生转移

（三）血管生成与肿瘤转移肿瘤的生长和转移与血管形成密切相关。肿瘤新生毛细血管是在周边组织原有的血管基础上延伸扩展形成的肿瘤本身能诱导血管的形成。血管新生包括以下步骤：

血管内皮基质膜溶解内皮细胞向肿瘤组织迁移内皮细胞在迁移前沿增殖内皮细胞管道化、分支形成血管环形成新的基底膜血管新生是血管生长因子和血管生长抑制因子均衡作用的结果血管生成刺激因子：VEGF、FGF、EGF、

angiogenin

、TNF-α等血管生成抑制因子：angiostatin、endostatin、

PEDF、γ干扰素等

（四）纤溶酶及其调节因子与肿瘤转移纤维蛋白溶解酶能水解大多数细胞外基质物质，在血管形成、肿瘤细胞脱落、基质浸润、侵入和逸出循环系统、继发脏器移行和微环境改造等发挥重要作用。由纤溶酶原（plasminogen）在PA和PAI调节生成。

PA包括组织型（t-PA）和尿激酶型（u-PA）两类，二者均激活纤维蛋白溶解酶原的作用

t-PA可促使肿瘤细胞降解细胞外基质，

u-PA促进肿瘤侵袭和转移的效应主要表现在参与血管生成、细胞迁移、细胞外基质降解和组织结构重建等过程，在肿瘤转移中发挥更重要作用。

PA的分类和功能

PAI可抑制PA的活性，从而起到控制和阻断肿瘤侵袭转移的作用。

PAI-1存在于血小板、血浆，为u-PA的主要抑制剂。PAI-1也广泛存在于肿瘤细胞周围组织中以及肿瘤实质内，阻断肿瘤转移。

PAI-2（46.6KD）主要表达于单核巨噬细胞系统，在部分肿瘤中高表达，但对不同肿瘤其意义有所不同。

PAI-3属蛋白酶连接素，功能不清。

PAI的分类和功能

（五）基质金属蛋白酶及其抑制剂与肿瘤转移细胞外基质的溶解酶系统由一个庞大的蛋白溶解酶家族组成，称为MMPsMMPs及其抑制剂（TIMP）在肿瘤侵袭和转移过程中担任重要角色

MMPs可分为胶原酶、明胶酶、基质溶解酶和膜类MMPs

特征性结构域：氨基末端多肽—参与MMPs激活催化区域片段

羧基末端血凝乳酶样结构

MMPs的种类和结构TIMP1:糖蛋白，能抑制所有活化的胶原酶TIMP2:非糖蛋白，结合MMP-2的前体，明显抑制MMP-2的活性。TIMP3:?TIMP4:最近从心脏组织中克隆出来，表现出明显抑制肿瘤侵袭和转移作用。

TIMP的种类和功能降解细胞外基质，促进肿瘤细胞进入脉管系统。促进原发瘤和继发瘤的生长，创造肿瘤生长和扩散的微环境。

促进血管生长的作用，MMP-2在毛细血管末梢形成及内皮细胞基底膜形成中发挥重要作用。

MMP的功能及其调节

MMPs在细胞外以非活性的酶原存在，需要活化后才能发挥生物学功能。

IL4、10、生长因子（EGF、bFGF等）、细胞与细胞、基质之间的反应因子。抑制调节包括特异性组织抑制剂如TIMP1～4和大量非特异性蛋白酶抑制剂，是目前发展最快的抗癌药物。三、关于肿瘤转移的理论（一）解剖学的观点

以器官的血流、淋巴的引流方向解释转移

乳腺癌腋窝淋巴结胃肠道恶性肿瘤肝脏阴茎癌腹股沟淋巴结卵巢癌髂区淋巴结（二）“种子-土壤”学说

肿瘤转移是特殊的癌细胞（种子）在适宜的环境（土壤）生长发展的结果

心肌、主动脉、甲状腺和脾虽血供丰富，但很少有转移瘤。膀胱癌转移至脑、前列腺癌转移至骨组织、眼脉络膜黑色素瘤转移至肝、甲状腺癌转移至骨、LLC自发性肺转移

（三）原发瘤抑制转移瘤

原发瘤可通过产生血管增生抑制因子抑制转移瘤形成。

O′ReillyMS,etal,FolkmanJ.Angiostatin:Anovelangiogenesisinhibitorthatmediatesthesuppressionofmetastasesbyalewislungcarcinoma.Cell,1994,79:315.

O′ReillyMS,etal,

FolkmanJ.Endostatin:anendogenousinhibitorofangiogenesisandtumorgrowth.Cell,1997,88:277.

FolkmanJ.Angiogenesisincancer,vascularrheumatoid,andotherdisease.NatMed,1995,1:27.

？（四）转移前微环境（pre-metastaticniche）“癌细胞转移前的早期步骤很复杂”“肿瘤向新的部位派去特使，为癌细胞转移做准备”

KaplanRN,LydenD.VEGFR1-positivehaematopoieticbonemarrowprogenitorsinitiatethepre-metastaticniche.Nature.2005Dec8;438(7069):820.潜在的问题和价值没有解释特异性转移的问题转移前微环境产生黏附分子的机制检测循环中VEGFR1+

HPCs数量或许能够预测肿瘤细胞的扩散拦截“特使”或阻止其活动可能预防癌细胞扩散。“为重新理解转移瘤的发生打开了一扇门”提供新的药物靶点四、阻止肿瘤转移的策略和手段肿瘤转移抑制基因nm23基因治疗靶点基因转染改变肿瘤细胞tPA/uPA的活性以阻断肿瘤转移

ras基因表达阻断

肿瘤转移的基因治疗抗生素、维生素D3衍生物、维甲酸类、多磺基化合物、肝素类似物及细胞外基质成分等血小板因子