癌与癌基因

癌与癌基因

第一节肿瘤与肿瘤细胞

肿瘤的结构

肿瘤组织由实质和间质两部分构成，肿瘤的实质部分是肿瘤细胞，为肿瘤的主要成分，具有组织来源特异性。肿瘤的间质起支持和营养肿瘤实质的作用，不具特异性，一般由结缔组织和血管组成，有时还可有淋巴管。

肿瘤的十大特征

1)sustaining proliferative signaling肿瘤细胞失去了对终止增殖信号的应答，并可

传出自主的细胞生长和增殖信号，即癌细胞的生长不需要来自外部的任何信号。

2)evading growth suppressors接触抑制现象丧失。正常细胞在体外培养时表现为贴壁

生长，形成单层，增殖至彼此接触时，就停止生长和分裂。癌细胞在体外培养时逃避接触抑制，导致其继续分裂，呈多层重叠生长。

3)resisting cell death抵抗细胞凋亡：癌细胞逃避细胞凋亡的主要方法是通过基因突

变使p53蛋白失活

4)enabling replicative immortality细胞永生化生长，对外源生长信号的依赖降到了

最低限度

5)Inducing angiogenesis构建新的血管系统，使急剧增大的新生肿瘤细胞组织总是能够

获得循环系统的支持。

6)Activating invasion and metastasis近端侵袭和远端转移

7)reprogramming of energy metabolism能量代谢重构

8)evading immune destruction逃避免疫系统的清除，高度免疫原性的癌细胞中，它们

通常会通过分泌TGF-β或其它免疫抑制因子来瘫痪人体的免疫系统

9)Genome instability and mutations基因组不稳定性和突变

10)Tumor-promoting inflammation引发炎症反应

第二节癌基因(Oncogene)

肿瘤病毒：能使敏感宿主产生肿瘤或使培养细胞恶性转化的病毒，如Rous肉瘤病毒，EB病毒。

1970年，Martin等通过分析野生型RSV和缺失转化能力的变异株病毒基因的差别，发现细胞的恶性转化与RSV基因组中的一个特定基因Src相关，命名为V-Src。

V-Src是第一个被发现的病毒癌基因。

病毒癌基因（viral oncogene，v-onc）指在病毒基因组中可使细胞发生恶性转化的基因。

1976年，Bishop等为寻找V-Src的来源，利用病毒癌基因的核苷酸序列作为探针，在鸡细胞中发现与V-Src同源的序列c-Src。

证明正常细胞中存在与病毒癌基因同源的细胞癌基因。

细胞癌基因（cellular oncogene，c-onc）是指存在于正常细胞中，与病毒癌基因高度同源的，参与细胞生长分化并具有使细胞转化潜能的基因，也称为原癌基因（proto-oncogene，pro-onc）。

80年代初，Weinberg等几个实验室通过转染实验证明人体细胞中的癌基因H-ras。

现已发现100多种的oncogenes。

病毒癌基因与细胞癌基因的关系

（1）序列上高度同源；

（2）c-onc有内含子，v-onc无内含子；

（3）v-onc有致癌能力，而c-onc无，但突变或异常激活后可能致癌；

（4）RNA病毒v-onc来源于c-onc。但DNA肿瘤病毒，如SV40和多形

瘤病毒的癌基因，则不是从c-onc转导而来。

癌基因的功能和分类

1.生长因子:sis,PDGF(血小板衍生生长因子)

2.生长因子受体：erbB1，EGFR

3.信号传递因子：src、Ras

4.核转录因子：Raf（细胞质）,myc,fos,jun等。

5.细胞周期素、CDK网络成分和激酶抑制子

原癌基因的突变与肿瘤发生

1)点突变：原癌基因中由于单个碱基突变而改变编码蛋白的功能，或使基因激活并出现功

能变异。eg.膀胱癌细胞系的ras癌基因第12位密码子GGC突变为GTC，使甘氨酸Gly 变为缬氨酸Val。

2)染色体易位：由于染色体断裂与重排导致细胞癌基因在染色体上的位置发生改变，并使

其激活及具有恶性转化的功能。Ph染色体的易位可能是引起癌变的原因。9号染色体上的原癌基因abl易位到22号染色体的BCR基因处，形成一个嵌合蛋白，它比正常的abl蛋白要长，酪氨酸激酶活性增强。

3)基因扩增：在肿瘤细胞尤其是神经系统肿瘤中经常可以看到基因扩增（gene

amplification）现象。扩增的DNA片段在细胞遗传学上往往以两种方式存在而可以检测到，即双微体（double minutes,DM）和均染区（homogeneously staining regions, HSRs）

双微体：扩增的DNA脱离染色体,分散为成双的染色质小体。

均质染色区：染色体某个节段相对解旋、浅染区，染色体增长。

4)病毒诱导与启动子插入：原癌基因附近一旦被插入一个强大的启动子,如逆转录病毒基

因组中的长末端重复序列（long terminal repeat sequence,LTR），也可被激活。

第三节肿瘤抑制基因

肿瘤抑制基因/抑癌基因

正常细胞中存在的一类调节细胞生长增殖分化的基因，具有抑制肿瘤细胞增殖作用。

与原癌基因区别：

原癌基因是显性基因，一个等位基因突变即可显示致癌效应；

肿瘤抑制基因的突变，则是隐性的。一个肿瘤抑制等位基因发生突变，不会发生致癌效应。即只有当其一对基因拷贝失活、丧失功能后，形成隐性状态才失去抑制肿瘤发生的作用，故亦称隐性癌基因。

视网膜母细胞瘤基因

第一个被克隆的抑癌基因；

主要是可以和肿瘤抗原相互作用：SV40T抗原，腺病毒E1A抗原，人类乳头瘤病毒E7抗原，可结合到RB的379~792残基区域。

RB可抑制部分致癌蛋白。

RB还有抑制细胞增殖的作用。

视网膜母细胞瘤40％具家族性，发病早（1-5岁发病），而且多为双侧受累；60％为散发型，发病晚，多单侧发病。

Knudson二次突变学说

1971年Knudson为解释家族性(遗传型)视网膜母细胞瘤提出二次突变学说(two hits theory)，解释这种现象。

正常视网膜母细胞变为肿瘤需要发生两次或两次以上的突变。

散发型视网膜母细胞瘤需要发生两次突变，所以发病晚，且为单侧发病。

家族性视网膜母细胞出生后已经具有了一次突变，只要再发生一次突变就会发病，所以发病早，而且多为双侧受累。

恶性肿瘤的发生需经两次以上的突变。遗传性病例中，第一次突变发生于生殖细胞，结果个体每一个细胞均带有一个突变，成为突变的杂合子。在此基础上发生的第二次突变是体细胞突变。两次突变累加，即可完成始动（initiation)，而从良性细胞变成恶性细胞。恶性细胞在一定条件下，形成增殖优势，即可完成促进阶段,形成恶性细胞克隆。因此，遗传型病例常为双侧或多发且发病较早。

在非遗传性病例中，两次突变都是体细胞突变，而且必须在同一个体细胞中两次发生独立才能完成始动的过程。这种机会比较少，需要经过漫长过程的积累。因此，非遗传性肿瘤多为单发，且发病较晚。

TP53基因

TP53基因定位于17p13.1;

多种类型肿瘤中都存在其突变和缺失；

其突变与50%以上的肿瘤均有关；

TP53单拷贝缺失:Li-Fraumeni综合症。

P53功能

阻滞细胞周期

促进细胞凋亡

维持基因组稳定

抑制肿瘤血管生成

DNA的损伤激活p53，在细胞周期不同阶段引起不同结果：

早期：阻止细胞周期前进直到损伤修复。

晚期：引发细胞凋亡。

TSG的主要功能

(1)调节细胞生长

(2)维持基因稳定

(3)触发衰老，诱导细胞程序性死亡

(4)诱导终末分化

(5)抑制和调节蛋白酶活性

(6)改变DNA甲基化酶活性

(7)调节血管形成

(8)促进细胞间联系

第四节致癌因子

致癌因子分类

?物理致癌因子

电离辐射：X射线、g射线、高速带电粒子等；

非电离辐射：光、电磁辐射；

?化学致癌因子（基因突变诱变剂）

碱基类似物：5-溴尿嘧啶、2-氨基嘌呤；

碱基修饰剂：亚硝酸、羟胺、烷化剂；

DNA插入突变剂：原黄素、吖啶橙。

?生物致癌因子：肿瘤病毒、霉菌

肿瘤病毒

自然界存在着各种各样的肿瘤病毒，包括DNA病毒和RNA病毒，它们广泛存在于禽类和各种动物中。

DNA肿瘤病毒

?DNA肿瘤病毒含有的癌基因能编码病毒本身所需的蛋白。如:SV40的T抗原；HPV的E7抗原；腺病毒的E1A，E1B抗原。

?当转化发生时，相应癌基因整合到宿主的基因组中，并且呈组成型表达，癌基因的组成型表达产生了癌蛋白。

?其产物癌蛋白可使肿瘤抑制因子失活，即减弱抗癌基因的功能。

一些DNA病毒感染宿主细胞后不发生裂解，而是潜伏在细胞中，并整合到宿主基因组中，表达病毒癌蛋白，引起宿主细胞转化。如：多瘤病毒家族（SV40)，人乳头瘤病毒家族，腺病毒家族。

RNA反转录病毒

?RNA反转录肿瘤病毒分为急性和慢性两种。

?慢性肿瘤病毒是野生型反转录病毒，不带有癌基因。慢性肿瘤病毒是依赖LTR中的强启动子（增强子）作用细胞癌基因，诱发癌变。

?急性肿瘤病毒是缺陷型反转录病毒，在其基因组中带有来源于动物的癌基因(v-onc)。

v-onc的功能和突变的原癌基因（pro-onc）相似。

癌基因被慢性肿瘤病毒激活

与急性转化反转录病毒直接转导一高活性病毒癌基因到宿主基因组中不同，慢性RNA肿瘤病毒通过整合到正常原癌基因附近，使其被病毒中长末端重复序列所激活，如c-myc。感染较长时间后病毒才启动肿瘤发生。

反转录病毒的癌基因起源于动物

(1)各种动物的c-onc其数目和位置比较固定，而反转录病毒中的v-onc数目和位置是不固定的。

(2)线虫和果蝇等动物并不被反转病毒所感染,但这些动物的基因组中也具有与高等动物癌基因同源的基因；

(3)c-onc中发现有内含子，而反转录病毒的癌基因（v-onc）则无内含子。

(4)动物的c-onc可为反转录病毒所转导。

第五节肿瘤的多步骤、多阶段发生

多阶段：不典型增生、早期癌、晚期癌；

多因素：遗传因素、环境因素；

多基因：癌基因、抑癌基因、肿瘤转移相关基因、错配修复基因等

什么是肿瘤？

肿瘤泛指一群生长失去正常调控的细胞形成的新生物（neoplasm）。

包括良性肿瘤（benign tumor）和恶性肿瘤（malignant tumor）。

癌(carcinoma)，起源于内、外两个胚层，如上皮细胞；

肉瘤(sarcoma)，起源于中胚层，如结缔组织、骨或肌肉组织；

淋巴瘤(lymphoma)，起源于免疫系统，特别是脾及淋巴结的白细胞； 白血病(leukemia)，起源于骨髓造血细胞