分子肿瘤概论研究生学生课件

同学们好！

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)

分子肿瘤概论一、有关肿瘤的根本概念〔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〕转移的途径〔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

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改进法红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

网状纤维

银染黑色，故也称嗜银纤维。

PAS强阳性

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〕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外表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〕〔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〔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反响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根底2.肿瘤血管生成(tumorangiogenesis)肿瘤浸润转移的必要条件3.肿瘤细胞别离脱落，与细胞外基质黏附〔1〕瘤细胞外表负电荷增加〔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，有利于肿瘤细胞别离；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

〔3〕肿瘤黏附分子(adhesionmolecules)细胞外表结构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-cad②整合素(integrin)细胞外表糖蛋白，约有20多个亚型各种肿瘤细胞外表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、DCC④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-selectin⑤CD44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

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)

(3)瘤细胞的化学趋向性

21KD的蛋白质骨吸收因子

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

(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的比照MMP>>TIMPECM降解才能成为可能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

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〔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

〔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〔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

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〔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开展

抗体标记抗原标记抗体细胞细胞抗体标记抗原标记细胞〔二〕蛋白质相互作用的检测方法1.酵母双杂交法验证两个蛋白的相互作用筛选与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，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，那么该相互作用会促使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，那么能够激活基因转录。〕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〞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根底的用于研究蛋白质相互作用的常用、经典方法。其根本原理是:细胞裂解液中参加抗体，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。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，假设预测不正确，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。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别离含有未知靶蛋白的样品〔通常为细菌裂解液〕然后转膜。转膜后与诱饵蛋白孵育，运