Bio2000-Zhan--2007研究报告.ppt

肿瘤细胞（Cancer Cell）一、肿瘤的概念肿瘤（tumor, neoplasm）一类由于细胞失去控制地持续增殖导致的扩展性病变良性肿瘤（benign tumor） 通常生长缓慢，呈膨胀性扩展，边界清楚，常有包膜，组织分化程度高，局限于原发部位恶性肿瘤 / 癌症（cancer, malignancy） 恶性肿瘤是一组疾病，基本特征为细胞失去控制的异常增生，生长迅速，呈浸润性扩展，无包膜或仅有假包膜，组织分化程度差病变破坏原发部位组织，侵袭邻近组织，并且经淋巴道、血道和种植途径向其他组织器官播散，形成转移病变 环境致癌因素1、物理致癌2、化学致癌1、生物致癌A、电离辐射 紫外线等B、生物靶A、多环芳香烃B、亚硝胺类 A、HPVB、EB病毒C、HBV 肿瘤发生多阶段、多步骤的过程1、细胞癌变的二阶段学说 Initiation （激发阶段 Promotion （促进阶段2、 细胞癌变的多阶段模型（1）、结肠肿瘤模型：Dr. Bert VolgesteinRas基因突变 DCC 突变APCp53 突变DNA甲基化改变结肠息肉良性结肠腺瘤恶性结肠癌（2）、乳腺癌模型：Telomerase/Ras/p53mut:二、癌基因 癌基因或肿瘤基因是指在自然或实验条件下，具有潜在诱导细胞恶性转化的基因，也称转化基因。

细胞的正常生长、分化和死亡的调控细胞的正常生长、分化和死亡的调控癌基因癌基因抑癌基因抑癌基因正常增殖抑癌基因癌基因正常分化细胞转化、癌变和恶性表型形成肿瘤转移细胞转化细胞癌变病毒癌基因n在正常情况下，一些病毒基因并无活性，但一旦受到辐射或致癌物的作用，就会被活化，并具有诱发肿瘤的作用，这种病毒携带的转化基因就称为病毒癌基因细胞原癌基因n一些动物和人的基因中都发现了病毒癌基因的同源序列这些基因若被某种因素激活，就会转变成有转化细胞活力的癌基因，被称为原癌基因或细胞原癌基因A、生长因子：EGFR、PDGFB、信号转导：RasC、转录因子: c-Myc、c-Jun、c-fosD、抗凋亡因子: Bcl-2、Bcl-XLE、细胞周期蛋白: Cyclin D1F、p53拮抗蛋白: MDM2、Cdk4癌基因分类常见的癌基因1、 GTP酶：Ras：点突变 （12、13、162、转录因子：Myc：基因易位 （8：14)（8： 22)3、 p53拮抗蛋白：MDM2：基因扩增4、生长因子：EGFR，Neu ： 基因扩增、点突变5、抗凋亡因子：Bcl-2：易位 （14：186、细胞周期蛋白：Cyclin D， Cdk4：基因扩增癌基因的激活1、基因点突变（恒定区）2、 基因扩增（表达过量）3 、染色体重排4 、获得启动子（表达过量）1、基因点突变（恒定区）n点突变是导致癌基因活化的主要方式。

n点突变经常在Ras原癌基因家族中发生nK-Ras突变位于第12、13、61密码子 例如H-Ras基因第12位密码子GGC突变为GTC，即鸟嘌呤为胸腺嘧啶所代替，从而使编码的甘氨酸变为颉氨酸这种微小的差别足以造成H-Ras基因产物P21蛋白的立体结构改变，导致Ras基因的活化nK-Ras突变经常发生在腺癌、结肠癌、胰腺癌中2、 基因扩增（表达过量）n一些原癌基因容易复制成多拷贝，造成基因表达水平增加，从而导致基因活化n三个原癌基因家族Myc、erbB和Ras在许多肿瘤中显示扩增n如c-Myc的扩增经常发生在乳腺癌、卵巢癌及一些鳞状细胞癌中MDM2在肉瘤中扩增3 、染色体重排n基因表达失调：85的Buriktt淋巴瘤中发现t(8;14)(q24;q32),是原癌基因转录激活的最有特征的例子n基因融合：慢性粒细胞白血病中t(9;22)(q34;q11) 的易位导致一个衍生的BCR/ABL融合基因的产生，有较高的酪氨酸激酶活性4 、获得启动子（表达过量）nMet基因过量表达主要发生在胃癌中nC-ErbB2基因表达产物p185是一种跨膜蛋白，其结构类似于EGFR，可以接受EGF样物质的信息，刺激细胞增殖。

nC-Myc和Ras基因的启动子有甲基化三、抑癌基因n在细胞增殖过程中产生负调节作用的基因，其功能丧失将导致肿瘤的发生抑癌基因的特点1、某些肿瘤中这种基因结构改变、表达缺 陷或功能失活2、这些肿瘤的相应正常组织中能正常表达3、将这种基因导入肿瘤中可部分或全部改变肿瘤恶性表型 、或抑制肿瘤生长常见的抑癌基因p53、Rb、 BRCA1P53n1979年，科学家发现，有一分子量大约为53kDa的细胞磷酸蛋白能与猿猴病毒SV40的大T抗原结合，p53蛋白因此而得名n人p53基因的cDNA长20Kb，定位于17号染色体p13区，由11个外显子组成p53结构 1 60 100 300 393P P P P P P Mdm2转录激活区序列特异性DNA 结合区四聚体结合区保守区 P磷酸化位点乳腺癌 肝癌肺癌食管癌白血病淋巴瘤脑瘤膀胱癌大肠癌 50%-70% 人类肿瘤基因转录调控功能人类基因组的保护神(1) (2) (3) 细胞周期监测点基因组稳定性 抑癌基因p53 细胞凋亡p53靶基因p53蛋白对GADD45 基因的调控Exon 1Exon 2Exon 3Exon 4p53WT1p53WT1 motifGAACATGTCT AAGCATGCTgPPPCWWGYYY PPPCWWGYYY +1596p53 consensus (dimer)Rb (retinoblastoma)nRb基因是第一个被发现和鉴定的抑癌基因。

nRb基因位于13p14，包含27个外显子，编码核磷酸蛋白Rb儿童视网膜母细胞瘤 “两次突变”学说RbG1SSV40E1AHPVE7 E2F DP pRb PS期基因G1 CYCD1 CDK4p16 pRb P PP DP E2FS期基因 DNA合成 P P P P pRb G2 P P P P P 有丝分裂 pRb pRbP Rb/E2F途径对细胞周期的调节模式nBRCA1基因是世界上第一个被发现的家族性乳腺癌抑癌基因nBRCA1基因于1994年获得分离和克隆，定位于染色体17q21位点，含有24个外显子nBRCA1基因的N末端具有一个环指结构，羧基末端有两个BRCT结构BRCA1(Breast cancer-associated gene)BRCA1四、肿瘤的侵袭与转移转移至肝脏的肿瘤超过90%的临床病人死于肿瘤复发和转移肿瘤侵袭转移的病理生理学过程肿瘤侵袭转移的病理生理学过程 原位肿瘤原位肿瘤 肿瘤进行性生长肿瘤进行性生长 肿瘤血管形成肿瘤血管形成 肿瘤细胞侵入基质肿瘤细胞侵入基质 肿瘤细胞肿瘤细胞进入脉管系统进入脉管系统继发器官继发器官局部定位局部定位肿瘤细胞克隆增殖肿瘤细胞克隆增殖转移肿瘤转移肿瘤 肿瘤微环境形成肿瘤微环境形成肿瘤细胞脱落肿瘤细胞脱落 侵袭性生长肿瘤转移的关键环节1. 细胞粘附分子 ( Cell Adhesion Molecule)2. 蛋白水解酶 ( Proteinase )3. 血管生成因子 ( Angiogenesis factor )参与侵袭与转移的分子细胞黏附分子n钙粘素n整合素n选择素n免疫球蛋白超家族n透明质酸受体类介导细胞细胞之间及细胞细胞外基质之间的粘合与粘附。

细胞粘附分子的功能1. 相同分子间的识别与结合 ( 同亲性相互作用 )2. 不同分子间的识别与结合 ( 异亲性相互作用 )3. 同种分子间借助于一种细胞外的介质而相互作用 细胞粘附分子间相互作用的方式有三种各种细胞粘附分子的模式结构蛋白水解酶分类n丝氨酸蛋白酶类n半胱氨酸蛋白酶类n天冬氨酸蛋白酶类n基质金属蛋白酶类 肿瘤组织中蛋白酶的含量及活性与转移潜能正相关 大鼠乳腺癌模型中蛋白酶过表达可使癌细胞的侵袭性及转移增强，瘤体也较大 蛋白水解酶与肿瘤细胞侵袭、转移的关系 MMP是一族依赖于 Zn2+ 的内肽酶，具有广泛的活性 迄今已发现 16 种成员，可分为几种亚型基质金属蛋白酶 ( Matrix Metalloproteinase, MMP )MMPs的活化与抑制活化：各种MMP多以酶原的形式分泌，在细胞外基质中通过纤维蛋白溶酶的作用去掉N端一段序列而被活化抑制：MMPs活性可被组织金属蛋白酶抑制（Tissue inhibitor of metalloproteinase, TIMP 1，2，3）抑制血管生成 （Angiogenesis）A new blood capillary forms by the sprouting of an endothelial cell from the wall of an existing small vessel.血管生成相关因子n血管内皮生长因子（VEGF）n成纤维细胞生长因子（FGF）n转化生长因子（TGF-）n肿瘤坏死因子（TNF-）n血管抑制素（angiostatin）n内皮抑制素（endostatin)肿瘤新生血管的生成受到促血管生成分子与血管生成抑制分子之间的精细调控VEGFn肿瘤血管生成中最重要的因子之一，胚胎血管发育中生成的第一个控制血管生成和发育的因子n五大成员：VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、PGFn缺氧是诱导VEGF-A及受体产生最有效因素nPGF的表达只限于血管生成活跃的组织nVEGF-C是第一个被发现的淋巴管生成因子nVEGF通过与血管EC表面特异性受体结合而发挥生物学效应n主要生物学功能是促进内皮细胞增殖、新生血管生成和增加血管通透性n诱导内皮细胞表达integrin及受体n诱导内皮细胞分泌多种组织蛋白酶（UPA）肿瘤侵袭与转移相关基因1. 肿瘤转移相关基因 2. 肿瘤转移抑制相关基因肿瘤转移相关基因：mts1 ( S100A4 ) n在转移的肿瘤细胞中高度表达n参与Ca信号诱导剂引发的细胞内过程。

其表达对E钙粘素的表达具有抑制作用n转录调控区位于5端上游区和第一个内含子部位n第一个内含子是mts1的功能区nMts1正义链的过量表达是维持肿瘤转移的必要条件n通过S100蛋白家族中的钙结合蛋白起作用肿瘤转移抑制相关基因：nm23nNm23是一个分泌型蛋白，为核苷酸二磷酸激酶（NDPK)nNDPK通过信号转导影响肿瘤细胞微管的组合，通过参与调节细胞内微管系统的状态抑制癌的转移n位于17号染色体，分为nm23-H1和nm23-H2nNm23-H1的mRNA水平与肿瘤转移抑制相关n基因表达降低和等位基因缺失与肿瘤高转移能力相关五、细胞周期和肿瘤细胞周期调控的两种机制正常增殖细胞周期监控机制细胞周期驱动机制正常分化肿瘤转移原位癌肿瘤侵袭细胞周期 G1/S 监测点E2FRBp ppMG2SG1Cyclin D1/Cdk4Cyclin E/Cdk2DNA polymeraseThymidine kinaseC-MycCdc2Cyclin Ap53p21 WAF1/CIP1E2FRBCdc2Cyclin B1T14-P Y15-PT161-PCdc2Cyclin B1T14 Y15T161-PInactiveActiveWee1Myt1Mik1细胞周期G2/M监测点Cdc25CATM, ATRChk1Chk2Cdc25CS216-pp5314-3-3Chk(s)-pDNA damageSequesteredIn cytoplasmp53-Gadd45通路在细胞周期G2/M 监测点中的调控作用p53DNA 损伤Cyclin B1Cdc2G2 期 M 期生长阻滞信号Cyclin B1Gadd45Gadd45R出细胞核降解Cdc2细胞周期的驱动机制Signal integrate (PDGF,Ras)Early-response Genes (Jun,Fos,Myc)Delay-response Genes (Cyclins,CDKs)Restriction point (Rb?)细胞周期驱动机制中的限速部分 Assembly Sequestration P27kip1 P27kip1 P E-cdk2 Rb-E2F E。