第十一章肿瘤遗传学

第一节染色体异常与肿瘤肿瘤的细胞遗传学——体细胞遗传病一、肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异恶化原因——染色体畸变相对性：干系旁系单克隆起源的多克隆性细胞干系（stemline):占主导数目的克隆细胞系。旁系（sideline）：干系以外占非主导数目的克隆细胞系。众数（modalnumber）：干系肿瘤细胞的染色体数目。生长优势淘汰1本文档共51页；当前第1页；编辑于星期三\13点51分1、肿瘤的染色体数目异常

二倍体——2n＝46

数目<2n＝46——亚二倍体（hypodiploid）二倍性数目>2n＝46——超二倍体（hyperdiploid）非整倍体亚三倍体（hypotriploid）——数目<3n＝69高异倍性亚四倍体（hypotetraploid）—数目<4n＝922、肿瘤的染色体结构异常易位、缺失、重复、倒位、环状染色体和双着丝粒染色体。非特异性标记染色体——不具代表性标记染色体（markerchromosome）特异性标记染色体——具代表性稳定遗传2本文档共51页；当前第2页；编辑于星期三\13点51分二、标记染色体的发现及其意义1960年，Nowell，慢性髓细胞白血病（CML），

Ph染色体（费城染色体，Philadelphiachromosome）<G组

Rowley，1973年，显带技术证明：易位——der(22)t（9；22）（q34；q11.2）t（9；22）（22pter22q11.2：：9q349qter）<G组（22q-）t（9；22）（9pter9q34：：22q11.222qter）>9号（9q＋）临床意义：95%CML，Ph染色体阳性—先于临床症状出现；早期诊断，区别其它血液病。

Ph染色体阴性—治疗反应差，预后不佳。3本文档共51页；当前第3页；编辑于星期三\13点51分4本文档共51页；当前第4页；编辑于星期三\13点51分首次证实了一种染色体畸变与一种特异性肿瘤的关系肿瘤是细胞遗传物质损伤引起的。5本文档共51页；当前第5页；编辑于星期三\13点51分Burkitt淋巴瘤(非洲儿童恶性肿瘤)t(8;14)(q24;q32)，90%6本文档共51页；当前第6页；编辑于星期三\13点51分肿瘤中其他特异性标记染色体改变

病名染色体异常Burkitt淋巴瘤（非洲儿童恶性淋巴瘤）t（8；14）（q24；q32）脑膜瘤del（22）（q12），-22视网膜母细胞瘤del（13）（q14）慢性髓细胞白血病急性变＋8，17q＋急性白血病-7，＋9

Wilms瘤del（11）（p13p14）结肠息肉＋8，＋14小细胞肺癌del（3）（p14p23）肺腺癌、肺鳞癌del（6）（q23qter）黑色素瘤＋7，＋22鼻咽癌t（1；3）（q41；p11）乳腺癌1号染色体长臂的易位NF2RBWT17本文档共51页；当前第7页；编辑于星期三\13点51分染色体异常在肿瘤发生中的作用实体瘤：少见特异性标记染色体——遗传复杂性和不稳定性。

扩增癌基因激活数目异常转录结构畸变生长、分化缺失抑癌基因失活（调节异常）慢性髓细胞白血病t（9；22）（q34；q11）Burkitt淋巴瘤（非洲儿童恶性淋巴瘤）t（8；14）（q24；q32）视网膜母细胞瘤del（13）（q14）

均质染色区（homogeneousstainingregion，HSR）

成神经细胞癌双微体（doubleminutes，DMs）某些实体瘤：EGFR（7p13-q22）重复导致EGFR（上皮生长因子受体）基因过表达癌变N-MYC扩增易位突变8本文档共51页；当前第8页；编辑于星期三\13点51分癌基因(oncogene)：是指能引起细胞恶性转化的基因。第二节癌基因1910,Rous,Roussarcomavirus(RSV)--1966年获得诺贝尔奖1969,Huebner&Hodaro,癌基因假说：细胞皆含致癌病毒遗传信息，通常癌基因被阻遏，当调控被破坏，异常表达细胞恶变为癌细胞。1970,Baltimore&Temin&Dulbecco,RNA病毒的逆转录酶:反向转录，交换或重组宿主DNA，1975年获诺奖。1970,Martin,v-src(viraloncogene,v-onc)：RSV基因组内存在src病毒癌基因(第一个），能使细胞恶性转化。1971,Duesberg,v-srcinRSV：野生型和突变型（src缺失，无致癌性），src非必需，从何而来？一、癌基因的发现及识别9本文档共51页；当前第9页；编辑于星期三\13点51分癌基因来源LTRψGAGPOLENVv-srcLTRv-srcC-SRC1975,Bishop（89年诺奖）,用v-src探针做Southern杂交C-SRC(cellularoncogene,C-ONC)，第一个C-ONC。src基因为原癌基因pro-oncogene,POG。癌基因起源于动物：转导作用掳获自宿主细胞。感染RSV鸡细胞

正常鸡细胞10本文档共51页；当前第10页；编辑于星期三\13点51分癌基因原癌基因是正常细胞中的癌基因同源序列，是细胞生长发育所必需的。癌基因(oncogene)：是指能引起细胞恶性转化的基因。原癌基因(protooncogene);细胞癌基因

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，则为癌基因。11本文档共51页；当前第11页；编辑于星期三\13点51分概念区分：癌基因，病毒癌基因，细胞癌基因，原癌基因。12本文档共51页；当前第12页；编辑于星期三\13点51分二、癌基因、原癌基因及其功能癌基因（oncogene）：在致瘤病毒、人体和动物肿瘤中发现的能导致细胞恶性转化的基因（核酸片段）。

原癌基因（proto-oncogene）细胞癌基因（cellularoncogene，c-oncogene）

——宿主序列中与病毒癌基因序列具有同源性基因。胚胎发育期有功能，成体被封闭——正常的核苷酸序列，无致癌特性，具转化潜能癌基因。正常序列（基因），胚胎发育，出生后封闭表达时间、部位、数量、产物结构——异常无限增殖，恶性转化。激活13本文档共51页；当前第13页；编辑于星期三\13点51分原癌基因蛋白产物的功能及生化特性（一）生长因子sisPDGFB(platelet-derivedgrowthfactor)（二）生长因子受体跨膜受体型酪氨酸激酶类（三）信号传导因子（四）转录因子核蛋白、DNA结合蛋白（五）程序性细胞死亡调节因子

细胞凋亡14本文档共51页；当前第14页；编辑于星期三\13点51分细胞内生长信号传递与肿瘤关联基因相互关系（模式图）生长因子生长因子受体TRKROSRETMETKITFMSERBB1ERBB2SRCABLRASNF-1RAFMOS

MAP激酶系BCL-1细胞因子D1E，A，B细胞因子RBP53DNA病毒配体区域转膜区域催化区域FOSJUNAP-1MYCMYBERBAESTBCL2

阻止细胞凋亡的蛋白质15本文档共51页；当前第15页；编辑于星期三\13点51分三、癌基因的激活机制（一）突变：编码蛋白质的结构和功能发生改变碱基替换RAS（K-RAS，H-RAS，N-RAS）突变缺失erbB,kit,ros,met,trk插入（二）基因扩增（geneamplification）：95%肿瘤复制使拷贝数增加，癌蛋白过表达。N-MYC

——神经母细胞瘤——HSR，DMs。

成纤维细胞瘤

C-MYC——乳腺癌、卵巢癌、鳞状细胞癌L-MYC——小细胞肺癌

ERBB-——胶质细胞瘤、头颈部肿瘤ERBB-2（HER-2/neu）——乳腺癌（Herceptin治疗）、卵巢癌

RAS——胃癌、结、直肠癌16本文档共51页；当前第16页；编辑于星期三\13点51分神经母细胞瘤N-myc基因的扩增

均质染色区（homogeneous双微体stainingregion，HSR）（doubleminutes，DMS）17本文档共51页；当前第17页；编辑于星期三\13点51分（三）染色体重排（染色体易位）：

1、基因激活----原癌基因易位插入到一个强大的启动子、增强子、转录调控元件附近导致激活。Burkitt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；14q32——IgH（免疫球蛋白重链）

2、基因融合----通过易位同其他基因形成融合基因慢性髓细胞白血病t（9；22）（q34；q11）9q34——abl（原癌基因），编码酪氨酸激酶

22q11——bcr（breakpointclusterregion）145KD210KD18本文档共51页；当前第18页；编辑于星期三\13点51分慢性粒细胞白血病

慢性粒细胞白血病t（9；22）（q34；q11）Burkitt淋巴瘤（非洲儿童恶性淋巴瘤）t（8；14）（q24；q32）34112432融合基因

强力启动子

酪氨酸激酶19本文档共51页；当前第19页；编辑于星期三\13点51分

第三节肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因（tumorsuppressorgene）抑癌基因、抗癌基因（anti-oncogene）隐性癌基因（recessiveoncogene）——正常细胞中抑制肿瘤发生的基因一、肿瘤抑制基因的发现细胞杂交证明逆转肿瘤细胞表型-1111-1111抑制细胞恶性表达-1、-111、11-1、-111、1186年首次发现肿瘤抑制基因RB，共800余种。20本文档共51页；当前第20页；编辑于星期三\13点51分肿瘤抑制基因的作用调节细胞周期调控凋亡调节DNA损伤修复参与细胞的信号传导抑制转录21本文档共51页；当前第21页；编辑于星期三\13点51分抑癌基因主要在细胞周期内部的调控中发挥作用G1、S、G2和M期都是细胞周期的检查点，当细胞接受细胞外信号后，检查后决定是否进行细胞分裂。癌基因主要在细胞周期外的生长信号传导过程中发挥作用22本文档共51页；当前第22页；编辑于星期三\13点51分肿瘤抑制基因分类23本文档共51页；当前第23页；编辑于星期三\13点51分二、部分重要的肿瘤抑制基因p53基因17p13.1,长20kb,11个外显子,393个aa。与结肠癌、乳腺癌、肝癌、肺癌等50%的人类恶性肿瘤有关。24本文档共51页；当前第24页；编辑于星期三\13点51分p53基因（增殖抑制、DNA损伤修复、诱导凋亡）的失活机制：（1）自身突变。p53蛋白失去结合能力，最重要。（2）MDM2癌基因的负调节。被刺激表达的mdm2蛋白形成一反馈调节环，与p53蛋白结合、催化其降解，抑制p53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。（3）p53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。如DNA肿瘤病毒蛋白SV40大T抗原蛋白、腺病毒E1B转化蛋白、人乳头瘤病毒E6蛋白等。25本文档共51页；当前第25页；编辑于星期三\13点51分第四节遗传型恶性肿瘤

视网膜母细胞瘤AD一、常染色体显性遗传的恶性肿瘤综合征26本文档共51页；当前第26页；编辑于星期三\13点51分27本文档共51页；当前第27页；编辑于星期三\13点51分GeneRB1(retinoblastoma)ChromosomallocationInheritanceAutosomaldominant,withincompletepenetranceinaround50%ofcases.Prevalence1in20,000.Around10%ofcaseshaveafamilialbasis.28本文档共51页；当前第28页；编辑于星期三\13点51分Wilms瘤

由MaxWilms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（Wilmstumor-associatedgene）的丢失或突变有关。

29本文档共51页；当前第29页；编辑于星期三\13点51分（一）Bloom综合征（MIM210900）

Bloom综合征（Bloomsyndrome，BS）的临床特征身材矮小、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（179：57）。二、常染色体隐性遗传的恶性肿瘤综合征

染色体不稳定综合征

30本文档共51页；当前第30页；编辑于星期三\13点51分

Bloom综合征患者的细胞遗传学改变

染色体不稳定性（chromosomeinstability）基因组不稳定性（genomicinstability）➀细胞株染色体断裂结构畸变；颊粘膜间期细胞微核。➁姐妹染色单体交换（sisterchromatidexchange，SCE）。➂编码序列之间，非编码序列之间——断裂性突变。➃短期培养淋巴细胞——四射体。31本文档共51页；当前第31页；编辑于星期三\13点51分BrdU5－溴脱氧尿苷dT脱氧胸苷32本文档共51页；当前第32页；编辑于星期三\13点51分基因定位于15q26.1基因全长4.5kb，ORF长4251bp蛋白质为159kDa，1417个氨基酸残基编码产物是RecQDNA解链酶家族成员Bloom综合征BLM基因33本文档共51页；当前第33页；编辑于星期三\13点51分Bloom综合征的分子遗传学诊断体外培养细胞BLM基因组DNAPCR扩增全长cDNASSCP技术筛查异常片段——序列分析Bloom综合征的细胞遗传学诊断

正常细胞SCEs<10Bloom患者细胞SCEs：50—100短期：T、B淋巴细胞，骨髓细胞B淋巴细胞系（EB病毒转化）长期T淋巴细胞系成纤维细胞系（SV40转化）34本文档共51页；当前第34页；编辑于星期三\13点51分3、分子遗传学BLM基因AR15q26.1转录4.5kb的mRNA,有效可读框——4251个核苷酸残基。

翻译蛋白质159kD、1417aa基因编码产物：RecQDNA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RecQDNA解链酶活性

无法修复异常的DNA结构染色体不稳定性35本文档共51页；当前第35页；编辑于星期三\13点51分（二）Fanconi贫血（Fanconianemia，FA）

（MIM227650）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5－10岁发病，男：女人约1.3：1，属于先天性再生障碍性贫血。患者智力低下，发育差。随年龄增长逐渐出现发育停滞现象。血象提示全血细胞减少，网织红细胞绝对值减少。贫血为正细胞或稍大细胞性。一些病例红细胞寿命缩短，血红蛋白F增加，骨髓增生减低，但发病初期可增生活跃。浆细胞和组织嗜碱细胞增多。这类病人除有典型再障表现外，还伴有多发性的先天畸形(皮肤棕色色素沉着，骨骼畸形、性发育不全等)。其病因可能是染色体的异常。同时，还会伴有精子减少等其它特征，经常与其它疾病伴发。36本文档共51页；当前第36页；编辑于星期三\13点51分特征：AR，1/350000；全血细胞减少症。骨骼畸形、小头、眼裂小；肾畸形、心血管畸形皮肤色素沉着、咖啡牛奶样色斑。儿童期癌发增高（急性单核细胞性白血病）。Thereareatleast13genesofwhichmutationsareknowntocauseFA:FANCA,FANCB,FANCC,FANCD1,FANCD2,FANCE,FANCF,FANCG,FANCI,FANCJ,FANCL,FANCMandFANCN.

FANCAin16q24.3,FANCCin9q22,FANCBinxp22.31，FANCGin9p13,FANCD2in3p25，FANCEin6p21

37本文档共51页；当前第37页；编辑于星期三\13点51分染色体不稳定性：染色体断裂（单体断裂、裂隙）；双着丝粒染色体、断片、核内复制。Bloom综合征----同源染色体之间Fanconi贫血----非同源染色体之间38本文档共51页；当前第38页；编辑于星期三\13点51分（三）共济失调毛细血管扩张症（ataxiatelangiectasia，AT；MIM278700）是一种较少见的常染色体隐性遗传病，发病率为0.5～1.O／10万人口。它是累及神经、血管、皮肤、单核巨噬细胞系统、内分泌的原发性免疫缺陷病。其主要临床表现是婴幼儿期发病的进行性小脑性共济失调，眼球结膜和面部皮肤的毛细血管扩张，反复发作的副鼻窦炎和肺部感染，对射线的杀伤作用极其敏感，染色体不稳定性，易患癌症，免疫缺陷等。Louis-Bar(1941)首先描述了该病，Boder和Sedgwick(1977)综述分析了该病例，命名为AT，又称Louis-Bar综合征。39本文档共51页；当前第39页；编辑于星期三\13点51分AT是一种染色体不稳定综合征，具有自发性染色体断裂和重排的特征，常见有t(14q+；14q-)，即同源14号染色体易位，也有14号染色体与7、8号或X染色体易位的现象。染色体断裂点多见于14q11～q12、7p13～p15和7q32～q35。GeneNameATM(Ataxiatelangiectasiamutated)isresponsibleforthevastmajorityofA-Tcases.Location11q22-q23.140本文档共51页；当前第40页；编辑于星期三\13点51分ATM（ATmutated):

11q22→q23

，基因全长约150Kb,编码序列12Kb,共有66个外显子。Purkinje细胞、成纤维细胞及淋巴细胞对射线异常敏感

野生型AT基因的功能：1、与DNA损伤修复有关。2、抑制细胞凋亡。3、控制免疫细胞对抗原的反应。4、介导细胞胰岛素的反应。5、阻止基因重排。6、可能与性成熟有关。41本文档共51页；当前第41页；编辑于星期三\13点51分四、着色性干皮病（xerodermapigmentosum，XP）

(MIM278700)AR，发病率1/25万,皮肤对紫外线敏感、色素斑点→早发性皮肤癌。42本文档共51页；当前第42页；编辑于星期三\13点51分遗传异质性-----XPA、XPB～XPG七种基因。

（XPA——9q22.3;XPC——3q25）

紫外线TT等嘧啶二聚体核酸切除修复（NER）系统蛋白质D相N反A二解方旋向酶解旋核二D酸聚N内体A切及单酶受链切损断D填N补A缺聚口合酶DNA连接酶封闭43本文档共51页；当前第43页；编辑于星期三\13点51分第五节肿瘤发生的遗传学理论一、单克隆起源假说（monoclonaloriginhypothesisoftumor）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）致癌因子促癌因素44本文档共51页；当前第44页；编辑于星期三\13点51分体细胞突变和克隆选择的结果女性X连锁基因分析：胚胎早期随机失活嵌合体依赖于G6PD活性的细胞染色女性杂合子杂合子女性恶性肿瘤癌细胞都含有相同失活的X染色体。X1X2X1

X2X1

X2X1

X2X1

X2失活野生型45本文档共51页；当前第45页；编辑于星期三\13点51分二、癌基因理论

突变（生长因子，生长因子受体，信号传导因子，转录因子，程序性细胞死亡调节因子）基因扩增染色体重排

癌基因激活蛋白结构改变，酶活性改变蛋白丰度提高，含量增加活性融合蛋白microRNA细胞生长调控原癌基因细胞恶化46本文档共51页；当前第46页；编辑于星期三\13点51分三、肿瘤抑制基因理论——Knudson的两次突变假说视网膜母细胞瘤——20世纪、70年代，AlfredKnudson

遗传性：40%，双侧性、多发性、早发性、家族性，早15—30个月。非遗传性：60%，单侧性、单发性、发病迟、散发性。两次突变假说（twomutationtheory）两次打击论（two-hittheory）细胞恶性转化——两次或两次以上的突变第一次，生殖细胞或父母遗传