癌分子遗传学ppt课件.ppt

Cancer（Tumor）Molecular Genetics一、一、癌分子遗传学概述癌分子遗传学概述 二、肿瘤发生的遗传因素二、肿瘤发生的遗传因素 三、肿瘤的染色体异常三、肿瘤的染色体异常 四、肿瘤发生的基因控制四、肿瘤发生的基因控制 五、癌的多阶段演化五、癌的多阶段演化 六、端粒和端粒酶六、端粒和端粒酶一、癌分子遗传学概述一、癌分子遗传学概述1、概念概念每一个正常细胞中有一种特殊的排每一个正常细胞中有一种特殊的排列可以抑制细胞分裂，列可以抑制细胞分裂，假定存在一些假定存在一些抑制分裂的染色体，它的丢失将引起肿抑制分裂的染色体，它的丢失将引起肿瘤细胞的无限生长瘤细胞的无限生长 ，另一方面，假定，另一方面，假定还存在促进分裂的染色体，还存在促进分裂的染色体，当受到某当受到某种刺激激活时，细胞就发生分裂种刺激激活时，细胞就发生分裂 ，由，由此可推断恶性肿瘤细胞的快速无限增殖此可推断恶性肿瘤细胞的快速无限增殖的趋势，是由于促进分裂的染色体的持的趋势，是由于促进分裂的染色体的持久优势所致。久优势所致。TheodorBoveri，1911至今，大量的科学证据表明：至今，大量的科学证据表明：n n 促进细胞生长的染色体促进细胞生长的染色体-癌基因癌基因n n 抑制细胞生长的染色体抑制细胞生长的染色体-肿瘤抑肿瘤抑 制基因制基因n n 自自19901990年起人们把癌年起人们把癌/肿瘤称为体细胞遗肿瘤称为体细胞遗传病。它是具有遗传基础的。传病。它是具有遗传基础的。n n肿瘤遗传基础的证据最初来自于三方面：肿瘤遗传基础的证据最初来自于三方面：n n第一第一 DNADNA突变引起癌的发生；突变引起癌的发生；n n第二第二 肿瘤常常出现特异性染色体异常；肿瘤常常出现特异性染色体异常；n n第三第三 在罕见的肿瘤特异性综合征中，肿瘤发在罕见的肿瘤特异性综合征中，肿瘤发生、发展的遗传易感性。生、发展的遗传易感性。如何揭示肿瘤发生的遗传机制呢？如何揭示肿瘤发生的遗传机制呢？遗传学家与临床肿瘤学家们从（群遗传学家与临床肿瘤学家们从（群体、细胞、生化、免疫）遗传学和分子体、细胞、生化、免疫）遗传学和分子遗传学不同角度探讨肿瘤与遗传的关系，遗传学不同角度探讨肿瘤与遗传的关系，就逐渐形成了一门新学科就逐渐形成了一门新学科癌分子遗癌分子遗传学。传学。简言之，简言之，就是应用遗传学的基本原理、就是应用遗传学的基本原理、方法研究肿瘤的发生、发展与遗传的关方法研究肿瘤的发生、发展与遗传的关系及规律，揭示肿瘤发生机理。系及规律，揭示肿瘤发生机理。2 2、癌与肿瘤的概念癌与肿瘤的概念 单细胞生物为了生长，必须对环境单细胞生物为了生长，必须对环境的变化产生反应，细胞为了营养的来源的变化产生反应，细胞为了营养的来源和生长、分裂，与周围的细胞竞争，直和生长、分裂，与周围的细胞竞争，直至营养供应被耗尽。至营养供应被耗尽。进化创造了多细胞生物进化创造了多细胞生物多细胞多细胞机体机体，高等生物。，高等生物。n n从受精卵开始从受精卵开始 多细胞机体多细胞机体（繁殖后代繁殖后代）n n多细胞共同协作多细胞共同协作（信号传导机制进化了，细信号传导机制进化了，细胞生长，分化得以协胞生长，分化得以协调，调，执行生物学功能执行生物学功能）n n如果一个细胞或若干细胞发生如果一个细胞或若干细胞发生突变突变（该细胞竞争空间和营该细胞竞争空间和营养，养，扰乱了细胞分裂和细胞扰乱了细胞分裂和细胞协作协作）n n某些细胞形成克隆某些细胞形成克隆肿瘤肿瘤（Tumor，良，良性）。性）。n n就形成癌就形成癌（Cancer，恶性，恶性）通常在文献中见到：通常在文献中见到：Tumor：泛指肿瘤（包括良性、恶性）肿物。泛指肿瘤（包括良性、恶性）肿物。CancerCancer：恶性肿瘤的总称恶性肿瘤的总称 ，癌肿。，癌肿。SarcomaSarcoma：源于间叶组织（肌肉、骨、软骨、源于间叶组织（肌肉、骨、软骨、纤维）的恶性肿瘤，如骨肉瘤、纤维）的恶性肿瘤，如骨肉瘤、纤维肉瘤。纤维肉瘤。CarcinomaCarcinoma：来源于上皮的恶性肿瘤来源于上皮的恶性肿瘤癌。癌。来源于鳞状上皮来源于鳞状上皮鳞癌。鳞癌。来源于腺上皮来源于腺上皮 腺癌。腺癌。例如：例如：胃粘膜上皮恶变胃粘膜上皮恶变胃癌。胃癌。另外：另外：肝癌、皮肤癌、肠癌等。肝癌、皮肤癌、肠癌等。良、恶性肿瘤的基本区别：良、恶性肿瘤的基本区别：肿瘤是由连续无休止生长，且分化差的肿瘤是由连续无休止生长，且分化差的细胞组成的，一般有良、恶性之分。细胞组成的，一般有良、恶性之分。1 1）良性肿瘤的特征（异形性与周围组织差良性肿瘤的特征（异形性与周围组织差异不显著）异不显著）;2)2)细胞被周围正常组织所局限，常有一层纤细胞被周围正常组织所局限，常有一层纤维结缔组织包围；维结缔组织包围；3 3）生长缓慢，呈膨胀性，对周围组织不具生长缓慢，呈膨胀性，对周围组织不具侵袭破坏性侵袭破坏性,不发生远处转移。不发生远处转移。1）恶性肿瘤的特征（异形性与周围恶性肿瘤的特征（异形性与周围组织相差大、显著）组织相差大、显著）a a）细胞呈侵润性生长，周围无结缔组织）细胞呈侵润性生长，周围无结缔组织 包围；包围；b b）生长速度快，侵袭和）生长速度快，侵袭和 破坏周围正常组破坏周围正常组 织；向远处转移和播散，织；向远处转移和播散，c)c)形成形成 继发性肿瘤。继发性肿瘤。细胞水平看细胞水平看：l组织培养中的正常细胞需要外源性生组织培养中的正常细胞需要外源性生长因子，使得细胞得以增殖。它们具有明显的长因子，使得细胞得以增殖。它们具有明显的接触抑制，所以，一旦细胞生长成单形层，增接触抑制，所以，一旦细胞生长成单形层，增殖停止。与此相反，培养的癌细胞有一些或全殖停止。与此相反，培养的癌细胞有一些或全部下列的特征：部下列的特征：1 1）减少对生长因子的需求。）减少对生长因子的需求。2 2）丧失接触抑制，所以细胞倾向于堆积和形丧失接触抑制，所以细胞倾向于堆积和形成集落（病灶）成集落（病灶）3 3）具有无限期分裂的能力，既细胞永生化具有无限期分裂的能力，既细胞永生化4 4）不依赖锚定生长，具在软琼脂中生长的能不依赖锚定生长，具在软琼脂中生长的能力。力。上述我们提到肿瘤或癌形成的上述我们提到肿瘤或癌形成的前提是细胞突变：前提是细胞突变：生殖细胞突变生殖细胞突变：生殖细胞突变遗：生殖细胞突变遗传给后代，在后代机体中成为肿瘤传给后代，在后代机体中成为肿瘤发生的始祖细胞，累及机体的某一发生的始祖细胞，累及机体的某一部分。部分。体细胞突变体细胞突变：突变的细胞具有增：突变的细胞具有增殖优势，而形成实质性的细胞克隆。殖优势，而形成实质性的细胞克隆。总之，突变影响整个总之，突变影响整个GeneGene组的稳定性，使细胞增组的稳定性，使细胞增殖优势殖优势-形成肿瘤。形成肿瘤。3、癌发生的环境因素、癌发生的环境因素所有生物生存于自然界中和环境有着所有生物生存于自然界中和环境有着千丝万缕的联系，密不可分，人们所处的千丝万缕的联系，密不可分，人们所处的环境之中有：环境之中有：Uv过量过量物理因素物理因素电离辐射电离辐射白血病、皮肤白血病、皮肤病等。病等。如：如：血疑血疑 日本长崎、广岛日本长崎、广岛 前苏联契尔诺贝前苏联契尔诺贝利核电站核泄漏。利核电站核泄漏。多环芳烃化合物（如多环芳烃化合物（如3，4苯并芘）苯并芘）化学因素化学因素肺癌肺癌黄曲霉素黄曲霉素肝癌肝癌亚硝胺亚硝胺各种消化道肿瘤各种消化道肿瘤生物因素生物因素某些病毒（某些病毒（DNA、RNA）动物动物肿瘤。肿瘤。某些人类肿瘤（鼻咽癌、宫颈癌、白血病）某些人类肿瘤（鼻咽癌、宫颈癌、白血病）n n 然而，尽管人们都接触各种致癌因子，然而，尽管人们都接触各种致癌因子，并不一定都发生肿瘤，这表明，肿瘤的发并不一定都发生肿瘤，这表明，肿瘤的发生是生是环境因素和遗传因素环境因素和遗传因素共同决定的。共同决定的。l l引用一个哲学观点，引用一个哲学观点，“外因是变化的条外因是变化的条件，内因是变化的根椐，外因通过内因而件，内因是变化的根椐，外因通过内因而起作用起作用”。n n环境因素只有改变遗传物质环境因素只有改变遗传物质(DNA/RNA)(DNA/RNA)的结的结构或功能才能使正常细胞转变为癌细胞。构或功能才能使正常细胞转变为癌细胞。n n对于不同的个体对于不同的个体/不同的肿瘤，环境因素与不同的肿瘤，环境因素与遗传因素对其作用的大小各异。遗传因素对其作用的大小各异。二、肿瘤发生中的遗传因素二、肿瘤发生中的遗传因素许多事实都说明遗传因素在肿瘤发生中的许多事实都说明遗传因素在肿瘤发生中的作用作用如：如：1 1、肿瘤的家族聚集现象、肿瘤的家族聚集现象 癌家族（癌家族（Cancer family Cancer family）是指一个家是指一个家系中恶性肿瘤的发病率高，发病年龄较系中恶性肿瘤的发病率高，发病年龄较早，肿瘤按常染色体显性方式遗传。早，肿瘤按常染色体显性方式遗传。典型的癌家族典型的癌家族G G家族：历经家族：历经8080余年（余年（1895189519761976），），5 5次调查，传次调查，传7 7代共代共1010个支系，个支系，842842名后裔中分析，符合常染色体显性遗名后裔中分析，符合常染色体显性遗传特点：传特点：I I、双亲之一是患者；、双亲之一是患者；IIII、同胞、同胞中中1/21/2发病，男女发病几率均等；发病，男女发病几率均等；IIIIII、连续传递；连续传递；、双亲无病后代则不发病。、双亲无病后代则不发病。家族性癌家族性癌（familial carcinoma）n n是指一个家族内多个成员患同一类型的肿是指一个家族内多个成员患同一类型的肿瘤。瘤。n n这类癌的遗传方式虽然还不清楚，但表明这类癌的遗传方式虽然还不清楚，但表明有家族聚集现象。有家族聚集现象。n n这种家族集聚现象提示，遗传因素在肿瘤这种家族集聚现象提示，遗传因素在肿瘤发生中的作用。发生中的作用。2、肿瘤发病率的种族差异n n不同种族中某些肿瘤发病率有明显差不同种族中某些肿瘤发病率有明显差 。如：如：n n鼻咽癌：鼻咽癌：中国人：马来人：印度中国人：马来人：印度 发病率：发病率：13.3 :3 :0.413.3 :3 :0.4 （居住在新加坡）（居住在新加坡）n n移居到美国的华人比美国人高移居到美国的华人比美国人高3434倍。倍。n n黑人易患黑人易患Ewing Ewing 骨瘤、睾丸癌、皮肤癌。骨瘤、睾丸癌、皮肤癌。n n日本妇女乳腺癌比白人少，但松果体瘤却日本妇女乳腺癌比白人少，但松果体瘤却比其它民族高比其它民族高1010倍。倍。n n提示：提示：不同种族的差异主要是遗传差异，不同种族的差异主要是遗传差异，这种差异在肿瘤发生种起作用这种差异在肿瘤发生种起作用遗传因遗传因素的作用。素的作用。3 3、遗传性肿瘤、遗传性肿瘤n n 某些肿瘤是按孟德尔方式遗某些肿瘤是按孟德尔方式遗传的，亦即单基因的异常决定的，传的，亦即单基因的异常决定的，它们通常以常染色体显性遗传方式它们通常以常染色体显性遗传方式传递，常为双侧性，多发性，发病传递，常为双侧性，多发性，发病早于早于 散发型，具有不同程度的恶散发型，具有不同程度的恶变倾向。如：变倾向。如：家族性结肠息肉（家族性结肠息肉（FPC）n n 患者表现为青少年时结肠和直肠患者表现为青少年时结肠和直肠有多发性息肉，继发性恶变，有多发性息肉，继发性恶变，90%90%未未经治疗的患者死于结肠癌。该病称为经治疗的患者死于结肠癌。该病称为遗传性癌前病变。遗传性癌前病变。FPC GeneFPC Gene定位于定位于5q215q21（癌基因突变）。（癌基因突变）。I 型神经纤维瘤（型神经纤维瘤（NF1）n n 患者沿躯干的外周神经有多发的神经纤患者沿躯干的外周神经有多发的神经纤维瘤，皮肤上可见多个浅棕色的维瘤，皮肤上可见多个浅棕色的牛奶咖牛奶咖啡斑啡斑，腋窝有广泛的雀斑，（少数）患，腋窝有广泛的雀斑，（少数）患者有恶变倾向性。者有恶变倾向性。NFINFI发生与发生与NF1NF1肿瘤抑制肿瘤抑制基因密切相关，基因密切相关，NF1 Gene NF1 Gene 定位于定位于17q11.217q11.2（NF1 Gene NF1 Gene 突变突变/缺失）缺失）。n n 此外，基底细胞痣综合征，恶性黑色素此外，基底细胞痣综合征，恶性黑色素瘤等也属于遗传性肿瘤。瘤等也属于遗传性肿瘤。n n还有一些肿瘤既有遗传性的也有散发的。还有一些肿瘤既有遗传性的也有散发的。如：如：视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤眼球、视网膜的恶性肿瘤，随血液循环转移，侵入颅内引起死亡。n n遗传型散发型n n显性遗传生殖C突变散发散发（两次（两次体C突变体体C突变）突变）n n发病年龄早（2岁前就诊）发病晚发病晚n n双侧、多瘤单侧单侧、单瘤、单瘤n n40%60%神经母细胞瘤神经母细胞瘤n n常见于儿童的恶性常见于儿童的恶性 胚胎瘤，起源胚胎瘤，起源 于神经于神经脊，并发脊，并发N N纤维瘤、纤维瘤、N N节瘤、嗜铬细胞瘤等。节瘤、嗜铬细胞瘤等。n n遗传型散发型n nAD散发n n发病早发病晚n n20%80%Wilms tumor n n是一种婴幼儿肾脏的恶性胚胎瘤。n n遗传型散发型n nAD散发n n发病早发病晚n n双侧多为单侧n n38%62%n n11p12-11p15-如何解释同一种肿瘤既有遗传型的又如何解释同一种肿瘤既有遗传型的又如何解释同一种肿瘤既有遗传型的又如何解释同一种肿瘤既有遗传型的又 有散发型，而有散发型，而有散发型，而有散发型，而且发病年龄不同哪？且发病年龄不同哪？且发病年龄不同哪？且发病年龄不同哪？n n早在早在19711971年，年，Knudson Knudson 以研究视网膜母细胞以研究视网膜母细胞瘤的发生为基础，提出二次打击假说（二次瘤的发生为基础，提出二次打击假说（二次突变学说）。突变学说）。n n恶性肿瘤的发生涉及二次以上的突变，在遗恶性肿瘤的发生涉及二次以上的突变，在遗传型的恶性肿瘤中，遗传的是一次生殖细胞传型的恶性肿瘤中，遗传的是一次生殖细胞的突变，在此基础上再发生一次体细胞突变的突变，在此基础上再发生一次体细胞突变即可完成始动，从正常细胞转化为恶性细胞。即可完成始动，从正常细胞转化为恶性细胞。恶性细胞在一定条件下形成增殖优势，既可恶性细胞在一定条件下形成增殖优势，既可建立恶性细胞克隆而形成肿瘤。建立恶性细胞克隆而形成肿瘤。n n在散发的恶性肿瘤中，二次突变都是体细胞在散发的恶性肿瘤中，二次突变都是体细胞突变，而且同时发生在一个细胞中才能完成突变，而且同时发生在一个细胞中才能完成始动。这种机会很少，需要漫长过程的积累，始动。这种机会很少，需要漫长过程的积累，所以散发型肿瘤多为单侧发病，发病年龄晚。所以散发型肿瘤多为单侧发病，发病年龄晚。4、染色体不稳定综合征染色体是遗传物质（染色体是遗传物质（genegene）的载体。）的载体。某些隐性遗传病患者有全身性染色体某些隐性遗传病患者有全身性染色体容易断裂或对紫外线特别敏感的特点，这容易断裂或对紫外线特别敏感的特点，这表明肿瘤与染色体不稳定性之间有某种联表明肿瘤与染色体不稳定性之间有某种联系，这一类疾病称为染色体不稳定综合征。系，这一类疾病称为染色体不稳定综合征。n n例如：例如：n n疾病染色体异常易患肿瘤n nFanconi贫血贫血单体断裂、裂隙、儿童期的骨髓疾双着丝粒、病表现为全染色体自发断裂血细胞减少增高转变为白血病又称先天性全血细胞减少n nBloom综合征综合征四射体、SCE比易患肿瘤、患者身材矮小，正常人高10倍、或白血病对日光敏感,各种类型染色体面部血管扩张性畸变红斑毛细血管扩张性毛细血管扩张性染色体断裂、染色体断裂、14/14Ly细细胞白血病胞白血病共济失调共济失调表现小脑表现小脑易位、易位、DNA修复能力修复能力淋巴瘤、淋巴瘤、网网性共济失调性共济失调下降下降织细织细胞瘤等胞瘤等着色性干皮病着色性干皮病染色体自发断裂染色体自发断裂血管瘤、血管瘤、基底基底（xp）对）对UvDNA修复酶缺乏修复酶缺乏细胞癌细胞癌等肿瘤等肿瘤敏感、皮疹、色敏感、皮疹、色素沉着素沉着疾病染色体异常易患肿瘤三、肿瘤的染色体异常三、肿瘤的染色体异常肿瘤细胞遗传学研究表明：几乎所有肿肿瘤细胞遗传学研究表明：几乎所有肿瘤瘤细胞都有染色体异常，因之染色体异常被认细胞都有染色体异常，因之染色体异常被认为为是癌细胞的特征，也说明了肿瘤与遗传的关是癌细胞的特征，也说明了肿瘤与遗传的关系系。1、基本概念、基本概念克隆演化克隆演化：研究表明，大多数肿瘤都有染研究表明，大多数肿瘤都有染色色体异常，同一种肿瘤细胞的染色体常发生有体异常，同一种肿瘤细胞的染色体常发生有许许多共同的异常表现，它们都来源于一个共同多共同的异常表现，它们都来源于一个共同的的突变细胞，这可以突变细胞，这可以 用肿瘤发生的单克隆学用肿瘤发生的单克隆学说说来解释来解释 。肿瘤单克隆起源证据：n n体细胞突变和克隆选择模式判定，肿瘤在组体细胞突变和克隆选择模式判定，肿瘤在组成上是单克隆。在女性成上是单克隆。在女性X连锁基因分析提供了连锁基因分析提供了首要证据。首要证据。n n如如:胚胎发育早期，胚胎发育早期，X染色体随机失活，女性染色体随机失活，女性就细就细胞的组成上具有两种不同的胞的组成上具有两种不同的X染色体的嵌合体。染色体的嵌合体。n n 46，XAXa X XA AX Xa a XXA A XXaa 例如：G6PD（葡萄糖6磷酸酶）位于X染色体上的基因。野生型在一条染色体上（野生型在一条染色体上（XA）杂合子个体杂合子个体突变型在另一条染色上（突变型在另一条染色上（Xa）n n根据根据G6PD活性，应用细胞化学染色方法活性，应用细胞化学染色方法检测，杂合个体（正常组织）有活性与无检测，杂合个体（正常组织）有活性与无活性的嵌合体，肿瘤组织中是单一形式，活性的嵌合体，肿瘤组织中是单一形式，既阳性既阳性/阴性。阴性。n n如如:子宫纤维肌瘤（一种常见的良子宫纤维肌瘤（一种常见的良性子宫平滑肌瘤）研究表明，在性子宫平滑肌瘤）研究表明，在G-G-6-PD6-PD杂合子女性中，每一个子宫纤杂合子女性中，每一个子宫纤维肌瘤仅表达维肌瘤仅表达A A型或型或a a型的型的G-6-PDG-6-PD，从不同时表达两种，提示每个肿瘤从不同时表达两种，提示每个肿瘤可能起源于单个细胞。可能起源于单个细胞。n n但是，癌细胞群体受内外环境的影响而处但是，癌细胞群体受内外环境的影响而处于不断的变异之中，这就决定了各癌细胞核型于不断的变异之中，这就决定了各癌细胞核型的多样性。其结果，同一肿瘤各个细胞的核型的多样性。其结果，同一肿瘤各个细胞的核型常常不完全相同，不仅如此，不同核型的细胞常常不完全相同，不仅如此，不同核型的细胞生存、繁殖能力不同，有的在选择过程中逐渐生存、繁殖能力不同，有的在选择过程中逐渐被淘汰，有的则形成增殖优势，因此，细胞群被淘汰，有的则形成增殖优势，因此，细胞群体处于选择之中。这种类似物种进化的过程，体处于选择之中。这种类似物种进化的过程，称为克隆演化（称为克隆演化（clone evolutionclone evolution）。）。、干系（stem）和众数（modal number）n n在一个肿瘤的细胞群体中，占主导地位的在一个肿瘤的细胞群体中，占主导地位的克隆，就构成干系。克隆，就构成干系。n n干系的染色体数目称众数。干系的染色体数目称众数。n n干系以外有时还存在一些非主导地位的克干系以外有时还存在一些非主导地位的克隆，称为旁系（隆，称为旁系（side lineside line）条件改变n n干系旁系2、肿瘤染色体数目异常、肿瘤染色体数目异常（Tumor chromosome number aberration）n n肿瘤细胞染色体大多数为非整倍体，例如：肿瘤细胞染色体大多数为非整倍体，例如：n n亚二倍体亚二倍体46，超二倍体，超二倍体46n n亚三倍体亚三倍体69，超三倍体，超三倍体69n n高异倍体高异倍体n n亚四倍体亚四倍体92，超四倍体，超四倍体92n n在培养的肿瘤细胞、实体瘤、癌性腹水中在培养的肿瘤细胞、实体瘤、癌性腹水中常见。常见。3、染色体数目异常产生的机制、染色体数目异常产生的机制n n基因突变基因突变-p53n n基因扩增基因扩增-EGFRn n基因过表达基因过表达STK15n nSTK15Gene中心体异常中心体异常纺锤纺锤体异常体异常染色体分离异常染色体分离异常细胞分细胞分裂异常裂异常基因组不稳定基因组不稳定肿瘤发生。肿瘤发生。4 4、肿瘤染色体结构异常（、肿瘤染色体结构异常（Tumor Tumor chromosome structure aberrationchromosome structure aberration）n n结构异常是由于染色体断裂重接，形成特殊结构异常是由于染色体断裂重接，形成特殊结构的染色体，称为标记染（结构的染色体，称为标记染（marker marker chromosomechromosome）：）：n n 非特异非特异：只见于某种肿瘤的少数肿瘤细胞：只见于某种肿瘤的少数肿瘤细胞 中，对该肿瘤不具有代表性中，对该肿瘤不具有代表性 特特 异异：经常见于某种肿瘤的大多数或：经常见于某种肿瘤的大多数或全部全部 细胞，对该肿瘤具有代表性，细胞，对该肿瘤具有代表性，并以并以 其为特征。其为特征。n n 特异性标记染色体的存在，支持了肿瘤起源特异性标记染色体的存在，支持了肿瘤起源一个突变细胞的设想。一个突变细胞的设想。人类人类MMR系统系统：n n现已阐明，人类现已阐明，人类MMRMMR基因编码的错配修复基因编码的错配修复蛋白可相互作用，形成一种多聚复合物，蛋白可相互作用，形成一种多聚复合物，参与细胞错配修复反应。参与细胞错配修复反应。修复：修复修复：修复DNADNA复制过程中出现的复制过程中出现的碱碱 作用作用 基错配。基错配。消除：消除由于简单重复序列之消除：消除由于简单重复序列之间的间的 遗传重组出现的不配对基碱遗传重组出现的不配对基碱序列。序列。目的目的n n从而有效地防止从而有效地防止DNADNA复制差错的产生。复制差错的产生。n n人体细胞中人体细胞中DNA DNA 错配修复反应过程依赖错配修复反应过程依赖于几种人类于几种人类MMRMMR基因产物，因此，其中任基因产物，因此，其中任何一种基因发生突变导致其产物的功能何一种基因发生突变导致其产物的功能丧失，将造成丧失，将造成DNADNA错配，修复功能的异常、错配，修复功能的异常、缺陷、或丧失。缺陷、或丧失。人类人类MMRMMR基因定位：基因定位：GenelocationExonORF产产物物HMSH22p16162802bp934aaHMLH13p21.3192268bp756aaHPMS12q31-q33?2795bp932aaHPMS22p22?2586bp862aa人类人类MMRMMR系统与肿瘤系统与肿瘤n nDNA DNA DNA DNA 错配修复基因的完整性对确保错配修复基因的完整性对确保错配修复基因的完整性对确保错配修复基因的完整性对确保DNADNADNADNA复制的精确性极为复制的精确性极为复制的精确性极为复制的精确性极为重要重要重要重要。DNA MMRDNA MMRDNA MMRDNA MMR系统系统系统系统 GeneGeneGeneGene 突变突变突变突变MMRMMRMMRMMR系统缺陷系统缺陷系统缺陷系统缺陷 修复功能下降修复功能下降修复功能下降修复功能下降 MIMI 肿瘤易感性增强肿瘤易感性增强肿瘤易感性增强肿瘤易感性增强微卫星不稳定（微卫星不稳定（Microsatellite DNA Microsatellite DNA instability,MI instability,MI）n n微卫星不稳定（微卫星不稳定（微卫星不稳定（微卫星不稳定（Microsatellite DNA instability,MIMicrosatellite DNA instability,MIMicrosatellite DNA instability,MIMicrosatellite DNA instability,MI）是指是指是指是指T T T T组织和组织和组织和组织和N N N N组织相比，其组织相比，其组织相比，其组织相比，其DNADNADNADNA等位结构发生简单重等位结构发生简单重等位结构发生简单重等位结构发生简单重复序列的改变，这种改变表现在肿瘤组织与其对应的正复序列的改变，这种改变表现在肿瘤组织与其对应的正复序列的改变，这种改变表现在肿瘤组织与其对应的正复序列的改变，这种改变表现在肿瘤组织与其对应的正常组织常组织常组织常组织PCRPCRPCRPCR产物经电泳后，电泳带出现增加或减少、位置产物经电泳后，电泳带出现增加或减少、位置产物经电泳后，电泳带出现增加或减少、位置产物经电泳后，电泳带出现增加或减少、位置及带的密度变化。及带的密度变化。及带的密度变化。及带的密度变化。n nMMRMMR基因的作用方式类似于肿瘤抑制基因基因的作用方式类似于肿瘤抑制基因.MMRMMR基因功能丧失需要两次突变事件。例如：基因功能丧失需要两次突变事件。例如：在家族性遗传性非息肉型结肠癌在家族性遗传性非息肉型结肠癌（HNPCCHNPCC）形成过程。）形成过程。n n第一次突变（生殖第一次突变（生殖C）MMRGene突变突变，个体对结肠癌易患倾向个体对结肠癌易患倾向n n第二次突变（体第二次突变（体C）另一等位基因突）另一等位基因突变变纯合子，功能丧失纯合子，功能丧失原癌基因、抑癌基因突变快速积累原癌基因、抑癌基因突变快速积累细胞增殖失调细胞增殖失调n n74例例HNPCC家系家系中研究表明，复制差中研究表明，复制差（RERRER）阳性率高达阳性率高达92%92%说明说明MMR Gene MMR Gene 发发生突变生突变。4.4.肿瘤转移基因和肿瘤转移抑制因肿瘤转移基因和肿瘤转移抑制因n n某些肿瘤发展到一定阶段可发生转移，恶某些肿瘤发展到一定阶段可发生转移，恶性肿瘤的转移是一个复杂的过程，包括癌性肿瘤的转移是一个复杂的过程，包括癌细胞由原发性脱落，进入细胞外基质和血细胞由原发性脱落，进入细胞外基质和血管或淋巴管，并在远处适宜的组织中生长。管或淋巴管，并在远处适宜的组织中生长。近年来研究发现，存在着促进肿瘤转移的近年来研究发现，存在着促进肿瘤转移的转移基因（转移基因（meastatic genemeastatic gene）和转移抑制）和转移抑制基因（基因（metastasis suppressor genemetastasis suppressor gene）1 1）肿瘤转移基因）肿瘤转移基因n n19891989年从转移性小鼠乳腺癌细胞中分离出年从转移性小鼠乳腺癌细胞中分离出一种与转移相关的基因一种与转移相关的基因S100A4(S100A4(又称为又称为CAL CAL、p9kap9ka、mtsI)mtsI)。编码编码Ca2+Ca2+结合蛋白促进结合蛋白促进C C运动，影响细运动，影响细胞与细胞外基质粘附，改变蛋白水解活性胞与细胞外基质粘附，改变蛋白水解活性促进转移。促进转移。n n S100A4S100A4表达与人乳腺癌、结肠直肠癌表达与人乳腺癌、结肠直肠癌的侵袭转移能力呈正相关。的侵袭转移能力呈正相关。2 2）肿瘤转移抑制基因）肿瘤转移抑制基因n n又在人和小鼠中发现又在人和小鼠中发现,nm23,nm23基因的表达与乳基因的表达与乳腺癌等肿瘤的转移密切相关。表达降低与腺癌等肿瘤的转移密切相关。表达降低与人类的某些肿瘤转移力增强有关。人类的某些肿瘤转移力增强有关。n n nm23 Genenm23 Gene17q2117q21，编码，编码17kd17kd蛋白。蛋白。五、癌的多阶段演化（五、癌的多阶段演化（multistep multistep evolutionevolution）肿瘤的发生肿瘤的发生肿瘤的发生肿瘤的发生涉及多阶涉及多阶涉及多阶涉及多阶段、多基因段、多基因段、多基因段、多基因参与的复杂参与的复杂参与的复杂参与的复杂过程，以结过程，以结过程，以结过程，以结肠直肠癌为肠直肠癌为肠直肠癌为肠直肠癌为例说明其过例说明其过例说明其过例说明其过程：程：程：程：癌的多阶段演化癌的多阶段演化 5chrLOHDNA5chrLOHDNA低甲基化低甲基化低甲基化低甲基化正常结肠细胞正常结肠细胞C生长增强生长增强早期腺瘤早期腺瘤APCk-rasAPCk-ras基因激基因激基因激基因激活活活活18chrLOHLOHLOH18chrLOHLOHLOH中期腺瘤中期腺瘤晚期腺瘤晚期腺瘤癌癌转移转移DCC17chrDCC17chr其它其它其它其它chrchr 上述过程表明，正常细胞经过多次遗传损伤事件，上述过程表明，正常细胞经过多次遗传损伤事件，上述过程表明，正常细胞经过多次遗传损伤事件，上述过程表明，正常细胞经过多次遗传损伤事件，涉及癌基因激活、抑癌基因失活多个涉及癌基因激活、抑癌基因失活多个涉及癌基因激活、抑癌基因失活多个涉及癌基因激活、抑癌基因失活多个GeneGeneGeneGene的变化，经过的变化，经过的变化，经过的变化，经过相应的多阶段演化相应的多阶段演化相应的多阶段演化相应的多阶段演化 而形成恶性表型的过程。而形成恶性表型的过程。而形成恶性表型的过程。而形成恶性表型的过程。n n在癌的演化中，不存在一个不变的突变序列，在癌的演化中，不存在一个不变的突变序列，而可能是每个连续的阶段都有一生长优势上而可能是每个连续的阶段都有一生长优势上的序列。的序列。1 1、5q21APC 5q21APC 一个拷贝丢失一个拷贝丢失产生腺瘤样息肉，产生腺瘤样息肉，APCAPC的丢失或突变其早期事件。的丢失或突变其早期事件。2 2、约、约50%50%的中、晚期腺瘤，的中、晚期腺瘤，10%10%早期腺瘤有早期腺瘤有K-K-rasras的突变的突变与早、中期腺瘤演进有关。与早、中期腺瘤演进有关。3 3、约、约50%50%晚期腺瘤与癌有晚期腺瘤与癌有18q18q杂合丢失（这在杂合丢失（这在早期、中期腺瘤是不常见的）。即早期、中期腺瘤是不常见的）。即DCCDCC（Deleted in colon cancerDeleted in colon cancer）的丢失突）的丢失突变有关。变有关。4 4、直肠癌有高频率的、直肠癌有高频率的p53p53的突变，同时由于的突变，同时由于“增变基因增变基因”的作用。通过其一般突变率使其的作用。通过其一般突变率使其每一转化成为可能，而不与此每个特殊阶段每一转化成为可能，而不与此每个特殊阶段直接相。直接相。六、端粒和端粒酶六、端粒和端粒酶n n端粒（端粒（telomeretelomere）：是真核细胞染色体末端：是真核细胞染色体末端的一种特殊结构，由端粒的一种特殊结构，由端粒DNADNA和蛋白质组成。和蛋白质组成。其端粒其端粒DNADNA是富含是富含G G的高度的高度 保守的重复核苷酸保守的重复核苷酸序列。对染色体具有保护作用。序列。对染色体具有保护作用。n n不同物种的端粒不同物种的端粒DNA DNA 序列并不一致，人和其序列并不一致，人和其它哺乳动物的端粒它哺乳动物的端粒DNADNA序列由序列由5533方向方向的（的（TTAGGGTTAGGG）n n反复串联组成。在人类大约有反复串联组成。在人类大约有121215Kb15Kb，是非结构基因，不编码蛋白质。，是非结构基因，不编码蛋白质。n n端粒端粒DNADNA的的33末端较末端较55末端伸出末端伸出121216bp 16bp 的一段弯曲呈帽状结构，保护染色体，防止的一段弯曲呈帽状结构，保护染色体，防止断裂、重组或降解，促进染色体与核膜粘着，断裂、重组或降解，促进染色体与核膜粘着，以及减数分裂时同源染色体配对。以及减数分裂时同源染色体配对。n n端粒被认为是细胞有丝分裂的端粒被认为是细胞有丝分裂的“生物钟生物钟”，随着细胞分裂的不断进行，端粒逐渐缩短。随着细胞分裂的不断进行，端粒逐渐缩短。当其长度减小到一定临界值时，细胞趋向衰当其长度减小到一定临界值时，细胞趋向衰老、死亡。老、死亡。端粒端粒DNA DNA 逐渐变短的主要原因逐渐变短的主要原因：n n1 1、细胞分裂过程中线形染色体的末端端粒、细胞分裂过程中线形染色体的末端端粒DNADNA不能完全被不能完全被DNADNA指导指导DNADNA多聚酶所复制；多聚酶所复制；n n2 2、末端的特异性和非特异性降解；、末端的特异性和非特异性降解；n n3 3、细胞异源端粒之间的不均匀重组。、细胞异源端粒之间的不均匀重组。影响端粒长度的因素很多，其中主要有：影响端粒长度的因素很多，其中主要有：n n端粒结合蛋白端粒结合蛋白端粒结合蛋白端粒结合蛋白n n端粒帽蛋白端粒帽蛋白端粒帽蛋白端粒帽蛋白n n端粒酶及端粒酶及端粒酶及端粒酶及n nDNADNADNADNA复制酶等复制酶等复制酶等复制酶等n n其中其中端粒酶端粒酶是最主要因素。是最主要因素。n n端粒酶（端粒酶（telomerasretelomerasre）：）：是一种逆转录酶，能延长端粒末端，由蛋是一种逆转录酶，能延长端粒末端，由蛋白质和白质和RNA RNA 组成，可以其组成，可以其RNARNA为模板指导为模板指导DNADNA合成，向端粒末端添加（合成，向端粒末端添加（TTAGGGTTAGGG）n n序列，使序列，使端粒延长，延长细胞的寿命甚至使其永生化。端粒延长，延长细胞的寿命甚至使其永生化。端粒合成机制端粒合成机制n n细胞进入细胞进入G1/SG1/S期，端粒酶活性逐渐增高，而期，端粒酶活性逐渐增高，而在在S S期活性最高，在期活性最高，在G2G2期期/M/M期端粒酶活性逐渐期端粒酶活性逐渐消失。消失。n n利用利用TRAPTRAP（Telemeric Repeat Amplication Telemeric Repeat Amplication ProtocolProtocol）技术检测正常动物、植物细胞时技术检测正常动物、植物细胞时发现，除个别增生活跃的组织有微弱的端粒发现，除个别增生活跃的组织有微弱的端粒酶活性外，其他组织都没有端粒酶活性，但酶活性外，其他组织都没有端粒酶活性，但在肿瘤细胞、永生型细胞及干细胞（如造血在肿瘤细胞、永生型细胞及干细胞（如造血干细胞）中，端粒酶可被激活，活性增强。干细胞）中，端粒酶可被激活，活性增强。端粒酶与肿瘤端粒酶与肿瘤 n n在恶性肿瘤中，端粒酶活性明显增高，在恶性肿瘤中，端粒酶活性明显增高，以延长端粒，弥补因细胞分裂而造成的以延长端粒，弥补因细胞分裂而造成的端粒缩短，从而使细胞无限增殖恶化，端粒缩短，从而使细胞无限增殖恶化，甚至使癌细胞永生化。甚至使癌细胞永生化。n nUedaUeda报道（报道（19971997，Cancer Res.Cancer Res.），在恶性肿），在恶性肿瘤中瘤中91%91%端粒酶活性增强。端粒酶活性增强。n nZheng PZheng P。S S。19971997，报道，妇科肿瘤中端粒，报道，妇科肿瘤中端粒酶活性增强的占酶活性增强的占95%95%。n n上述情况表明，绝大多数肿瘤细胞中都呈端上述情况表明，绝大多数肿瘤细胞中都呈端粒酶阳性，而在正常组织中却无表达。揭示，粒酶阳性，而在正常组织中却无表达。揭示，端粒酶可能是一个广泛的肿瘤标致，可用于端粒酶可能是一个广泛的肿瘤标致，可用于肿瘤的诊断。肿瘤的诊断。n n Hiyama E Hiyama E （19971997，CancerResCancerRes），通过检），通过检测胰腺肿瘤得出：测胰腺肿瘤得出：95%95%胰腺癌中端粒酶活性增胰腺癌中端粒酶活性增强，而在良性胰腺瘤中为强，而在良性胰腺瘤中为0%0%。n n哪么能否应用抑制端粒酶的手段来治疗肿瘤哪么能否应用抑制端粒酶的手段来治疗肿瘤呢？呢？这个问题正是目前人们关注的问题，也这个问题正是目前人们关注的问题，也是研究的热点。是研究的热