癌基因與抑癌基因癌基因

癌基因與抑癌基因癌基因第1頁/共89頁腫瘤學(xué)第三章癌基因與抑癌基因

第2頁/共89頁癌基因第3頁/共89頁大量事實(shí)證明，腫瘤的發(fā)生與基因的異常有著密切的聯(lián)系：

（1）腫瘤易感性具有家族遺傳傾向，如視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、乳腺癌、大腸癌等；（2）多種致癌因素如病毒、電離輻射、化學(xué)致癌劑都可引起基因改變；（3）多種與細(xì)胞基本生命活動有關(guān)的基因改變都會使細(xì)胞發(fā)生一系列的變化而導(dǎo)致腫瘤；（4）許多腫瘤的發(fā)生率往往隨著年齡的增長和遺傳穩(wěn)定性的降低而增長；（5）許多腫瘤細(xì)胞克隆具有特征性的染色體改變。因此大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為腫瘤是一種基因疾病。第4頁/共89頁通過對腫瘤遺傳家系分析、流行病學(xué)以及大量的動物實(shí)驗(yàn)研究證明了腫瘤的發(fā)生受遺傳因素的影響，腫瘤是一種環(huán)境因素與遺傳因素相互作用導(dǎo)致的一類疾病。大多數(shù)的環(huán)境致病因素如飲食、病毒、化學(xué)物質(zhì)、射線的致癌作用都是通過影響遺傳基因起作用的:

正常體細(xì)胞在多種致癌因素的作用下，發(fā)生多種基因突變，引起基因表達(dá)紊亂，從而影響細(xì)胞的生物學(xué)活性，經(jīng)過多階段的形態(tài)學(xué)變化逐漸形成腫瘤細(xì)胞。第5頁/共89頁第6頁/共89頁腫瘤是細(xì)胞中多種基因變異累積的結(jié)果，基因變異主要發(fā)生在三類細(xì)胞基因

癌基因(oncogenes)、

腫瘤抑制基因(tumorsuppressiongenes)

DNA修復(fù)基因(DNArepairgenes)。絕大多數(shù)腫瘤的基因變異都是體細(xì)胞突變，包括點(diǎn)突變、擴(kuò)增、重排、缺失或甲基化狀態(tài)的改變。

第7頁/共89頁癌基因最初作為病毒基因被發(fā)現(xiàn)，可使細(xì)胞轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞。后來發(fā)現(xiàn)人類正常細(xì)胞中存在病毒癌基因的同源序列，稱之為原癌基因(proto-oncogene)。原癌基因存在于正常細(xì)胞內(nèi)，在細(xì)胞的增殖和分化過程中起重要調(diào)控作用。當(dāng)原癌基因發(fā)生變異導(dǎo)致其正常的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗颍ㄒ部梢苑Q原癌基因活化）。癌基因在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中起促進(jìn)作用。據(jù)估計，原癌基因約占人體全部基因0.1~1%，迄今已分離和鑒定出100多種。第8頁/共89頁第一節(jié)癌基因研究的發(fā)展歷史

第9頁/共89頁一、腫瘤發(fā)病機(jī)制研究發(fā)展史古代體液學(xué)說20世紀(jì)初化學(xué)致癌學(xué)說病毒致癌學(xué)說實(shí)驗(yàn)?zāi)[瘤學(xué)誕生

20世紀(jì)中葉物理致癌學(xué)說20世紀(jì)中葉基因突變致癌學(xué)說

多因素、綜合致癌理論20世紀(jì)后葉多階段、（癌變多階段

多基因變異

分子模型建立）第10頁/共89頁二、腫瘤基因?qū)W說的提出20世紀(jì)初期，荷蘭植物學(xué)家HugodeVries和德國動物學(xué)家TheodorBoveri提出了突變學(xué)說來解釋腫瘤的起源。1952年Boyland第一次證明了致癌物主要作用于DNA，1953年DNA雙螺旋的發(fā)現(xiàn)為研究基因缺陷與腫瘤的關(guān)系開創(chuàng)了一個新時代。

1960年Nowell和Hungerford發(fā)現(xiàn)費(fèi)城染色體(Philadelphia,Ph)與慢性粒細(xì)胞性白血病(chronicmyeloidleukemia,CML)密切相關(guān)。第11頁/共89頁1964年Brooks和Lawly用實(shí)驗(yàn)證明致癌物可使DNA發(fā)生突變，同時也明確了某些致癌物的致癌性與DNA親合性之間有直接關(guān)系

1969年美國科學(xué)家RobertHuebner和GeorgeTodaro在美國科學(xué)院院刊發(fā)表了癌基因(onecogene)假說。1973年Rowley證明費(fèi)城染色體是由9號和22號染色體易位而形成的第12頁/共89頁1975年第一個病毒癌基因Src被成功分離，并且在人和動物的正常細(xì)胞中也找到了Src基因的存在。20世紀(jì)70年代末期進(jìn)入癌基因研究的黃金時期，至今已先后分離了一百多種癌基因人們在發(fā)現(xiàn)癌基因的同時也逐步認(rèn)識到可能有另一類基因（抑癌基因）的存在。

第13頁/共89頁1969年Harris和它的同事提出在惡性腫瘤中可能有一種抑制腫瘤惡性生長的基因。

1970年Knudson通過對視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的研究，假設(shè)視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的發(fā)生至少存在兩步突變，提出了抑癌基因的假說。

1986年人類第一個抑癌基因——視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的致病基因Rb成功地克隆出來。迄今為止，已有30余種抑癌基因被鑒定或克隆出來。

腫瘤基因?qū)W說逐漸形成第14頁/共89頁三、癌基因、抑癌基因與細(xì)胞信號傳導(dǎo)

1977年Erikson和Brugge分離出由v-Src癌基因編碼的PP60src蛋白，后PP60src被證實(shí)是一個蛋白激酶，在蛋白中有酪氨酸磷酸激酶殘基。1980年Baltimore發(fā)現(xiàn)從Abelson鼠白血病病毒中得到v-Abl癌基因編碼的蛋白也是酪氨酸激酶。1982年從肉瘤病毒中分離到癌基因Ras。隨后證明Ras蛋白是一個G蛋白，具有GTPase活性，參與細(xì)胞的信號傳導(dǎo)。第15頁/共89頁1983年克隆到與血小板生長因子(PGDF)蛋白高度同源的v-Sis基因，之后又發(fā)現(xiàn)v-erbB編碼的蛋白與血小板來源的生長因子受體(EGFR)高度同源，1986年被克隆的人類第一個抑癌基因Rb被證實(shí)是細(xì)胞周期信號傳導(dǎo)的調(diào)控因子。1989年發(fā)現(xiàn)的抑癌基因p53是細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡信號傳導(dǎo)的調(diào)控因子。第16頁/共89頁通過對隨后發(fā)現(xiàn)的眾多的癌基因和抑癌基因的功能研究，明確了絕大多數(shù)的癌基因和抑癌基因在細(xì)胞信號傳導(dǎo)中扮演了重要角色。癌基因大多參與細(xì)胞內(nèi)信號傳遞通路，許多本身就具有激酶或轉(zhuǎn)錄因子活性，它們在基因水平的突變導(dǎo)致其功能的異?；罨瑥亩偈辜?xì)胞持續(xù)生長和增殖而使細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化。抑癌基因參與細(xì)胞的信號傳遞系統(tǒng)，在正常情況下對DNA復(fù)制、細(xì)胞生長和增殖起著監(jiān)控作用，它們在基因水平上的突變和因此而導(dǎo)致其編碼蛋白質(zhì)功能的喪失是腫瘤細(xì)胞生長失控的重要原因第17頁/共89頁四、腫瘤相關(guān)基因與細(xì)胞周期調(diào)控及癌變機(jī)制

20世紀(jì)80年代初Evans發(fā)現(xiàn)周期蛋白(cyclin)與細(xì)胞分裂有關(guān)，Simanis和Nurnse明確了細(xì)胞分裂周期2d（celldividecycle2d，cdc2d）蛋白磷酸化參與細(xì)胞周期的調(diào)控，隨后進(jìn)一步闡明周期蛋白激酶與在控制細(xì)胞分裂中的作用。第18頁/共89頁實(shí)驗(yàn)證明，大多數(shù)癌基因和抑癌基因不能直接引起腫瘤，幾乎所有癌基因和抑癌基因的功能效應(yīng)最終從不同的途徑匯聚到細(xì)胞周期的調(diào)控上來，許多癌基因和抑癌基因直接參與細(xì)胞周期的調(diào)控，或者本身就是細(xì)胞周期調(diào)控的主要成分；這些癌基因和抑癌基因的突變改變了細(xì)胞周期的調(diào)控，使細(xì)胞周期的啟動、運(yùn)行和終止異常，導(dǎo)致細(xì)胞失控性生長，包括細(xì)胞死亡(凋亡)過少和增殖過多。因此腫瘤又可被認(rèn)為是多基因異常導(dǎo)致的細(xì)胞周期異常性疾病。第19頁/共89頁五、環(huán)境致癌和遺傳因素與細(xì)胞癌變關(guān)系的確立

20世紀(jì)初至中葉兩種不同的觀點(diǎn)

外界因素

染色體異常

(病毒、化學(xué)和射線)基因異常

致癌

致癌腫瘤的發(fā)生和發(fā)展是環(huán)境和遺傳因素相互作用的結(jié)果

20世紀(jì)70年代達(dá)到統(tǒng)一第20頁/共89頁六、細(xì)胞癌變多階段假說的分子模型1990年Vogelstein等在對腫瘤發(fā)生的多階段性研究中證實(shí)，結(jié)直腸癌細(xì)胞至少存在兩個基因的突變結(jié)腸癌發(fā)生的分子模型：

DNA損傷修復(fù)基因突變

APC丟失DNA甲基K-RasDCC丟失p53丟失或突變化異常突變或突變或突變

異常增生早期腺瘤中期腺瘤晚期腺瘤腺癌第21頁/共89頁在Vogelstein結(jié)腸癌分子模型的基礎(chǔ)上，對胃癌、食管癌、肺癌和乳腺癌的研究都提出癌基因與癌變的模型。進(jìn)一步說明單一基因的異常不足以導(dǎo)致細(xì)胞癌變，至少兩個不同的腫瘤相關(guān)基因同時異常才可導(dǎo)致細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化。認(rèn)識到腫瘤相關(guān)基因在腫瘤發(fā)生中是如何協(xié)同起作用以及在腫瘤不同發(fā)展階段如何起作用，到底有多少基因參與細(xì)胞的癌變和腫瘤的發(fā)生、發(fā)展成為研究的焦點(diǎn)。第22頁/共89頁七、腫瘤的多基因變異累積與基因組學(xué)和蛋白組學(xué)

20世紀(jì)90年代起人們逐漸認(rèn)識到單一基因的異常不足以導(dǎo)致細(xì)胞癌變,腫瘤可能是多基因變異累積的結(jié)果。研究已發(fā)現(xiàn)了許多與腫瘤相關(guān)的基因，細(xì)胞周期調(diào)控因子，凋亡相關(guān)基因，血管生長因子和受體和端粒酶等。到底有多少基因參與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，基因間關(guān)系和作用通路是什么，還不清楚。第23頁/共89頁20世紀(jì)末隨著人類基因組計劃的突破性進(jìn)展，癌癥研究已進(jìn)入了基因組學(xué)和蛋白組學(xué)時代?；蚪M學(xué)（genomics）是指對所有基因進(jìn)行基因組作圖（包括遺傳圖譜、物理圖譜、轉(zhuǎn)錄本圖譜），核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一門科學(xué)。

蛋白組學(xué)（protemics）分離和鑒定組織細(xì)胞中所有表達(dá)的蛋白質(zhì)，并分析蛋白質(zhì)的功能及其模式的一門科學(xué)?；蚪M學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究大大縮短了從基因或蛋白質(zhì)中尋找生物標(biāo)志的速度，為人類認(rèn)識癌辟了癥開新的途徑。第24頁/共89頁第二節(jié)RNA腫瘤病毒與病毒癌基因第25頁/共89頁腫瘤病毒分為DNA病毒

RNA病毒

DNA病毒致癌作用發(fā)生在病毒進(jìn)入細(xì)胞后復(fù)制的早期階段，相關(guān)的癌基因多整合至宿主細(xì)胞DNA上。DNA病毒一般沒有細(xì)胞內(nèi)同源物，其編碼的蛋白質(zhì)主要為核蛋白，直接調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，一般作用于抑癌基因。第26頁/共89頁RNA病毒

1轉(zhuǎn)導(dǎo)性逆轉(zhuǎn)錄病毒

有病毒癌基因

2順式激活逆轉(zhuǎn)錄病毒

3

反式激活逆轉(zhuǎn)錄病毒

致癌作用是通過激活原癌基因和/或病毒癌基因不含病毒癌基因第27頁/共89頁一、逆轉(zhuǎn)錄病毒與細(xì)胞原癌基因活化

1、轉(zhuǎn)導(dǎo)性逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌性與其基因組中含有病毒癌基因有關(guān)。

2、順式激活逆轉(zhuǎn)錄病毒整合至細(xì)胞基因組后能活近旁細(xì)胞原癌基因。

3、反式激活逆轉(zhuǎn)錄病毒編碼的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白而激活同基因組的細(xì)胞原癌基因和(或)

病毒基因。如Bursal淋巴瘤中Myc基因的由慢性轉(zhuǎn)化病毒AvianLeukosisVirus(ALV)激活。

其他一些腫瘤中被這種RNA病毒激活的細(xì)胞基因(見書表3-1)

第28頁/共89頁二、癌基因的分類和功能

病毒癌基因按其功能可分為

1、生長因子家族；

2、跨膜酪氨酸激酶；

3、膜相關(guān)酪氨酸激酶；

4、絲氨酸—蘇氨酸激酶；

5、RAS家族

6、核蛋白

(見書表3-2)。第29頁/共89頁通過20多年的研究，人們已在哺乳類動物和人的細(xì)胞中鑒定出與病毒癌基因高度同源的細(xì)胞原癌基因，并明確這些原癌基因是調(diào)控細(xì)胞增殖與分化的一類基因。根據(jù)基因產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)的定位和生物學(xué)功能可分為：1、生長因子；

2、生長因子受體；

3、信號傳導(dǎo)分子；

4、轉(zhuǎn)錄因子；

5、細(xì)胞程序性死亡及凋亡基因

6、細(xì)胞周期蛋白等。（表3-3）第30頁/共89頁原癌基因都是細(xì)胞中固有的基因，正常情況下參與細(xì)胞增殖與分化的調(diào)控，只是當(dāng)基因的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變異并具有使細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的作用，這樣的基因被稱為癌基因。

第31頁/共89頁三、腫瘤DNA介導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)化與癌基因的鑒定DNA轉(zhuǎn)染技術(shù)首先用于研究和鑒定RNA及DNA腫瘤病毒轉(zhuǎn)化的細(xì)胞基因。

第32頁/共89頁TumorCellsDNAExtractionDNATransfectionNIH3T3Cells(有連續(xù)分裂能力，保留接觸抑制的特性)

ScreeningafterTransformationTransformedFociTransformedGene（活化的原癌基因）第33頁/共89頁20世紀(jì)80年代末美國的Weinberg，Cooper，及Wigler的研究小組，應(yīng)用DNA轉(zhuǎn)染技術(shù)分別報道了第一個與腫瘤相關(guān)的細(xì)胞癌基因H-Ras。盡管用DNA轉(zhuǎn)化技術(shù)成功地鑒定出一些癌基因，但這種方法有很大的局限性。以后的研究方法和技術(shù)如染色體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移，定位克隆、代表性差異顯示(representativedifferentialanalysisRDA)、mRNA差異顯示、cDNAArray等新技術(shù)的建立和應(yīng)用使基因鑒定和克隆的工作取得了許多新的進(jìn)展。第34頁/共89頁第三節(jié)基因變異方式與原癌基因活化

第35頁/共89頁研究表明,原癌基因在物理、化學(xué)及生物的致癌因素作用下發(fā)生改變,基因變異方式主要有

1、點(diǎn)突變，

2、擴(kuò)增，

3、重排，

4、甲基化狀態(tài)

5、過度表達(dá)基因的變異改變使原癌基因活化為癌基因。癌基因在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。

第36頁/共89頁一、點(diǎn)突變與癌基因20世紀(jì)80年代初，美國的三個實(shí)驗(yàn)室同時發(fā)現(xiàn)H-Ras基因第12位密碼子GGC突變?yōu)镚TC，從而使編碼的甘氨酸變?yōu)槔i氨酸，使其產(chǎn)物p21蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變導(dǎo)致ras基因的活化。以后大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，基因點(diǎn)突變是導(dǎo)致癌基因活化的主要方式，并與細(xì)胞的癌變有關(guān)。第37頁/共89頁二、DNA擴(kuò)增與癌基因細(xì)胞的原癌基因一般為單拷貝，一些原癌基因通過不明原因復(fù)制成多拷貝，這些多拷貝的DNA以游離形式存在稱雙微體(doubleminutes，DM)或再次整合人染色體形成均染區(qū)(homogeneouslystainingregions，HSR)，HSR包含著數(shù)十萬堿基對，擴(kuò)增量由二十至數(shù)百倍。基因擴(kuò)增是癌基因活化的另一種主要方式，往往會導(dǎo)致表達(dá)水平增加?；驍U(kuò)增和過量表達(dá)其結(jié)果均可影響細(xì)胞的生理功能，引起細(xì)胞癌變。第38頁/共89頁三、染色體重排與癌基因通過對腫瘤組織和細(xì)胞系的染色體分析，已確定在許多腫瘤都有染色體結(jié)構(gòu)的異常，這種現(xiàn)象為許多癌基因的鑒定和克隆提供了重要的線索。特別是許多腫瘤或細(xì)胞系都有特定的染色體改變稱為表標(biāo)志染色體。如幾乎所有Burkitt淋巴瘤都有8q24染色體的易位，90%為8號和14號染色體易位，75%~85%淋巴瘤有類似易位，C-Myc基因位于8q24，染色體易位使8q24上的C-Myc基因活化。第39頁/共89頁90%以上的慢性粒細(xì)胞白血病和一些成人和小兒淋巴細(xì)胞白血病有染色體第9號和第22號易位，形成Ph染色體，是由9號染色體上的原癌基因Abl易位到22號染色體Bcr基因上形成Bcr-Abl融合基因，產(chǎn)生具有酪氨酸激酶活性的融合蛋白，從而導(dǎo)致細(xì)胞惡變。

——格列衛(wèi)靶向治療位點(diǎn)。第40頁/共89頁17例組織肺癌組織細(xì)胞染色體畸變特征（均有染色體畸變，而且每個病例涉及多條染色體畸變。）：代表缺失，：代表擴(kuò)增，：代表高拷貝擴(kuò)增第41頁/共89頁四、癌基因甲基化改變在一部分腫瘤患者的癌細(xì)胞中，其主要的基因是完整的，并沒有發(fā)現(xiàn)任何突變或缺失等基因變異。經(jīng)過對幾種癌、癌旁組織和正常組織DNA的分析，確定某些癌基因(H-Ras、C-Myc)低甲基化和抑癌基因(Rb、p16)的高甲基化改變是細(xì)胞癌變的一個重要特征。同時甲基化狀態(tài)的改變與基因點(diǎn)突變、基因缺失及基因表達(dá)異常的發(fā)生有密切關(guān)系。

DNA甲基化狀態(tài)的改變可導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)和功能的異常，可能是細(xì)胞癌變過程中重要的一步。第42頁/共89頁真核生物中最重要的甲基化堿基是胞嘧啶，通常發(fā)生在CpG雙核苷酸區(qū)域(被稱為

CpG島)。DNA甲基化的作用表現(xiàn)在控制基因表達(dá)、維護(hù)染色體的完整性和調(diào)節(jié)DNA重組的某些環(huán)節(jié)，在抵御外來入侵的寄生DNA中也起重要作用。低甲基化導(dǎo)致一些在正常情況下受到抑制的癌基因或相關(guān)因子得到大量表達(dá)。另外，低甲基化會導(dǎo)致整個基因組的不穩(wěn)定性增加。

在基因的啟動子區(qū)域的CpG島發(fā)生過度甲基化，可使該基因失活。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)在大量的腫瘤細(xì)胞中的抑癌基因失活與基因的啟動子區(qū)域的過度甲基化有關(guān)。

第43頁/共89頁五、癌基因的過量表達(dá)

基因表達(dá)是指基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯以及它們的控制，基因的轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，翻譯在細(xì)胞漿中進(jìn)行。癌基因大多參與細(xì)胞增殖與分化的過程。癌基因的過量表達(dá)是導(dǎo)致細(xì)胞增殖過度、產(chǎn)生癌變的重要原因。c-ErbB2基因其表達(dá)產(chǎn)物p185是一種跨膜蛋白，其結(jié)構(gòu)類似于表皮生長因子受體的(epidermalgrowthfactorreceptor，EGFR)膜受體，可以接受EGF樣物質(zhì)的信息，刺激細(xì)胞增殖。在乳腺癌、卵巢癌和胃癌等多種腫瘤有c-ErbB2RNA和蛋白質(zhì)的過度表達(dá)。有過度表達(dá)的腫瘤一般預(yù)后不良。第44頁/共89頁c-Met基因編碼的糖蛋白屬于酪氨酸激酶生長因子受體家族。在體外細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的過程中可以出現(xiàn)c-Met基因過量表達(dá)。臨床病理組織研究表明c-Met基因在胃癌和異型增生、腸上皮化生胃粘膜上有過表達(dá)為主。提示與胃粘膜癌變過程的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，可能是胃癌發(fā)生早期基因改變之一。第45頁/共89頁第四節(jié)癌基因變異與人類腫瘤

第46頁/共89頁通過對急性轉(zhuǎn)化逆轉(zhuǎn)錄病毒與癌基因關(guān)系的研究，已鑒定出了許多與細(xì)胞增殖和分化密切相關(guān)的癌基因，但在人類腫瘤中到底有多少癌基因目前還不清楚。下面通過對幾個常見的癌基因與腫瘤生物學(xué)行為的關(guān)系的討論，進(jìn)一步闡述癌基因在細(xì)胞癌變和腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

。第47頁/共89頁一、Ras基因變異與腫瘤1、生物學(xué)特性Ras基因在正常細(xì)胞中有重要作用，每一種Ras基因都分別編碼一種鳥苷酸結(jié)合蛋白(GTP結(jié)合蛋白)，分子量為21KD，通常稱為p21。

GTPp21+

將細(xì)胞增殖分化的信號通過活化跨膜受體傳遞到細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)器

GDPp21蛋白還具有GTP酶活性。當(dāng)Ras基因突變時，降低p21蛋白與GTP酶活化蛋白的結(jié)合能力，同時也降低自身內(nèi)源性GTP酶活性，結(jié)果導(dǎo)致p21蛋白與GTP持續(xù)結(jié)合并促進(jìn)細(xì)胞生長。第48頁/共89頁2、Ras基因變異與腫瘤Ras基因家族屬主要有三種K-Ras、N-Ras和H-Ras。研究表明10%~15%的腫瘤中至少有三種Ras基因點(diǎn)突變的一種，其中K-Ras更易成為突變的靶基因。K-Ras點(diǎn)突變主要集中在第12位密碼子，少數(shù)病例也在第13位及第61位突變。Ras基因變異主要為突變，在一些腫瘤中還表現(xiàn)為過度表達(dá)。第49頁/共89頁人類腫瘤中被激活Ras基因腫瘤類型發(fā)生率（%）主要癌基因胰腺癌>90

K-Ras甲狀腺癌60

K-Ras結(jié)直腸癌50K-Ras精原細(xì)胞癌40K-Ras肺腺癌40K-Ras急性非淋巴細(xì)胞白血病30N-Ras黑色素瘤30N-Ras膀胱癌15H-Ras第50頁/共89頁在結(jié)直腸癌的研究中發(fā)現(xiàn)，Ras基因點(diǎn)突變不僅常見于結(jié)直腸癌和部分癌前病變組織中，而且在一些非癌性病變?nèi)缍喟l(fā)性息肉也可檢測到Ras基因點(diǎn)突變，這讓人們懷疑Ras基因在結(jié)直腸癌或腫瘤中究竟起何作用。在許多實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭邪l(fā)現(xiàn)，Ras基因需同其它被激活的基因協(xié)同作用才能使細(xì)胞完全轉(zhuǎn)化。

Ras基因激活可能是結(jié)直腸癌發(fā)生過程中的一個相對早期的事件。第51頁/共89頁二、Myc基因變異與腫瘤1、生物學(xué)特性Myc基因家族屬核蛋白類，目前已知Myc家族成員有三個：C-Myc、N-Myc和L-Myc。其中C-Myc是髓細(xì)胞性白血病病毒的病毒癌基因（V-Myc）的細(xì)胞同源物，其作用在三種Myc基因中最強(qiáng)。C-Myc是一個功能甚多的核內(nèi)癌基因，自C-Myc發(fā)現(xiàn)以來，一直是人們研究的熱點(diǎn)，C-Myc基因在促進(jìn)細(xì)胞增殖，永生化及去分化和轉(zhuǎn)化過程中起重要作用。近年來人們發(fā)現(xiàn)C-Myc在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡中也起重要作用。第52頁/共89頁２、Myc基因變異與腫瘤在正常情況下，當(dāng)細(xì)胞增殖時C-MycmRNA的量顯著增加，隨著細(xì)胞增殖的停止，C-MycmRNA的量又有劇烈的減少。在許多腫瘤中，人們常發(fā)現(xiàn)C-Myc基因有不同程度的擴(kuò)增和活化，使其表達(dá)失控。提示C-Myc在腫瘤的形成中有重要作用。C-Myc的異常激活機(jī)制有染色體移位、基因擴(kuò)增、點(diǎn)突變、啟動子插入激活和C-MycmRNA水平的異常升高。第53頁/共89頁人類腫瘤中的Myc基因變異腫瘤類型發(fā)生率（%）基因變異Burkitt淋巴瘤近100C-Myc易位結(jié)直腸癌70

C-Myc過表達(dá)胃癌40

C-Myc過表達(dá)小細(xì)胞肺癌30-40

主要為C-Myc擴(kuò)增或過表達(dá)宮頸癌35

C-Myc擴(kuò)增或過表達(dá)乳腺癌30

主要為C-Myc擴(kuò)增或過表達(dá)粒系白血病(M3)常見主要為C-Myc擴(kuò)增或過表達(dá)第54頁/共89頁三、Bcl-2基因變異與腫瘤1、生物學(xué)特性Bcl-2基因位于18q21，編碼蛋白分子量約為25KD。Bcl-2蛋白位于核膜、部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及線粒體外膜上。Bcl-2的生物學(xué)作用是阻止細(xì)胞凋亡，延長細(xì)胞生命期，其調(diào)節(jié)機(jī)制目前仍不清楚。第55頁/共89頁２、Bcl-2基因變異與腫瘤Bcl-2基因是B細(xì)胞淋巴瘤中鑒定出來的癌基因。由染色體[t(14;18)(q32;q21)]易位而激活。在其它腫瘤中Bcl-2基因表達(dá)也有增加，但這些腫瘤中未發(fā)現(xiàn)染色體易位等特異性改變，因此Bcl-2基因活化的原因還不清楚。約85%的濾泡樣淋巴瘤病人有14和18號染色體易位，使18q21上的Bcl-2的激活。小細(xì)胞肺癌和宮頸癌等常見有Bcl-2的過度表達(dá)。第56頁/共89頁四、Neu基因變異與腫瘤1、生物學(xué)特性Neu基因也稱為Her-2或C-erbB2基因，是從化學(xué)致癌物誘導(dǎo)新生大鼠的神經(jīng)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中提取DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)而分離鑒定出來的。位于第17號染色體長臂。Neu基因編碼的蛋白質(zhì)與上皮生長因子受體EGFR非常相似，分子量約185KD，因此又被稱為p185，為一磷酸化蛋白質(zhì)。Neu蛋白結(jié)構(gòu)分為三個區(qū)域：①細(xì)胞外區(qū)域，與EGFR蛋白有40%相似；②跨膜區(qū)域；③細(xì)胞漿內(nèi)酪氨酸激酶區(qū)域，與EGFR蛋白的相應(yīng)區(qū)域具有高度保守性第57頁/共89頁信號傳導(dǎo)至細(xì)胞核細(xì)胞核接合部酪氨酸激酶活性部分細(xì)胞漿細(xì)胞膜生長因子癌基因活化細(xì)胞分裂

人體表皮生長因子受體２－作用機(jī)制第58頁/共89頁2、Neu基因變異與腫瘤

Neu基因異常表達(dá)的機(jī)制有點(diǎn)突變、基因擴(kuò)增及mRNA和蛋白過度表達(dá)。約30%以上的人類腫瘤組織中有Neu基因的擴(kuò)增和/或過度表達(dá)。

Neu基因擴(kuò)增及蛋白的過度表達(dá):惡性生長

預(yù)后不良采用抗Neu蛋白的抗體可改變依賴于Neu過度表達(dá)的腫瘤細(xì)胞的惡性生長。第59頁/共89頁人類腫瘤中的C-erbB2基因異常腫瘤類型發(fā)生率（%）C-erbB2基因乳腺癌25-30過表達(dá)

胃癌40

過表達(dá)膀胱癌40-50過表達(dá)非小細(xì)胞肺癌30過表達(dá)卵巢癌

30過表達(dá)宮頸癌25過表達(dá)食道癌常見過表達(dá)第60頁/共89頁五、c-Met基因變異與腫瘤1、生物學(xué)特性

c-Met基因位于7q3l，編碼190KD的跨膜糖蛋白，屬于酪氨酸激酶生長因子受體家族。其50KD的α鏈位于細(xì)胞外，145KD的β鏈具有胞外配體結(jié)合區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)絡(luò)氨酸激酶區(qū)，兩鏈之間由二硫鍵相連。第61頁/共89頁C-MetRNA表達(dá)在某些上皮組織，如胎盤、肝、腎、甲狀腺、消化道上皮等。

c-Met蛋白是肝細(xì)胞因子(hepatocytegrowthfactor，HGF)或離散因子(separationfactor，SF)的受體，HGF和SF可使c-Met受體的酪氨酸激酶磷酸化，促使細(xì)胞的有絲分裂、細(xì)胞動力和向腺上皮的形態(tài)分化。第62頁/共89頁２、c-Met基因變異與腫瘤c-Met基因變異主要為基因擴(kuò)增、過量表達(dá)、突變和基因重排。在體外細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的過程中可以出現(xiàn)c-Met基因擴(kuò)增、重排和過量表達(dá)

研究表明c-Met基因在腸型胃癌中有擴(kuò)增和過度表達(dá)。腸化及不典型增生胃粘膜的c-Met基因過表達(dá)呈持續(xù)高水平，提示與胃粘膜癌變過程的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，可能是胃癌發(fā)生早期的基因改變之一。在兒童肝細(xì)胞癌、腎乳頭狀細(xì)胞癌和胃癌中發(fā)現(xiàn)Met基因的突變。第63頁/共89頁六、Mdm-2基因與腫瘤1、生物學(xué)特性Mdm-2定位在12q13-14染色體區(qū)域，編碼一個長度為491氨基酸的鋅指蛋白質(zhì)。蛋白定位在細(xì)胞核，半衰期很短。研究結(jié)果表明野生型p53可以阻止細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期，但當(dāng)Mdm-2表達(dá)升高時p53對細(xì)胞的這種作用受到影響，由此提示Mdm-2可能是一個p53基因的負(fù)調(diào)控因子。第64頁/共89頁2、Mdm-2基因與腫瘤Mdm-2基因高表達(dá)時呈現(xiàn)癌基因的功能，Mdm-2蛋白可與p53和RB蛋白相結(jié)合而使其功能失活，這是Mdm-2蛋白促進(jìn)癌細(xì)胞生長的重要機(jī)制之一。一些研究表明多種因素可以影響Mdm-2，如紫外線照射可誘導(dǎo)Mdm-2蛋白的表達(dá)，Rb，Abl基因分別通過作用于Mdm-2基因而影響細(xì)胞的增殖分化的平衡。在多種腫瘤(如胃癌)中有Mdm-2擴(kuò)增，有關(guān)Mdm-2和p53基因在G1期的作用靶點(diǎn)及相互之間的調(diào)節(jié)作用，以及與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系有待深入探討第65頁/共89頁七、細(xì)胞周期蛋白與腫瘤1、生物學(xué)特性細(xì)胞周期受一系列因子的共同調(diào)控，其中最主要的正調(diào)因子是一組Cyclin蛋白（細(xì)胞周期蛋白）。它們與細(xì)胞周期素依賴性激酶（cyclin-dependentkinasesCDKs）相結(jié)合而對細(xì)胞周期一系列控制點(diǎn)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，其中最重要的控制點(diǎn)為G1晚期的R點(diǎn)，經(jīng)過此點(diǎn)細(xì)胞則不可逆地進(jìn)入分裂期，當(dāng)細(xì)胞受刺激進(jìn)入周期后最早表達(dá)的是CyclinD，CyclinD通常與CDK4結(jié)合，在有些細(xì)胞中也與CDK6結(jié)合促使細(xì)胞通過R限制點(diǎn)。第66頁/共89頁

CDK4

CyclinD

+

+

Rb蛋白低/非磷酸化Rb蛋白磷酸化

(E2F)+

G1期S期G1期S期第67頁/共89頁2、細(xì)胞周期蛋白與腫瘤已知有三種類型的CyclinD(D1、D2和D3)?，F(xiàn)已證明CyclinD1和D2變異可起癌基因的作用。CyclinD合成增加會導(dǎo)致細(xì)胞周期的進(jìn)程不再依賴于生長因子而與腫瘤發(fā)生有關(guān)。在一部分淋巴瘤、乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌、胃癌和食道癌中檢測到CyclinD1的過度表達(dá)。一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明細(xì)胞周期蛋白基因的變異是細(xì)胞增殖異常的重要原因之一。第68頁/共89頁八、端粒酶與腫瘤1、端粒染色體端粒（telomere）是位于細(xì)胞染色體末端由端粒DNA和端粒蛋白質(zhì)構(gòu)成的一種特殊結(jié)構(gòu)。端粒DNA由（TTAGGG）n

短片段序列重復(fù)串聯(lián)組成，長約2～20kb。端粒在染色體定位、復(fù)制、保護(hù)和控制細(xì)胞生長壽命等方面有重要作用，并與細(xì)胞凋亡、細(xì)胞轉(zhuǎn)化和永生密切相關(guān)。正常細(xì)胞每分裂一次，端?？s短一次，每次丟失約50-200個核苷酸，經(jīng)過若干分裂周期后。端?？s短到臨界長度，細(xì)胞進(jìn)入凋亡，端粒縮短限制了細(xì)胞增殖能力。第69頁/共89頁2、端粒酶及其生物學(xué)特性端粒序列的復(fù)制依賴于端粒酶。端粒酶是一種能延長端粒末端的核糖蛋白酶，具有逆轉(zhuǎn)錄功能，它能以酶分子內(nèi)部的RNA為模板，復(fù)制端粒DNA重復(fù)序列并加到染色體末端以維持端粒的長度。第70頁/共89頁端粒酶有3個亞單位組成：

1）RNA亞單位TR(telornerascRNA)、

2）催化亞單位TERT(telomerasereversetranscriptase)3）相關(guān)蛋白TEPl(telomerase-associatedprotein1)。人類TERT(hTERT)是由1132個氨基酸殘基組成，分子量為127kDa。端粒酶的活性與hTERT基因表達(dá)水平高度相關(guān)，它能被多種轉(zhuǎn)錄因子、癌基因、抑癌基因調(diào)控。

第71頁/共89頁3、端粒酶與腫瘤絕大多數(shù)正常體組織細(xì)胞（造血干細(xì)胞、生殖細(xì)胞和部分胚胎細(xì)胞有低水平的端粒酶活性）和良性腫瘤的端粒酶為陰性，而超過80％以上的永生化細(xì)胞系及大多數(shù)腫瘤組織中檢測到活化狀態(tài)的端粒酶。因此普遍認(rèn)為端粒酶的激活與惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。端粒酶的活化涉及了一系列基因表達(dá)和調(diào)控的變化，從而導(dǎo)致細(xì)胞增殖分化的異常。端粒酶基因也可被認(rèn)為是癌基因的一個重要成員。第72頁/共89頁到1997年為止

國內(nèi)外專家已對20種腫瘤1700余病例進(jìn)行端粒酶活性檢測，發(fā)現(xiàn)端粒酶活化在惡性腫瘤中的陽性率為85-95%。專家認(rèn)為端粒酶活性可作為為惡性腫瘤標(biāo)記物，用于惡性腫瘤的診斷和微轉(zhuǎn)移的檢測。也有通過抑制端粒酶活性來治療腫瘤的報道。第73頁/共89頁九、從腫瘤細(xì)胞多樣性、基因多態(tài)性和基因變異多樣性認(rèn)識腫瘤生物學(xué)行為的復(fù)雜性

研究表明

同一器官的腫瘤可表現(xiàn)為不同的組織學(xué)類型（如胃癌可分為彌漫型和腸型）

同一組織類型的腫瘤中可由多種不同類型的細(xì)胞組成的。

同一組織同一類型的腫瘤細(xì)胞其生長特性和藥物的反應(yīng)性也可不同。這些研究結(jié)果表明腫瘤細(xì)胞多樣的生物學(xué)特性可能決定了腫瘤生物學(xué)行為的復(fù)雜性。第74頁/共89頁

已有許多研究表明，細(xì)胞癌變及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展是一個多因素、多階段及多基因變異的綜合病變過程。腫瘤生物學(xué)行為的復(fù)雜性與基因多態(tài)性和多基因變異（包括基因變異種類、方式和數(shù)量）有關(guān)。腫瘤細(xì)胞中變異的多種基因彼此相互作用形成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其復(fù)雜性如同一個精密的集成電路板。因此基因變異與細(xì)胞癌變和腫瘤臨床生物學(xué)特征之間的關(guān)系，還要進(jìn)行大量深入的研究工作，第75頁/共89頁認(rèn)識腫瘤生物學(xué)行為的復(fù)雜性需了解

1）從一個細(xì)胞癌變到腫瘤的形成有多少基因參與。

2）這些基因以什么樣的方式發(fā)生變異。

3）基因變異在細(xì)胞癌變和腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中如何起作用。

4）變異基因產(chǎn)物的水平、活性、調(diào)節(jié)方式和相互作用的關(guān)系。

5）在晚期腫瘤中許多基因改變是致癌的原因還是結(jié)果。這些是人類認(rèn)識腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中多種基因、多種方式變異累積規(guī)律的前提。

第76頁/共89頁腫瘤的基因治療不同于單基因遺傳病，除基因載體和基因?qū)胧侄未嬖诘膹?fù)雜問題外，就靶基因而言要比單基因遺傳病復(fù)雜的多：

1）腫瘤為多基因變異，

2）腫瘤的個體差異較大，

3）腫瘤進(jìn)展過程中的不同階段，起作用的靶基因也不一樣。第77頁/共89頁細(xì)胞癌變過程中基因改變是十分復(fù)雜的，其主要特征是在多種致癌因素作用下，細(xì)胞內(nèi)多種重要基因發(fā)生結(jié)構(gòu)和表達(dá)的異常，由此導(dǎo)致了一系列的生物學(xué)改變。因此，要從根本上改善惡性腫瘤的診斷和治療水平，必須重視細(xì)胞癌變機(jī)制的研究，通過闡明細(xì)胞癌變及腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中基因變異的規(guī)律，才能真正從細(xì)胞和基因水平上進(jìn)行腫瘤生物學(xué)行為的判斷，以改善和提高對惡性腫瘤的診斷和治療水平。第78頁/共89頁第五節(jié)癌基因與腫瘤的預(yù)防診斷和治療第79頁/共89頁

大量的實(shí)驗(yàn)室和臨床研究表明腫瘤是一個多因素、多階段、多基因變異累積的復(fù)雜病變過程，當(dāng)研究工作深入到基因水平以后，人們會發(fā)現(xiàn)腫瘤相關(guān)基因的研究如大海撈針，而腫瘤的特異性基因的鑒定如盲人摸象。后基因組時代將對腫瘤相關(guān)基因功能有更深入的了解。隨著重大疾病相關(guān)基因、功能基因組、環(huán)境基因組、藥物基因組研究和生物芯片技術(shù)的發(fā)展，腫瘤相關(guān)基因與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系將會進(jìn)一步明確。

第80頁/共89頁根據(jù)腫瘤的分子生物學(xué)特性

選擇合適的化療藥物

ERCC1（excisionrepaircross-comlement-1）錯配切除修復(fù)蛋白-1基因