12.2癌细胞

原癌基因转变为癌基因
2，抑癌基因（tumor-suppressor genes） 抑癌基因（tumorgenes） 发现：有一类基因的失活也能引起癌变。 发现：有一类基因的失活也能引起癌变。e.g., a. 视网膜母细胞瘤是由于Rb 基因突变失活而引起的； 视网膜母细胞瘤是由于Rb 基因突变失活而引起的； b. p53基因：50％的肿瘤中发现p53 的突变； p53基因 50％的肿瘤中发现p53 的突变； 基因： 作用：细胞周期调控； 作用：细胞周期调控； 促进细胞凋亡； 促进细胞凋亡； 维持遗传稳定性（p53突变使细胞逃脱 突变使细胞逃脱DNA 维持遗传稳定性（p53突变使细胞逃脱DNA 损伤的监控系统而进入分裂） 损伤的监控系统而进入分裂）
3，细胞表面特性的改变 细胞表面膜蛋白（e.g., 受体蛋白）改变，引起细胞间相 细胞表面膜蛋白（ 受体蛋白）改变， 互作用的改变（ 粘附性改变，易于附着生长， 互作用的改变（如：粘附性改变，易于附着生长，逃避免 疫系统的监视和杀伤，etc.）。 疫系统的监视和杀伤，etc.）。
4，蛋白质表达谱系和蛋白活性改变 主要特征： 主要特征： • 出现胚胎细胞中的蛋白（与低分化程度有关）； 出现胚胎细胞中的蛋白（与低分化程度有关）； • 端粒酶活性增高（与无限分裂增殖有关）； 端粒酶活性增高（与无限分裂增殖有关）； • 异常表达与癌的发生发展相关的蛋白（e.g., 细胞周期 异常表达与癌的发生发展相关的蛋白（ 调控、凋亡、粘附、细胞扩散和移动性等）； 调控、凋亡、粘附、细胞扩散和移动性等）； • 癌蛋白和抑癌蛋白的表达及活性的变化（见下）。 癌蛋白和抑癌蛋白的表达及活性的变化（见下）。
5，mRNA 表达谱系的改变 目的： 目的：比较分析癌细胞和正常细胞中 mRNA 表达谱系的不同 种类、丰度等），体现其基因表达的差异。 ），体现其基因表达的差异 （种类、丰度等），体现其基因表达的差异。 采用的手段：SAGE（serial analysis of gene expression）； expression）； 采用的手段：SAGE（ microarray, subtractive hybridization, differential display, etc.
一、癌细胞的特征The biology characteristics of cancer 肿瘤（tumor） 肿瘤（tumor） 分裂失控) （分裂失控) 良性肿瘤（benign）： ）：不转移 良性肿瘤（benign）：不转移 恶性肿瘤（malignant） 转移、 恶性肿瘤（malignant）: 转移、侵润 上皮组织：癌（carcinoma） carcinoma） 上皮组织： 癌（cancer） cancer） 结缔组织和肌肉：肉瘤（sarcoma） 结缔组织和肌肉：肉瘤（sarcoma） 其他（血液）：白血病等（leukemia) 其他（血液）：白血病等（ ）：白血病等
良性肿瘤（benign） 和恶性肿瘤（malignant） 良性肿瘤（benign） 和恶性肿瘤（malignant）
恶性肿瘤的转移（metastasis） 恶性肿瘤的转移（metastasis）
Less well differentiated than normal cells or benign tumor cells
p53: Guardian of the genome
Because the accumulation of gene mutation and Natural selection, so the patient is aged
3，小结 癌基因和抑癌基因的对比： 癌基因和抑癌基因的对比： ________________________________________________ 癌基因 抑癌基因 ———————————————————————— 细胞增殖的正 细胞增殖的正调控因子 gain-ofgain-of-function 细胞增殖的负 细胞增殖的负调控因子 loss-ofloss-of-function
癌发生中癌基因和抑癌基因产物作用的途径
三、基因突变积累 — 癌的发生
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癌的发生是由多个相关基因(cancer癌的发生是由多个相关基因(cancer-critical genes)突变的共同 genes)突变的共同 作用引起的； 作用引起的；
并不是基因组的每一次突变都被积累下来，细胞中有DNA损 并不是基因组的每一次突变都被积累下来，细胞中有DNA损 伤修复机制，及复制纠错机制，阻止突变细胞继续分裂； 伤修复机制，及复制纠错机制，阻止突变细胞继续分裂；
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Hale Waihona Puke Baidu• •
当细胞逃脱了纠错机制的监控进入分裂， 当细胞逃脱了纠错机制的监控进入分裂，就有可能转变为癌 细胞；而癌细胞的快速增殖助长了有害突变的积累； 细胞；而癌细胞的快速增殖助长了有害突变的积累； 环境中的各种诱变因素（辐射、化学诱变剂、病毒……） 环境中的各种诱变因素（辐射、化学诱变剂、病毒……）增 加突变几率，诱发癌症。这种作用也是可积累的。 加突变几率，诱发癌症。这种作用也是可积累的。
正常和癌细胞的分裂增殖
肿瘤的生长
2，侵润性和扩散性 侵润性和扩散性Invade and metastasize 侵润性(invasive)；扩散性（diffusible）；转移性（metastasis） ）；转移性 侵润性(invasive)；扩散性（diffusible）；转移性（metastasis）
特征： 特征：
1，生长和分裂失控 Cell proliferate uncontrollably “永生”细胞（immortal）；细胞核增大； 永生”细胞（immortal）；细胞核增大； ）；细胞核增大 分裂快；低分化， 分裂快；低分化，……
宫颈癌细胞特征 A: normal; B: precancerous; C: invasive carcinoma
过程： 过程：
致癌因子（carcinogens）：环境的，遗传的，内源的，…… ）：环境的 致癌因子（carcinogens）：环境的，遗传的，内源的，
相关基因（cancer-critical genes）的突变 genes） 相关基因（cancer-
基因突变的积累
基因表达谱式的改变
细胞活动的异常（周期，粘附性，凋亡，移动性，……） 细胞活动的异常（周期，粘附性，凋亡，移动性，……）
染色体- 和染色体-22之间的 染色体-9和染色体-22之间的 易位与骨髓性白血病有关
7，培养癌细胞的特性 培养的癌细胞系：是研究癌的重要材料。 培养的癌细胞系：是研究癌的重要材料。 恶性转化（malignant transformation）：培养细胞能象在 transformation）： ）：培养细胞能象在 恶性转化（ 体内一样不断分裂生长；不断继代，建立癌细胞系。 体内一样不断分裂生长；不断继代，建立癌细胞系。 特征： 无限增殖，永生化； 特征： • 无限增殖，永生化； • 贴壁性下降或不贴壁（悬浮）； 贴壁性下降或不贴壁（悬浮）； • 接触抑制性（contact inhibition）丧失。 接触抑制性（ inhibition）丧失。
显性（dominant） dominant） recessive） 隐性（recessive） ________________________________________________
癌基因（gain-of-function）和抑癌基因（loss-of-function） 癌基因（gain-of-function）和抑癌基因（loss-of-function）
6，遗传的不稳定性（genetic instability） 遗传的不稳定性（ instability） DNA损伤修复能力降低 DNA损伤修复能力降低 DNA复制中纠错能力降低 DNA复制中纠错能力降低 染色体畸变发生机率增加 异常高的突变率
癌细胞的遗传不稳定性和肿瘤发生发展
乳腺癌细胞中染色体数目和结构的异常
Rb基因的突变引起视网膜母细胞瘤（retinoblastoma） Rb基因的突变引起视网膜母细胞瘤（retinoblastoma） 基因的突变引起视网膜母细胞瘤
Rb gene: The first tumor suppressor gene in patient with retinoblastoma
发现： 发现： Rous sarcoma virus (携带Src 基因），能引起鸡癌变；鸡的细 (携带 携带Src 基因），能引起鸡癌变； ），能引起鸡癌变 胞中发现也有Src 的同源基因， 胞中发现也有Src 的同源基因，编码一种调控细胞分裂的蛋白激 酶。 以后发现众多的逆转录病毒中均有细胞中相应的癌基因； 以后发现众多的逆转录病毒中均有细胞中相应的癌基因； 分别称为： 分别称为： 病毒癌基因（ oncogenes）和细胞癌基因（ oncogenes） 病毒癌基因（v-oncogenes）和细胞癌基因（c-oncogenes） 现已知 v-oncogenes 是逆转录病毒从宿主细胞中拷贝过来的。 是逆转录病毒从宿主细胞中拷贝过来的。 种类：生长因子及其受体；信号转导通路中的蛋白；转录因子； 种类：生长因子及其受体；信号转导通路中的蛋白；转录因子； 细胞周期调控蛋白；细胞凋亡相关蛋白， 细胞周期调控蛋白；细胞凋亡相关蛋白，etc.
培养的癌细胞接触抑制性的丧失
二、癌基因和抑癌基因（cancer-critical genes） 癌基因和抑癌基因（cancergenes） 1，原癌基因（proto-oncogenes）和癌基因（oncogenes） 原癌基因（proto-oncogenes）和癌基因（oncogenes） • 原癌基因：为细胞的正常基因，多编码控制细胞周期、 原癌基因：为细胞的正常基因，多编码控制细胞周期、 细胞凋亡、细胞增殖的各种调控因子和活性蛋白， 细胞凋亡、细胞增殖的各种调控因子和活性蛋白，是细胞正 常功能所必需； 常功能所必需； • 癌基因：为原癌基因的突变形式，或改变了表达方式 癌基因：为原癌基因的突变形式， 过量、产物活性的改变， ），其结果是引起正常细胞的 （过量、产物活性的改变，等），其结果是引起正常细胞的 癌变。 癌变。
第二节
癌 细 胞
比喻：动物体（ 比喻：动物体（人）— 一个特殊的“社会”（society）; 一个特殊的“社会” society） 社会”中的个体（individuals） 细胞 — “社会”中的个体（individuals）; 个体”的自我牺牲（self-sacrifice） 原则 — “个体”的自我牺牲（self-sacrifice）; 社会”中的“不轨分子” 违反上述原则， 癌细胞 — “社会”中的“不轨分子”（违反上述原则， 疯狂增殖” “疯狂增殖”）。 相关事件：基因突变； DNA复制 DNA修复 细胞周期； 相关事件：基因突变； DNA复制；DNA修复；细胞周期； 复制； 修复； 细胞凋亡；细胞分化；基因调控； 细胞凋亡；细胞分化；基因调控；……
癌细胞的产生
Carcinogenic chemicals and UV Alter the genome DNA and RNA tumor viruses
SV40, Adenovirus Normal cell
HIV Malignant tumor
Benign tumor
本质：体细胞基因组的改变（突变的积累）； 本质：体细胞基因组的改变（突变的积累）； 癌症是由众多因素引发的“基因病” disorder） 癌症是由众多因素引发的“基因病”（gene disorder） （体细胞）； 体细胞）； 有别于通过性细胞传递的“遗传病”（genetic disorder） 有别于通过性细胞传递的“遗传病” disorder） 复杂性：美国“攻克癌症”的十年计划的失败， 复杂性：美国“攻克癌症”的十年计划的失败，……