推荐课程《现代生物学之应用》治疗癌症之新希望
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正常细胞 肿瘤抑制基因遗失 细胞增生加快 致癌基因活化 肿瘤形成 2nd 肿瘤抑制基因遗失 较大肿瘤形成 3rd 肿瘤抑制基因遗失 肿瘤入侵 突变增加 癌细胞转移
词汇介绍
• • • • • 血管生成(Angiogenesis) 癌症(Cancer) 癌细胞转移(Metastasis) 内皮细胞(Endothelial cell) 促血管生成以及抑制血管生成之因子 (Anti-and pro-angiogenic factor)
亦有多种物质被发现具 有抑制血管生成之能力。
血管生成促进物质造成内皮细胞之复制
癌细胞 Cancer cell
内皮细胞生张因子EGF
受器蛋白 Receptor protein 内皮细胞表面 Endothelial cell surface
活化基因Activated genes
新生城内皮细胞生长因子 New endothelial cell growth factor
恶性细胞存活增生 以及入侵周遭组织
台湾大学 李心予
基因突变如何使正常细胞成为癌细胞
A
正常细胞
B
第一基因突变 产生致癌基因 原致癌基因突变 没病变 肿瘤抑制 性基因被 抑制 第二基因突变 基因复制 被抑制
移形细胞Transform cell
台湾大学 李心予
原致癌基因(Proto-oncogene)
台湾大学 李心予
血管生成促进物质造成内皮细胞间质之破坏
基质 Matrix
血管内皮细胞生 成因子VEGF
癌细胞 Cancer cell
针对癌细胞所刺激之 受气蛋白 内皮细胞机制设计阻 Receptor protein 断药物
内皮细胞 Endothelial cell
血管生成抑 制物
基质金属蛋白酵素 MMPs
血管生成同时受到刺激及抑制物质之调控
台湾大学 李心予实验室
血管生成抑制物 Angiogenesis Inhibitors
高 High
低 Low 细胞分裂频率低
低 Low
高 High 细胞分裂频率高
血管生成促进物 Angiogenesis Activators
目前已知之血管生成促进物质
自然界中的血管生成促进物
肿瘤 Tumor 血管 角膜Cornea
水晶体 Lens
台湾大学 李心予
实验二:肿瘤成长需要新生血管之生成
3000
2500
2000
1500
1000
500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (Day) Tumor suspended in anterior chamber Tumor growing on the iris
表面积和体积的比值决定物质运输之效率
B
台湾大学 李心予实验室
Xµ m
3X µ m
A
表面积 = 54‧X2 µ m2
表面积 = 162‧X2 µ m2
实验一:肿瘤成长需要新生血管之生成
营养液
动物组织
血管 癌细胞
培养皿
台湾大学 李心予
实验二:肿瘤成长需要新生血管之生成
肿瘤放到无法生成血管的小鼠角膜下方时，肿瘤也无法长大。 但将肿瘤放置于复生血管的虹膜中时，肿瘤立刻突破瓶颈，快 速生长。
原致癌基因突变方式
Proto-oncogene
染色体基因重组
DNA RNA
突变
基因放大
DNA RNA
A
台湾大学 李心予
B
C
每个正常分子都可能是致癌基因
存活因子
生长因子 细胞外基质
细胞激素
细胞凋零
基因重组 细胞增生
死亡因子
大肠癌
Emmanuelm
Nephron
大肠癌肿瘤
大肠癌切片
造成癌症需要许多基因突变之累积
VEGF抗体，是目前唯 一通过美国食品药物检 验局之验证的抗血管生 成药物。
基质金属蛋白 酵素MMPs 没有内皮细胞迁移 No endothelial cell migration
台湾大学 李心予
血管生成促进抑制物质对肿瘤生长之影响
腫瘤大小 in mice
300 250 200 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 (Day) Tumor size in mice
已有多种物质已被发现具 有刺激血管生成的能力。如 表所示，其中最重要与癌细 胞生成有关的分子即是 VEGF。
目前已知之血管生成抑制物质
血管生成抑制物
Proteins: - Angiostatin - Endostatin - Interferons - Platelet factor 4 - Prolactin 16Kd fragment - Thrombospondin - TIMP-1 (tissue inhibitor of metalloproteinase-1) - TIMP-2 (tissue inhibitor of metalloproteinase-2) - TIMP-3 (tissue inhibitor of metalloproteinase-3)
wk.baidu.com
血管新生
台湾大学 李心予
血管
癌细胞在最后形成恶性肿瘤时，分泌刺激血管新 生之物质以刺激宿主产生新生血管乃是一个重要且 必须的过程。
词汇介绍
• • • • • 血管生成(Angiogenesis) 癌症(Cancer) 癌细胞转移(Metastasis) 内皮细胞(Endothelial cell) 促血管生成以及抑制血管生成之因子 (Anti-and pro-angiogenic factor)
传统之染色体抹片结果 不同之染色体标示技术
肿瘤产生过程
内皮细胞层
第一次基因突变The first mutation
细胞存活(cell survival) 和细胞增生(proliferation)
第二基因突变A second mutation
细胞存活和细胞增生
第二基因突变A third mutation
台湾大学 李心予实验室
START STOP
START STOP
Endostatin处理
在小鼠模式中，血管生成抑制 物质endostatin之处理可使小鼠体 内植入之人类癌细胞经数次注射 后使癌组织缩小
结论
• 癌症生成需要新生血管之生成 • 抑制血管新生为控制癌症的新标的 • 抑制血管生成药物之研发为未来十分热门 的课题
Proteins: - Acidic fibroblast growth factor - Angiogenin - Basic fibroblast growth factor (bFGF) - Epidermal growth factor - Granulocyte colony-stimulating factor - Hepatocyte growth factor - Interleukin 8 - Placental growth factor - Platelet-derived endothelial growth factor - Scatter factor - Transforming growth factor alpha - Tumor necrosis factor alpha -Vascular endothelial growth factor (VEGF) Small molecules - Adenosine - 1-Butyryl glycerol - Nicotinamide - Prostaglandins E1 and E2
治疗癌症之新希望 -血管抑制物质之应用及其进展
第1单元
词汇介绍
• • • • • 血管生成(Angiogenesis) 癌症(Cancer) 癌细胞转移(Metastasis) 内皮细胞(Endothelial cell) 促血管生成以及抑制血管生成之因子 (Anti-and pro-angiogenic factor)
内皮细胞组成血管内壁
内皮细胞 血管内腔
平滑肌肉细胞 纤维细胞
Stijn Ghesquiere
扩散作用限制了细胞的大小
• 细胞必须大到足以容纳各种必要之胞器 • 但细胞之大小上限，是受到了扩散作用的限 制，因为细胞需要依赖扩散作用来交换物质。 • 扩散作用与表面积成正比，当细胞过大，相 对表面积反而变小。
正常成体血管新生 (Normal Angiogenesis in Adults)
因为新生之组织需要大量的营养成分以及修补物 质，而免疫系统的成员亦在 此过程中扮演重要脚 色，而为新生之血管所运送至受伤的组织内。
肿瘤促进血管新生 (Tumor induces angiogenesis)
区域性肿瘤
台湾大学 李心予
血管生成促进物质造成内皮细胞间质之破坏
癌细胞 Cancer cell 血管内皮细胞生成 因子VEGF
受器蛋白 Receptor protein 内皮细胞 Endothelial cell
基质 Matri x
Interferonalpha
Anti-VEGF antibody SU6688 22584
良性与恶性之定义
该细胞团是否能够突破细胞下基底质层而进入下层 组织为界定。
藉由染色体染色判断是否染色体异常
Steffen Dietzel
Verena Schubel, Stefan Mü ller, Department Biologie der Ludwig-Maximilians-Universitä t Mü nchen
癌细胞转移
入侵 血管
转移
增生
台湾大学 李心予
词汇介绍
• • • • • 血管生成(Angiogenesis) 癌症(Cancer) 癌细胞转移(Metastasis) 内皮细胞(Endothelial cell) 促血管生成以及抑制血管生成之因子 (Anti-and pro-angiogenic factor)
台湾大学 李心予
血管生成促进物质造成内皮细胞间质之破坏
被活化之内皮细胞 Activated endothelial cell
基质 Matrix 细胞迁移及分裂 Cell migrates and divides
释放会切除周为基质的基 质金属蛋白酵素 Secretes MMPs that digest surrounding matrix
血管新生(Angiogenesis)
血管新生
台湾大学 李心予实验室
台湾大学 李心予实验室
血管母细胞 血管系形成
台湾大学 李心予实验室
血管新生
正常胚胎血管新生 (Normal Angiogenesis in Embryo)
胚胎发育过程中，需 要大量的养分以及代 谢，新生之血管生成 才足以供应快速发育 之胚胎正常之生长所 需。
角膜下方之肿瘤 虹膜附近之肿瘤
肿瘤置于实验动物皮下
将chamber植入皮下 Place chamber beneath skin 癌细胞 Cancer cell Chamber
讯息分子 Signaling molecule
血管新生
台湾大学 李心予
词汇介绍
• • • • • 血管生成(Angiogenesis) 癌症(Cancer) 癌细胞转移(Metastasis) 内皮细胞(Endothelial cell) 促血管生成以及抑制血管生成之因子 (Anti-and pro-angiogenic factor)
词汇介绍
• • • • • 血管生成(Angiogenesis) 癌症(Cancer) 癌细胞转移(Metastasis) 内皮细胞(Endothelial cell) 促血管生成以及抑制血管生成之因子 (Anti-and pro-angiogenic factor)
亦有多种物质被发现具 有抑制血管生成之能力。
血管生成促进物质造成内皮细胞之复制
癌细胞 Cancer cell
内皮细胞生张因子EGF
受器蛋白 Receptor protein 内皮细胞表面 Endothelial cell surface
活化基因Activated genes
新生城内皮细胞生长因子 New endothelial cell growth factor
恶性细胞存活增生 以及入侵周遭组织
台湾大学 李心予
基因突变如何使正常细胞成为癌细胞
A
正常细胞
B
第一基因突变 产生致癌基因 原致癌基因突变 没病变 肿瘤抑制 性基因被 抑制 第二基因突变 基因复制 被抑制
移形细胞Transform cell
台湾大学 李心予
原致癌基因(Proto-oncogene)
台湾大学 李心予
血管生成促进物质造成内皮细胞间质之破坏
基质 Matrix
血管内皮细胞生 成因子VEGF
癌细胞 Cancer cell
针对癌细胞所刺激之 受气蛋白 内皮细胞机制设计阻 Receptor protein 断药物
内皮细胞 Endothelial cell
血管生成抑 制物
基质金属蛋白酵素 MMPs
血管生成同时受到刺激及抑制物质之调控
台湾大学 李心予实验室
血管生成抑制物 Angiogenesis Inhibitors
高 High
低 Low 细胞分裂频率低
低 Low
高 High 细胞分裂频率高
血管生成促进物 Angiogenesis Activators
目前已知之血管生成促进物质
自然界中的血管生成促进物
肿瘤 Tumor 血管 角膜Cornea
水晶体 Lens
台湾大学 李心予
实验二:肿瘤成长需要新生血管之生成
3000
2500
2000
1500
1000
500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (Day) Tumor suspended in anterior chamber Tumor growing on the iris
表面积和体积的比值决定物质运输之效率
B
台湾大学 李心予实验室
Xµ m
3X µ m
A
表面积 = 54‧X2 µ m2
表面积 = 162‧X2 µ m2
实验一:肿瘤成长需要新生血管之生成
营养液
动物组织
血管 癌细胞
培养皿
台湾大学 李心予
实验二:肿瘤成长需要新生血管之生成
肿瘤放到无法生成血管的小鼠角膜下方时，肿瘤也无法长大。 但将肿瘤放置于复生血管的虹膜中时，肿瘤立刻突破瓶颈，快 速生长。
原致癌基因突变方式
Proto-oncogene
染色体基因重组
DNA RNA
突变
基因放大
DNA RNA
A
台湾大学 李心予
B
C
每个正常分子都可能是致癌基因
存活因子
生长因子 细胞外基质
细胞激素
细胞凋零
基因重组 细胞增生
死亡因子
大肠癌
Emmanuelm
Nephron
大肠癌肿瘤
大肠癌切片
造成癌症需要许多基因突变之累积
VEGF抗体，是目前唯 一通过美国食品药物检 验局之验证的抗血管生 成药物。
基质金属蛋白 酵素MMPs 没有内皮细胞迁移 No endothelial cell migration
台湾大学 李心予
血管生成促进抑制物质对肿瘤生长之影响
腫瘤大小 in mice
300 250 200 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 (Day) Tumor size in mice
已有多种物质已被发现具 有刺激血管生成的能力。如 表所示，其中最重要与癌细 胞生成有关的分子即是 VEGF。
目前已知之血管生成抑制物质
血管生成抑制物
Proteins: - Angiostatin - Endostatin - Interferons - Platelet factor 4 - Prolactin 16Kd fragment - Thrombospondin - TIMP-1 (tissue inhibitor of metalloproteinase-1) - TIMP-2 (tissue inhibitor of metalloproteinase-2) - TIMP-3 (tissue inhibitor of metalloproteinase-3)
wk.baidu.com
血管新生
台湾大学 李心予
血管
癌细胞在最后形成恶性肿瘤时，分泌刺激血管新 生之物质以刺激宿主产生新生血管乃是一个重要且 必须的过程。
词汇介绍
• • • • • 血管生成(Angiogenesis) 癌症(Cancer) 癌细胞转移(Metastasis) 内皮细胞(Endothelial cell) 促血管生成以及抑制血管生成之因子 (Anti-and pro-angiogenic factor)
传统之染色体抹片结果 不同之染色体标示技术
肿瘤产生过程
内皮细胞层
第一次基因突变The first mutation
细胞存活(cell survival) 和细胞增生(proliferation)
第二基因突变A second mutation
细胞存活和细胞增生
第二基因突变A third mutation
台湾大学 李心予实验室
START STOP
START STOP
Endostatin处理
在小鼠模式中，血管生成抑制 物质endostatin之处理可使小鼠体 内植入之人类癌细胞经数次注射 后使癌组织缩小
结论
• 癌症生成需要新生血管之生成 • 抑制血管新生为控制癌症的新标的 • 抑制血管生成药物之研发为未来十分热门 的课题
Proteins: - Acidic fibroblast growth factor - Angiogenin - Basic fibroblast growth factor (bFGF) - Epidermal growth factor - Granulocyte colony-stimulating factor - Hepatocyte growth factor - Interleukin 8 - Placental growth factor - Platelet-derived endothelial growth factor - Scatter factor - Transforming growth factor alpha - Tumor necrosis factor alpha -Vascular endothelial growth factor (VEGF) Small molecules - Adenosine - 1-Butyryl glycerol - Nicotinamide - Prostaglandins E1 and E2
治疗癌症之新希望 -血管抑制物质之应用及其进展
第1单元
词汇介绍
• • • • • 血管生成(Angiogenesis) 癌症(Cancer) 癌细胞转移(Metastasis) 内皮细胞(Endothelial cell) 促血管生成以及抑制血管生成之因子 (Anti-and pro-angiogenic factor)
内皮细胞组成血管内壁
内皮细胞 血管内腔
平滑肌肉细胞 纤维细胞
Stijn Ghesquiere
扩散作用限制了细胞的大小
• 细胞必须大到足以容纳各种必要之胞器 • 但细胞之大小上限，是受到了扩散作用的限 制，因为细胞需要依赖扩散作用来交换物质。 • 扩散作用与表面积成正比，当细胞过大，相 对表面积反而变小。
正常成体血管新生 (Normal Angiogenesis in Adults)
因为新生之组织需要大量的营养成分以及修补物 质，而免疫系统的成员亦在 此过程中扮演重要脚 色，而为新生之血管所运送至受伤的组织内。
肿瘤促进血管新生 (Tumor induces angiogenesis)
区域性肿瘤
台湾大学 李心予
血管生成促进物质造成内皮细胞间质之破坏
癌细胞 Cancer cell 血管内皮细胞生成 因子VEGF
受器蛋白 Receptor protein 内皮细胞 Endothelial cell
基质 Matri x
Interferonalpha
Anti-VEGF antibody SU6688 22584
良性与恶性之定义
该细胞团是否能够突破细胞下基底质层而进入下层 组织为界定。
藉由染色体染色判断是否染色体异常
Steffen Dietzel
Verena Schubel, Stefan Mü ller, Department Biologie der Ludwig-Maximilians-Universitä t Mü nchen
癌细胞转移
入侵 血管
转移
增生
台湾大学 李心予
词汇介绍
• • • • • 血管生成(Angiogenesis) 癌症(Cancer) 癌细胞转移(Metastasis) 内皮细胞(Endothelial cell) 促血管生成以及抑制血管生成之因子 (Anti-and pro-angiogenic factor)
台湾大学 李心予
血管生成促进物质造成内皮细胞间质之破坏
被活化之内皮细胞 Activated endothelial cell
基质 Matrix 细胞迁移及分裂 Cell migrates and divides
释放会切除周为基质的基 质金属蛋白酵素 Secretes MMPs that digest surrounding matrix
血管新生(Angiogenesis)
血管新生
台湾大学 李心予实验室
台湾大学 李心予实验室
血管母细胞 血管系形成
台湾大学 李心予实验室
血管新生
正常胚胎血管新生 (Normal Angiogenesis in Embryo)
胚胎发育过程中，需 要大量的养分以及代 谢，新生之血管生成 才足以供应快速发育 之胚胎正常之生长所 需。
角膜下方之肿瘤 虹膜附近之肿瘤
肿瘤置于实验动物皮下
将chamber植入皮下 Place chamber beneath skin 癌细胞 Cancer cell Chamber
讯息分子 Signaling molecule
血管新生
台湾大学 李心予
词汇介绍
• • • • • 血管生成(Angiogenesis) 癌症(Cancer) 癌细胞转移(Metastasis) 内皮细胞(Endothelial cell) 促血管生成以及抑制血管生成之因子 (Anti-and pro-angiogenic factor)