腫瘤遺傳

1、腫瘤遺傳,細胞生物學及遺傳學教研室 張政 E-mail : zhangzheng92@163.com,患者1：劉×，男，4個月，因“發(fā)現(xiàn)右眼似貓眼半個月”入院。體格檢查：右眼球明顯增大，混合充血，角膜輕度水腫；前房無出血、滲出，瞳孔區(qū)可見黃白色反光，其上有血管爬行。CT檢查：雙眼玻璃體內軟組織團塊，右眼伴鈣化團塊，且軟組織腫塊已突出眶外，并侵犯視神經(jīng)。診斷為雙眼視網(wǎng)膜母細胞瘤。于全麻下行右眼球摘除術。術后病理診斷為視

2、網(wǎng)膜母細胞瘤(未分化型，視神經(jīng)有瘤細胞浸潤)。術后6個月由于腫瘤顱內轉移患兒死亡。患者2：劉×，男，4天，為患者1的弟弟。因其哥哥患視網(wǎng)膜母細胞瘤死亡，家長要求對其進行相關檢查。體格檢查：左眼后極部有一灰白色隆起，右眼未見異常。B超檢查：左眼后極部有一5.0 mm × 3.2 mm的實性腫物突向玻璃體腔?；純?個半月后復診， B超檢查見左眼球內實性腫物增大并有鈣化團，右眼后極部亦有一4.3 mm × 3.

3、1 mm的實性腫物突向玻璃體腔內。臨床診斷為視網(wǎng)膜母細胞瘤（雙側）?；純?個多月時雙眼突出、哭鬧、持續(xù)嘔吐、不能進食而死亡。家系調查：家族中其余成員未見異常。,思考題：1.腫瘤是遺傳病嗎？2.腫瘤發(fā)生的分子機制是什么？3.視網(wǎng)膜母細胞瘤臨床特點是什么？,腫瘤泛指一群生長失去正常調控的細胞形成的新生物（neoplasm）。腫瘤85%為癌(carcinoma)，源于上皮細胞；2%為肉瘤(sarcoma)，源于結締組織、骨或肌肉組

4、織；5%為淋巴瘤(lymphoma)，源于免疫系統(tǒng)特別是脾及淋巴結的白細胞；3%為白血病(leukemia)，源于骨髓造血細胞。,腫瘤的發(fā)生具有家族聚集性和種族差異，也受環(huán)境因素的影響，因此腫瘤的發(fā)生是環(huán)境因素和遺傳因素共同作用的結果。 環(huán)境因素只有改變遺傳物質的結構和功能才能使正常細胞轉變?yōu)榘┘毎?。所以腫瘤發(fā)生的本質是體細胞遺傳物質的改變。,腫瘤是一種體細胞遺傳病,,“Cancer is, in essence, a ge

5、netic disease. Although cancer is complex, and environmental and other nongenetic factors clearly play a role in many stages of the neoplastic process, the tremendous progress made in understanding tumorigenesis in large

6、 part is owing to the discovery of the genes, that when mutated, lead to cancer.”,Bert Vogelstein (1988)NEJM 1988; 319:525-532.,腫瘤是一種多階段、多因素、多基因參與的復雜疾病。多階段：不典型增生-早期癌-晚期癌多因素：遺傳因素-環(huán)境因素多基因：癌基因-抑癌基因-腫瘤轉移相關基因-錯配修復基因,本章主要內

7、容,腫瘤的染色體理論癌基因、抑癌基因的概念和作用機制腫瘤轉移基因和腫瘤轉移抑制基因的概念腫瘤發(fā)生的遺傳學說,第一節(jié) 遺傳性腫瘤與染色體不穩(wěn)定綜合癥,一、遺傳性腫瘤,一些腫瘤按孟德爾方式遺傳，及單個基因的異常決定。他們通常以AD方式遺傳，并有不同程度的惡變傾向，也稱為遺傳性癌前病變。,遺傳性腫瘤,視網(wǎng)膜母細胞瘤(retinoblastoma, RB),AD (MIM 180200),視網(wǎng)膜母細胞瘤(retinoblastoma,

8、RB)為眼球視網(wǎng)膜的惡性腫瘤，多見于幼兒，70%的患者2歲前就診，發(fā)病率為1/21 000～1/10 000。其臨床表現(xiàn)為早期出現(xiàn)眼底灰白色腫塊，多無自覺癥狀，所以很難發(fā)現(xiàn)。此后，腫瘤長入玻璃體，使瞳孔呈黃色光反射，稱為“貓眼”，這時才易被發(fā)現(xiàn)。腫瘤的惡性程度很高，可隨血循環(huán)轉移，也能直接侵入顱內，預后不佳，以眼球摘除為主要治療方法。 基因定位 13q14.1-q14.2，視網(wǎng)膜母細胞基因（RB）是一種抑癌基因，對惡性腫瘤的

9、發(fā)生具有抑制作用。,重點一,家族性腺瘤性息肉病(MIM 175100),患者巫××，男，48歲，反復腹痛、腹瀉、排黏液膿血便4個月。體檢：輕度貧血外觀，體型消瘦。結腸鏡見全大腸彌漫性大小不等、形態(tài)各異的息肉，多處呈葡萄狀，大者1.4 cm x 1.6 cm，小者0.5 cm x 0.5 cm，部分息肉表面充血水腫、糜爛，質脆易出血，以亞蒂或長蒂息肉居多；多處取材，病理報告為管狀腺瘤伴輕度上皮內腫瘤。診斷：家族性腺瘤性

10、息肉病。治療：行全結腸次全切除、升結腸直腸吻合術。家族史調查：患者外婆、母親、大姨、二姨均死于結腸癌，大姨育有2男1女，其中1個表兄為家族性腺瘤性息肉病伴癌變，已病逝；另1個表兄及1個表妹經(jīng)結腸鏡檢均發(fā)現(xiàn)結腸息肉，對其表兄妹亦行結腸次全切除手術。,該病曾被命名為多發(fā)性結腸息肉、遺傳型結腸息肉、家族性多發(fā)性息肉及家族性息肉病，現(xiàn)根據(jù)其發(fā)病部位非局限于結腸而稱其為家族性腺瘤性息肉病 (familial adenomatous polypo

11、sis，F(xiàn)AP)。這是一種常染色體顯性遺傳疾病，臨床以結腸和直腸多發(fā)息肉為特征，此外，息肉偶爾也可發(fā)生于上消化道等部位，息肉為腺瘤性，是一種嚴重的癌前病變，典型的家族性腺瘤性息肉病患者發(fā)展成癌的平均年齡為39歲，而一些人是此病的突變型，息肉生長較緩慢，發(fā)生癌變的平均年齡為55歲，稱為衰減性家族性腺瘤性息肉病。發(fā)生癌變后臨床表現(xiàn)為血性腹瀉、腸梗阻、惡病質等，腫瘤可轉移至肝、腦、甲狀腺等其它器官。定位于染色體5q21-q22的APC基因目

12、前認為是該病的主要致病基因。,朱莉2013.5.14在美國《紐約時報》刊登文章《我的醫(yī)療選擇》，介紹她攜帶一種名為BRCA1的缺陷基因，患乳腺癌和卵巢癌的風險大增。　　她說，自己的母親死于癌癥。“我的母親與癌癥斗爭10年，56歲去世。她有幸見到第一個孫輩，但我其他的孩子都沒機會了解她，感受她是多么充滿愛意又和藹的人。孩子們問我，類似情況是否會發(fā)生在我身上?！贬t(yī)生估計，朱莉患乳腺癌和卵巢癌的幾率分別是87%和50%?！　　爸肋@一事實

13、后，我決定采取預防性措施，把癌患風險降至最小，”她說，“我選擇先接受乳房手術，因為我患乳腺癌的風險比卵巢癌要高，手術也更復雜?！彼貞洠委熯^程從2月2日開始，那場手術主要排除乳頭后乳腺導管的病灶。兩周后的大手術把她的乳腺組織取出，“就像科幻電影一般”。9周后，醫(yī)生為她重塑乳房并植入填充物。治療于4月27日結束。術后，朱莉患乳腺癌的幾率降至5%。,二、染色體不穩(wěn)定綜合征人類一些以體細胞染色體斷裂為主要表現(xiàn)的綜合征，具有AR、AD和X

14、R的遺傳特性，它們具有不同程度的易患腫瘤的傾向。,BS，MIM 210900 (Mendelian Inheritance in Man),,Bloom綜合征,,,是一種罕見的常染色體隱性遺傳病。1954年由皮膚科醫(yī)師David Bloom博士首次發(fā)現(xiàn)。臨床表現(xiàn)為身材矮小，慢性感染，免疫功能缺陷，日光敏感性面部紅斑，呈蝴蝶狀，且多在30歲前發(fā)生各種腫瘤和白血病。,Bloom綜合征,細胞遺傳學改變,微核,Bloom綜合征,細胞遺傳學改變—

15、姐妹染色單體交換（SCE）增加,當使用差示染色法時，可見到染色體的兩條姐妹染色單體染色一深一淺。如某一染色體在姐妹染色單體間發(fā)生同源節(jié)段的內換，就會使兩條姐妹染色單體都出現(xiàn)深淺相同的染色，但同源節(jié)段仍然是一深一淺。這種現(xiàn)象稱為SCE,Bloom綜合征,細胞遺傳學改變—染色體結構畸變增加,基因定位于15q26.1,基因全長4.5 kb，蛋白質為159 kDa，1417個氨基酸殘基,編碼產物是DNA解鏈酶家族成員,Bloom綜合征,BLM基

16、因—疾病基因,腫瘤的染色體理論,第二節(jié) 染色體異常與腫瘤,1902，遺傳的染色體學說建立,1914， Boveri提出腫瘤的染色體理論,Boveri,腫瘤的染色體理論,染色體異常與腫瘤,腫瘤細胞來源于正常細胞,腫瘤細胞是具有染色體異常的有缺陷的細胞染色體畸變是引起正常細胞向惡性轉化的主要原因,重點二,單克隆起源 & 多克隆性,干系(stem line) & 眾數(shù)(modal number) 干系：多克隆細胞

17、群腫瘤中占主導數(shù)目的克隆 眾數(shù)：干系腫瘤的染色體數(shù)目,旁系(side line) 旁系：多克隆細胞群腫瘤中占非主導數(shù)目的克隆畸變的普遍性：假二倍體、多倍體、亞（超）二、（三、四）倍體、標記染色體,克隆演化結果,腫瘤的染色體異常,染色體異常與腫瘤,某肺癌干系：78條染色體,某腸癌干系：58條染色體,1960年，Nowell —— CML,marker chromosome,Ph染色體—特異性標記染色體,染色體異

18、常與腫瘤,重點三,Ph染色體,染色體異常與腫瘤,,1973，Rowley —— t(9;22）,1960年，Nowell —— CML,Ph染色體,染色體異常與腫瘤,t(9;22)(9q34→9pter::22pter→22q11),1973，Rowley —— t(9;22）,首次證實了一種染色體畸變與一種特異性腫瘤的關系，為Boveri的腫瘤染色體理論提供了實驗證據(jù),1960年，Nowell —— CML,Ph染色體,染色體異常

19、與腫瘤,t(9;22)(9qter→9q34::22q11→22pter),t(9;22)(9qter→9q34::22q11→22pter),是Ph染色體的易位，不是核型。書寫方式有簡式與詳式兩種。簡式：t(9;22)(q34:q11)詳式：t(9;22)(9qter→9q34:22q11→22pter),Burkitt淋巴瘤(BL),染色體異常與腫瘤,t(8;14)(q24;q32)—特異性標記染色體,癌基因(oncogene

20、)：是指能引起細胞惡性轉化的基因（核酸片段）。,第三節(jié) 癌 基 因,,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1975,Renato Dulbecco,"for their discoveries concerning the interaction between tumour viruses and the genetic material of the cell"

21、;,癌 基 因,癌基因是正常細胞中的一些基因，是細胞生長發(fā)育所必需的。這些基因在表達時間、表達部位、表達數(shù)量及表達產物結構等方面異常，可以導致細胞無限增殖并出現(xiàn)惡性轉化。,癌基因(oncogene)：是指能引起細胞惡性轉化的基因。,來自于病毒的稱為病毒癌基因(v-onc)；來自細胞的稱為細胞癌基因(c-onc)或原癌基因(proto-oncogene)。,癌 基 因（細胞癌基因與病毒癌基因）,癌 基 因（細胞癌基因與病毒癌

22、基因）,,,,,,,,二者有什么異同和聯(lián)系？,難點一,1.病毒癌基因和細胞癌基因腫瘤病毒：能使敏感宿主產生腫瘤或使培養(yǎng)細胞惡性轉化的病毒，如Rous肉瘤病毒，EB病毒。1910年 Peyton Rous發(fā)現(xiàn)Rous肉瘤病毒（RSV）1970年 Martin發(fā)現(xiàn)病毒基因組中的致癌基因（src）病毒癌基因（viral oncogene，v-onc）指在病毒基因組中可使細胞發(fā)生惡性轉化的基因。,,細胞癌基因（cellular onc

23、ogene，c-onc）是指存在于正常細胞中，與病毒癌基因高度同源的，具有使細胞轉化潛能的基因，也稱為原癌基因（proto-oncogene）。,2.病毒癌基因與細胞癌基因的關系（1） 序列上高度同源（2） c-onc有內含子，v-onc無內含子（3） v-onc有致癌能力，而c-onc無，但突變后 可能致癌（4） v-onc來源于c-onc,3.原癌基因的激活機制 1)基因擴增（gene amplificatio

24、n） 2)基因插入（gene insertion） 3)基因突變（gene mutation）（點突變，移 碼突變等） 4)染色體斷裂與重排,生長因子類(growth factor) 信息轉導蛋白類(single transduction protein) 蛋白激酶類(protein kinase),,,核內轉錄因子類(transcription factor),4. 癌基因分類,細胞癌基因的分類,腫瘤抑制基因(

25、tumor suppressor gene)或抑癌基因，指具有抑制細胞生長和促進細胞分化功能的一類基因，當它兩個等位基因都因突變或缺失而喪失功能時（即處于純合失活狀態(tài)），細胞就會因正常抑制的解除而惡性化。抑癌基因的作用是隱性的，必須兩個等位全部失活才致癌，所以又稱為隱性致癌基因。,第四節(jié) 腫瘤抑制基因,,,,Oncogenes,Normal genes (regulate cell growth),1st mutation(lead

26、s to accelerated cell division),,1 mutation sufficient for role in cancer development,,,,,,,,,,Tumor Suppressor Genes,Normal genes (prevent cancer),1st mutation(susceptible carrier),2nd mutation or loss (leads to cancer

27、),,,,,,,,,視網(wǎng)膜母細胞瘤基因（Retinoblastoma gene,Rb gene） Rb基因的功能：細胞周期調控的“Brake”,,,,,,G1,S,G2,M,,,RB,E2F,,Cyclin/cdk,,,,E2F,,磷酸化,TSG的正常功能是限制細胞生長，作用主要有: (1)調節(jié)細胞生長 (2)維持基因穩(wěn)定 (3)觸發(fā)衰老，誘導細胞程序性死亡 (4)誘導終末分化 (5

28、)抑制和調節(jié)蛋白酶活性 (6)改變DNA甲基化酶活性 (7)調節(jié)血管形 成 (8)促進細胞間聯(lián)系 一個生長轉化細胞可通過與正常的細胞融合而得到恢復。,腫瘤抑制基因的特征,參與細胞周期調控的正常調控，對正常細胞的增殖起負調控作用，抑制細胞的惡性轉化。 癌基因與抑癌基因比較 特點 oncogene TSG基因屬性

29、 細胞增殖基因 組織分化基因致癌方式 激活，異常表達 基因丟失或失活誘發(fā)機制 突變或易位 突變或缺失致癌機制 顯性 隱性腫瘤類型 白血病，淋巴瘤

30、實體瘤,,,,重點四,第五節(jié) 腫瘤發(fā)生的遺傳學說,1、腫瘤的染色體畸變假說體細胞（染色體畸變）------癌細胞（惡性生長）------腫瘤2、腫瘤的單克隆起源學說體細胞（突變）------癌前細胞（生長優(yōu)勢）------癌細胞（克隆演化）------腫瘤3、二次突變學說同源染色體上同一位點發(fā)生兩次突變，關鍵的等位基因失活導致腫瘤發(fā)生(證據(jù):視網(wǎng)膜母細胞瘤同源缺失)4、多步驟遺傳損傷學說多步驟（核內核外）、多基因（癌基因

31、和抑癌基因）的變異導致腫瘤發(fā)生(證據(jù):癌基因轉染實驗),Knudson二次突變學說,視網(wǎng)膜母細胞瘤40％具家族性，發(fā)病早（1 ～ 5歲發(fā)?。?，而且多為雙側受累；60％為散發(fā)型，發(fā)病晚，多單側發(fā)病。 1971年，Knudson提出二次打擊學說。正常視網(wǎng)膜母細胞變?yōu)槟[瘤需要發(fā)生兩次或兩次以上的突變。散發(fā)型視網(wǎng)膜母細胞瘤需要發(fā)生兩次突變，所以發(fā)病晚，且為單側發(fā)病。家族性視網(wǎng)膜母細胞出生后已經(jīng)具有了一次突變，只要再發(fā)生一次突變就會發(fā)病

32、，所以發(fā)病早（1 ～ 5歲發(fā)病），而且多為雙側受累。,難點二,二次突變理論,malignanttransformation,結腸癌發(fā)生的各個階段和腫瘤相關基因的異常,多步驟遺傳損傷學說,第六節(jié) 腫瘤基因組解剖計劃（了解）（Cancer Genome Anatomy Project,CGAP)美國NIH（國立衛(wèi)生研究院）提出的腫瘤研究的宏偉計劃：采用創(chuàng)造性的技術，確定與腫瘤相關的所有基因及其改變，全面理解腫瘤的分子生物學

33、機制。CGAP網(wǎng)址將為全社會提供技術、信息、資源和研究方法。,CGAP基因檢索工具：cDNA表達圖譜：http://www.ncbi.nlm.nih.gov//ncbigap/ cgapxpsetup.cgicDNA文庫搜索：http://www.ncbi.nlm.nih.gov//ncbigap/ cgaplb.cgi?libtype5CGAPCGAP SNP索引： http://lpgfs.nci.nih.g

34、ov:82/perl/snpbr,基因表達：http://www.ncbi.nlm.nih.gov//ncbigap/ cgapgf.cgi已證實或預測的SNPs遺傳定位（圖譜）:http://lpog.nci.nih.gov/html-snp/ imagemaps.htmlSAGE圖譜 ：http://www.ncbi.nlm.nih.gov.SAGE,文庫、基因、序列概要表：http://www.ncbi.

35、nlm.nih.gov//ncicgap/ cgapba.cgi腫瘤抑制基因和癌基因目錄：http://www.ncbi.nlm.nih.gov//ncicgap/ cgaptso.cgi,通過對大量候選基因的研究，認識到腫瘤及各發(fā)展階段的分子特征，為利用這些基因控制癌癥提供新的線索。建立各種數(shù)據(jù)庫（轉錄子數(shù)據(jù)庫、蛋白質數(shù)據(jù)庫和多態(tài)性數(shù)據(jù)庫），發(fā)展不同的技術方法，可查詢到癌癥發(fā)展不同時期相關基因表達的變化。,腫瘤基

36、因組解剖計劃展望,表觀遺傳學（epigenetics）表觀遺傳學(epigenetics):研究基因的核苷酸序列不發(fā)生改變的情況下，基因表達了可遺傳的變化的一門遺傳學分支學科。表觀遺傳涉及三個方面機制：DNA甲基化、與RNA相關的基因表達沉默及組蛋白修飾某些腫瘤發(fā)生并不符合“體細胞突變學說”，而是表觀遺傳事件，即基因并未突變，但表達不正常,本章節(jié)重點,掌握腫瘤染色體理論掌握癌基因、抑癌基因的概念掌握癌基因激活的途徑掌握