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文档简介
分子肿瘤概论
重庆医科大学病理教研室
王娅兰教授(博士生导师)
当前第1页\共有77页\编于星期三\0点分子肿瘤概论一、有关肿瘤的基本概念(复习)肿瘤(tumor,neoplasm)
基因水平调控失常异常增生新生物肿瘤生物学行为浸润、转移能力
浸润(invasion):起源处迁移侵入周围邻近组织当前第2页\共有77页\编于星期三\0点转移(metastasis):从原发部位血管、淋巴管、体腔它处继续生长与原发瘤同样类型肿瘤(转移瘤或继发瘤)
当前第3页\共有77页\编于星期三\0点转移的途径当前第4页\共有77页\编于星期三\0点(2)Hematogenenousmetastasis全身脏器(3)Transcoelomicmetastasis
体腔内脏器脱落种植(医源性种植)
浸润生长恶性肿瘤生长的特点肿瘤转移过程必经的第一步当前第5页\共有77页\编于星期三\0点肿瘤的组织结构
实质
(parenchyma)间质(mesenchyma,stroma)
肿瘤间质的主要成分1.血管
小血管毛细血管血窦样血管球样
当前第6页\共有77页\编于星期三\0点新的肿瘤血供模式血管生成拟态(vasculogenicmimicry,VM)1999年,美国学者Maniotis等一种完全不同于经典血管生成的微循环模式小管状(似血管)管壁主要由基底膜(PAS阳性)围成,外衬以肿瘤细胞腔内有血浆和红细胞流动管道与内皮性血管相通多存在于高度恶性肿瘤当前第7页\共有77页\编于星期三\0点血管生成拟态(vasculogenicmimicry)肿瘤细胞构成有基底膜小管状(似血管)与血管交通当前第8页\共有77页\编于星期三\0点2.结缔组织间质
(1)纤维和基质
胶原纤维
常规
HE红
特殊化学染色
VG改良法红Masson兰色
构成成分
IIIIII型胶原原纤维又由相应原纤维分子构成
免疫组化或分子生物学方法可区别当前第9页\共有77页\编于星期三\0点当前第10页\共有77页\编于星期三\0点弹力纤维
常规
HE淡红色
特殊化学染色
Weigert或Verhceff暗兰或黑色,弹力酶消化后阴性
当前第11页\共有77页\编于星期三\0点网状纤维
银染黑色,故也称嗜银纤维。
PAS强阳性
当前第12页\共有77页\编于星期三\0点成分
胶原蛋白为主要成分细胞间质网状纤维
Ⅲ型胶原蛋白基底膜网状纤维Ⅳ型胶原蛋白和层黏连蛋白(laminin)当前第13页\共有77页\编于星期三\0点纤维黏连蛋白
Fibronectin(FN)
作用
A.连接基质中各种成分B.介导细胞外基质成分与细胞表面连接黏蛋白
又称蛋白多糖(proteoglycan)
如透明质酸,硫酸肝素等
骨黏素
(osteonectin)
当前第14页\共有77页\编于星期三\0点(2)基底膜
(basementmembrane,BM)
多种成分与疾病(肿瘤浸润)关系密切Ⅳ型胶原不形成纤维,与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原不同
层黏连蛋白
(laminin,LM)
有与细胞膜LM受体相结合的位点当前第15页\共有77页\编于星期三\0点
(3)细胞成分固有的细胞成分
纤维母细胞和纤维细胞肌纤维母细胞间充质细胞巨噬细胞树突状细胞
当前第16页\共有77页\编于星期三\0点反应性细胞成分
各种细胞浸润
淋巴细胞最常见浆细胞巨噬细胞都属免疫活性细胞
当前第17页\共有77页\编于星期三\0点二、肿瘤浸润、转移的分子机制(一)肿瘤细胞的浸润转移
1.肿瘤细胞增殖和扩展
浸润转移的前提和基础
2.肿瘤血管生成(tumorangiogenesis)
肿瘤浸润转移的必要条件当前第18页\共有77页\编于星期三\0点3.肿瘤细胞分离脱落,与细胞外基质黏附
(1)瘤细胞表面负电荷增加(2)瘤细胞黏附力的改变
①瘤细胞自身结构异常②瘤细胞同质黏附力下降
指同种瘤细胞之间的黏附力当前第19页\共有77页\编于星期三\0点③瘤细胞异质黏附力增加指肿瘤细胞与其它不同细胞及间质的黏附力同质黏附力降低,有利于肿瘤细胞分离;异质黏附力的增加,有利于瘤细胞与基底膜、间质成分粘附并穿过这些组织均由黏附分子介导通过配-受体之间的识别和结合实现当前第20页\共有77页\编于星期三\0点
(3)肿瘤黏附分子(adhesionmolecules)
细胞表面结构
①钙黏蛋白(cadherin)
又称为钙连接素,钙黏素。
依赖细胞外钙介导钙离子依赖性细胞与细胞(同源细胞)的黏附据分布不同
E-钙黏蛋白P-钙黏蛋白N-钙黏蛋白H-cad当前第21页\共有77页\编于星期三\0点
②整合素(integrin)细胞表面糖蛋白,约有20多个亚型各种肿瘤细胞表面整合素种类不同肿瘤生长各个阶段表达水平也不同
作用
a.介导细胞与细胞外基质的黏附b.参与不同细胞之间的黏附连接C.扮演细胞信号传递的角色配体-整合素-细胞骨架蛋白跨膜信息传导系统当前第22页\共有77页\编于星期三\0点③免疫球蛋白超基因家族(immunoglobulinsuperfamily)
主要参与细胞与细胞间的连接ICAM-1(细胞间黏附分子-1)VCAM-1(血管黏附因子)NCAM(神经细胞黏附因子)其它包括CEA、DCC当前第23页\共有77页\编于星期三\0点④选择素(selectin)
内源性植物凝血素(凝集素)
作用介导内皮细胞、血小板与瘤细胞黏附
选择素家族包括:P-selectinE-selectinL-selectin当前第24页\共有77页\编于星期三\0点⑤CD44及其它CD44(透明质酸受体)介导细胞与细胞外基质粘附路易斯寡糖(SLEX,,s-LewisX)
血管内皮细胞E-选择素的配体
当前第25页\共有77页\编于星期三\0点4.瘤细胞的迁移(migration)及化学趋向性
(1)瘤细胞的运动
黏附;肌动蛋白、微管、中间丝
(2)瘤细胞运动的调节当前第26页\共有77页\编于星期三\0点据其作用,大致可分为两大类:仅影响运动的因子迁移刺激因子(MSF)既影响运动又影响生长的因子
AMF(自分泌运动因子)HGF/SF(肝细胞生长因子/分散因子)
当前第27页\共有77页\编于星期三\0点(3)瘤细胞的化学趋向性
21KD的蛋白质骨吸收因子
当前第28页\共有77页\编于星期三\0点5.细胞外基质的降解(1)肿瘤浸润细胞外基质的步骤
Liotta1986年提出第一步黏附于基底膜或其他间质成分第二步分泌蛋白酶并激活,降解瘤细胞邻近的细胞外基质第三步进入受蛋白酶降解的基质区域内
当前第29页\共有77页\编于星期三\0点(2)肿瘤细胞产生的蛋白水解酶①丝氨酸蛋白酶类及其抑制因子纤维蛋白溶解酶(纤溶酶)
纤溶酶原a.降解基质如纤维蛋白,FN,LM,蛋白多糖b.激活胶原酶胶原降解当前第30页\共有77页\编于星期三\0点尿激酶型纤溶酶原激活剂(urokinase-typeplasminogenactivator,u-PA)系统
A.u-PA:
介导细胞周围基质蛋白的降解B.u-PA受体(u-PAR)及纤溶酶原受体
活化u-PA原酶形式的u-PA纤溶酶原+纤溶酶原受体纤溶酶当前第31页\共有77页\编于星期三\0点C.PAI(PA抑制剂)
PAI1
是u-PA的主要抑制剂
PAI2
不同肿瘤表达意义不一PAI3功能不清当前第32页\共有77页\编于星期三\0点②基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMP)及其抑制因子需钙、锌离子作辅助因子
MMP分类
胶原酶:如间质胶原酶(Collagenase)明胶酶:如明胶酶A(gelatinaseA)间质溶素:如间质溶素1、2膜型基质金属蛋白酶:Ⅰ、Ⅱ型当前第33页\共有77页\编于星期三\0点可分别降解ECM中各种不同成分ECM降解的主要蛋白水解酶类金属蛋白酶抑制物
TIMP-1,TIMP-2浸润与否取决于MMP与TIMP的对比MMP>>TIMPECM降解才能成为可能当前第34页\共有77页\编于星期三\0点③胱氨酸蛋白酶类
CathepsinB作用
降解ECM中各种胶原、LM、FN、黏蛋白激活间质胶原酶和IV型胶原酶④天(门)冬氨酸蛋白酶
cathepsinD,E
在肿瘤浸润转移中的作用CD表达的调节当前第35页\共有77页\编于星期三\0点6.瘤细胞以主动方式入循环管道并形成栓子
微小淋巴管、微小静脉壁缝隙血管基底膜缺损瘤细胞存在形式
单个成团同类癌栓异类癌栓黏附分子对其发挥调节作用
当前第36页\共有77页\编于星期三\0点7.在特定器官的毛细血管滞留并黏着,再次穿过血管壁并定居、增殖
器官特异性(选择性)机制(1)黏附分子的作用(2)化学趋化因子(归巢现象)(3)微环境不适合(4)与免疫状态有关当前第37页\共有77页\编于星期三\0点
(二)机体免疫状态与肿瘤浸润转移参与控制转移的免疫细胞主要有
NK细胞巨噬细胞T淋巴细胞(三)肿瘤浸润转移相关基因转移相关基因指基因的表达和改变能够促进或导致肿瘤发生转移的基因
当前第38页\共有77页\编于星期三\0点(四)肿瘤表观遗传改变与肿瘤浸润转移表观遗传学(Epigenetics)与遗传学(genetic)相对应的概念表型状态改变,基因型不改变没有DNA序列变化的情况下,可遗传的基因表达改变,导致的基因产物的变化。1942年提出,上世纪80年代后期逐渐兴起的一门新学科
当前第39页\共有77页\编于星期三\0点DNA的“后天性”修饰CpG岛高甲基化癌细胞基因组低甲基化组蛋白残基的各种修饰磷酸化乙酰化甲基化泛素化等等当前第40页\共有77页\编于星期三\0点(五)肿瘤干细胞(tumorstemcell,TSC)
2001年由Reya等提出2006年美国癌症研究协会(AACR)定义
存在于肿瘤组织中具有无限自我更新能力并能产生不同分化程度的肿瘤细胞的细胞
当前第41页\共有77页\编于星期三\0点
特征
(1)无限增殖和多向分化(2)存在自我更新的信号传导途径(3)具不同表型,异质性,对放化疗不敏感(4)具有端粒酶活性(5)能转移到各种不同的组织当前第42页\共有77页\编于星期三\0点(六)肿瘤微环境与肿瘤浸润转移肿瘤细胞间质细胞细胞外基质间质细胞所分泌的活性介质(细胞因子)共同构成的局部内环境
当前第43页\共有77页\编于星期三\0点微环境改变肿瘤细胞自分泌和旁分泌全身和局部组织代谢、分泌、免疫结果:限制或促进肿瘤的发生和发展当前第44页\共有77页\编于星期三\0点
当前第45页\共有77页\编于星期三\0点三.肿瘤学研究中常用的分子生物学基本技术及其应用(一)蛋白表达异常的检测免疫组化(荧光)定位ELISA和Westernblot、流式细胞术定量
抗体标记抗原标记抗体细胞细胞抗体标记抗原标记细胞当前第46页\共有77页\编于星期三\0点(二)蛋白质相互作用的检测方法1.酵母双杂交法验证两个已知蛋白的相互作用筛选与已知蛋白作用的未知蛋白酵母双杂交系统是分析蛋白-蛋白间相互作用的有效和快速的方法,当前第47页\共有77页\编于星期三\0点酵母双杂交的原理是将2个目的蛋白分别与转录激活区(transcriptionactivationdomain,AD)和DNA结合区(DNA-bindingdomain,DBD)融合产生新的融合蛋白,如果这2个目的蛋白能够互相作用,则该相互作用会促使AD和DBD互相靠近而产生有活性的转录因子,进而激活事先构建到酵母基因组中的报告基因的转录。(真核转录因子DBD能把蛋白定位到基因组特定DNA序列上,AD能够使转录装置激活基因转录。当这两个区域单独存在时均没有转录激活功能,但当它们在空间上彼此联系时,则能够激活基因转录。)
当前第48页\共有77页\编于星期三\0点局限性
⑴双杂交系统分析蛋白间的相互作用定位于细胞核内⑵酵母双杂交系统的一个重要的问题是“假阳性”当前第49页\共有77页\编于星期三\0点2.免疫共沉淀(Co-Immunoprecipitation,CO-IP)是以抗体和抗原之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的常用、经典方法。其基本原理是:细胞裂解液中加入抗体,与抗原形成特异免疫复合物,经过洗脱,收集免疫复合物,然后进行SDS及Westernblotting分析。
当前第50页\共有77页\编于星期三\0点缺点免疫沉淀蛋白有可能不是直接相互作用的蛋白,而是通过第三者间接相互作用的蛋白灵敏度不及蛋白亲和色谱高必须在实验前预测目的蛋白是什么,以选择最后检测的抗体,若预测不正确,实验就得不到结果,方法本身具有冒险性假阳性的概率比较高当前第51页\共有77页\编于星期三\0点设置的对照包括:在对照组中使用对照抗体,以缺失目的蛋白的细胞系作为阴性对照等等。当前第52页\共有77页\编于星期三\0点3.GST沉淀实验(GST-pulldown实验)主要是用来证明细胞外蛋白质相互作用利用GST(Glutathione-S-transferase,
GST)和谷胱甘肽亲和树脂之间的高亲和性将GST固化在树脂上GST和谷胱甘肽转移酶蛋白在细菌、动物细胞等体系中融合表达固化的诱饵蛋白【即诱饵蛋白(Baitprotein)】可以捕获细胞裂解物中的互作用靶蛋白洗脱结合物后通过westernblot检测诱饵蛋白和靶蛋白,从而证实两种蛋白间的相互作用或筛选相应的目的蛋白
当前第53页\共有77页\编于星期三\0点当前第54页\共有77页\编于星期三\0点4.Far-Westernblotting在经典Far-Western印迹中,运用经标记的或可被抗体检测的“诱饵”蛋白检测转移膜上的“猎物”靶蛋白。用SDS或非变性PAGE分离含有未知靶蛋白的样品(通常为细菌裂解液)然后转膜。转膜后与已知诱饵蛋白孵育,运用该诱饵蛋白的特异性检测系统检测。(出相应条带+)5.生物信息学当前第55页\共有77页\编于星期三\0点(三)基因拷贝数、转录产物mRNA异常
核酸分子生物学方法进行检测核酸变性、复性基本性质常用方法
当前第56页\共有77页\编于星期三\0点1.核酸分子杂交(nucleicacidmolecularhybridisation)技术最常用的基本技术基本原理:--标记的已知碱基序列(DNA或RNA单链片段)(探针probe)
(同位素P32I125非同位素生物素地高辛荧光素)--检测靶核酸(待测核酸)中是否存在与之同源的序列当前第57页\共有77页\编于星期三\0点(1)原位杂交(ISH)(2)荧光原位杂交(FISH),(3)双色(多色)银染原位杂交(DSISH)(4)Southernblot(DNA杂交)(5)Northernblot(RNA杂交)当前第58页\共有77页\编于星期三\0点当前第59页\共有77页\编于星期三\0点2.聚合酶链反应(polymerasechainreaction,PCR)技术又称体外基因扩增利用DNA变性和复性原理体外进行特定的DNA片段高效扩增获得或放大特异基因信号的重要手段当前第60页\共有77页\编于星期三\0点扩增产物的检测
凝胶电泳分析琼脂糖凝胶电泳(最常用)聚丙烯酰胺凝胶电泳单一条带当前第61页\共有77页\编于星期三\0点
Real-timePCRRT-PCR3.基因芯片技术当前第62页\共有77页\编于星期三\0点(四)基因突变的检测方法1.聚合酶链反应-单链构象多态性分析(Singlestrandconformationpolymorphismanalysisofpolymerasechainreactionproducts,PCR-SSCP)长度相同,构象不同在非变性聚丙烯酰胺凝胶中电泳迁移率(泳动率)不同碱基序列不同的单链DNA构像改变当前第63页\共有77页\编于星期三\0点基本方法
作PCR将产物变性而成为单链进行非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳显示结果可用同位素/荧光素标记非同位素标记
当前第64页\共有77页\编于星期三\0点2.PCR-限制性片段长度多态性(restrectionfragmentlengthpolymorphisms,RFLP)分析技术基本原理
--序列中一个碱基发生改变--使原来的内切酶位点消失或产生新的酶切位点--用限制性内切酶消化PCR扩增出来的DNA片段--检测其酶切片段长度的差异当前第65页\共有77页\编于星期三\0点3.变性梯度凝胶电泳法(denaturinggradientgelelectrophoresis,DGGE)基本原理
电泳时,不同浓度凝胶温度不同DNA链中有一个碱基改变在不同的温度发生解链电泳迁移率改变
当前第66页\共有77页\编于星期三\0点
4.DNA序列分析(DNAsequencing)5.荧光原位杂交(FISH)6.DNA芯片技术(DNAchip)当前第67页\共有77页\编于星期三\0点(五)肿瘤的微卫星不稳定性分析微卫星不稳定性(microsatelliteinstability,MI),是指简单重复序列的增加或丢失
PCR+DNA序列凝胶电泳(六)肿瘤易感性检测
采用相应基因变异方法进行检测(七)肿瘤相关病毒
核酸杂交技术与PCR技术(八)
基因重组技术
主要目的是获得某一基因或DNA片段的大量拷贝
(九)基因转染(genetransfection)技术(十)RNA干涉(RNAinterference)当前第68页\共有77页\编于星期三\0点核酸杂交/PCR技术与蛋白表达【免疫组化/荧光、流式细胞术、WB方法结合、蛋白结合检测方
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