醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)講義-腫瘤遺傳學(xué)

第十三章腫瘤遺傳學(xué)Cancer（Tumor）Genetics概述從遺傳方式、遺傳流行病學(xué)、細(xì)胞遺傳和分子遺傳等不同方面分析腫瘤發(fā)生的機(jī)制與規(guī)律，從而探討腫瘤防治的新途徑的一門多學(xué)科滲透的新興學(xué)科。

腫瘤(tumor)泛指一群生長(zhǎng)失去正常調(diào)控的細(xì)胞形成的新生物（neoplasm）。85%為癌(carcinoma)2%為肉瘤(sarcoma)5%為淋巴瘤(lymphoma)

3%為白血病(leukemia)2000年發(fā)病1000萬，死亡620萬。發(fā)病原因1、環(huán)境因素：

物理：紫外線、射線等

化學(xué)：致瘤化合物、亞硝胺、黃曲霉素等

生物：病毒、霉菌及寄生蟲感染2、遺傳因素：腫瘤發(fā)病存在種族和群體差異腫瘤發(fā)病具有家族聚集現(xiàn)象癌基因、抑癌基因腫瘤相關(guān)基因癌基因和抑癌基因的發(fā)現(xiàn)使我們最終認(rèn)識(shí)到腫瘤實(shí)質(zhì)上是一種遺傳病，即所有惡性腫瘤都是基因突變的結(jié)果。正是基于這種認(rèn)識(shí)，我們對(duì)腫瘤的研究才開始走上了正確的道路。癌發(fā)生于一個(gè)細(xì)胞的（惡變）克隆。

——癌起源于單細(xì)胞的惡變癌有家族性和散發(fā)性。

——發(fā)生在生殖細(xì)胞的突變是可遺傳的腫瘤的發(fā)生多因素、多基因、多階段、多途徑幾個(gè)觀點(diǎn)1、癌的發(fā)生是由遺傳因素和環(huán)境因素相互作用的結(jié)果——多因素2、癌發(fā)生涉及多個(gè)基因的變化。細(xì)胞水平——體細(xì)胞遺傳病基因水平——多基因3、癌的發(fā)生經(jīng)歷基因多次突變的累積，其發(fā)展是一個(gè)多階段的過程。4、癌的遺傳事件不是單一而是多途徑（如DNA甲基化；缺失；突變等）。一、腫瘤的家族聚集性

許多常見腫瘤如乳腺癌、結(jié)直腸癌、肺癌、胃癌等的發(fā)生一般具有家族聚集傾向，一級(jí)親屬再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)高于一般群體3-10倍。腫瘤遺傳的證據(jù)1、癌家族（cancerfamily）家系中惡性腫瘤的發(fā)病率很高，且發(fā)病年齡都較早，但腫瘤發(fā)生的部位并不局限于同一組織或器官，在家族中腫瘤呈常染色體顯性遺傳。癌家族綜合征：G家族--以遺傳性腺癌為主。G家族一個(gè)高癌支系的系譜癌家族特點(diǎn)腺癌的發(fā)病率高（原發(fā)性惡性腫瘤發(fā)病率高）；腫瘤發(fā)病部位各不相同；發(fā)病年齡較輕；符合常染色體顯性遺傳方式。指一個(gè)家族中多個(gè)成員所患有的那種惡性腫瘤。如：結(jié)腸癌、子宮癌等。2、家族性癌

來源于神經(jīng)或胚胎組織

特點(diǎn):1、發(fā)病率低

2、通常分遺傳型和散發(fā)型

3、遺傳型呈顯性遺傳

4、遺傳型發(fā)病年齡早于散發(fā)型

5、遺傳型多為雙側(cè)性/多發(fā)性

遺傳性腫瘤雖然少見，但在腫瘤病因?qū)W研究上有重要意義。

二、單基因遺傳的惡性腫瘤目前發(fā)現(xiàn)的與單基因遺傳（孟德爾方式）有關(guān)的腫瘤視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retinoblastoma，RB）腎母細(xì)胞瘤（Wilmstumor，WT）神經(jīng)母細(xì)胞瘤（neuroblastuma，NB）神經(jīng)纖維瘤（neurofibromatosis，NF）三、遺傳性癌前病變Precanceriouslesion某些染色體病和單基因遺傳病的患者易于并發(fā)或轉(zhuǎn)化為腫瘤，這些遺傳病被稱為遺傳性癌前病變。1、染色體病的癌變傾向

染色體病患者的腫瘤發(fā)病率常高于正常群體數(shù)倍至數(shù)十倍。Down綜合征：易繼發(fā)ALL(1/3000-1/95)Klinefelter綜合征：易繼發(fā)乳腺癌Turner綜合征：易繼發(fā)卵巢癌2、單基因遺傳病的癌變傾向家族性腺瘤樣息肉（FamilialAdenomatousPolyposis,FAP）AD基底細(xì)胞痣綜合征（basalcellnevussyndrome,BCNS）AD染色體不穩(wěn)定綜合征（Chromsomeunstablesyndrome）AR遺傳性免疫缺陷基底細(xì)胞痣綜合征

basalcellnevussyndrome,BCNS.AD患者面部、軀干和四肢皮膚有多個(gè)基底細(xì)胞痣，青春期增多，青年期即可發(fā)生惡變，40歲時(shí)90%惡變?yōu)榛准?xì)胞癌并有頜骨囊腫。致病基因已定位9q22.3。第一節(jié)、染色體異常與腫瘤

（chromosomalaberration）多數(shù)腫瘤細(xì)胞具有染色體異常，人們已把染色體畸變看作是腫瘤細(xì)胞的特征之一；不少腫瘤細(xì)胞的染色體畸變是特異性的，可以體現(xiàn)腫瘤染色體研究的臨床意義。單克隆起源-異質(zhì)性（多克隆性）干系（眾數(shù)）-旁系自1960年首次報(bào)道CML存在ph染色體以來，相關(guān)研究日趨活躍，建立了遺傳學(xué)的又一個(gè)分支學(xué)科—腫瘤細(xì)胞遺傳學(xué)。PeterNowellDavidHungerford一、腫瘤染色體變異腫瘤細(xì)胞則多為非整倍體或異倍體（亞三倍體、亞四倍體等）。一般惡性腫瘤的染色體數(shù)目多在二倍體到四倍體之間。實(shí)體瘤染色體數(shù)目多為三倍體左右，個(gè)別細(xì)胞染色體數(shù)可高達(dá)100以上。G顯帶核型分析：48，XY，+2，+8，+9；6號(hào)染色體隨機(jī)丟失胃腺癌病例Spectralkaryotypingofhumanbreastcarcinomacellline二、標(biāo)記染色體的發(fā)現(xiàn)及其意義在56種人類腫瘤中已發(fā)現(xiàn)3152種染色體的結(jié)構(gòu)異常，包括易位、缺失、重復(fù)、環(huán)狀染色體和雙著絲粒染色體等。如果某一種染色體結(jié)構(gòu)異常特異性地出現(xiàn)于某一種腫瘤細(xì)胞中，可稱之為特異性標(biāo)記染色體。Ph1染色體（費(fèi)城染色體）t(9;22)(q34;q11)

易位的結(jié)果而導(dǎo)致9q+和22q-95%慢性粒細(xì)胞白血?。╟hronicmyelocyticleukemia,CML）出現(xiàn)并可先于臨床癥狀而出現(xiàn)，所以在早期診斷上有特殊的意義;鑒別診斷意義；指示預(yù)后。Ph易位：t(9;22)(q34;q11)概念:指致瘤病毒、正常人體或動(dòng)物體細(xì)胞中所固有的原癌基因異?；罨?，能夠?qū)е录?xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的核酸片段。根據(jù)來源分為：病毒癌基因(v-src)

細(xì)胞癌基因(c-src)

第二節(jié)癌基因（oncogene）PeytonRous(1923)一、癌基因的發(fā)現(xiàn)及識(shí)別1910年Rous發(fā)現(xiàn)Rous肉瘤病毒（Roussarcomavirus，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（viraloncogene，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。1975年，E.varmus和Bishop利用病毒癌基因的核苷酸序列作為探針，在雞細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)與V-Src同源的序列。細(xì)胞癌基因（cellularoncogene，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）。J.MichaelBishopHaroldE.Varmus病毒癌基因與細(xì)胞癌基因的關(guān)系：序列上高度同源；c-onc有內(nèi)含子，v-onc無內(nèi)含子；v-onc有致癌能力，而c-onc無，但突變后可能致癌。1、生長(zhǎng)因子/受體類：**GF/**GFR2、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子類：

RAS,SRC3、核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子類：MYC4、細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)因子類：BCL2,MDM2二、（原）癌基因及其功能類型原癌基因多編碼調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)的蛋白質(zhì)，其通過異常激活轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗虿⒊霈F(xiàn)功能或表達(dá)的改變，誘導(dǎo)易感細(xì)胞形成腫瘤。按功能分為：

（一）點(diǎn)突變

原癌基因癌基因異常的基因產(chǎn)物

（二）基因擴(kuò)增

均質(zhì)染色區(qū)（HSRs）、雙微體（DMs）等

（三）染色體重排

如Burkitt淋巴瘤（BL）

t（8；14）（q24；q32）

（四）其他：外源啟動(dòng)子插入、印跡缺失等三、癌基因的激活機(jī)制點(diǎn)突變表達(dá)癌基因舉例：ras癌基因1982年Weinberg等人發(fā)現(xiàn)人膀胱癌細(xì)胞系中有活化的H-ras基因。

ras基因家族

ras基因家族與人類腫瘤相關(guān)的特征性基因有三種，即H-ras、K-ras和N-ras，它們分別定位于11、12、1號(hào)染色體，前二者是大鼠肉瘤病毒轉(zhuǎn)化基因，后者是從人神經(jīng)母細(xì)胞瘤中分離得到的。

活化后的ras基因能使鼠NIH/3T3細(xì)胞系轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。在過去幾年中，對(duì)從腫瘤DNA中分離的活化ras基因，以及體外實(shí)驗(yàn)中所獲得的正常ras基因進(jìn)行了較深入的研究，認(rèn)為ras基因活化的主要方式有:(1)編碼區(qū)內(nèi)的突變；(2)插入激活。

ras基因激活機(jī)制

自82年以來，已經(jīng)在膀胱癌、乳腺癥、結(jié)腸癌、腎癌、肝癌、肺癌、胰腺癌、胃癌、及造血系腫統(tǒng)瘤中，均檢測(cè)出了ras癌基因的異常。因此，檢測(cè)ras突變對(duì)了解腫瘤的發(fā)生發(fā)展，以及監(jiān)測(cè)惡性腫瘤的治療效果具有重大意義，對(duì)臨床工作具有重要指導(dǎo)意義。

ras基因與人類腫瘤第三節(jié)腫瘤抑制基因

tumorsuppressorgenes,TSGs概念：在正常細(xì)胞中存在的能抑制腫瘤發(fā)生的基因，與原癌基因共同調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化。抑癌基因的功能與癌基因正相反，作為一種保護(hù)性基因，在正常情況下可以通過監(jiān)控細(xì)胞分裂速度、修復(fù)錯(cuò)配DNA和控制細(xì)胞死亡來抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，促進(jìn)細(xì)胞分化。其丟失/失活將會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞惡性增殖，常見的腫瘤抑制基因包括：P53、RB基因等。早在20年代初期，就有人提出存在抑癌基因的假設(shè)。1969年，有人將癌細(xì)胞與同種正常細(xì)胞融合，所獲雜種細(xì)胞表現(xiàn)為正常表型，但是隨著染色體的丟失又可重新出現(xiàn)惡變細(xì)胞。

這一現(xiàn)象表明，正常染色體內(nèi)可能存在某些抑制腫瘤發(fā)生的基因，它們丟失或突變失去功能后，能使激活的癌基因發(fā)揮作用而致癌。

一、腫瘤抑癌基因的發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retinoblastoma，RB）兒童期就發(fā)病的眼科惡性腫瘤，貓眼。遺傳型多為雙側(cè)發(fā)病，發(fā)病早，有家族史。Retinoblastomagene

Knudson.197113q14-RB基因位于13q14.1,27個(gè)外顯子，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物全長(zhǎng)為4.7kb，編碼核磷酸蛋白，分子量約為110kD，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期。有絲分裂原細(xì)胞分化

二、抑癌基因的分類和作用

作為抑癌基因通常必需滿足以下二個(gè)條件：(1)該基因在與腫瘤相應(yīng)的正常組織中表達(dá)，但在該腫瘤中則存在缺陷，如在直腸癌中，DCC、p53、RB、NF1、APC/MCC等抑癌基因出現(xiàn)等位基因丟失；(2)如果導(dǎo)入該基因，則腫瘤生長(zhǎng)受抑或部分受抑。

到目前為止，已發(fā)現(xiàn)有多種抑癌基因，它們?cè)诩?xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑的多個(gè)層次起作用，從而對(duì)腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移發(fā)揮作用。轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子：P53

17p13各種腫瘤轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，有條件調(diào)節(jié)G1到S期

細(xì)胞周期因子：P216p21前列腺癌

CDK2、CDK4、CDK3、CDK6抑制劑信號(hào)通路相關(guān)因子：DCC

18q結(jié)直腸癌

細(xì)胞粘附分子

DNA損傷修復(fù)因子：BRCA117q21乳腺癌、卵巢癌

DNA修復(fù)因子

發(fā)育與凋亡相關(guān)因子：APC

5q21結(jié)腸癌胞質(zhì)蛋白二、重要抑癌基因舉例P53基因：是迄今發(fā)現(xiàn)與人類腫瘤相關(guān)性最高的基因。在短短的十多年里，人們對(duì)P53基因的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了癌蛋白，癌基因到抑癌基因的三個(gè)認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變，現(xiàn)已認(rèn)識(shí)到，引起腫瘤形成或細(xì)胞轉(zhuǎn)化的P53蛋白是P53基因突變的產(chǎn)物，是一種腫瘤促進(jìn)因子，它可以消除正常P53的功能，而野生型P53基因是一種抑癌基因，它的失活對(duì)腫瘤形成起重要作用。人類P53基因定位于17P13.1，進(jìn)化程度迥異的動(dòng)物中，P53有異常相似的基因結(jié)構(gòu)，約20Kb長(zhǎng)，都由11個(gè)外顯子和10個(gè)內(nèi)含子組成。P53基因結(jié)構(gòu)與功能正常P53蛋白在細(xì)胞中易水解，半衰期為20分鐘，直接或通過與其他蛋白作用參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控并參與細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)控。

P53基因產(chǎn)物及功能：①N端為酸性區(qū)1～80位氨基酸殘基；②核心區(qū)為序列特異性結(jié)合區(qū)——腫瘤細(xì)胞突變熱點(diǎn)區(qū)域；③寡聚區(qū)，介導(dǎo)自身四聚體形成；④C端為堿性區(qū)319～393位氨基酸殘基。1.N端：介導(dǎo)蛋白間的相互作用2.核心區(qū)：特異性結(jié)合DNA3.寡聚區(qū)4.C端：參與DNA非特異性結(jié)合1、P53基因突變；2、MDM2癌基因的負(fù)調(diào)控；3、P53蛋白與其它癌蛋白的相互作用可以導(dǎo)致其正常生物功能的喪失。P53的失活機(jī)理P53突變的致癌機(jī)理P53的突變或缺失將使細(xì)胞受在到輻射損傷或致癌物刺激時(shí)無法阻斷細(xì)胞周期，細(xì)胞失去了對(duì)G1期的監(jiān)控功能，使細(xì)胞帶著受損傷的DNA繼續(xù)分裂，加速了基因組的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致一系列突變的積累，最終轉(zhuǎn)化成逃避監(jiān)控的惡性細(xì)胞。在約50％的腫瘤細(xì)胞中，可以檢測(cè)到P53發(fā)生了突變。

P53突變與腫瘤

與人類50%的腫瘤有關(guān)，目前發(fā)現(xiàn)的有肝癌、乳腺癌、膀胱癌、胃癌、結(jié)腸癌、前列腺癌、軟組織肉瘤、卵巢癌、腦瘤、淋巴細(xì)胞腫瘤、食道癌、肺癌、成骨肉瘤等，人類腫瘤中P53突變主要在高度保守區(qū)內(nèi)，以175、248、249、273、282位點(diǎn)突變最高，不同種類腫瘤突變類型及突變位置不同，但以點(diǎn)突變?yōu)橹鳌＃ㄒ唬┮暰W(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retinoblastoma，RB）兒童期就發(fā)病的眼科惡性腫瘤，貓眼。遺傳型多為雙側(cè)發(fā)病，發(fā)病早，有家族史。非遺傳型多為單側(cè)發(fā)病，且在2歲以后才發(fā)病。第四節(jié)遺傳型惡性腫瘤一、常染色體顯性遺傳的惡性腫瘤綜合征視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤：13q14

發(fā)病率為1/10000-21000，多于4歲前發(fā)病，癥狀為眼底在灰白腫塊，貓眼、易擴(kuò)散。可伴畸形：大嘴大耳、寬鼻梁、智力低下。細(xì)胞遺傳學(xué)表明部分患者腫瘤細(xì)胞中可見13q14-。目前被證實(shí)該腫瘤的發(fā)生是該位點(diǎn)上的兩個(gè)RB等位基因全部失活的結(jié)果。

遺傳性非遺傳性（散發(fā)型）

AD遺傳散發(fā)家族史無雙側(cè)單側(cè)(約90%）早發(fā)晚發(fā)

20～25%75～80%視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（RB）（二）腎母細(xì)胞瘤（Wilmstumor，WT）NinetypercentofallkidneycancersinchildrenareWilmstumor.嬰幼兒惡性胚胎腫瘤。遺傳性多為雙側(cè)發(fā)病且早。非遺傳型常為單側(cè)且發(fā)病晚，約占62%。患者腹部有無癥狀的腫塊。致癌基因(WT)是抑癌基因

研究表明：

Wilms瘤基因(WT)是一種抑癌基因，基因產(chǎn)物為一種有鋅指結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，與早期生長(zhǎng)反應(yīng)基因（EGR-1)的DNA相結(jié)合而抑制其轉(zhuǎn)錄激活作用?；颊叩哪[瘤組織中有WT的純合缺失，其正常組織中則為雜合子。發(fā)生機(jī)理可能與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤相同。部分患者發(fā)現(xiàn)del(11)(p13)。（三）家族性腺瘤樣息肉

FamilialAdenomatousPolyposis,FAP.AD結(jié)直腸有廣泛而密集分布的腺瘤性息肉，可引起消瘦、腸道梗阻和便血。極易變?yōu)榻Y(jié)腸腺癌，極難幸免。結(jié)腸腺瘤性息肉基因（adenomatouspolyposiscoli,APC5q21-q22

）產(chǎn)物是參與細(xì)胞連接、細(xì)胞周期調(diào)控及轉(zhuǎn)錄調(diào)控的多功能蛋白。（四）神經(jīng)母細(xì)胞瘤（Neuroblatoma，NB)

一種兒童常見的惡性胚胎瘤，起源于神經(jīng)嵴，發(fā)病率約1/10000。有的NB還并發(fā)神經(jīng)纖維瘤，神經(jīng)節(jié)瘤，嗜鉻細(xì)胞瘤等?？煞譃檫z傳型和非遺傳型。

遺傳性非遺傳性（散發(fā)型）

AD遺傳散發(fā)早發(fā)晚發(fā)多發(fā)單發(fā)

20%80%

致病基因定位于1p36。該基因的第一次突變可能只干擾神經(jīng)嵴的正常發(fā)育，第二次突變才導(dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生。（五）遺傳型乳腺癌

hereditarybreastcancer乳腺癌分為遺傳型和散發(fā)型遺傳型有AD，有典型的家族史，也有部分病理不典型，可能屬多基因遺傳。AD型乳腺癌的連鎖分析已發(fā)現(xiàn)至少2個(gè)相關(guān)的致病基因BRCA1和BRCA2。二、常染色體隱性遺傳的惡性腫瘤綜合征

Bloom’s綜合征

Fanconi貧血共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥著色性干皮病共同特征：AR，DNA修復(fù)系統(tǒng)異常，所以染色體DNA不穩(wěn)定，易于發(fā)生斷裂或重排，易患白血病或其他惡性腫瘤。（一）Bloom’s綜合征（bloomsyndrome,BS）特征：染色體不穩(wěn)定，免疫缺陷，身材矮小，面部微血管擴(kuò)張性紅斑?；颊咭谆几鞣N惡性腫瘤，惡性白血病、淋巴瘤、腺癌發(fā)病率特別高。姐妹染色體交換（sisterchromatidexchange，SCE）率高于正常人十倍。原因：DNA修復(fù)酶系統(tǒng)缺陷，致病基因BLM編碼蛋白為RecQDNA解鏈酶家族成員。（二）Fanconi’s貧血（Fanconi’sanemia,FA）罕見的兒童骨髓疾病，又稱為先天性全血細(xì)胞減少癥（congenitalpancytopenia），AR。特征：患者全血細(xì)胞減少，白血病的發(fā)病率比一般人高20倍。病因：缺少核酸外切酶（exonuclease），