肿瘤的遗传学

关于肿瘤的遗传学肿瘤是基因的疾病，凡是肿瘤，都与基因组的变异有关。但是，与基因组有关的疾病并不一定都是遗传的。肿瘤有遗传性的，也有非遗传性的(散发性的)。人类肿瘤多是散发性的，与生存环境有重要的相关作用。第2页,共62页，2024年2月25日，星期天一.肿瘤的生物学特征与流行病学细胞类型核型生长接触抑制锚定正常细胞小可控＋＋癌细胞大失控－－肿瘤细胞具有永生性，侵袭性，扩散性。

第3页,共62页，2024年2月25日，星期天人群肿瘤分布比较中国：肺癌胃癌食道癌肠癌肝癌美国：前列腺癌乳腺癌肺癌肠癌淋巴癌华南地区：鼻咽癌河南林县：食道癌江苏启东：肝癌第4页,共62页，2024年2月25日，星期天EstimatednumberofnewcasesanddeathsfromspecifictypesofcancerintheUnitedStatesin1997.EstimationofNewCasesandDeathsfromDifferentCancerTypesinChina第5页,共62页，2024年2月25日，星期天肿瘤细胞的起源单克隆起源（monoclonaltheory）一个肿瘤的细胞群体源于一个转化单细胞的不断增殖而成。而这个单细胞是具有分化和增殖的干细胞（stem-cell）。对细胞群的遗传标记分析，具有高度一致性。例如：多灶性细支气管肺泡癌（BAC），原发灶，卫星灶，转移灶中的不同区域的癌细胞k-ras具有相同的突变。第6页,共62页，2024年2月25日，星期天多克隆起源（polyclonaltheory）肿瘤细胞群是由多个肿瘤克隆发展而来。鼠肠肿瘤细胞的基因分析：在肿瘤的不同区域取样的细胞，在APC基因和Mshz基因具有不同的缺失。

第7页,共62页，2024年2月25日，星期天单中心发源和多中心发源单中心发源（单性灶）肿瘤源于原始的一簇细胞。从原位灶到浸润灶，转移灶，复发灶都由第一代肿瘤细胞而来。多中心发源（多灶性）肿瘤源于不同区域的多簇细胞。原位灶，癌旁浸润灶，对称器官，系统器官肿瘤细胞有不同程度的异型型。分子生物学实验支持单中心起源。第8页,共62页，2024年2月25日，星期天第9页,共62页，2024年2月25日，星期天遗传性肿瘤特征

类型关系位置位点时期遗传性有家族性双侧多发早

散发性无家族性单侧单发迟第10页,共62页，2024年2月25日，星期天肿瘤家族集聚癌家族：具有较多成员发生肿瘤的家族。

G家族1895年－1976年842名成员中95名患癌。特征：发病率高；发病高峰40－50岁；男女比例相等；男多是胃癌，肠腺癌；女多是子宫癌。垂直传递，72％患者双亲之一患癌。符合常染色体显性遗传方式。家族性癌：在一个家族内多个成员出现的同一种癌。例如：结肠癌，12－15％有家族史。特征：患者一级亲属发病风险比一般高3倍。若发病年龄早和双侧性肿瘤，发病风险高30倍。第11页,共62页，2024年2月25日，星期天常见的遗传性肿瘤视网膜母细胞瘤发病率1/2-3万出生儿。遗传性占35－45％。发病时期早，10－14个月发病。双侧患者后代50％发病，单侧患者后代5％发病。

Rb基因定位于13q14。神经母细胞瘤发病率1/10000,源于神经嵴，原位常见有肾上腺髓质神经母细胞结节。第12页,共62页，2024年2月25日，星期天常见的非遗传性癌

白血病急性非淋巴白血病(ANLL)急性粒细胞白血病(AML,未分化细胞>90%)急性早幼粒细胞白血病(APL)急性粒－单核细胞白血病(AMMoL)急性单核细胞白血病(AMoL)急性淋巴白血病(ALL)－一型，二型，三型急性T细胞白血病急性B细胞白血病慢性粒细胞白血病慢性淋巴细胞白血病慢性单核细胞白血病第13页,共62页，2024年2月25日，星期天粒细胞分化过程

原粒

早幼粒中幼粒晚幼粒

带状核分叶核细胞体积由大变小嗜碱性++++－－－－染色颗粒－－+++++++++核形圆圆卵圆凹带状分叶核仁+++++－－－－分裂能力＋＋＋－－－第14页,共62页，2024年2月25日，星期天肿瘤易感基因

在相同环境下发生肿瘤可能性比一般基因组具有更多机会的基因。肺癌易感基因CYP1A1酶在肺中表达，参与烟草中多环芳烃类物质代谢。该基因具有MspI多态，

m2m2基因型具有肺癌易感性。第15页,共62页，2024年2月25日，星期天染色体畸变的原因理化因素的损伤。修复机制下降。着色性干皮病－恶性皮肤肿瘤UV照射，DNA形成TT二聚体，光复活酶失活，不能打开二聚体。重组修复缺失。第16页,共62页，2024年2月25日，星期天第17页,共62页，2024年2月25日，星期天二.肿瘤的遗传机制癌基因的异常表达癌基因突变癌基因低甲基化癌基因扩增染色体易位(基因重排，融合基因)抑癌基因失活抑癌基因缺失抑癌基因高甲基化第18页,共62页，2024年2月25日，星期天癌基因

能在体外引起细胞转化，在体内诱发肿瘤的基因细胞内的原癌基因高度保留，从酵母到人都存在，这些基因与细胞生长，增殖，分化有关，并受到精细和严格的控制。原癌基因具有的生物学功能：生长因子；生长因子受体；参与信号传导的蛋白激酶；核内蛋白等。第19页,共62页，2024年2月25日，星期天细胞周期调节基因细胞G1期

S期

Cyclin/CDKCyclin:细胞周期素CDK：细胞周期素依赖激酶癌基因与CDK表达有关，过量则使细胞分裂失控。抑癌基因与Cylink/CDK复合物磷酸化有关，抑制复合物作用。控制细胞分裂。根据CDI结构分为两类：CIP/KIP家族：p21,p27,Ink家族：，p15,p16,p18,p19p53基因诱导p21基因的表达。

第20页,共62页，2024年2月25日，星期天第21页,共62页，2024年2月25日，星期天Twomajortypesofproteinsinvolvedinthecellcycle:

Cyclins&Cyclin-DependentKinases(CDK)第22页,共62页，2024年2月25日，星期天癌基因发现1911年Rous发现鸡肉瘤病毒（RSV）能使鸡胚成纤维细胞转化，也能使鸡诱发肿瘤。1976年从RVS病毒中发现了src癌基因。克隆了该基因，是第一个V－onc1982年从人膀胱癌细胞中分离出了细胞癌基因ras基因。是第一个C-onc第23页,共62页，2024年2月25日，星期天细胞癌基因(c-onc)1976年，Bishop从Rous病毒中分离出癌基因src,并在动物正常细胞中发现有同源序列。以后在许多病毒癌基因都在细胞中都发现了它的同源序列，这些序列被称为细胞癌基因。病毒癌基因源于细胞癌基因。第24页,共62页，2024年2月25日，星期天癌基因致癌机制点突变原癌基因ras编码189个氨基酸的蛋白是一个细胞信号传导中起着开关作用的蛋白，当rasgene突变时，ras蛋白一直处于开的状态，细胞生长。rasproto-oncogene11261189glygln

arg(GC),k-rasoncogene第25页,共62页，2024年2月25日，星期天癌基因ablbclerbfosmycrassissrc等100多种。第26页,共62页，2024年2月25日，星期天癌基因作用位置Genec-oncproteinv-oncproteinsrc膜膜ras膜膜myc核核fps质质和膜abl核质第27页,共62页，2024年2月25日，星期天癌基因的肿瘤诱发机制癌基因突变

ras的第12个密码子突变，G－Targ－val,ras蛋白与GTP结合，促进了细胞的生长。ras附近插入了启动子，启动癌基因表达。ras的CCGG甲基化程度降低，癌基因异常高表达。

第28页,共62页，2024年2月25日，星期天DNA甲基化限制－修饰系统：甲基化酶的作用细胞核酸内切酶对外源DNA切割，而本身DNA甲基化得以保护。GATC序列的A甲基化。CCGG序列的C甲基化。CCGC序列的C甲基化。DNA的CpG岛的甲基化，干扰了转录因子与启动子识别位点的结合，降低了基因的表达。癌基因去甲基化，引起高表达致癌。抑癌基因高甲甲基化，引起低表达致癌。第29页,共62页，2024年2月25日，星期天

传导生长信号

cellGSras.GDPras.GTP

失活激活传导生长信号，细胞生长参与细胞周期调控

ras表达蛋白激活cyclinD,cell分裂第30页,共62页，2024年2月25日，星期天

第31页,共62页，2024年2月25日，星期天ras癌基因家族

根据不同时期，不同组织的癌基因表达，将ras基因家族分为三类：H-ras11p15.5胃癌膀胱癌宫颈癌N-ras1p13.2白血病肝癌K-ras12p12.1胰腺癌肺癌结肠癌

第32页,共62页，2024年2月25日，星期天mycB-mycL-mycN-mycS-mycC-myc:8q24.12-q24.13,定位核内的核蛋白。与DNA结合，调节转录。接收细胞外信号时，促进细胞分裂。myc易位到14q32(IgH基因位点)，引起白血病。第33页,共62页，2024年2月25日，星期天致癌病毒病毒核酸结构癌基因乳多空病毒环状双链DNAT抗原基因腺病毒线状双链DNAE1A，E1B疱疹病毒线状双链DNAEB序列反转录病毒单链RNAras,src等

第34页,共62页，2024年2月25日，星期天RNA致癌病毒快速致癌病毒Rous病毒：鸡肉瘤病毒，1911年Rous发现。分离到的Rous病毒感染动物，数周内导致肿瘤。病毒带有癌基因。基因组结构：RU5gagpolenvv-oncU3R

U3RU5gagpolenvv-oncU3RU5LTRLTR

插入基因组

第35页,共62页，2024年2月25日，星期天U3：3’端序列，170－1260bpU5:5’端序列，80－100bpR:短序列，10－80bpLTR:长末端重复序列,250－1400bp含有启动序列，增强序列。具有启动基因表达和增强作用。第36页,共62页，2024年2月25日，星期天染色体易位染色体易位产生融合基因，或启动了原癌基因，使得细胞发生转化。T(9;22)(q34.1;q11.21),Ph染色体慢性粒细胞白血病CMLchr22chr95’bcr3’

5’c-abl3’

5’bcr/c-abl3’8.5kb,融合蛋白，210KD影响了造血干细胞的分化。导致白血病。第37页,共62页，2024年2月25日，星期天第38页,共62页，2024年2月25日，星期天第39页,共62页，2024年2月25日，星期天肿瘤抑制基因（tumorsuppressorgene）一类与细胞周期调控有关的基因，当这些基因正常表达时，具有抑制细胞分裂的功能。这些基因的失活或缺失，会导致细胞非正常的分裂，正常细胞有可能转化为肿瘤细胞。1968年Harris实验：

癌细胞系X正常细胞

无恶性表型细胞正常癌细胞（染色体部分丢失）第40页,共62页，2024年2月25日，星期天

首先发现的肿瘤抑制基因视网膜母细胞瘤发现Rb基因缺失呈杂合体时，细胞是正常的，缺失纯合体时细胞转化。显示该基因是纯合隐性致癌。Rb纯合缺失后致癌表明Rb基因存在时对肿瘤细胞有抑制作用，因此Rb是肿瘤抑制基因。del(13)(q14)第41页,共62页，2024年2月25日，星期天第42页,共62页，2024年2月25日，星期天THENETWORK第43页,共62页，2024年2月25日，星期天肿瘤抑制基因(tumorsuppressorgene)

抑癌基因(anti-oncogene)

以参与细胞周期调控的形式，对正常细胞的增殖起负调控作用，抑制细胞的恶性转化。癌基因与抑癌基因比较特点oncogeneanti-oncogene基因属性cell增殖基因组织分化基因致癌方式激活，异常表达基因丢失或失活诱发机理突变或易位突变或缺失致癌机理显性隐性肿瘤类型白血病，淋巴瘤实体瘤第44页,共62页，2024年2月25日，星期天Human’santi-oncogene名称定位肿瘤Rb13q14.1视网膜母细胞瘤,肺癌,膀胱癌p5317p13.1肺癌，乳腺癌，肝癌p216p21.2乳腺癌，肺癌，前列腺癌p169p21

肝癌，肺癌，乳腺癌NF－117q11.21神经纤维瘤DCC18q21结肠癌MCC5q21结肠癌nm2317q21.3癌转移第45页,共62页，2024年2月25日，星期天杂合性丢失当等位基因处于杂合时，会出现丢失或突变另一个基因的趋势，称为杂合性丢失（LOH）。第46页,共62页，2024年2月25日，星期天第47页,共62页，2024年2月25日，星期天脑胶质瘤原因染色体畸变带有癌基因c-erbB的7号染色体数目增多；EGFR(表皮生长因子)过量表达，导致细胞转化。17p13缺失，肿瘤抑制基因p53丢失。9p24缺失，干扰素基因缺失。11p13癌基因ras第35个核苷酸G－T突变。癌基因myc,sis,fos,等过量表达。第48页,共62页，2024年2月25日，星期天肿瘤细胞转移

肿瘤细胞从原发肿瘤脱落，进入细胞外基质与脉管内，输送至远端适宜的组织中克隆生长。浸润转移是恶性肿瘤的重要特征，也是肿瘤病人死亡的主要原因。用myc等癌基因染小鼠，可以使小鼠产生癌细胞，但是不转移。说明转化与转移不是同一类基因。第49页,共62页，2024年2月25日，星期天肿瘤浸润机制整合素基因（integrinsgene）---细胞表面粘合受体----细胞基质粘附蛋白---锚定细胞。肿瘤细胞表达金属蛋白酶---降解粘附蛋白，使得细胞失去固着作用。正常细胞含有金属蛋白酶抑制因子基因（TIMPgene）,表达的蛋白能与蛋白酶结合，抑制它的水解功能，从而锚定细胞。肿瘤细胞该基因表达受阻。第50页,共62页，2024年2月25日，星期天Metastaticgeneandmetastaticsuppressorgene转移和抑制转移基因浸润转移：肿瘤细胞从原发肿瘤中脱落，进入细胞外基质和血管或淋巴管中，迁移到远处其它组织生长的现象。第51页,共62页，2024年2月25日，星期天肿瘤转移抑制基因小鼠黑色素瘤k-1735细胞系中发现，去转染正常小鼠，有高转移和低转移之分。消减杂交法寻找转移相关基因－nm23nm23高表达，肿瘤低转移，反之，高转移。应用：可作转移预测；肿瘤转移抑制。第52页,共62页，2024年2月25日，星期天小鼠黑色素瘤1735细胞系－转染正常小鼠获得肿瘤小鼠，但是这些小鼠又分为高转移低转移

mRNAmRNAcDNAcDNA24个克隆

nm23第53页,共62页，2024年2月25日，星期天nm23/mts1比值

nm23:细胞微管聚合，抑制转移。

mts1:细胞微管分解，促使转移。可作为肿瘤转移能力的检测指标。nm23高表达，抑制肿瘤细胞表达。第54页,共62页，2024年2月25日，星期天肿瘤基因诊断与治疗MicmRNAgeneknockoutoncogene转基因(antioncogene)免疫法(淋巴因子基因转入)自杀基因DNA与蛋白质