肿瘤遗传学

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基因,一类为癌基因,另一类称为肿瘤抑制基因。 癌基因如异常可增强细胞的生长,肿瘤抑制基因如异常则
会解除对正常细胞的生长抑制。 癌基因的激活和肿瘤抑制基因的失活在肿瘤形成中都具有
普遍的作用。
数目异常
结构异常
染色体异常是癌细胞遗传学的基本特征 细胞内染色体的不稳定是产生肿瘤的根本原因
——Boveri 1914
1976年Bishop证明正常细胞中存在 与v-oncogene同源序列——细胞癌 基因c-oncogene或原癌基因。
现已发现100多种的oncs。
通过转染实验证明人体细胞中的 癌基因H-ras。
病毒癌基因(viral
oncogene,v-onc)是存在
于肿瘤病毒基因组中、使靶 细胞发生恶性转化的基因。
的这些DNA序列。
癌基因(oncogene)原癌基
突变
因的变异形式
原癌基因
癌基因
理解:
细胞癌基因是细胞正常生长、分化所必需 的,是生长发育过程中所不可缺少的。 在发育过程中的一定时间、一定组织中定 量的表达,产生生命活动中所必需的蛋白 质,促进某些生命过程的进行,使生长发 育得以实现。在机体生长发育过程完成后 多处于关闭状态,即不表达或低表达。 一 旦在错误的时间,不恰当地点,不适量表 达即可能导致细胞无限制的增长而趋于恶 性转化。
肿瘤一般分为良性肿瘤和恶性肿瘤
良性肿瘤:虽可增长至相当大的体积,但仍保留正常细胞的某些特性,瘤体 外包膜完整,手术切除后患者预后良好。
恶性肿瘤:统称为癌症(cancer)最重要的特征是能侵袭周围组织,疾病晚 期癌细胞发生远端转移,破坏受侵袭的脏器,最终使机体衰亡。根据组织学 来源可分为:
癌(carcinoma):起源于上皮组织,例如腺上皮的恶性肿瘤称为腺癌 实体肿瘤 肉瘤(sarcoma):起源于间叶组织如结缔组织、骨和肌肉,如骨肉瘤
• 基因扩增(gene amplification)
细胞学:
匀染区(homogeneous strain region, HSR)
双微体(doublet minutes)
分子水平:
基因拷贝倍增。神经母细胞 瘤 N-myc 扩增大于100倍
• 染色体重排(chromosome rearrangement)
物理、化学和生物学因素 父亲年龄:
男性年龄对突变的影响远大于女性。 父亲的年龄越大,DNA复制的次数越多,精子出现
突变的概率也越高
性别:男性突变率高于女性 遗传背景
个体的易感性差异
癌家族综合征 家族性癌
种族的易感性差异
华人的鼻咽癌发生率较白人高34倍
2. DNA损伤和修复 单个细胞的DNA在24小时内约出现1万次损伤。 DNA损伤的产生
2. 细胞癌基因的分类
生长因子
sis、INT2、HST
生长因子受体
EKRITBB、1E、RBFAMS 、
信号传递因子
SRC、RAS、 PIM
核转录因子
MYC 、JUN 、 FOS
细胞周期素、 CDK网络成分和 激酶抑制子
癌 基 因 在 细 胞 内 的 分 布
癌 基 因 在 染 色 体 内 的 分 布
染色体突变:指染色体数目和结构的变化
基因突变:指分子水平上基因核苷酸序列或数目发 生的改变。
大部分的基因突变是有害的,可以导致各种遗传性 疾病及癌症。
发生因素角度:自发突变和诱发突变
自发突变(spontaneous mutation):自然界中诱变 剂的作用或由于偶然的复制、转录、修复时的碱基 配对错误所产生的突变称为自发突变。
不同种族中某些肿瘤发病率有明显差异例如:
鼻咽癌
中国人
马来人 印度人
13.3 : 3 : 0.4
移居到美国的华人比美国人高34倍。
松果体瘤
日本比其他民族高十余倍。
种族差异主要是遗传差异所致,在肿瘤发生中也起作用。
1. 基因突变的概述 基因突变:遗传物质发生的可遗传的变异。
广义角度突变可以分为染色体突变和基因突变。
基因扩增在细胞水平上的表现:
均质染色区(HSR)—染色体某个节段、 相对解旋、浅染区,染色体增长。
双微体(DM)—扩增的DNA脱离染色体, 分散为成双的染色质小体
肿瘤基因扩增,将原癌基因扩增几十 倍甚至几百倍,基因的扩增无疑会产 生一种量变结果。
肿瘤特异性标记染色体
①Ph染色体 慢性粒细胞性白血病(CML), 费城染色体
生殖细胞突变+体细胞突变 →多发性、遗传性肿瘤
正常体细胞两次突变→单侧 性、散发性肿瘤
原癌基因与抑癌基因学说
细胞癌基因的发现是近年来医学和生物 学的一个重大进展,是肿瘤研究的一个 重大突破,并获1989年度诺贝尔医学和 生理学奖。
Renato Dulbecco 现已证实,在机体中存在着与肿瘤发生密 切相关的两类
细胞癌基因(cellular
onceogene,c-onc)正常细Байду номын сангаас
胞内存在与病毒癌基因同源
• 序列上高度同源; • c-onc有内含子,v-onc无内含
的基因, 称为细胞癌基因
子;
原癌基因(proto-oncogene,•
v-onc有致癌能力,而c-onc无, 但突变后可能致癌;
POG)一词专指正常细胞中
3. 原癌基因的激活
启动子插入 基因扩增 染色体重排 点突变
• 启动子插入(promoter insertion)又称 原病毒插入
接种
4-12个月
ALV
鸡(1日龄)
B.C淋巴瘤
( ALV---鸟类白细胞组织增生病毒,含有LTR ,具有启动子, 一旦整合到细胞癌基因c-MYC旁可使之激活 )
t(9;22)(q34;q11)
②14q+染色体
③ 实体瘤染色体丢失
④恶性肿瘤的基因扩增
1. 癌基因的发现
1910年Rous 发现鸡肉瘤病毒(RSV--RNA反转录病毒)。鸡肉瘤的无 细胞抽提液,注入健康鸡身上引起 肉瘤
1970年,Martin等通过分析野生型 RSV 和 缺 失 转 化 能 力 的 变 异 株 病 毒 基因的差别,发现细胞的恶性转化 与RSV基因组中的一个特定基因Src 相关,命名为V-Src。
染色体断裂与重排导致细胞癌基因在 染色体上的位置发生改变,易位到启动 子或增强子附近而被激活,或与其他高 表达基因形成融合基因. CML t(9;22)9q+ 和 22q-( Ph1) BL t(8;14) 8q- 和 14q+
t(9;22)9q+ 和 22q-( Ph1)
t(8;14) 8q- 和 14q+
致癌因子
体细胞
DNA损伤
修复 突变细胞
死亡 增殖 肿瘤
突变阶段
促癌阶段
两次击中假说
1971,Knudson 研究了视网膜母细胞瘤发生过程后提
出,它认为恶性肿瘤的发生必须经过 二次或二次以上的突变。 第一次突变发生在生殖细胞或由父母遗传得来,为合子 前突变,也可能发生在体细胞; 第二次突变则均发生在体细胞
易位(translocation,t)染色体片段从原来位置 转移到另一条染色体上的新位置
相互易位
罗氏易位
整臂易位 衔接易位 复杂易位 易位的遗传学效应:减数分裂时形成不平衡的配子
相互易位形成 的特有的“十 字”图像
双着丝粒染色体 环状染色体
重复(duplication,dup)染色体内 任何额外染色体或节段的增加。
切除修复 错配修复 复制后修复 SOS修复
3.基因突变与肿瘤
肿瘤的发生和演进与细胞内的遗传物质的变化和功能 密切相关。在机体的生命活动中,细胞内以及胞外环 境中各种因素,如化学物质、物理射线和病毒等,都 可影响细胞DNA复制,诱导基因产生突变。
体细胞突变假说
20世纪初,Teyzzer。 突变阶段和促癌阶段
物理:如电磁波、放射性同位素、紫外线等
化学:致癌化合物
直接致癌物 烷化剂、亚硝酰胺类
间接致癌物
多环芳烃类 烤制、熏制鱼类 亚硝胺类 油煎食品,酸菜
促癌物 糖精
生物:病毒、霉菌及寄生虫感染
2、遗传因素:
基因突变
癌基因 抑癌基因 肿瘤转移基因
染色体畸变
肿瘤染色体数目异常 肿瘤染色体结构异常
末端缺失
中间缺失
p- 表示短臂缺失 q- 表示长臂缺失
杂合性丢失(loss of heterozygosity,LOH)
是一种特殊类型的染色体缺失,常指正常等 位基 因的丢失而保留异常的突变等位基因。
缺失的遗传学效应
破坏了生物长期适应的基因平衡,从而出现不 育或致死效应
缺失导致原癌基因的激活功能加强或肿瘤抑制 基因的失活
DNA的自发损伤
DNA复制过程中的错误 DNA碱基自发性化学改变
物理因素诱发的DNA损伤
紫外线(UV) 电离辐射
化学因素诱发的DNA损伤
碱基类似物
烷化剂
羟胺(NH2OH, HA) 亚硝酸类(HNO2, NA) 吖啶染料
损伤修复
突变损伤的直接修复
DNA聚合酶的纠正功能 酶光学修复 烷基化修复 单链裂断的重接 直接插入
癌家族综合征:G家族综合症--以遗传性腺癌为 主;
Li-Fraumeni综合征
特点: 1.肿瘤发生率高; 2.某种肿瘤(腺癌、肉瘤)发病率高; 3.肿瘤有多发性(部位); 4.发病年龄早; 5.常染色体显性遗传
家族性癌
指一个家族中多个成员所患有的那种恶性肿瘤。 如:结肠癌、膀胱癌等
肿瘤发生率的种族差异
1. 抑癌基因的发现
1971 Harris发现
①小鼠恶性肿瘤细胞
正常小鼠细胞
融合杂种细胞
不形成肿瘤
杂种细胞染色体丢失
出现肿瘤特征
②人宫颈癌Hela细胞株 正常成纤维细胞
融合杂种细胞
抑制癌的发生
正常基因组有抑制肿瘤形成的基因
2. 已知的抑癌基因和其功能
视网膜母细胞瘤基因(RB)
细胞水平:患者都有13号染色 体大小不等的缺失, 重叠部分为13q14
淋巴瘤(lymphoma) :起源于脾和淋巴结等的淋巴细胞
液体肿瘤 白血病(leukemia):起源于骨髓造血细胞
肿瘤遗传学:应用遗传学的基本原理、方法,从遗传方式、遗传流行病学、 细胞遗传和分子遗传学等不同的角度探讨肿瘤发生与遗传的关系,肿瘤防治的 新途径,进而开辟一门多学科渗透的新兴学科。
1、环境因素:
3、肿瘤的家族聚集性
许多常见肿瘤如乳腺癌、结直肠癌、肺癌、胃 癌等的发生一般具有家族聚集倾向,一级亲属 再发风险高于一般群体3-10倍。
癌家族 家族性癌
癌家族
在一个家系中,恶性肿瘤的发病率很高,且发 病年龄都较早,但肿瘤发生的部位并不局限于 同一组织或器官,在家族中肿瘤呈常染色体显 性遗传。
诱发突变(induced mutation):使用诱变剂处理生 物体而人为造成突变个体,这一过程被称为诱发突 变
诱变剂:
物理(如X射线) 化学(亚硝酸盐)
生物学因素(病毒)
致癌作用:大部分诱变剂也是致癌物,可在生物体 诱发各种癌症。致癌物诱发肿瘤形成的能力被称为 致癌作用。
影响基因突变的因素
倒位(inversion,inv):一条染色体内发生两处断裂,形 成上、中、下三个节段,中段上下颠倒,然后和上下两段 依次连接。
臂内倒位杂合 体形成特有的 “倒位圈”
倒位的遗传学效应
使在该倒位区段内的那些连锁基因的排列顺序与染色体上原来 相邻基因之间的关系改变
异常的染色体传给后代将会造成严重的危害
• 点突变(point mutation)
单个碱基突变而改变了
编码蛋白质的功能使癌
GAP
基因激活. K-ras N-
ras,H-ras,12、13、
61 codon突变
抑癌基因(tumor suppressor gene,TSG):是人 类正常细胞中所具有的一类基因,对细胞增殖分 化有调节作用
1. 染色体数目畸变
整倍体 (3n,4n) 染色体数目的异常
非整倍体 (2n+1,2n+2)
2. 染色体结构畸变
遗传物质或遗传信息的增减或位置改变,可以 产生遗传学上的剂量效应和位置效应
包括缺失、倒位、易位、重复等。形态上会产 生环状染色体、双着丝粒、微小体、双微体等 特殊染色体。
缺失(deletion):染色体部分丢失
第一章 概论
第一节 肿瘤 第二节 肿瘤的产生因素
第二章 肿瘤的遗传学基础
第一节 基因突变与肿瘤 第二节 染色体畸变与肿瘤 第三节 癌基因 第四节 肿瘤抑制基因 第五节 肿瘤转移相关基因
肿瘤(tumor):是机体在各种致癌因素作用下,局部组织的某一个细 胞在基因水平上失去对其生长的正常调控,导致其克隆性异常增生而形 成的异常病变。
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