6肿瘤形成基本理论.pptx

肿瘤形成的基本理论肿瘤形成的基本理论肿瘤肿瘤(tumortumor，neoplasm)neoplasm)是一类常见病、多发病，其中恶性肿瘤是目前危害人类是一类常见病、多发病，其中恶性肿瘤是目前危害人类健康最严重的一类疾病。健康最严重的一类疾病。在欧美一些国家，癌症的死亡率仅次于心血管系统疾病在欧美一些国家，癌症的死亡率仅次于心血管系统疾病 居第二位。居第二位。在我国在我国,肿瘤的发病率和死亡率都有增加。肿瘤的发病率和死亡率都有增加。继心血管疾病之后，肿瘤是另一威胁人类健康和生命的继心血管疾病之后，肿瘤是另一威胁人类健康和生命的主要疾病。在世界范围内，至少有主要疾病。在世界范围内，至少有l l3 3的人在其一生中患的人在其一生中患上肿瘤；肿瘤是上肿瘤；肿瘤是1 14 4的男性和的男性和l l5 5的女性的死亡原因。的女性的死亡原因。据统计，城市地区居民恶性肿瘤死亡率居死因据统计，城市地区居民恶性肿瘤死亡率居死因第一位第一位，为，为139.2810万，男性为万，男性为166.9210万，万，女性为女性为1099910万。农村地区居民恶性肿瘤万。农村地区居民恶性肿瘤死亡率居死因死亡率居死因第三位第三位，为，为10557/10万，男性为万，男性为13302/10万，女性为万，女性为777610万。万。我国最为常见和危害性严重的肿瘤按照死亡我国最为常见和危害性严重的肿瘤按照死亡率排列为胃癌、肝癌、肺癌、食管癌、大肠癌、率排列为胃癌、肝癌、肺癌、食管癌、大肠癌、白血病及淋巴瘤、子宫颈癌、鼻咽癌、乳腺癌白血病及淋巴瘤、子宫颈癌、鼻咽癌、乳腺癌等。等。目前提出的有关肿瘤形成的基本理论目前提出的有关肿瘤形成的基本理论：1、肿瘤是一种基因病；、肿瘤是一种基因病；2、肿瘤是瘤细胞单克隆性扩增的结果；、肿瘤是瘤细胞单克隆性扩增的结果；3、原癌基因的激活和、原癌基因的激活和(或或)抑癌基因的失活；抑癌基因的失活；4、肿瘤是一个长期的、分阶段的、多种基因突、肿瘤是一个长期的、分阶段的、多种基因突变积累的过程；变积累的过程；5、肿瘤的发生是免疫监视功能丧失的结果。、肿瘤的发生是免疫监视功能丧失的结果肿瘤的基本特征肿瘤的基本特征n在近期，在近期，3月新出版的月新出版的Cell杂志上，杂志上，Weinberg教授发表了一篇综教授发表了一篇综述：述：HallmarksofCancer:TheNextGeneration，阐述了最，阐述了最近近10年肿瘤学中的热点和进展，提出了肿瘤细胞十个特征：年肿瘤学中的热点和进展，提出了肿瘤细胞十个特征：n1.自给自足生长信号自给自足生长信号（Self-SufficiencyinGrowthSignals）；）；2.抗生长信号的不敏感抗生长信号的不敏感（InsensitivitytoAntigrowthSignals）；）；3.抵抗细胞死亡抵抗细胞死亡(ResistingCellDeath)；4.潜力无限的复制能力潜力无限的复制能力(LimitlessReplicativePotential)；5.持续的血管生成持续的血管生成(SustainedAngiogenesis)；6.组织浸润和转移组织浸润和转移(TissueInvasionandMetastasis)；7.避免免疫摧毁避免免疫摧毁(AvoidingImmuneDestruction)；8.促进肿瘤的炎症（促进肿瘤的炎症（TumorPromotionInflammation）；）；9.细胞能量异常（细胞能量异常（DeregulatingCellularEnergetics）；）；10.基因组不稳定和突变基因组不稳定和突变（GenomeInstabilityandMutation）。）。肿瘤细胞生存的微环境肿瘤细胞生存的微环境肿瘤的发生和转移与肿瘤细胞所处的内外环境有着肿瘤的发生和转移与肿瘤细胞所处的内外环境有着密切关系。密切关系。包括肿瘤所在组织的结构、功能和代谢，而且亦与包括肿瘤所在组织的结构、功能和代谢，而且亦与肿瘤细胞自身的肿瘤细胞自身的(核和胞质核和胞质)内在环境有关。内在环境有关。肿瘤细胞可以通过自分泌和旁分泌，改变和维持自肿瘤细胞可以通过自分泌和旁分泌，改变和维持自身生存和发展的条件，促进肿瘤的生长和发展。身生存和发展的条件，促进肿瘤的生长和发展。全身和局部组织亦可通过代谢、分泌、免疫、结构全身和局部组织亦可通过代谢、分泌、免疫、结构和功能的改变，限制和影响肿瘤的发生和发展。和功能的改变，限制和影响肿瘤的发生和发展。肿瘤与环境，两者既是相互依存，相互促进，又是相互肿瘤与环境，两者既是相互依存，相互促进，又是相互拮抗，相互斗争的。拮抗，相互斗争的。近年来由于肿瘤细胞学和分子生物学的进展，人们对于近年来由于肿瘤细胞学和分子生物学的进展，人们对于肿瘤和环境的相互关系有了更加深入的了解。这不仅肿瘤和环境的相互关系有了更加深入的了解。这不仅对于认识肿瘤的发生、发展、转移等有着重要的意义，对于认识肿瘤的发生、发展、转移等有着重要的意义，而且对于肿瘤的诊断、防治和预后亦有着重要的作用。而且对于肿瘤的诊断、防治和预后亦有着重要的作用。是现代肿瘤生物学的一个关是现代肿瘤生物学的一个关键和核心的问题键和核心的问题肿瘤的生物学行为肿瘤的生物学行为-异质性（异质性（heterogeneity）肿瘤组织无论在细胞形态和组织结构上，都与其肿瘤组织无论在细胞形态和组织结构上，都与其肿瘤组织无论在细胞形态和组织结构上，都与其肿瘤组织无论在细胞形态和组织结构上，都与其发源的正常组织有不同程度的差异，这种差异称发源的正常组织有不同程度的差异，这种差异称发源的正常组织有不同程度的差异，这种差异称发源的正常组织有不同程度的差异，这种差异称为异型性（为异型性（为异型性（为异型性（atypiaatypia）。）。）。）。n n肿瘤的异质性是指同一肿瘤在组织结构和功能肿瘤的异质性是指同一肿瘤在组织结构和功能性质上是由不同质的细胞所组成的。性质上是由不同质的细胞所组成的。n n肿瘤组织内的瘤细胞在细胞核型、生长速度、肿瘤组织内的瘤细胞在细胞核型、生长速度、DNADNA含量、治疗反应、转移倾向、细胞表面抗含量、治疗反应、转移倾向、细胞表面抗原、受体、标记物及生物学行为等方面不同。原、受体、标记物及生物学行为等方面不同。n如甲状腺癌中同时存在滤泡和乳头状结构，甚至还证明如甲状腺癌中同时存在滤泡和乳头状结构，甚至还证明有的甲状腺癌同时可存在滤泡癌和髓样癌（有的甲状腺癌同时可存在滤泡癌和髓样癌（C细胞癌）细胞癌）的瘤细胞成分。的瘤细胞成分。n如肺的小细胞癌中出现较高分化水平的腺癌或鳞癌成分。如肺的小细胞癌中出现较高分化水平的腺癌或鳞癌成分。n肿瘤异质性另外一种比较特殊的形式是，在一个肿瘤中肿瘤异质性另外一种比较特殊的形式是，在一个肿瘤中出现与瘤细胞及间质细胞以外的其它细胞成分，最常见出现与瘤细胞及间质细胞以外的其它细胞成分，最常见的是内分泌细胞（不是瘤细胞），如某些恶性肿瘤（子的是内分泌细胞（不是瘤细胞），如某些恶性肿瘤（子宫内分泌癌，肺腺癌等），在同一肿瘤的不同区域可出宫内分泌癌，肺腺癌等），在同一肿瘤的不同区域可出现多种不同分化水平、不同性质的内分泌细胞，如降钙现多种不同分化水平、不同性质的内分泌细胞，如降钙素、胃泌素、促肾上腺皮质激素、绒毛膜促性腺激素等素、胃泌素、促肾上腺皮质激素、绒毛膜促性腺激素等激素分泌细胞，由此产生的相关症状称为副肿瘤综合症。激素分泌细胞，由此产生的相关症状称为副肿瘤综合症。肿瘤异质性临床表现肿瘤异质性临床表现1.1.肿瘤个体异质性：肿瘤个体异质性：肿瘤存在地域、种族、流行病学等方面明肿瘤存在地域、种族、流行病学等方面明显的差异，尤其表现在个体肿瘤发生的不同显的差异，尤其表现在个体肿瘤发生的不同敏感性上。敏感性上。在肿瘤研究中强调采取多中心、大样本的在肿瘤研究中强调采取多中心、大样本的临床随机对照试验，旨在克服个体异质性的临床随机对照试验，旨在克服个体异质性的差异；在肿瘤治疗方面，强调规范化的同时，差异；在肿瘤治疗方面，强调规范化的同时，也应注重个体化治疗也应注重个体化治疗。2.肿瘤结构异质性：肿瘤结构异质性：主要表现在器官、组织和细胞水平形态学差异。组主要表现在器官、组织和细胞水平形态学差异。组织器官大体表现如形状、大小、颜色、质地、数目、织器官大体表现如形状、大小、颜色、质地、数目、包膜等；包膜等；镜下表现为不同组织结构如巢状、小梁状、乳头状、镜下表现为不同组织结构如巢状、小梁状、乳头状、筛状等；筛状等；细胞形态差异如小细胞、大细胞、立方状、柱状、细胞形态差异如小细胞、大细胞、立方状、柱状、圆形等。圆形等。3.3肿瘤细胞生长异质性即时间异质性：肿瘤细胞生长异质性即时间异质性：肿瘤细胞生长异质性即时间异质性：肿瘤细胞生长异质性即时间异质性：细胞生长周期是每个增殖细胞从一次分裂结束时到下一次分细胞生长周期是每个增殖细胞从一次分裂结束时到下一次分细胞生长周期是每个增殖细胞从一次分裂结束时到下一次分细胞生长周期是每个增殖细胞从一次分裂结束时到下一次分裂结束时的整个过程，包括裂结束时的整个过程，包括裂结束时的整个过程，包括裂结束时的整个过程，包括G1G1期、期、期、期、S S期、期、期、期、G2G2期和期和期和期和MM期期期期,处于静止处于静止处于静止处于静止细胞群为静止细胞（细胞群为静止细胞（细胞群为静止细胞（细胞群为静止细胞（G0G0期）；期）；期）；期）；肿瘤组织中的肿瘤细胞由增殖细胞群、静止细胞群和无增殖肿瘤组织中的肿瘤细胞由增殖细胞群、静止细胞群和无增殖肿瘤组织中的肿瘤细胞由增殖细胞群、静止细胞群和无增殖肿瘤组织中的肿瘤细胞由增殖细胞群、静止细胞群和无增殖能力细胞群细胞混合组成，显示肿瘤细胞的非同步性，即时间异能力细胞群细胞混合组成，显示肿瘤细胞的非同步性，即时间异能力细胞群细胞混合组成，显示肿瘤细胞的非同步性，即时间异能力细胞群细胞混合组成，显示肿瘤细胞的非同步性，即时间异质性；质性；质性；质性；在增生肿瘤细胞群体内，约在增生肿瘤细胞群体内，约在增生肿瘤细胞群体内，约在增生肿瘤细胞群体内，约10%10%细胞处在细胞处在细胞处在细胞处在S S期；期；期；期；G0G0期的细胞有一定的增殖能力，在受到一定内外因素刺激下期的细胞有一定的增殖能力，在受到一定内外因素刺激下期的细胞有一定的增殖能力，在受到一定内外因素刺激下期的细胞有一定的增殖能力，在受到一定内外因素刺激下成为增殖细胞，进入增殖细胞群，可能为肿瘤复发的主要根源。成为增殖细胞，进入增殖细胞群，可能为肿瘤复发的主要根源。成为增殖细胞，进入增殖细胞群，可能为肿瘤复发的主要根源。成为增殖细胞，进入增殖细胞群，可能为肿瘤复发的主要根源。因此，肿瘤细胞时间异质性可能是复发理论基础之一。因此，肿瘤细胞时间异质性可能是复发理论基础之一。因此，肿瘤细胞时间异质性可能是复发理论基础之一。因此，肿瘤细胞时间异质性可能是复发理论基础之一。4.肿瘤细胞遗传异质性：肿瘤细胞遗传异质性：n n目前研究显示多数恶性肿瘤中，瘤细胞的染色目前研究显示多数恶性肿瘤中，瘤细胞的染色体组型存在各种异常改变。体组型存在各种异常改变。n n这种改变在不同肿瘤细胞和肿瘤中存在差异，这种改变在不同肿瘤细胞和肿瘤中存在差异，即使在相同遗传背景的肿瘤细胞系中不同代细即使在相同遗传背景的肿瘤细胞系中不同代细胞间也存在差异。胞间也存在差异。5.肿瘤细胞功能异质性：肿瘤细胞功能异质性：n肿瘤细胞的增生、凋亡、细胞内或细胞间信号传导、肿瘤细胞的增生、凋亡、细胞内或细胞间信号传导、细胞黏附、血管生成、转移行为等生物学功能存在异细胞黏附、血管生成、转移行为等生物学功能存在异质性。质性。n其中转移是决定肿瘤的侵袭性及临床预后重要的过程，其中转移是决定肿瘤的侵袭性及临床预后重要的过程，转移异质性是功能异质性的主要表现之一。转移异质性是功能异质性的主要表现之一。n研究显示，原发肿瘤及其转移灶在基因表达、功能及研究显示，原发肿瘤及其转移灶在基因表达、功能及组成上存在差异。组成上存在差异。n最近研究显示，乳腺癌的原发灶及转移灶的雌、孕激最近研究显示，乳腺癌的原发灶及转移灶的雌、孕激素受体表达状态可能存在差异。素受体表达状态可能存在差异。n鉴于转移肿瘤的异质性，有必要对原发肿瘤及其转移鉴于转移肿瘤的异质性，有必要对原发肿瘤及其转移瘤的生物学情况进行比较研究，利于肿瘤的治疗。瘤的生物学情况进行比较研究，利于肿瘤的治疗。肿瘤是多步骤发生、多基因突变的演进性疾病肿瘤是多步骤发生、多基因突变的演进性疾病 参与细胞生长调控的蛋白质大致分为参与细胞生长调控的蛋白质大致分为5类类：生长因子生长因子(growthfactors，GFs)、生长因子受体生长因子受体(growthfactorreceptorGFR)、细胞内信号转导子细胞内信号转导子(intracellularsignaltransducers)、细胞核转录因子细胞核转录因子(nucleartranscriptionfactor)细胞周期蛋白质细胞周期蛋白质(cellcycleprotein)。在在细细胞胞生生长长、复复制制的的过过程程中中，可可能能随随机机地地存存在在着着细细胞胞生生长长、分分裂裂调调控控机机制制的的基基因因突突变变。如如这这种种突突变变发发生生，所所产产生生的的是是“基基因因受受损损(genedamage)”的的子子细细胞胞，当当“基基因因受受损损”不不断断累累积积，细细胞胞将将失失控控性性增增长长与与分分裂裂，显显示示其其异异质质性性的的生生物学行为。物学行为。一方面是失控性的细胞生长，另一方面是来一方面是失控性的细胞生长，另一方面是来自细胞演化过程中参与细胞生长调控的蛋白质自细胞演化过程中参与细胞生长调控的蛋白质的紊乱。的紊乱。肿瘤病因和多步骤发生、多基因突变的演进性机制肿瘤病因和多步骤发生、多基因突变的演进性机制单个的基因改变尚不足以造成细胞的完全恶性转化。单个的基因改变尚不足以造成细胞的完全恶性转化。要使得细胞完全恶性转化，需要多个基因的改变，包括几要使得细胞完全恶性转化，需要多个基因的改变，包括几个癌基因的激活，两个或更多抑癌基因的失活，以及凋亡个癌基因的激活，两个或更多抑癌基因的失活，以及凋亡调节和调节和DNA修复基因的改变。修复基因的改变。所谓肿瘤是一类所谓肿瘤是一类“多基因疾病多基因疾病”，包括三层含义，包括三层含义，肿瘤的发生源于遗传物质或基因的改变肿瘤的发生源于遗传物质或基因的改变(geneticchanges)；这种改变是多步骤这种改变是多步骤(multistep)完成的；完成的；所有的基因变化最终导致细胞的失控性生长。所有的基因变化最终导致细胞的失控性生长。肿瘤的遗传易感性肿瘤的遗传易感性目前发现不少常见肿瘤有家族史，如乳腺癌、胃肠癌、目前发现不少常见肿瘤有家族史，如乳腺癌、胃肠癌、食管癌、肝癌、鼻咽癌、白血病、子宫内膜癌、前列腺食管癌、肝癌、鼻咽癌、白血病、子宫内膜癌、前列腺癌、黑色素瘤等。癌、黑色素瘤等。根据遗传学原理，当某一特定的疾病以可预测的方式根据遗传学原理，当某一特定的疾病以可预测的方式在家系内传递时，一定存在着遗传缺陷和易感性。在家系内传递时，一定存在着遗传缺陷和易感性。不不同同的的肿肿瘤瘤可可能能有有不不同同遗遗传传传传递递方方式式。真真正正直直接接遗遗传传的的肿肿瘤瘤只只是是少少数数不不常常见见的的肿肿瘤瘤，遗遗传传因因素素在在大大多多数数肿肿瘤瘤发生中的作用是对致癌因子的易感性或倾向性。发生中的作用是对致癌因子的易感性或倾向性。X抑癌基因生物学特征是抑制细胞增殖。抑癌基因的隐性遗抑癌基因生物学特征是抑制细胞增殖。抑癌基因的隐性遗传学特征使一对等位基因中的任何一个基因的丢失或破坏，传学特征使一对等位基因中的任何一个基因的丢失或破坏，都不足以使其抑制细胞增殖的功能失活，因另一个等位基因都不足以使其抑制细胞增殖的功能失活，因另一个等位基因的完好仍能产生抑癌基因产物，并发挥其功能。的完好仍能产生抑癌基因产物，并发挥其功能。只有一对等位基因全遭丢失或破坏，才能使其抑制细胞增只有一对等位基因全遭丢失或破坏，才能使其抑制细胞增殖的功能丧失。也说明肿瘤的发生是由于一个等位基因的结殖的功能丧失。也说明肿瘤的发生是由于一个等位基因的结构破坏或功能丧失和接踵而至的另一个等位基因功能减弱或构破坏或功能丧失和接踵而至的另一个等位基因功能减弱或结构受损的结果。结构受损的结果。事实上遗传因素与环境因素在肿瘤发生中起协同作用。事实上遗传因素与环境因素在肿瘤发生中起协同作用。反复的多次打反复的多次打击击(multihit)肿瘤的克隆演化理论和干细胞学说肿瘤的克隆演化理论和干细胞学说一、肿瘤细胞的单克隆增生一、肿瘤细胞的单克隆增生肿瘤的发生、发展是肿瘤的发生、发展是细胞克隆演化细胞克隆演化(clonalevolutiontheory)的过程；的过程；首先，细胞有了基因突变，使其能在一般正常细胞不足首先，细胞有了基因突变，使其能在一般正常细胞不足以分裂的条件下进行分裂，继而子代细胞也有了同样的不以分裂的条件下进行分裂，继而子代细胞也有了同样的不正常分裂能力，使分裂继续下去；正常分裂能力，使分裂继续下去；随后，细胞群中又再次发生基因突变，使其生长、分裂随后，细胞群中又再次发生基因突变，使其生长、分裂的能力进一步加强；的能力进一步加强；最终，发展成为恶性肿瘤细胞。最终，发展成为恶性肿瘤细胞。XX二、肿瘤干细胞学说二、肿瘤干细胞学说1、干细胞的概念、干细胞的概念 干细胞干细胞(stemcells)是一类未分化的原始细胞，其两大生是一类未分化的原始细胞，其两大生物学特性为：多潜能分化能力和自我更新能力。物学特性为：多潜能分化能力和自我更新能力。当干细胞分裂时，一个子细胞完全地复制成母细胞，而当干细胞分裂时，一个子细胞完全地复制成母细胞，而另一个子细胞则分化成熟，发展成特异组织的体细胞。另一个子细胞则分化成熟，发展成特异组织的体细胞。几乎每种组织都有自己特异的干细胞，持续存在且数量几乎每种组织都有自己特异的干细胞，持续存在且数量很少，当组织老化或病变损伤时，这些细胞增殖分化，替代很少，当组织老化或病变损伤时，这些细胞增殖分化，替代修复原有细胞。肿瘤细胞的生长繁殖和干细胞之间有许多惊修复原有细胞。肿瘤细胞的生长繁殖和干细胞之间有许多惊人的相似之处，从而提出了肿瘤干细胞人的相似之处，从而提出了肿瘤干细胞(Tumorstemcells)学学说。说。2 2、肿瘤、肿瘤干细胞学说的理论基础为干细胞学说的理论基础为：细胞发生癌变必须累积许多突变，一般体细胞寿命较短，细胞发生癌变必须累积许多突变，一般体细胞寿命较短，经数个周期的分裂生长就进入正常的程序化死亡，无法经数个周期的分裂生长就进入正常的程序化死亡，无法累积众多的突变；只有干细胞才可能长时间存活，从而累积众多的突变；只有干细胞才可能长时间存活，从而可以接受所有的导致肿瘤的突变。可以接受所有的导致肿瘤的突变。干细胞几乎无限的自我更新为发生基因突变提供了较多的干细胞几乎无限的自我更新为发生基因突变提供了较多的可能。可能。肿瘤细胞与干细胞一样，具有分裂增殖、迁移、再生长的能肿瘤细胞与干细胞一样，具有分裂增殖、迁移、再生长的能力。力。肿瘤组织中仅有极小部分细胞肿瘤组织中仅有极小部分细胞(干细胞干细胞)能通过接种、培养或能通过接种、培养或 转移等方式形成新的肿瘤。转移等方式形成新的肿瘤。3、干细胞与肿瘤、干细胞与肿瘤自自肿肿瘤瘤干干细细胞胞理理论论建建立立以以来来，从从最最早早的的血血液液系系统统肿肿瘤瘤干干细细胞胞到到最最近近的的实实体体性性肿肿瘤瘤，如如肺肺癌癌与与其其他他肿肿瘤瘤干干细细胞的确定，这一理论得到了有力的证实。胞的确定，这一理论得到了有力的证实。不同类型肿瘤干细胞的发现时间与文献不同类型肿瘤干细胞的发现时间与文献发现时间肿瘤干细胞文献1994白血病干细胞Blood2003脑胶质瘤干细胞CancerResearch2003乳腺癌干细胞PNAS2005肺癌干细胞Cell2005肝癌干细胞国际肝癌会议4、肿瘤干细胞的特征、肿瘤干细胞的特征（1）必然具备一定的正常组织干细胞的特征或标志，）必然具备一定的正常组织干细胞的特征或标志，（2）存在其特有的分化增殖倾向）存在其特有的分化增殖倾向（3）该组织的肿瘤特征）该组织的肿瘤特征如如胰胰腺腺肿肿瘤瘤干干细细胞胞的的标标志志分分子子可可能能为为PDX1，Ptf1等等，同同时时也也可可能能表表达达一一些些干干细细胞胞共共同同的的表表面面分分子子，如如CD34，CD44等等。基基于于肿肿瘤瘤的的突突变变性性质质，胰胰腺腺肿肿瘤瘤干干细细胞胞也也有有可可能能表表达达胰胰腺腺癌癌高高表表达达的的一一些些产产物物分分子子，如如kras或或Ki67等。等。因因此此寻寻找找肿肿瘤瘤干干细细胞胞在在一一定定程程度度上上依依赖赖于于的的正正常常组组织干细胞的细胞特征。织干细胞的细胞特征。长期慢性炎症与癌发生密切相关，可能的机长期慢性炎症与癌发生密切相关，可能的机制为炎症使细胞因子的释放，促炎症的转录因子制为炎症使细胞因子的释放，促炎症的转录因子上调，导致大量氧自由基的堆积，这些介质可引上调，导致大量氧自由基的堆积，这些介质可引起实质细胞，起实质细胞，包括潜在的干细胞中包括潜在的干细胞中DNA的损伤的损伤，抑癌基因功能丢失，癌基因过度表达，和促进细抑癌基因功能丢失，癌基因过度表达，和促进细胞周期的基因上调，导致细胞异常增生，进而肿胞周期的基因上调，导致细胞异常增生，进而肿瘤发生。瘤发生。5 5、意义、意义 肿瘤干细胞理论为肿瘤治疗提供了新的模式：肿瘤干细胞理论为肿瘤治疗提供了新的模式：这一模型跳出以往一味从基因水平来研究肿瘤的框这一模型跳出以往一味从基因水平来研究肿瘤的框架。架。从单个细胞水平来理解肿瘤形成机制和生物学从单个细胞水平来理解肿瘤形成机制和生物学特性。为正确理解肿瘤复发、转移机制、评价预后特性。为正确理解肿瘤复发、转移机制、评价预后提供了理论基础，提供干细胞水平的治疗靶点。提供了理论基础，提供干细胞水平的治疗靶点。原癌基因、癌基因、抑癌基因原癌基因、癌基因、抑癌基因 原原癌癌基基因因、癌癌基基因因，抑抑癌癌基基因因等等名名称称，实实际际上上是是对对细细胞胞生生长长、分分化化起起正正向向或或者者反反向向调调节节的的基基因因。在在保保持持机机体体的的正正常常功功能能方方面面起起重重要要的的作作用用。如如果果发发生生异异常常改改变变，则则可可能能引引起起细细胞胞的的转转化化和和肿肿瘤瘤的的发发生生。肿肿瘤瘤的的发发生生发发展展本本质质上上是是细细胞胞原原癌癌基因的激活和抑癌基因的失活和基因的激活和抑癌基因的失活和DNA错配、修复缺陷造成的。错配、修复缺陷造成的。一、原癌基因、癌基因一、原癌基因、癌基因现代分子生物学的重大成就之一现代分子生物学的重大成就之一。Bishop，Varmus及同事们在研究鸡肉瘤病毒及同事们在研究鸡肉瘤病毒(Roussarcomavirus，RSV)时，发现时，发现RSV所携带的所携带的src基因能够使正常细胞转化基因能够使正常细胞转化为肿瘤细胞；随后发现为肿瘤细胞；随后发现src基因亦存在于人类的正常细胞。基因亦存在于人类的正常细胞。研究表明，生物界有一类在长期的进化过程中被保留下来的研究表明，生物界有一类在长期的进化过程中被保留下来的高度保守基因，调控着正常细胞的生命活动，包括细胞增生、高度保守基因，调控着正常细胞的生命活动，包括细胞增生、生长因子信号传递、细胞周期进展、细胞存活以及生长因子信号传递、细胞周期进展、细胞存活以及DNA转录等。转录等。一旦这类基因发生某些错误一旦这类基因发生某些错误(如突变、缺失、如突变、缺失、扩增或重排等扩增或重排等)或功能丧失时，极易导致或功能丧失时，极易导致本来本来就存在于正常细胞中的以非激活形式存在的原就存在于正常细胞中的以非激活形式存在的原癌基因癌基因(proto-oncogene)转变为可使正常细胞转变为可使正常细胞转化为肿瘤的转化基因转化为肿瘤的转化基因(transforminggene)或或癌基因癌基因(oncogene)。1 1、癌基因：能导致细胞恶性转化的核酸片段。、癌基因：能导致细胞恶性转化的核酸片段。Bishop和和Varmus因此获得因此获得1989年的诺贝尔奖。年的诺贝尔奖。癌基因由癌基因由3个小写字母命名个小写字母命名(如如src)；逆转录病毒中的癌基因加前缀逆转录病毒中的癌基因加前缀V(如如Vsrc)，正常细胞正常细胞中的原癌基因加前缀中的原癌基因加前缀C(如如Csrc);在随后的在随后的20多年里，人们发现了一百多个原癌基因及其多年里，人们发现了一百多个原癌基因及其产物，或是生长因子产物，或是生长因子(如如sis)、生长因子受体生长因子受体(如如erbB)，或是或是信号转导途径上的成分信号转导途径上的成分(如如ras)、转录因子转录因子(如如myc)。上述因上述因子被激活时，正常细胞可能转化为呈失控性生长的肿瘤细子被激活时，正常细胞可能转化为呈失控性生长的肿瘤细胞。胞。n原癌基因可因多种因素的作用而被激原癌基因可因多种因素的作用而被激活成为癌基因。活成为癌基因。n癌基因可以理解为具有潜在的转化细癌基因可以理解为具有潜在的转化细胞能力的基因胞能力的基因。2、主要的癌基因，其活化方式和相关的人类肿瘤主要的癌基因，其活化方式和相关的人类肿瘤分类原癌基因活化方式相关人类肿瘤生长因子生长因子PDGF链sis过度表达星形细胞瘤，骨肉瘤纤维母细胞生长因子hst-1过度表达胃癌int-2扩增膀胱癌，乳腺癌，黑色素瘤生长因子受体生长因子受体EGF受体家族erb-B1过度表达肺鳞癌erb-B2扩增乳腺癌，卵巢癌，肺癌和胃癌erb-B3过度表达乳腺癌集落刺激因子-1受体fms点突变白血病ret点突变多发性内分泌肿瘤2A和B，家族性甲重排状腺髓样癌，自发性甲状腺乳头状癌信号转导蛋白信号转导蛋白GTP结合蛋白ras点突变肺癌、结肠癌，胰腺癌，多种白血病非受体型酪氨酸激酶abl易位慢性粒细胞白血病，急性淋巴细胞白血病核调节蛋白核调节蛋白转录活化因子myc易位伯基特淋巴瘤N-myc扩增神经母细胞瘤，小细胞肺癌L-myc扩增小细胞肺癌细胞周期调节蛋白细胞周期调节蛋白cyclinD易位细胞淋巴瘤周期素扩增乳腺癌，肝癌，食道癌周期素依赖激酶CDK4扩增或点突变胶质母细胞瘤，黑色素瘤，肉瘤二、原癌基因的激活与对靶细胞的影响二、原癌基因的激活与对靶细胞的影响1、原癌基因的激活有两种方式原癌基因的激活有两种方式：发生结构改变发生结构改变(突变突变)，产生具有异常功能的癌蛋白；，产生具有异常功能的癌蛋白；基基因因表表达达调调节节的的改改变变(过过度度表表达达)，产产生生过过量量的的结结构构正正常常的的生生长长促促进进蛋蛋白白。基基因因水水平平的的改改变变继继而而导导致致细细胞胞生生长长刺刺激信号的过度或持续出现，使细胞发生转化。激信号的过度或持续出现，使细胞发生转化。2、引起原癌基因突变的引起原癌基因突变的DNA结构改变有：结构改变有：点突变、移码突变点突变、移码突变如如ras原癌基因第原癌基因第l外显子的第外显子的第12号密码子从号密码子从GGC突变为突变为GTC，相应编码的氨基酸从甘氨酸变为缬氨酸，转录产生相应编码的氨基酸从甘氨酸变为缬氨酸，转录产生异常蛋白。异常蛋白。细胞中癌基因与抑癌基因所发生的突变包括生殖细胞和体细胞中癌基因与抑癌基因所发生的突变包括生殖细胞和体细胞两种突变。大部分肿瘤所发生的基因改变都是后天获得细胞两种突变。大部分肿瘤所发生的基因改变都是后天获得,即体细胞突变。即体细胞突变。染色体易位染色体易位如如伯伯基基特特淋淋巴巴瘤瘤的的t(8；14)使使得得c-myc基基因因和和IgH基基因因拼拼接接，造造成成c-myc基基因因的的过过度度表表达达。易易位位使使癌癌基基因因被被激激活活,或或使使抑抑癌癌基因失活基因失活,从而使细胞恶变。从而使细胞恶变。基因扩增基因扩增肿肿瘤瘤细细胞胞内内一一些些癌癌基基因因在在DNA复复制制中中，通通过过不不明明机机制制变变成成多多个个拷拷贝贝,这这种种扩扩增增往往往往导导致致基基因因表表达达产产物物的的增增加加,如如神神经经母母细细胞胞瘤瘤的的Nmyc原原癌癌基基因因可可复复制制成成多多达达几几百百个个拷贝。拷贝。DNA的插入的插入DNA的插入是引起细胞基因重排、活化的插入是引起细胞基因重排、活化Conc并增强其并增强其表达水平导致癌变的普遍形式。所插入的基因有外源性和表达水平导致癌变的普遍形式。所插入的基因有外源性和内源性两种。内源性两种。基因转录的改变基因转录的改变细胞核内编码蛋白质的改变也是细胞转化为恶性的细胞核内编码蛋白质的改变也是细胞转化为恶性的重要特征。重要特征。转化细胞与正常细胞的许多差别中的大部分是由特转化细胞与正常细胞的许多差别中的大部分是由特异性的基因转录和异性的基因转录和/或转录的相对稳定性发生改变所致。或转录的相对稳定性发生改变所致。就转化细胞而言，总就转化细胞而言，总mRNA中只有中只有3是特异的，但是特异的，但仅此水平就足以使所翻译的蛋白质对细胞的生长和形仅此水平就足以使所翻译的蛋白质对细胞的生长和形态产生多种影响。态产生多种影响。3、癌基因对靶细胞的影响、癌基因对靶细胞的影响突变的癌基因编码的蛋白质突变的癌基因编码的蛋白质(癌蛋白，癌蛋白，oncoprotein)与原癌基因的正常产物有结构上的不同，并失去正常与原癌基因的正常产物有结构上的不同，并失去正常产物的生长调节作用。可通过以下方式影响其靶细胞：产物的生长调节作用。可通过以下方式影响其靶细胞：（1）生长因子增加；）生长因子增加；（2）生长因子受体增加；）生长因子受体增加；（3）产生突变的信号转导蛋白；）产生突变的信号转导蛋白；（4）产生与）产生与DNA结合的转录因子等；结合的转录因子等；（5）癌基因之间的协同作用癌基因之间的协同作用。三、新近研究的癌基因三、新近研究的癌基因SurvivinSurvivin是新近发现的一种抑制细胞凋亡蛋白是新近发现的一种抑制细胞凋亡蛋白(inhibitorofapoptosisprotein,IAP)家族成员家族成员,特异性特异性表达于人和鼠的胚胎发育组织以及多数人类肿瘤细胞。表达于人和鼠的胚胎发育组织以及多数人类肿瘤细胞。1.Survivin的结构与功能的结构与功能Survivin是是1997年年AltieriDC等在研究效应细胞蛋白等在研究效应细胞蛋白酶受体酶受体-1(EPR-1)时发现的。人类时发现的。人类Survivin基因全长基因全长14.7个个Kb，定位于染色体定位于染色体17q25上，此位点不稳定时可能涉上，此位点不稳定时可能涉及及t(14;18)(q32;21)异位和异位和(或或)Bcl22基因的转录激活。基因的转录激活。2.Survivin在肿瘤中的表达在肿瘤中的表达Survivin广泛表达于人类各种肿瘤组织，而在广泛表达于人类各种肿瘤组织，而在正常组织中表达很少。正常组织中表达很少。体内外实验表明体内外实验表明，Survivin可在多种转化细胞可在多种转化细胞中表达，而且在大部分人类常见肿瘤如肺癌，结肠癌，中表达，而且在大部分人类常见肿瘤如肺癌，结肠癌，胰腺癌、前列腺癌和乳腺癌等中表达。胰腺癌、前列腺癌和乳腺癌等中表达。在大多数肿瘤中在大多数肿瘤中Survivin表达与不良预后和病表达与不良预后和病人的生存率降低有关。人的生存率降低有关。3.Survivin研究的展望研究的展望Survivin作作为为一一种种抗抗凋凋亡亡基基因因表表达达的的调调控控，与与其其他他各各种种凋亡基因的关系等。凋亡基因的关系等。目前已有很多文献报道将反义目前已有很多文献报道将反义Survivin用于对肿瘤的基用于对肿瘤的基因疗法，并认为由于因疗法，并认为由于Survivin在大多肿瘤中表达，而在正在大多肿瘤中表达，而在正常组织中不表达，反义常组织中不表达，反义Survivin特异靶向疗法有一定的优特异靶向疗法有一定的优势。势。不同来源的肿瘤可能产生并递呈相同类型的不同来源的肿瘤可能产生并递呈相同类型的Survivin表表位抗原，反义位抗原，反义Survivin对此能产生特异性拮抗作用。对此能产生特异性拮抗作用。ERBB2(HER2)原癌基因原癌基因HER2编码的人表皮生长因子受体编码的人表皮生长因子受体2(HER2)是一种跨膜受体，具有内在酪氨酸激酶活是一种跨膜受体，具有内在酪氨酸激酶活性。胞内酪氨酸激酶的磷酸化通过胞内信号转导途性。胞内酪氨酸激酶的磷酸化通过胞内信号转导途径激活细胞生长有关的基因。径激活细胞生长有关的基因。HER2的过度表达是许多癌症中常见的分子事的过度表达是许多癌症中常见的分子事件，并与患者的不良预后、术后短期复发以及低存件，并与患者的不良预后、术后短期复发以及低存活率密切相关。活率密切相关。Riou等在等在172名乳腺癌患者中用名乳腺癌患者中用Southern印迹法分析印迹法分析HER2基基因扩增、用免疫组化法测定过表达的因扩增、用免疫组化法测定过表达的HER2蛋白。蛋白。HER2基因扩增是第一个在临床上用作预后和化疗效果预测基因扩增是第一个在临床上用作预后和化疗效果预测因子的遗传学改变的指标因子的遗传学改变的指标。HER2基因扩增较之基因扩增较之HER2蛋白过表达检测是乳腺癌患者不良蛋白过表达检测是乳腺癌患者不良预后的更好指标。预后的更好指标。抑癌基因抑癌基因20世纪世纪80年代后期，又发现与原癌基因编码的蛋白质促年代后期，又发现与原癌基因编码的蛋白质促进细胞生长相反，在正常情况下细胞内的另一类基因的产进细胞生长相反，在正常情况下细胞内的另一类基因的产物能抑制细胞的生长。称抑癌基因物能抑制细胞的生长。称抑癌基因(antioncogenes)或肿瘤或肿瘤抑制基因抑制基因(tumour-suppressorgenes)；当它们发生遗传上的错误改变而失活或功能丢失时，细当它们发生遗传上的错误改变而失活或功能丢失时，细胞将失去这种重要的负性调控物质，正常细胞即可能转变胞将失去这种重要的负性调控物质，正常细胞即可能转变为肿瘤细胞。已发现多个抑癌基因，它们以缺失、突变等为肿瘤细胞。已发现多个抑癌基因，它们以缺失、突变等方式在人类肿瘤的形成中发挥作用。方式在人类肿瘤的形成中发挥作用。一、确定抑癌基因应具备以下条件一、确定抑癌基因应具备以下条件1.在该恶性肿瘤的相应正常组织中必须有正常的表达;2.在该种恶性肿瘤中该基因有所改变,包括点突变、DNA片段或全基因的缺失或表达缺陷;3.导入该基因到有该基因缺陷的恶性肿瘤细胞中将部分或全部抑制其恶性表型。二、常见的二、常见的抑癌基因抑癌基因肿瘤是一类细胞周期疾病肿瘤是一类细胞周期疾病肿瘤是一类多步骤发生的，多基因突变所致的细胞克隆、肿瘤是一类多步骤发生的，多基因突变所致的细胞克隆、演化性疾病。几乎所有癌基因、抑癌基因的功能效应，最演化性疾病。几乎所有癌基因、抑癌基因的功能效应，最终都会聚到细胞周期机制上来；终都会聚到细胞周期机制上来；许多癌基因、抑癌基因直接参与细胞周期的调控，或者许多癌基因、抑癌基因直接参与细胞周期的调控，或者本身就是细胞周期调控机制的主要成分。本身就是细胞周期调控机制的主要成分。它们的突变导致了细胞周期失控，包括细胞周期启动、它们的突变导致了细胞周期失控，包括细胞周期启动、运行和终止异常。使细胞进入以增殖过多。凋亡过少为主运行和终止异常。使细胞进入以增殖过多。凋亡过少为主要形式的失控性生长。据此可说，要形式的失控性生长。据此可说，肿瘤是一类细胞周期疾肿瘤是一类细胞周期疾病病(cellcycledisease)。1肿瘤细胞的周期调控肿瘤细胞的周期调控G1期细胞对胞外信号作出的反应是决定朝向分裂期细胞对胞外信号作出的反应是决定朝向分裂还是退出细胞周期而进入静止期还是退出细胞周期而进入静止期(Go)。GI期的正常进展有赖于有丝分裂原的刺激，也可期的正常进展有赖于有丝分裂原的刺激，也可受抗增生细胞因子的刺激而终止。受抗增生细胞因子的刺激而终止。失去调控的癌细胞倾向于保留在细胞