腫瘤遺傳

1、腫瘤遺傳,細(xì)胞生物學(xué)及遺傳學(xué)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(nèi)軟組織團(tuán)塊，右眼伴鈣化團(tuán)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(xì)胞瘤。于全麻下行右眼球摘除術(shù)。術(shù)后病理診斷為視

2、網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(未分化型，視神經(jīng)有瘤細(xì)胞浸潤)。術(shù)后6個月由于腫瘤顱內(nèi)轉(zhuǎn)移患兒死亡?；颊?：劉×，男，4天，為患者1的弟弟。因其哥哥患視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤死亡，家長要求對其進(jìn)行相關(guān)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(shí)性腫物突向玻璃體腔。患兒1個半月后復(fù)診， B超檢查見左眼球內(nèi)實(shí)性腫物增大并有鈣化團(tuán)，右眼后極部亦有一4.3 mm × 3.

3、1 mm的實(shí)性腫物突向玻璃體腔內(nèi)。臨床診斷為視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（雙側(cè)）。患兒4個多月時雙眼突出、哭鬧、持續(xù)嘔吐、不能進(jìn)食而死亡。家系調(diào)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(jī)制是什么？3.視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤臨床特點(diǎn)是什么？,腫瘤泛指一群生長失去正常調(diào)控的細(xì)胞形成的新生物（neoplasm）。腫瘤85%為癌(carcinoma)，源于上皮細(xì)胞；2%為肉瘤(sarcoma)，源于結(jié)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(jié)的白細(xì)胞；3%為白血病(leukemia)，源于骨髓造血細(xì)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(jié)果。 環(huán)境因素只有改變遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能才能使正常細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘?xì)胞。所以腫瘤發(fā)生的本質(zhì)是體細(xì)胞遺傳物質(zhì)的改變。,腫瘤是一種體細(xì)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(fù)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(zhuǎn)移相關(guān)基因-錯配修復(fù)基因,本章主要內(nèi)

7、容,腫瘤的染色體理論癌基因、抑癌基因的概念和作用機(jī)制腫瘤轉(zhuǎn)移基因和腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因的概念腫瘤發(fā)生的遺傳學(xué)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(xì)胞瘤(retinoblastoma, RB),AD (MIM 180200),視網(wǎng)膜母細(xì)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(zhuǎn)移，也能直接侵入顱內(nèi)，預(yù)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(xì)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(diǎn)一,家族性腺瘤性息肉病(MIM 175100),患者巫××，男，48歲，反復(fù)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(jié)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(zhì)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(nèi)腫瘤。診斷：家族性腺瘤性

10、息肉病。治療：行全結(jié)腸次全切除、升結(jié)腸直腸吻合術(shù)。家族史調(diào)查：患者外婆、母親、大姨、二姨均死于結(jié)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(jié)腸鏡檢均發(fā)現(xiàn)結(jié)腸息肉，對其表兄妹亦行結(jié)腸次全切除手術(shù)。,該病曾被命名為多發(fā)性結(jié)腸息肉、遺傳型結(jié)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(jié)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(jié)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(yán)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(zhì)等，腫瘤可轉(zhuǎn)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(rèn)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(fēng)險大增?！　∷f，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(jī)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(jì)，朱莉患乳腺癌和卵巢癌的幾率分別是87%和50%。　　“知道這一事實(shí)

13、后，我決定采取預(yù)防性措施，把癌患風(fēng)險降至最小，”她說，“我選擇先接受乳房手術(shù)，因?yàn)槲一既橄侔┑娘L(fēng)險比卵巢癌要高，手術(shù)也更復(fù)雜?！彼貞?，治療過程從2月2日開始，那場手術(shù)主要排除乳頭后乳腺導(dǎo)管的病灶。兩周后的大手術(shù)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(jié)束。術(shù)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(xì)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(xì)胞遺傳學(xué)改變,微核,Bloom綜合征,細(xì)胞遺傳學(xué)改變—

15、姐妹染色單體交換（SCE）增加,當(dāng)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(nèi)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(xì)胞遺傳學(xué)改變—染色體結(jié)構(gòu)畸變增加,基因定位于15q26.1,基因全長4.5 kb，蛋白質(zhì)為159 kDa，1417個氨基酸殘基,編碼產(chǎn)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(xué)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(xì)胞來源于正常細(xì)胞,腫瘤細(xì)胞是具有染色體異常的有缺陷的細(xì)胞染色體畸變是引起正常細(xì)胞向惡性轉(zhuǎn)化的主要原因,重點(diǎn)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(xì)胞

17、群腫瘤中占主導(dǎo)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(xì)胞群腫瘤中占非主導(dǎo)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(biāo)記染色體,克隆演化結(jié)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(biāo)記染色體,染色體異

18、常與腫瘤,重點(diǎn)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(shí)了一種染色體畸變與一種特異性腫瘤的關(guān)系，為Boveri的腫瘤染色體理論提供了實(shí)驗(yàn)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(biāo)記染色體,癌基因(oncogene

20、)：是指能引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)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(xì)胞中的一些基因，是細(xì)胞生長發(fā)育所必需的。這些基因在表達(dá)時間、表達(dá)部位、表達(dá)數(shù)量及表達(dá)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)等方面異常，可以導(dǎo)致細(xì)胞無限增殖并出現(xiàn)惡性轉(zhuǎn)化。,癌基因(oncogene)：是指能引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的基因。,來自于病毒的稱為病毒癌基因(v-onc)；來自細(xì)胞的稱為細(xì)胞癌基因(c-onc)或原癌基因(proto-oncogene)。,癌 基 因（細(xì)胞癌基因與病毒癌基因）,癌 基 因（細(xì)胞癌基因與病毒癌

22、基因）,,,,,,,,二者有什么異同和聯(lián)系？,難點(diǎn)一,1.病毒癌基因和細(xì)胞癌基因腫瘤病毒：能使敏感宿主產(chǎn)生腫瘤或使培養(yǎng)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)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(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因。,,細(xì)胞癌基因（cellular onc

23、ogene，c-onc）是指存在于正常細(xì)胞中，與病毒癌基因高度同源的，具有使細(xì)胞轉(zhuǎn)化潛能的基因，也稱為原癌基因（proto-oncogene）。,2.病毒癌基因與細(xì)胞癌基因的關(guān)系（1） 序列上高度同源（2） c-onc有內(nèi)含子，v-onc無內(nèi)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(jī)制 1)基因擴(kuò)增（gene amplificatio

24、n） 2)基因插入（gene insertion） 3)基因突變（gene mutation）（點(diǎn)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(zhuǎn)導(dǎo)蛋白類(single transduction protein) 蛋白激酶類(protein kinase),,,核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子類(transcription factor),4. 癌基因分類,細(xì)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(xì)胞生長和促進(jìn)細(xì)胞分化功能的一類基因，當(dāng)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(xì)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(xì)胞瘤基因（Retinoblastoma gene,Rb gene） Rb基因的功能：細(xì)胞周期調(diào)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(xì)胞生長，作用主要有: (1)調(diào)節(jié)細(xì)胞生長 (2)維持基因穩(wěn)定 (3)觸發(fā)衰老，誘導(dǎo)細(xì)胞程序性死亡 (4)誘導(dǎo)終末分化 (5

28、)抑制和調(diào)節(jié)蛋白酶活性 (6)改變DNA甲基化酶活性 (7)調(diào)節(jié)血管形 成 (8)促進(jìn)細(xì)胞間聯(lián)系 一個生長轉(zhuǎn)化細(xì)胞可通過與正常的細(xì)胞融合而得到恢復(fù)。,腫瘤抑制基因的特征,參與細(xì)胞周期調(diào)控的正常調(diào)控，對正常細(xì)胞的增殖起負(fù)調(diào)控作用，抑制細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化。 癌基因與抑癌基因比較 特點(diǎn) oncogene TSG基因?qū)傩?

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

30、實(shí)體瘤,,,,重點(diǎn)四,第五節(jié) 腫瘤發(fā)生的遺傳學(xué)說,1、腫瘤的染色體畸變假說體細(xì)胞（染色體畸變）------癌細(xì)胞（惡性生長）------腫瘤2、腫瘤的單克隆起源學(xué)說體細(xì)胞（突變）------癌前細(xì)胞（生長優(yōu)勢）------癌細(xì)胞（克隆演化）------腫瘤3、二次突變學(xué)說同源染色體上同一位點(diǎn)發(fā)生兩次突變，關(guān)鍵的等位基因失活導(dǎo)致腫瘤發(fā)生(證據(jù):視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤同源缺失)4、多步驟遺傳損傷學(xué)說多步驟（核內(nèi)核外）、多基因（癌基因

31、和抑癌基因）的變異導(dǎo)致腫瘤發(fā)生(證據(jù):癌基因轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)),Knudson二次突變學(xué)說,視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤40％具家族性，發(fā)病早（1 ～ 5歲發(fā)?。?，而且多為雙側(cè)受累；60％為散發(fā)型，發(fā)病晚，多單側(cè)發(fā)病。 1971年，Knudson提出二次打擊學(xué)說。正常視網(wǎng)膜母細(xì)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(xì)胞瘤需要發(fā)生兩次突變，所以發(fā)病晚，且為單側(cè)發(fā)病。家族性視網(wǎng)膜母細(xì)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)?。叶酁殡p側(cè)受累。,難點(diǎn)二,二次突變理論,malignanttransformation,結(jié)腸癌發(fā)生的各個階段和腫瘤相關(guān)基因的異常,多步驟遺傳損傷學(xué)說,第六節(jié) 腫瘤基因組解剖計(jì)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(jì)劃：采用創(chuàng)造性的技術(shù)，確定與腫瘤相關(guān)的所有基因及其改變，全面理解腫瘤的分子生物學(xué)

33、機(jī)制。CGAP網(wǎng)址將為全社會提供技術(shù)、信息、資源和研究方法。,CGAP基因檢索工具：cDNA表達(dá)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(dá)：http://www.ncbi.nlm.nih.gov//ncbigap/ cgapgf.cgi已證實(shí)或預(yù)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(rèn)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(zhuǎn)錄子數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫和多態(tài)性數(shù)據(jù)庫），發(fā)展不同的技術(shù)方法，可查詢到癌癥發(fā)展不同時期相關(guān)基因表達(dá)的變化。,腫瘤基

36、因組解剖計(jì)劃展望,表觀遺傳學(xué)（epigenetics）表觀遺傳學(xué)(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(dá)了可遺傳的變化的一門遺傳學(xué)分支學(xué)科。表觀遺傳涉及三個方面機(jī)制：DNA甲基化、與RNA相關(guān)的基因表達(dá)沉默及組蛋白修飾某些腫瘤發(fā)生并不符合“體細(xì)胞突變學(xué)說”，而是表觀遺傳事件，即基因并未突變，但表達(dá)不正常,本章節(jié)重點(diǎn),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