肿瘤遗传学专题知识讲座培训课件

肿瘤遗传学专题知识讲座

肿瘤泛指由一群生长失去正常调控的细胞形成的新生物(neoplasm)，分为:*良性肿瘤(benigntumor)*恶性肿瘤(malignanttumor)，恶性肿瘤又称为癌症(cancer)。肿瘤细胞是一个累积了不同基因突变的体细胞，这些突变共同导致了细胞增殖的失控，结果形成大量细胞的集合——肿瘤。2肿瘤遗传学专题知识讲座类型来源比例癌上皮细胞85%肉瘤结缔组织、骨或肌肉组织的细胞2%淋巴瘤免疫系统特别是脾及淋巴结的白细胞5%白血病骨髓造血细胞3%目前已发现的恶性肿瘤几乎涉及了所有类型的细胞、组织及器官系统。3肿瘤遗传学专题知识讲座种系突变（germlinemutation）：产生遗传性肿瘤（家族性肿瘤）获得性突变：产生散发性肿瘤4肿瘤遗传学专题知识讲座第一节、染色体异常与肿瘤1941年，Boveri提出了肿瘤的染色体理论，证明肿瘤细胞来源于正常细胞，染色体畸变是引起细胞恶性转化的主要原因。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。占主要细胞系的克隆成为肿瘤干系，其他细胞系称为旁系。干系的染色体数目成为众数。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”。

标记染色体—肿瘤细胞中形成的特殊结构染色体。如能稳定遗传，则形成了特异性标记染色体。5肿瘤遗传学专题知识讲座Ph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。Ph染色体6肿瘤遗传学专题知识讲座t(9;22)(9qter9q34::22q1122pter)PhPh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：7肿瘤遗传学专题知识讲座其他特异性标记染色体: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。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。8肿瘤遗传学专题知识讲座第二节、癌基因能够使细胞癌变的基因统称为癌基因。癌基因是正常细胞中的基因，是细胞的必须基因。1、病毒癌基因与原癌基因逆转录病毒中，能够引发肿瘤的基因片段。这个片段来源于宿主基因组而非原病毒基因组，宿主RNA逆转录后插入病毒中，作为病毒的一部分。此插入片段的编码蛋白是肿瘤的强诱导剂。对应宿主细胞的基因片段称为原癌基因。目前已发现的癌基因有100多种，大多已定位在染色体上。这些癌基因参与了细胞分裂、分化、凋亡、信号转导等多项生命活动。9肿瘤遗传学专题知识讲座生长因子生长因子受体信号转导因子转录因子程序性细胞死亡调节因子2.原癌基因及其功能10肿瘤遗传学专题知识讲座11肿瘤遗传学专题知识讲座1.突变碱基替换缺失插入2.基因扩增(geneamplification)均质染色区(HSR)双微体(DMs)3、癌基因的激活机制3.染色体重排:基因激活基因融合12肿瘤遗传学专题知识讲座1.突变：原癌基因激活的可能途径13肿瘤遗传学专题知识讲座2.基因扩增(geneamplification)

Myc基因扩增形成双微核（黄色）的核型，双微体（doubleminutechromosomes，DMs），无着丝粒，成对分布于细胞中的微小染色体

14肿瘤遗传学专题知识讲座Myc基因扩增形成均染区（黄色）的核型

15肿瘤遗传学专题知识讲座3.染色体重排基因激活Burkitt淋巴瘤(BL)75％:t(8;14)(q24;q32)14q32:IGH16％:t(8;22)(q24;q11)22q11:IGL9％:t(2;8)(p12;q24)2q12:IGK8q24.1:c-myc16肿瘤遗传学专题知识讲座3.染色体重排基因融合慢性髓细胞白血病(Ph染色体)der(22)t(9;22)(q34;q11.2)9q34.1:C-ABL22q11:BCRC-ABL：6kbmRNA,145kDapr.BCR-ABL:8.5kbmRNA,210kDapr.17肿瘤遗传学专题知识讲座9号染色体上有一个c-abl基因（原癌基因），产生一145kD的多肽，22号染色体上有一个bcr基因，易位后在22号染色体上形成一融合基因，产生一210kD的融合多肽。Ph染色体致病的分子机制：c-ablIgλbcrc-cis922c-ablIgλbcrc-cis融合基因18肿瘤遗传学专题知识讲座9q22q1234567891014151920C-bcr基因(130kb)C-abl基因(280kb)(145kD蛋白）1b1a2345678910111-112-11210kD蛋白19肿瘤遗传学专题知识讲座第三节、肿瘤抑制基因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。能够抑制肿瘤发生的基因称为肿瘤抑制基因。

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，但癌基因导入无此作用。

第1个发现的肿瘤抑制基因是rb基因，位于13q14，通过视网膜母细胞瘤的研究发现。最有名气的肿瘤抑制基因是p53基因，与许多肿瘤的发生相关。20肿瘤遗传学专题知识讲座1、p53基因

p53基因定位于17p13.1，含11个外显子，编码53kd蛋白，393个氨基酸。

p53基因的变异与50%的肿瘤发生相关。

p53基因的4个功能区：1）N-端调控活性区—行使功能的区域，既介导蛋白质相互作用的区域，由73个氨基酸构成。2）序列特异性结合区—核心区，具有特异性DNA结合功能，此区域含有大量的突变热点。3）寡聚区—介导P53蛋白自身形成4聚体。4）C-端DNA非特异性结合区—P53为核内磷酸化蛋白，作为转录因子调控其他蛋白的活性，达到细胞周期和细胞凋亡的控制。P53蛋白的失活导致细胞保护功能的丧失而导致细胞周期的紊乱。21肿瘤遗传学专题知识讲座2、rb基因

rb基因名称来自Retinoblastoma,视网膜母细胞瘤.

rb基因位于13q14.1，27个外显子，编码928个氨基酸的110kD蛋白质。30%的视网膜母细胞瘤中可见包括rb基因在内的DNA缺失，甚至染色体片段的缺失。Rb蛋白是核蛋白，其功能是通过与转录因子E2F结合而抑制细胞周期。多种病毒的产物能够与Rb蛋白结合而释放E2F因子。E2F也是转录因子，它具有促进其他细胞分裂相关基因表达的作用。22肿瘤遗传学专题知识讲座一、肿瘤发生的单克隆起源假说肿瘤细胞是由单个突变细胞增殖而成的，也就是说肿瘤是突变细胞的单克隆增殖细胞群。体细胞突变(somaticmutation)克隆选择(clonalselection)模式第4节肿瘤发生的遗传学理论23肿瘤遗传学专题知识讲座二、肿瘤发生的染色体理论肿瘤细胞来源于正常细胞，具有某种异常染色体的细胞是一种有缺陷的细胞，染色体畸变是引起正常细胞向恶性转化的主要原因。“恒定或特异的”标记染色体-实体瘤少有24肿瘤遗传学专题知识讲座三、肿瘤发生的癌基因理论人类肿瘤的发生发展与体细胞中累积的各种遗传学改变相关。这些遗传变异涉及染色体重排和癌基因的激活。原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增殖并出现恶性转化。25肿瘤遗传学专题知识讲座五、肿瘤发生的多步骤遗传损伤学说细胞增殖异常干细胞化正常细胞细胞克隆性扩增良性肿瘤形成致癌因素启动期促进期促癌因素恶性肿瘤侵袭与转移恶性肿瘤形成进展期转移期27肿瘤遗传学专题知识讲座一、常染色体显性遗传恶性肿瘤综合征1.视网膜母细胞瘤(retinoblastoma,RB)MIM180200RB是一种胚胎期肾源性眼内恶性肿瘤，儿童早期即发病，发生率约1/21000~1/10000，多在4岁以前发病。猫眼(Cat‘seye)，前额突出、鼻根低且宽、鼻短呈球状、嘴大、上唇薄及耳垂突出。第5节遗传性恶性肿瘤28肿瘤遗传学专题知识讲座2.Wilms瘤(Wilmstumor,WT)MIM194070又称肾母细胞瘤(nephroblastoma)是一种婴幼儿常见的恶性胚胎肿瘤，由于保留有胚胎分化潜能的肾干细胞功能异常所致，发病率约为1/10000，占婴儿肿瘤的8%，3/4的肿瘤发生在4岁前，90%在20岁内发生。29肿瘤遗传学专题知识讲座Wilms瘤基因定位WT1基因(MIM607102)：11p13WT2基因(MIM194071)：11p15.5WT3基因(MIM194090)：16qWT4基因(MIM601363)：17q12-q21WT5基因(MIM601583)：7p14-p1330肿瘤遗传学专题知识讲座3.腺瘤性息肉综合征(APC)MIM175100成人早期继发多发性腺瘤性结肠息肉的结肠癌。息肉也可发生于上消化道，肿瘤可转移到脑、甲状腺等身体其他器官。31肿瘤遗传学专题知识讲座二.AR遗传的恶性肿瘤综合症自1960年首次证明特征性的染色体改变（Ph染色体）与肿瘤相关以来，受到人们注目。大多数恶性肿瘤细胞的染色体为非整倍体，而且在同一肿瘤内染色体数目波动的幅度较大。恶性肿瘤发展到一定阶段常会出现1-2个比较突出的细胞系，细胞系内全部细胞的染色体数目和结构都相同。32肿瘤遗传学专题知识讲座一、Bloom综合症临床特征：身材矮小、慢性感染、免疫功能缺陷、日光敏感性红斑、轻度颜面部畸形，30岁前发生各种肿瘤和白血病。细胞遗传学改变：染色体不稳定或基因组不稳定是其显著特征，表现为：1）体外培养的BS细胞株的染色体易发生断裂并易形成结构畸变；体内BS细胞在间期多见微核结构；2）BS细胞的染色体容易断裂，出现频发的姐妹染色单体交换（SEC）现象；3）培养的BS细胞常见四射体结构。BS基因定位：BLM15q26.1BLM基因的翻译：BLM15q26.1转录4.5kbmRNA翻译1417个氨基酸残基组成的蛋白质33肿瘤遗传学专题知识讲座BLM基因BLM基因的编码产物是RecQDNA解链酶，具有DNA依赖性三磷酸腺苷酸和DNA解链酶的活性。BLM基因的生物学功能：基因突变导致缺乏RecQDNA解链酶活性，不能修复DNA复制过程中出现的各种异常DNA结构，导致患者细胞染色体断裂、易位和SCE等染色体不稳定特征。7种基因突变类型：2种无义突变，3种错义突变、2种移码突变（表13-1）。BS患者细胞遗传学诊断：检测SCE，正常〈10，患者50-100。BS患者分子遗传学诊断：体外培养细胞获得cDNA，再用相关引物扩增基因全长cDNA，SSCP技术筛查鉴定序列上存在的各种突变。34肿瘤遗传学专题知识讲座BS患者系谱分析AR

35肿瘤遗传学专题知识讲座BS患者细胞内微核和SECautosomalrecessive;frequencyisabout2/105newbornsinAshkenaziJewsandintheJapanese(foundereffect:affectedpersonsdescentfromacommonanc