分子肿瘤学医学知识讲座专家讲座

1分子肿瘤学第一节 肿瘤是什么？第二节 致癌原因及其致癌机制第三节 肿瘤相关基因及其调控机制

第四节 端粒、端粒酶与癌

第五节 肿瘤防治分子肿瘤学医学知识讲座第1页2主要参考书1、詹启敏，分子肿瘤学，人民卫生出版社，2、肿瘤遗传学，吴旻主编，科学出版社，3、癌生物学基础，R.G.Mckinnell等著，高静等译，清华大学出版社，4、肿瘤分子生物学基础及其应用，徐志宁等，国外医学肿瘤学分册，，30：35、中国肿瘤分子生物学研究现实状况及述评，韩金祥等，肿瘤防治杂志，，10：9分子肿瘤学医学知识讲座第2页35、Newestfindingsontheoldestoncogene:howactivatedsrcdoesit,M.C.Frame,JournalofCellScience,,117:9896、Functionalcloningofatumorsuppressorgene,TSLC1,inhumannon-smallcelllungcnacer,Y.Murakami,Oncogene,,21:69367、ThevonHippel–LindauTumorSuppressorGene,K.Kondo,ExperimentalCellResearch,,264:1178、Cancer

genetherapy:ScientificBasis,P.D.Wadhwa,Annu.Rev.Med.,,53:437分子肿瘤学医学知识讲座第3页4癌症：全球健康问题年7月29日，WHO数据年，癌症死亡790万，占总死亡人数13%肺癌(140万人)；胃癌(86.6万人)；肝癌(65.3万人)；结肠癌(67.7万人)和乳腺癌(54.8万人)大约80%癌症造成死亡发生在低收入和中等收入国家预计2030年全世界癌症死亡人数将达1200万分子肿瘤学医学知识讲座第4页5第一节肿瘤是什么？1.1肿瘤概念肿瘤：是一类疾病总称，基本特征是细胞增殖与凋亡失控，扩张性增生形成新生物。（1）良性肿瘤：生长迟缓，保留了正常细胞一些特征，多数是无害。（2）恶性肿瘤：也称癌症，含有侵袭和转移能力。分子肿瘤学：是用分子生物学理论和技术来研究肿瘤一门科学，是医学和生物学交叉学科。分子肿瘤学医学知识讲座第5页6癌症种类（1）实体肿瘤 癌：起源于上皮细胞 淋巴瘤：起源于淋巴细胞 肉瘤：起源于间叶组织（2）液体肿瘤 白血病：起源于骨髓造血细胞（3）常见肿瘤：乳腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、白血病

分子肿瘤学医学知识讲座第6页7正常人与白血病人血液分子肿瘤学医学知识讲座第7页81.2癌生物学特征1、癌症是体细胞遗传病 遗传性肿瘤（胚或性细胞，1~2％）和散发性肿瘤（体细胞，95％）2、癌细胞含有恶性生物学特征 无限增殖，不会分化，永生化，侵袭和转移能力，自主血管生成能力。3、癌为单克隆起源，即癌是原始、单个癌细胞增殖后代。分子肿瘤学医学知识讲座第8页9正常和转化成纤维细胞比较分子肿瘤学医学知识讲座第9页10分化中癌细胞分子肿瘤学医学知识讲座第10页111.4人类对癌本质认识（1）早期对癌认识1775年，P.Pott发觉童年曾做过清扫烟囱工作男人中阴囊癌发生率尤其高。19世纪，德国东部沥青工人易患肺癌死亡20世纪初，常受X射线照射人轻易患白血病和皮肤癌，为夜光表涂抹镭女工因常舔刷毛而易患舌癌。外因致癌论：癌是由身体之外某种原因所引发，如生活方式、饮食习惯和环境等。分子肿瘤学医学知识讲座第11页12（2）寻找致癌因子20世纪初，日本山际克三郎在试验中首次重现了兔耳皮肤癌。20世纪30年代，发觉煤焦油中3-甲基胆蒽和二甲苯丙蒽是致癌物质。20世纪30年代，美国H.Muller发觉X射线使果蝇发生基因突变。20世纪50年代，致癌因子使基因突变从而致癌。分子肿瘤学医学知识讲座第12页13（3）病毒致癌论19世纪末，癌症是一个由细菌或病毒等微生物引发传染性疾病。1910年，P.Rous发觉Rous肉瘤病毒（RSV），确立了病毒致癌观点。1970年，Martin从RSV中分离出病毒癌基因src。分子肿瘤学医学知识讲座第13页14H.Varmus和J.M.Bishop试验含srcRSV无srcRSV鸡感染肉瘤病毒带有src去除src感染鸡检验RSV鸡细胞里面含有src分子肿瘤学医学知识讲座第14页15（4）癌基因激活致癌论1976年，H.Varmus和J.M.Bishop发觉原癌基因，也称细胞癌基因。原癌基因活化在癌变过程中起中心作用。1979年罗伯特.温伯格试验分子肿瘤学医学知识讲座第15页16（5）抑癌基因理论1969年，H.Harris发觉抑癌现象。1986年，美国Dryla发觉第一个抑癌基因——Rb基因抑癌基因失活也是致癌主要原因分子肿瘤学医学知识讲座第16页17癌是原癌基因激活和抑癌基因失活综合作用结果。人类癌症主要风险原因是环境原因，而与此相关代谢酶等修饰基因遗传多态，决定了个体对这些原因肿瘤易感性。癌本质分子肿瘤学医学知识讲座第17页18癌症会传染？从5大洲搜集40只患传染性性病肿瘤狗肿瘤细胞。这些肿瘤细胞并非出自狗本身细胞，而是源自共同亲本细胞。可能来自于几百甚至上千年前亚洲驯养犬。ClonalOriginandEvolutionofaTransmissibleCancer,Cell,,126,477-487.分子肿瘤学医学知识讲座第18页19对癌症治疗现实状况反思“中国健康调查汇报”，T.ColinCampbell&ThomasM.CampbellII著，张宇辉译，吉林文史出版社，膳食和生活方式可能是造成肿瘤主要原因。动物性食物营养素促进肿瘤发展，而植物性食物营养素能抑制肿瘤发展。最健康食品是纯天然素食，如纯天然水果、蔬菜和整谷粒等。分子肿瘤学医学知识讲座第19页20第二节 致癌原因及其致癌机制2.1致癌原因化学原因：烷化剂、多环芳烃、芳香胺类、氨基偶氮染料、亚硝胺类物质、黄曲霉毒素、植物毒素、金属致癌物等物理原因：电离辐射、紫外线、纤维状异物、热辐射、慢性刺激与炎症等生物原因：致瘤性DNA病毒（人类乳头状瘤病毒、Epstein-Barr病毒和乙型肝炎病毒）和致瘤性RNA病毒（人类T细胞白血病病毒）分子肿瘤学医学知识讲座第20页诺贝尔医学奖21德国哈拉尔德·楚尔豪森（人乳头瘤病毒引发子宫颈癌）、法国弗朗索瓦丝·巴尔-西诺斯和吕克·蒙塔尼耶（HIV病毒）分子肿瘤学医学知识讲座第21页222.2化学致癌分子机制（1）点突变（2）染色体畸变和易位（3）DNA重排和插入诱变（4）基因扩增或缺失（5）DNA甲基化改变（6）细胞遗传或基因组不稳定性分子肿瘤学医学知识讲座第22页23化学致癌多阶段模式（1）开启：基因受致癌原因作用发生突变，经过细胞分裂增殖被固定下来，并能传代。快速、不可逆过程（2）促进：促进开启形成肿瘤细胞分裂生长阶段。较易受干预（3）演进：细胞产生不可逆基因组，在形态上或功效代谢和行为方面逐步表现出肿瘤特征。分子肿瘤学医学知识讲座第23页24第三节肿瘤相关基因及其调控机制3.1癌基因（1）癌基因发觉1910年，Rous发觉RSV。1963年，Dulbeco发觉正常细胞感染病毒可恶变为癌细胞。1969年，Huebner和Todaro提出癌基因假说1970年，Baltimore和Temin发觉逆转录酶1976年，Varmus和Bishop发觉原癌基因分子肿瘤学医学知识讲座第24页25（2）癌基因概念原癌基因：是在控制细胞生长分化中起主要作用正常基因，当它结构发生改变，即被激活时，其正常生物学功效受到影响，从而使细胞发生癌变。病毒癌基因：逆转录病毒所携带致转化因子。比如：RSV中癌基因——src。分子肿瘤学医学知识讲座第25页26原癌基因特点（1）广泛存在于生物界中，从酵母到人细胞普遍存在。（2）在进化进程中，基因序列呈高度保守（3）其作用经过其表示产物来表示（4）在一些原因作用下被激活，形成癌性细胞转化基因。分子肿瘤学医学知识讲座第26页27（3）原癌基因类型及其产物分子肿瘤学医学知识讲座第27页28生长因子可能变为癌基因分子肿瘤学医学知识讲座第28页29生长因子受体改变造成癌变分子肿瘤学医学知识讲座第29页30原癌基因家族表示产物src蛋白酪氨酸激酶ras信息传递分子mycDNA结合蛋白erb细胞骨架蛋白myb转录调整因子原癌基因家族分子肿瘤学医学知识讲座第30页31（4）原癌基因判定

——DNA转染法分子肿瘤学医学知识讲座第31页32（5）原癌基因恶性激活机制分子肿瘤学医学知识讲座第32页33（6）原癌基因在细胞转化中作用原癌基因没有转化能力单个活化原癌基因不能转化原代细胞无限增殖化基因和转化基因两类原癌基因共同参加造成了细胞转化癌基因可能是各种致癌原因作用共同点约斯塔.加尔顿：癌很可能原因来自我们本身，外界原因所起作用只是按对了电钮。分子肿瘤学医学知识讲座第33页343.2抑癌基因（1）抑癌基因发觉1986年，发觉第一个抑癌基因Rb；1987年，李文华证实Rb抑癌作用分子肿瘤学医学知识讲座第34页35（2）抑癌基因概念抑癌基因：也称肿瘤抑制基因，细胞中一大类对细胞增殖起负调整作用隐性基因，其功效丧失将促成癌细胞表型。按照失活机制不一样可分为两类：

（1）I类肿瘤抑制基因：DNA点突变或缺失 （2）II类肿瘤抑制基因：表示调整受阻分子肿瘤学医学知识讲座第35页36（3）抑癌基因及其表示产物分子肿瘤学医学知识讲座第36页37Rb基因Rb基因编码P105蛋白，定位于核内，非磷酸化形式称活性型，能促进细胞分化，抑制细胞增殖。分子肿瘤学医学知识讲座第37页38A.Knydson二次打击理论分子肿瘤学医学知识讲座第38页39P53基因几乎在全部种类肿瘤中，在80%以上肿瘤组织中发觉了P53基因突变。分子肿瘤学医学知识讲座第39页40P53基因功效模型分子肿瘤学医学知识讲座第40页41癌基因与抑癌基因特征比较特征癌基因抑癌基因突变等位基因功效取得功效，以显性方式起作用丧失功效，以隐性方式起作用致癌所突变等位基因数目12经过种系遗传现尚无例子惯用遗传形式体细胞突变致癌作用有有突变有没有组织特异性有一些，能在许多组织中起作用遗传型常显示组织优先选择性分子肿瘤学医学知识讲座第41页423.3肿瘤转移相关基因（1）癌转移：癌细胞从原发瘤上脱落下来，转移到远处，在新解剖学部位形成继发性“群体”（继发瘤）过程。（2）癌转移是级联反应基底膜破裂癌细胞脱落侵袭穿越血管和淋巴系统癌细胞在循环系统中运动外渗、转移灶生长和转移灶转移分子肿瘤学医学知识讲座第42页43（3）肿瘤转移相关基因影响肿瘤侵袭和转移过程相关分子编码基因。（1）包括细胞黏附、蛋白质水解酶类、细胞运动和血管生成等相关分子编码基因（2）一些癌基因或抑癌基因在肿瘤发生和进展中也对肿瘤转移起着各自一定主要作用。分子肿瘤学医学知识讲座第43页44肿瘤转移相关基因促进基因：EF1A基因（与细胞增殖和运动相关）；S100A4基因（与癌细胞侵袭和转移特征相关）；MTA1基因（与乳腺癌发生和转移增强相关）。抑制基因：NM23基因家族；Wdnm2基因；H2-K基因分子肿瘤学医学知识讲座第44页45（4）肿瘤转移基因临床意义以不一样基因及其产物作为不一样类型肿瘤诊疗和预后标志物。开辟相关肿瘤免疫治疗和基因治疗新路径。针对转移过程不一样步骤靶标分子开发治疗新药品。分子肿瘤学医学知识讲座第45页46第四节端粒、端粒酶与癌4.1端粒结构与功效（1）端粒发觉20世纪30年代，B.McClintock和H.J.Muller发觉。端粒是位于真核细胞内染色体末端含有能稳定染色体结构和功效特殊成份。

端粒帽染色体端粒帽分子肿瘤学医学知识讲座第46页47（2）端粒DNA1978年，美国Blackburn和Gall发觉，四膜虫端粒DNA是由一个极短简单重复序列TTGGGG屡次重复而成。以后发觉，其它动物、植物和微生物端粒结构也类似。n（CCCCAA）n（GGGGTT）3’5’（TTGGGG）n（AACCCC）nn（CCCTAA）n（GGGATT）3’5’（TTAGGG）n（AATCCC）n四膜虫人分子肿瘤学医学知识讲座第47页48（3）端粒结合蛋白 1986年，从尖毛虫属巨核DNA中首次分离出了分子质量为55kD和26kD两种端粒结合蛋白n（CCCCAA）（TTGGGG）n3’5’

端粒帽染色体DNA端粒帽分子肿瘤学医学知识讲座第48页49（4）端粒功效——

保护染色体结构和功效完整性对外:抵抗核酸酶等对内:染色体DNA外界原因攻击末端复制问题端粒帽染色体端粒帽分子肿瘤学医学知识讲座第49页50端粒长短与细胞生命历程亲密相关细胞分裂细胞分裂染色体端粒端粒细胞将停顿分裂而趋于老化分子肿瘤学医学知识讲座第50页51相关试验证据培养细胞：端粒长度随分裂次数增多而缩短。端粒长度和细胞分化程度呈反比。人体：端粒平均长度随年纪增大而变短。体细胞端粒长度大大短于生殖细胞。分子肿瘤学医学知识讲座第51页524.2端粒酶结构与功效（1）端粒酶结构1987年，Blackburn发觉反转录酶四膜虫端粒酶RNPRNA组分Protein分子肿瘤学医学知识讲座第52页53端粒酶RNA 四膜虫端粒酶RNA由159个核苷酸组成，模板区结构为5`-CAACCCCAA-3`，有碱基修饰CAACCCCAA用反义RNA封闭，能抑制酶活性分子肿瘤学医学知识讲座第53页54端粒酶蛋白质1995年，CollinsK等首次从四膜虫克隆到端粒酶蛋白质组分p80p95分子肿瘤学医学知识讲座第54页Triboliumcastaneum端粒酶蛋白结构(Nature,,455,633-637)55分子肿瘤学医学知识讲座第55页56（2）端粒酶功效催化端粒DNA不停延长，抵消因染色体复制、细胞分裂造成DNA缩短，使得染色体DNA完好无损，细胞能够顺利地分裂繁殖。端粒酶端粒分子肿瘤学医学知识讲座第56页57相关试验证据四膜虫：端粒酶改变时端粒缩短、细胞死亡。酵母：端粒酶基因突变造成端粒变短、细胞衰老。分子肿瘤学医学知识讲座第57页584.3端粒、端粒酶与癌（1）人端粒与端粒酶正常人体细胞缺乏端粒酶活性。与其它有端粒酶活性生物体细胞相比，人体细胞含有很长端粒。人胚胎细胞含有显著可探测端粒酶活性。人端粒酶RNA由455个核苷酸组成，模板区结构为5`-CUAACCCUAAC-3`分子肿瘤学医学知识讲座第58页59端粒染色体DNA端粒端粒酶端粒酶胚胎期分子肿瘤学医学知识讲座第59页60

正常细胞衰老死亡细胞分裂

端粒酶重新引入

细胞年轻化抗衰老分子肿瘤学医学知识讲座第60页61（2）端粒酶活性特异表示于恶性细胞1994年，Kim创建“TRAP”法检测端粒酶活性TRAP（-）TRAP（-）

正常细胞

良性肿瘤

恶性肿瘤分子肿瘤学医学知识讲座第61页62（3）端粒酶特异性表示于癌细胞成因解释性研究衰老死亡诱导蛋白端粒极度缩短，细胞死亡细胞永生化分子肿瘤学医学知识讲座第62页63P53基因、Rb基因介导细胞衰老基因突变细胞继续分裂至“危象期”（端粒缩短）大量细胞死亡少许细胞“永生化”（端粒酶活化）分子肿瘤学医学知识讲座第63页64细胞分裂细胞分裂细胞衰老端粒酶永生化抗肿瘤靶点分子肿瘤学医学知识讲座第64页65（4）端粒酶抑制剂——

抗癌治疗新靶点端粒酶靶点优势：特异性和广谱性广谱性：存在于各类恶性肿瘤细胞中85%以上恶性细胞中TRAP（+）正常细胞癌细胞分子肿瘤学医学知识讲座第65页66针对端粒酶抗癌策略反义核酸突变RNA引入端粒酶蛋白抑制剂端粒酶生物学抑制剂分子肿瘤学医学知识讲座第66页675’5’端粒消耗端粒维持细胞衰老染色体DNA端粒端粒细胞永生化分子肿瘤学医学知识讲座第67页68第五节 肿瘤防治5.1肿瘤预防遗传易感性：绝大多数肿瘤是环境原因引发，而个人遗传性状可能是决定肿瘤易感性主要原因。预防策略

（1）降低或消除环境致癌因子暴露 （2）肿瘤发生学预防，早期诊疗

（3）重点保护癌易感人群分子肿瘤学医学知识讲座第68页695.