临床肿瘤学课件：1-肿瘤与免疫-概述,癌变相关机制

课程涉及主要内容课程涉及主要内容 参考书籍和引用文献参考书籍和引用文献 肿瘤与免疫肿瘤与免疫 肿瘤免疫学的发展简史肿瘤免疫学的发展简史 癌基因理论癌基因理论概概 述述一、细胞癌变的生物学特征和相关机制一、细胞癌变的生物学特征和相关机制二、肿瘤抗原二、肿瘤抗原三、机体抗肿瘤的免疫机制三、机体抗肿瘤的免疫机制四、肿瘤的免疫逃逸机制四、肿瘤的免疫逃逸机制五、肿瘤标志物五、肿瘤标志物六、肿瘤的免疫治疗六、肿瘤的免疫治疗七、肿瘤的基因治疗七、肿瘤的基因治疗八、肿瘤免疫学常用实验技术八、肿瘤免疫学常用实验技术课程涉及主要内容课程涉及主要内容主要参考书和引用文献主要参考书和引用文献*参阅近期相关杂志参阅近期相关杂志 肿瘤是一群失去正常生长调控机制、肿瘤是一群失去正常生长调控机制、发生恶性转化、增殖的自身细胞。发生恶性转化、增殖的自身细胞。肿瘤免疫学肿瘤免疫学(tumor immunology)是是研究肿瘤的免疫原性、对肿瘤的免疫应研究肿瘤的免疫原性、对肿瘤的免疫应答和效应机制、机体的免疫功能与肿瘤答和效应机制、机体的免疫功能与肿瘤发生发展的相互关系，以及肿瘤的免疫发生发展的相互关系，以及肿瘤的免疫诊断和免疫防治的科学。诊断和免疫防治的科学。肿瘤与免疫肿瘤与免疫Lymphocytic inflammation associated with certain tumorsA.Medullary breast carcinoma.B.Malignant melanoma.Red arrows indicate malignant cells.Yellow arrows indicate lymphocyte-rich inflammatory infiltrates.肿瘤免疫学的发展简史肿瘤免疫学的发展简史18911891年，年，William ColeyWilliam Coley使用使用Robert KochRobert Koch提供的提供的脓性链球菌培养物（脓性链球菌培养物（ColeyColey毒素）来治疗恶性肉瘤，毒素）来治疗恶性肉瘤，取得了取得了10%10%的治愈率。的治愈率。19091909年，年，EhrlichEhrlich首次提出侧链理论，免疫系统首次提出侧链理论，免疫系统防御微生物侵犯，从体内清除改变了的宿主成分。防御微生物侵犯，从体内清除改变了的宿主成分。19501950年，年，FoleyFoley在纯系小鼠诱发的肿瘤在同系小在纯系小鼠诱发的肿瘤在同系小鼠之间移植试验发现，肿瘤确能被宿主视为鼠之间移植试验发现，肿瘤确能被宿主视为 非己非己 而产生特异的免疫排斥反应，这种排斥反应依赖于而产生特异的免疫排斥反应，这种排斥反应依赖于恶性转化细胞表面携带的肿瘤相关抗原（恶性转化细胞表面携带的肿瘤相关抗原（TAATAA）或）或肿瘤特异性移植抗原（肿瘤特异性移植抗原（TSTATSTA）。）。19601960年，年，BurnetBurnet和和ThomasThomas等人将等人将EhrlichEhrlich的观点的观点系统化，提出了系统化，提出了免疫监视学说免疫监视学说。免疫系统具有精确。免疫系统具有精确地分辨地分辨 自己自己 和和 非己非己 的成分；清除体内的转化细的成分；清除体内的转化细胞，阻止肿瘤的生长。胞，阻止肿瘤的生长。u1970-19901970-1990年年,学科交叉、实验技术发展，人们相继发现一学科交叉、实验技术发展，人们相继发现一系列系列TAATAA和和TSATSA、肿瘤抗原刺激机体免疫应答以及单克隆技术、肿瘤抗原刺激机体免疫应答以及单克隆技术应用等实验证据，明确了机体肿瘤免疫监视存在的重要作用。应用等实验证据，明确了机体肿瘤免疫监视存在的重要作用。（1972年年Huebner和和Todaro提出提出 oncogene theory）。19951995年，陆续发现年，陆续发现DCDC能够递呈肿瘤抗原肽并诱发肿瘤特异能够递呈肿瘤抗原肽并诱发肿瘤特异性性T T细胞免疫。在免疫缺陷性基因敲除鼠（细胞免疫。在免疫缺陷性基因敲除鼠（RAG-/-RAG-/-、STAT1-STAT1-/-/-、perforinperforin-/-/-、IFN-/-IFN-/-等）中，致癌物诱发的肿瘤比等）中，致癌物诱发的肿瘤比例明显增高。例明显增高。20002000年以来的研究结果明确显示，固有免疫系统（年以来的研究结果明确显示，固有免疫系统（M M、NKNK、NKTNKT、T T等）在肿瘤免疫监视中起着重要作用，以及与适应等）在肿瘤免疫监视中起着重要作用，以及与适应性免疫的相互关系。性免疫的相互关系。DCDC为平台的肿瘤疫苗、人源化抗体的肿为平台的肿瘤疫苗、人源化抗体的肿瘤治疗等取得很大进展。瘤治疗等取得很大进展。20022002年年DunnDunn和和SchreiberSchreiber提出了提出了免疫编辑理论免疫编辑理论，对肿瘤免，对肿瘤免疫监视学说的完善和发展。疫监视学说的完善和发展。近近1010年来，免疫调节、肿瘤微环境对肿瘤发生、发展的影年来，免疫调节、肿瘤微环境对肿瘤发生、发展的影响作用越来越受到人们的重视。响作用越来越受到人们的重视。Cancer incidence increases with age.The incidence of cancer increases exponentially with age in a human population from the age of 40 to-80,when it plateaus.Immediately this suggests that cancer is the result of the occurrence of a series of independent events.Cancers proliferate by clonal selection.When a mutation occurs to confer a growth advantage,the descendent cells will dominate the population.A cancer advances by clonal selection for more malignant cells at each stage.The two major types of change in the genome are the accumulation of somatic mutations and the development of genetic instability.癌基因理论癌基因理论By comparing cancer cells with normal cells,we can identify genes that have been changed by mutation.Those that have direct effects on the generation of a cancer can be divided into oncogenes(where a mutation has activated a gene whose function contributes to the tumorigenic state)and tumor suppressors(where a mutation has inactivated a gene whose function antagonizes the tumorigenic state).In most cases,a cancer arises because a series of mutations have accumulated in a somatic cell,activating oncogenes and/or inactivating tumor suppressors.Genetic diversity in the population means that each individual may have a different set of alleles at these loci.Natural selection acts to eliminate alleles in the germline that contribute to cancer formation.However,there are some rare hereditary diseases that are caused by such alleles.In these cases,the affected individuals have a high probability of suffering from a cancer.In addition,susceptibility to cancer is influenced by many other loci,generally known as tumor modifiers.The products of these loci affect the functions of oncogenes or tumor suppressors,either directly or indirectly,but do not themselves have any direct effects.Oncogenes were initially identified as genes carried by viruses that cause transformation of their target cells.A major class of the viral oncogenes have cellular counterparts that are involved in normal cell functions.The cellular genes are called proto-oncogenes,and in certain cases their mutation or aberrant activation in the cell to form an oncogene is associated with tumor formation.About 100 oncogenes have been identified.Viral class Type of virus Genome size Oncogenes Origin of oncogene Action of oncogenePolyoma dsDNA 5-6kb T antigens Early viral gene Inactivates tumor suppressorHPV dsDNA 8kb E6&E7 Early viral gene Inactivates tumor suppressorAdeno dsDNA 37kb E1A&E1B Early viral gene Inactivates tumor suppressorRetrovirus ssRNA 6-9kb Individual Cellular Activates oncogenic pathway(acute)Transforming viruses may carry oncogenes The oncogenes of DNA transforming viruses are early viral functions.The oncogene becomes integrated into the host cell genome and is expressed constitutively.The oncogenes of polyoma viruses are T antigens,which are expressed by alternative splicing from a single locus.Adenoviruses express several E1A and E1B proteins from two genes.The oncogenes of DNA transforming viruses are early viral functions,whereas the oncogenes of retroviruses are modified from cellular genes.Transformation may occur spontaneously,may be caused by certain chemical agents,and,most notably,may result from infection with tumor viruses.There are many classes of tumor viruses,including both DNA and RNA viruses,and they occur widely in the avian and animal kingdoms.The transforming activity of a tumor virus resides in a particular gene or genes carried in the viral genome.Oncogenes were given their name by virtue of their ability to convert cells to a tumorigenic(or oncogenic)state.An oncogene initiates a series of events that is executed by cellular proteins.In effect,the virus throws a regulatory switch that changes the growth properties of its target cell.一、一、恶性肿瘤生物学特征恶性肿瘤生物学特征二、二、细胞癌变的相关机制细胞癌变的相关机制细胞癌变的生物学特征细胞癌变的生物学特征和相关机制和相关机制一、恶性肿瘤生物学特征一、恶性肿瘤生物学特征 肿瘤细胞的基因突变和遗传不稳定性，出现新的肿瘤细胞的基因突变和遗传不稳定性，出现新的 或异常表达的蛋白，干扰或发挥特定的生物学功能。或异常表达的蛋白，干扰或发挥特定的生物学功能。肿瘤细胞具有自主生成、不受宿主调控、无限增殖肿瘤细胞具有自主生成、不受宿主调控、无限增殖 行为。行为。细胞与细胞及与周围组织之间正常相互作用改变，细胞与细胞及与周围组织之间正常相互作用改变，并具有周围组织侵袭和转移能力。并具有周围组织侵袭和转移能力。肿瘤组织中有新血管的形成。肿瘤组织中有新血管的形成。某些肿瘤细胞可表达或分泌相关分子某些肿瘤细胞可表达或分泌相关分子,营造免疫抑营造免疫抑 制、促进肿瘤生长的微环境。制、促进肿瘤生长的微环境。1.1.体外细胞培养体外细胞培养2.2.荷瘤动物模型荷瘤动物模型3.3.体内生长特征体内生长特征Normal fibroblasts grow as a layer of flat,spread-out cells,whereas transformed fibroblasts are rounded up and grow in cell masses.The cultures on the left contain normal cells.Those on the right contain transformed cells.The top views are by conventional microscopy,the bottom by scanning electron microscopy.u Anchorage dependence a solid or firm surface is needed for the cells to attach to.u Serum dependence(also known as growth factor dependence)serum is needed to provide essential growth factors.u Density-dependent inhibition cells grow only to a limited density,because growth is inhibited,perhaps by processes involving cell-cell contacts.体外细胞培养体外细胞培养Rao W,Xie G,Zhang Y,Ge H,et al.PLoS One.2014;9(3):e85705Three types of properties distinguish a cancer cell from a normal cell.Sequential changes in cultured cells can be correlated with changes in tumorigenicity.荷瘤动物模型荷瘤动物模型Renfeng Zhang,Cancer Letters 2015,357,141-151形态观察：形态观察：细胞外形改变；细胞外形改变；细胞骨架结构紊乱；细胞骨架结构紊乱；核异常变化；核异常变化；质膜结构变化。质膜结构变化。生理特征：生理特征：无限分裂；无限分裂；接触抑制现象丧失；接触抑制现象丧失；细胞黏附性下降；细胞黏附性下降；易被凝集素凝集。易被凝集素凝集。生化变化：生化变化：质膜化学成分改变；质膜化学成分改变；高尔基体功能变高尔基体功能变化；化；纤连蛋白分泌量减少；纤连蛋白分泌量减少；产生新的膜蛋白；产生新的膜蛋白；对生长因子的需求对生长因子的需求量降低；量降低；分泌多种蛋白水解酶分泌多种蛋白水解酶。Tumor growth and metastasis体内生长特征体内生长特征1.1.肿瘤病因研究的发展简史肿瘤病因研究的发展简史2.2.致癌因素致癌因素3.3.肿瘤发生的特点肿瘤发生的特点二、细胞癌变的相关机制二、细胞癌变的相关机制1889年年-在大鼠体内诱发出肿瘤在大鼠体内诱发出肿瘤20世纪初世纪初-报道肿瘤的家族史，被认为其肿瘤可能与遗传有关报道肿瘤的家族史，被认为其肿瘤可能与遗传有关1902年年-辐射诱发皮肤癌辐射诱发皮肤癌1911年年-发现发现Rous肉瘤病毒肉瘤病毒(55年后年后1966年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖)1914年年-煤焦油煤焦油(二苯蒽二苯蒽)皮肤癌皮肤癌1916年年-发现激素致癌发现激素致癌1931年年-发光涂料致癌发光涂料致癌（骨肉瘤、白血病）（骨肉瘤、白血病）1950年代年代-吸烟是肺癌病因之一吸烟是肺癌病因之一1960年代年代-发现慢粒白血病中异常染色体发现慢粒白血病中异常染色体 -EB病毒诱发病毒诱发Burkitt淋巴瘤、鼻咽癌淋巴瘤、鼻咽癌1970年年-RNA肿瘤病毒中逆转录酶肿瘤病毒中逆转录酶1976年年-src 癌基因（癌基因（1989年获诺贝尔奖）年获诺贝尔奖）1980年年-多种病毒诱发肿瘤（多种病毒诱发肿瘤（HBV与肝癌、与肝癌、HPV与宫颈癌）与宫颈癌）1990年年-Wilms肿瘤基因的克隆肿瘤基因的克隆肿瘤病因研究的发展简史肿瘤病因研究的发展简史 致癌因素致癌因素 化学因素化学因素:苯并蒽、黄曲霉素（肉瘤、肝癌）苯并蒽、黄曲霉素（肉瘤、肝癌）物理因素物理因素：紫外线（皮肤癌）紫外线（皮肤癌）电离辐射（甲状腺癌）电离辐射（甲状腺癌）生物因素生物因素：病毒（多种肿瘤）病毒（多种肿瘤）遗传因素遗传因素：直肠癌，双侧视网膜母细胞瘤直肠癌，双侧视网膜母细胞瘤 化学致癌因素化学致癌因素化学致癌与早期的实验研究化学致癌与早期的实验研究化学致癌物的鉴定化学致癌物的鉴定化学致癌作用过程化学致癌作用过程化学致癌机制化学致癌机制化学致癌作用特点化学致癌作用特点化学致癌物分类化学致癌物分类化学致癌与早期的实验研究化学致癌与早期的实验研究1775年年-英国英国Pott发现烟囱清扫工的男童，在成年期患阴发现烟囱清扫工的男童，在成年期患阴 囊癌的比例高。囊癌的比例高。1895年年-德国德国Rein报道了染料工人由于接触芳香胺类化学报道了染料工人由于接触芳香胺类化学 物而致膀胱癌。物而致膀胱癌。1918年年-日本学者山崎等人用焦油涂抹兔耳皮肤的实验证日本学者山崎等人用焦油涂抹兔耳皮肤的实验证 实焦油致癌。实焦油致癌。1934年年-Kennaway分离得到焦油沥青中的二甲基苯蒽、分离得到焦油沥青中的二甲基苯蒽、苯并芘等致癌化学成份。苯并芘等致癌化学成份。1938年年-Heuper在狗的实验中证实了乙荼胺致膀胱癌。在狗的实验中证实了乙荼胺致膀胱癌。1953年年-英国通过大规模的流行病学调查，证实联苯胺甲英国通过大规模的流行病学调查，证实联苯胺甲 萘胺是人的致癌物。萘胺是人的致癌物。识别和确定一个或一类致癌化学物识别和确定一个或一类致癌化学物主要依赖于临床医学或流行病调查得到主要依赖于临床医学或流行病调查得到线索，并需严密的流行病学调查研究获线索，并需严密的流行病学调查研究获得证实，然后再以实验动物加以验证。得证实，然后再以实验动物加以验证。化学致癌物的鉴定化学致癌物的鉴定化学致癌作用过程化学致癌作用过程 大多数（大多数（95%）化学致癌物进入体内后须经过代谢活）化学致癌物进入体内后须经过代谢活化（化（metabolic activation）或生物转化（）或生物转化（biotransformation）才能起到致癌作用，不需经历这一过程能致癌的称为直接致才能起到致癌作用，不需经历这一过程能致癌的称为直接致癌物（少数），反之为间接致癌物。癌物（少数），反之为间接致癌物。一般经历至少包含三个阶段即一般经历至少包含三个阶段即始发、促进和发展。始发、促进和发展。分子和细胞生物学第二版，韩贻仁主编p670 Structures of some chemical carcinogens.Direct-acting carcinogens are highly electrophilic compounds that can react with DNA.Indirect-acting carcinogens must be metabolized before they can react with DNA.l致癌物致癌物DNADNA加合物：选择性地与特定的嘌呤加合物：选择性地与特定的嘌呤或嘧啶进行反应，致使或嘧啶进行反应，致使DNADNA键断裂或致癌物碱键断裂或致癌物碱基加合物形成。基加合物形成。l致癌物与基因作用：激活原癌基因和致使抑癌致癌物与基因作用：激活原癌基因和致使抑癌基因失活。基因失活。化学致癌机制化学致癌机制化学致癌作用特点化学致癌作用特点l化学致癌物的作用强度与对人群的危害幅度化学致癌物的作用强度与对人群的危害幅度l化学致癌中的联合作用化学致癌中的联合作用l潜伏性、协同性和不可逆性潜伏性、协同性和不可逆性类类 别别 化化 学学 物物烷化剂类烷化剂类直接烷化剂直接烷化剂 芥子气、氯甲醚、甲醛、环氧乙烷、硫酸二乙酯芥子气、氯甲醚、甲醛、环氧乙烷、硫酸二乙酯间接烷化剂间接烷化剂 氯乙烯、苯、丁二烯、致癌烷化药物氯乙烯、苯、丁二烯、致癌烷化药物稠环芳烃类稠环芳烃类 苯并芘、二甲基苯蒽、二苯蒽、苯并芘、二甲基苯蒽、二苯蒽、3甲基胆蒽、煤焦油、沥青甲基胆蒽、煤焦油、沥青芳香胺化合类芳香胺化合类 联苯胺、乙萘胺、乙萘胺、硝基联苯、联苯胺、乙萘胺、乙萘胺、硝基联苯、4硝基联苯硝基联苯金属和类金属金属和类金属 砷、镊、铬砷、镊、铬霉菌和植物毒素类霉菌和植物毒素类 黄曲霉毒素、吡啶、杂环生物碱黄曲霉毒素、吡啶、杂环生物碱亚硝胺及亚硝酰胺类亚硝胺及亚硝酰胺类结晶硅及石棉结晶硅及石棉嗜好品嗜好品 烟草、槟榔、过量酒精饮料烟草、槟榔、过量酒精饮料食物的热裂解产物食物的热裂解产物 AIA、IQ、Me-IQ等等药物（包括某些激素）药物（包括某些激素）化学致癌物分类化学致癌物分类湯湯钊猷主编钊猷主编现代肿瘤学现代肿瘤学肿瘤病因学章节肿瘤病因学章节p213p213物理致癌因素物理致癌因素物理致癌与早期实验研究物理致癌与早期实验研究电磁辐射的种类电磁辐射的种类致癌机制致癌机制影响致癌的因素影响致癌的因素临床相关肿瘤临床相关肿瘤物理致癌与早期实验研究物理致癌与早期实验研究1879年年-Harting和和Hesse发现电离辐射与人肺发现电离辐射与人肺 癌发生有关。癌发生有关。1902年年-Freiben报道放射医生的手因辐射诱报道放射医生的手因辐射诱 发皮肤癌。发皮肤癌。1943年年-Curie,M.死于放射性诱发的白血病。死于放射性诱发的白血病。1945年年-原子弹爆炸幸存者最主要的远期效原子弹爆炸幸存者最主要的远期效 应即是肿瘤（白血病、乳腺癌和甲应即是肿瘤（白血病、乳腺癌和甲 状腺癌等）。状腺癌等）。*紫外线照射与黑色素瘤紫外线照射与黑色素瘤 物理致癌主要指电磁辐射。物理致癌主要指电磁辐射。电磁辐射的种类电磁辐射的种类 l紫外线辐射紫外线辐射(导致导致DNADNA损伤损伤,主要产生嘧主要产生嘧啶二聚体啶二聚体)。l电离辐射电离辐射(局部释放大量能量局部释放大量能量,也可形成也可形成自由基自由基,导致化学键的断裂导致化学键的断裂)。致癌机制致癌机制 辐射致肿瘤有以下几种学说：突变，即单辐射致肿瘤有以下几种学说：突变，即单一染色体或基因的改变；基因表达改变；电一染色体或基因的改变；基因表达改变；电离辐射激活潜伏的致癌病毒。不同的机理在连续离辐射激活潜伏的致癌病毒。不同的机理在连续的致癌阶段都可显示一定作用。的致癌阶段都可显示一定作用。辐射致肿瘤的过程要通过启动、促进和演变辐射致肿瘤的过程要通过启动、促进和演变三个阶段。经离体细胞实验观察到辐射致瘤主要三个阶段。经离体细胞实验观察到辐射致瘤主要是由于辐射造成是由于辐射造成DNADNA单链或双链断裂，在修复过单链或双链断裂，在修复过程下发生染色体畸变或断裂而致异常交换所致。程下发生染色体畸变或断裂而致异常交换所致。Ionizing radiation induces DNA breaks that activate the kinase ATM(named for the disease ataxia telangiectasia in which its gene is mutated).ATM phosphorylates S15.DNA breaks also activate a DNA dependent kinase that acts on other sites in the N-terminal region.(Through unknown pathways,ionizing radiation also causes phosphorylation of SJjS,dephosphorylation of S3/b,and acetylation of L382.)UV radiation and other types of stress activate the kinases ATR(ataxia telangiectasia related)and casein kinase II,which phosphorylate S15 and S33,and also cause phosphorylation of S392.Some aberrant growth signals,such as those produced by the oncogenes Ras or Myc,may activate pl9ARF.This inactivates Mdm2 and thus activates p53.Nature Reviews Vol.8 July 2009,579-591影响致癌的因素影响致癌的因素 (1)(1)器官敏感性器官敏感性;(2);(2)剂量效应剂量效应;(3);(3)性别性别;(女女:乳腺癌乳腺癌;男男:白血病白血病)(4)(4)年龄年龄;(;(年龄越小年龄越小,风险越大风险越大);(5);(5)其他其他(遗传因素等遗传因素等)。临床肿瘤临床肿瘤 紫外线照射紫外线照射:皮肤鳞形细胞癌、皮肤基皮肤鳞形细胞癌、皮肤基底细胞癌、黑色素瘤。底细胞癌、黑色素瘤。电离辐射电离辐射:皮肤癌、乳腺癌、肺癌、甲皮肤癌、乳腺癌、肺癌、甲状腺癌、多发性骨髓瘤、白血病和淋巴瘤。状腺癌、多发性骨髓瘤、白血病和淋巴瘤。生物致癌因素生物致癌因素 主要是指病毒所诱发的肿瘤，主要是指病毒所诱发的肿瘤，肿瘤相关病肿瘤相关病毒可分为毒可分为DNADNA病毒和病毒和RNARNA病毒。病毒。病毒致癌与早期的实验研究病毒致癌与早期的实验研究肿瘤相关病毒肿瘤相关病毒RNARNA肿瘤病毒肿瘤病毒 （急转化逆转录病毒、慢转化逆转录病毒）急转化逆转录病毒、慢转化逆转录病毒）DNADNA肿瘤病毒肿瘤病毒病毒致癌与早期的实验研究病毒致癌与早期的实验研究1908年年-Ellermann和和Bang将鸡白血病无细胞滤液注射将鸡白血病无细胞滤液注射 健康鸡诱发了白血病。健康鸡诱发了白血病。1911年年-Rous用滤液成功诱发鸡的肉瘤。用滤液成功诱发鸡的肉瘤。1933年年-Shope将病毒所致野兔乳头状瘤进行皮下接将病毒所致野兔乳头状瘤进行皮下接 种、移植，发生浸润性鳞癌。种、移植，发生浸润性鳞癌。1951年年-Gross应用应用AKR近交系小鼠自发性白血病组织近交系小鼠自发性白血病组织 的无细胞滤液，注射给的无细胞滤液，注射给C3H近交系小鼠诱发产近交系小鼠诱发产 生白血病，并可传代。生白血病，并可传代。1960年年-Bernhard用电镜技术观察无细胞滤液中的感染用电镜技术观察无细胞滤液中的感染 因素是病毒。因素是病毒。1962年年-Burkitt发现病毒可诱发淋巴瘤。发现病毒可诱发淋巴瘤。1964年年-Epstein和和Barr在在Burkitt淋巴瘤的细胞培养液中淋巴瘤的细胞培养液中 发现该发现该EB病毒。病毒。1970年年-Temin和和Baltinore在肿瘤病毒中发现逆转录酶在肿瘤病毒中发现逆转录酶 （reverse transcriptase，RT）。）。1972年年-Huebner和和Todaro提出提出“癌基因学说癌基因学说”（oncogene theory）。）。1977年年-Bishop 和和Varmus发现来自鸡和其他种属包括正发现来自鸡和其他种属包括正 常细胞内含有和常细胞内含有和RSV v-src基因密切相关基因，基因密切相关基因，说明来自于正常细胞内的基因即的原癌基因说明来自于正常细胞内的基因即的原癌基因 （proto-oncogene)。随后人们相继发现随后人们相继发现HBV与肝癌、与肝癌、HPV与宫颈癌等以与宫颈癌等以及肿瘤的基因克隆（及肿瘤的基因克隆（Wilms肿瘤）。肿瘤）。Nature Review Cancer 2012,vol.14,641-647肿瘤相关病毒肿瘤相关病毒病毒科病毒科成员病毒举例成员病毒举例自然宿主自然宿主 相关肿瘤相关肿瘤与致瘤有关的病毒分与致瘤有关的病毒分子或机制子或机制RNA病毒病毒逆转录病毒科逆转录病毒科(Retroviridae)B型型 鼠乳腺瘤病毒鼠乳腺瘤病毒(MMTV)C型型 鼠白血病病毒鼠白血病病毒(MLV)Moloney MLV Friend MLV M oloney肉瘤病毒肉瘤病毒 猫白血病病毒猫白血病病毒 禽禽L(ALV)Rous肉瘤病毒肉瘤病毒(RSV)Rous相关病毒相关病毒(RAV)人人T细胞白血病病毒细胞白血病病毒(HTLV)鼠鼠 鼠鼠 鼠鼠 鼠鼠鼠鼠猫猫禽类禽类禽类禽类禽类禽类人人乳腺癌、乳腺癌、T细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤白血病、淋巴瘤、肉瘤等白血病、淋巴瘤、肉瘤等 肉瘤、肉瘤、B细胞淋巴瘤等细胞淋巴瘤等成人成人T细胞白血病细胞白血病1)1)转导病毒癌基因转导病毒癌基因2)2)整合插入细胞基因整合插入细胞基因3)3)原癌基因激活原癌基因激活TaxTax基因：基因：1)1)转录活性转录活性2)2)抑制抑癌基因表达抑制抑癌基因表达DNA病毒病毒乳头瘤病毒科乳头瘤病毒科(Papillomaviridae)多瘤病毒科多瘤病毒科(Polyomaviridae)嗜肝病毒科嗜肝病毒科(Hepadnaviridae)疱疹病毒科疱疹病毒科(Herpesviridae)腺病毒科腺病毒科(Adenoviridae)痘病毒科痘病毒科(Poxviridae)人乳头瘤病毒人乳头瘤病毒(HPV)猴病毒猴病毒40(SV40)BK病毒病毒(BKV)JC病毒病毒(JCV)人乙型肝炎病毒人乙型肝炎病毒HBV)Epstein-Barr(EBV)卡波西肉瘤相关病毒卡波西肉瘤相关病毒(KSHV)所有型别的腺病毒所有型别的腺病毒Shope纤维瘤病毒纤维瘤病毒人人猴、猴、人人?人人人人人人人人人人兔兔宫颈癌、头颈部鳞癌、乳头状瘤疣等宫颈癌、头颈部鳞癌、乳头状瘤疣等仓鼠室管膜瘤、淋巴肉瘤、骨肉瘤、鼠肿瘤仓鼠室管膜瘤、淋巴肉瘤、骨肉瘤、鼠肿瘤仓鼠纤维肉瘤和室管膜瘤仓鼠纤维肉瘤和室管膜瘤仓鼠脑肿瘤仓鼠脑肿瘤原发性肝细胞癌原发性肝细胞癌Burkitts淋巴瘤鼻咽癌霍奇金病等淋巴瘤鼻咽癌霍奇金病等卡波西肉瘤、卡波西肉瘤、PEL、MCD啮齿类动物肉瘤和淋巴瘤啮齿类动物肉瘤和淋巴瘤纤维瘤黏液瘤纤维瘤黏液瘤E6 E6 和和E7E7蛋白蛋白大大T T抗原抗原小小t t抗原抗原1)X1)X蛋白等蛋白等2)2)间接致癌机制间接致癌机制主要为主要为EBNA2EBNA2和和LMP1LMP1蛋白蛋白未明未明E1AE1A和和E1BE1B蛋白蛋白 病毒进入细胞后可导致两种病毒进入细胞后可导致两种感染状态：一种是造成细胞裂解感染状态：一种是造成细胞裂解死亡的产毒性感染；另一种是病死亡的产毒性感染；另一种是病毒与细胞处于共存状态，即非裂毒与细胞处于共存状态，即非裂解感染。只有在非裂解状态下，解感染。只有在非裂解状态下，病毒才可能导致细胞恶变。病毒才可能导致细胞恶变。DNADNA病毒复制很多情况下造病毒复制很多情况下造成细胞裂解，其感染细胞后只有成细胞裂解，其感染细胞后只有在不复制时才有可能导致恶变。在不复制时才有可能导致恶变。RNARNA致瘤病毒均属于逆转录病毒，致瘤病毒均属于逆转录病毒，病毒复制并不引起细胞裂解，其病毒复制并不引起细胞裂解，其致癌性通常伴随病毒复制和感染致癌性通常伴随病毒复制和感染颗粒的产生。病毒致癌时总有部颗粒的产生。病毒致癌时总有部分或全部基因持续存在于细胞内，分或全部基因持续存在于细胞内，并表达部分基因。并表达部分基因。Permissive cells are productively infected by a DNA tumor virus that enters the lytic cycle,which nonpermissive cells are transformed to change their phenotype.RNARNA肿瘤病毒肿瘤病毒原癌基因原癌基因(proto-oncogene)转变为病毒癌基因转变为病毒癌基因(v-oncogene)急转化逆转录病毒急转化逆转录病毒 基因的表达受病毒顺式作用元件启动子和增强子的调基因的表达受病毒顺式作用元件启动子和增强子的调 控，当细胞癌基因被逆转录病毒获得后，由于逆转录控，当细胞癌基因被逆转录病毒获得后，由于逆转录 病毒为强启动子病毒为强启动子,原癌基因表达水平增加，导致基因原癌基因表达水平增加，导致基因 产物过量表达。产物过量表达。病毒癌基因不含内含子、缺乏调控元件。病毒癌基因不含内含子、缺乏调控元件。癌基因产物为融合基因或截短形式，导致基因结构差癌基因产物为融合基因或截短形式，导致基因结构差 异，影响其活性和功能发生改变。异，影响其活性和功能发生改变。癌基因上具有个突变点，导致其产物活性和功能改变。癌基因上具有个突变点，导致其产物活性和功能改变。The tumor retroviruses fall into two general groups with regard to the origin of their tumorigenicity:u Nondefective viruses follow the usual retroviral life cycle.Tumorigenicity does not rely upon an individual viral oncogene,but upon the ability of the virus to activate a cellular proto-oncogene(s).u Acute transforming viruses have gained new genetic information in the form of an oncogene.A retrovirus may incorporate a cellular proto-oncogene during an infection.Subsequent mutation or other changes in the proto-oncogene make it oncogenic when the virus transfers it to a new cell in another infectious cycle.The genes of the retrovirus are expresses as polyproteins that are processed into individual products.Retroviruses transfer genetic information horizontally by infecting new hosts,information is inherited vertically if a virus integrates in the genome of the germline.Replication-defective viruses may be generated through integration and deletion of a viral genome to generate a fused viral-cellular transcript that is packaged with a normal RNA genome.Nonhomologous recombination is necessary to generate the replication-defective transforming genome.Some representative examples of the retroviral oncogenesVirus Name Species Tumor OncogeneRous sarcoma RSV chicken sarcoma srcHarvey murine sarcoma Ha-MuSV rat sarcoma,erythroleukemia H-rasKirsten murine sarcoma Ki-MuSV rat sarcoma&erythroleukemia K-ras Moloney murine sarcoma Mo-MuSV mouse sarcoma mosFBJ murine osteosarcoma FBJ-MuSV mouse chondrosarcoma fos Simian sarcoma SSV monkey sarcoma sisFeline sarcoma PL-FeSV cat sarcoma sisFeline sarcoma SM-FeSV cat fibrosarcoma fms Feline sarcoma ST-FeSV cat fibrosarcoma fesAvian sarcoma ASV-17 chicken fibrosarcoma junFujinami sarcoma FuSV chicken sarcoma fpsAvian myelocytomatosis MC29 chicken carcinoma,sarcoma,myelocytoma mycAbelson leukemia MuLV mouse B cell lymphoma abl Reticuloendotheliosis REV-T turkey lymphatic leukemia relAvian erythroblastosis AEV chicken erythroleukemia,fibrosarcoma erbB,erbAAvian myeloblastosis AMV chicken myeloblastic leukemia myb Each transforming retrovirus carries an oncogene derived from a cellular gene.Viruses have names and abbreviations reflecting the history of their isolation and the types of tumor they causes.This list shows some representative examples of the retroviral oncogenes.u An oncogene usually has qualitatively different(transforming)effects from the proto-oncogene as the result of mutational changes.u Sometimes the oncogene is transforming because it is expressed at higher levels than the proto-oncogene.Quantitative or qualitative changes can explain oncogenicityThe transfection assay allows(some)oncogenes to be isolated directly by assaying DNA of tumor cells for the ability to transform normal cells into tumorigenic cells.l Transformed cells can be distinguished from normal cells by the formation of foci in a culture dish.l DNA extracted from tumor cells can transform 3T3 target cells.*A transforming cellular(c-onc)gene often has a homologue(v-onc)in a transforming retrovirus.*The ras genes are the most common transforming genes identified by this method.Oncogenes can be derived from any part of a signal transduction cascade,from the initiating growth factor or receptor to the transcription factor that is the ultimate effector.Upstream and downstream components of the Ras pathway are often involved,although not the MAP kinases themselves.Recall the example of the best characterized mitogenic pathway,the MAPK pathway which consists of the following stages:growth factor growth factor receptor(tyrosine kinase)，Ras kinase cascade(serine/threonine kinases)，transcription factor(s).Oncogenes code for components of signal transduction cascadesNature Review Cancer 2012,vol.14,641-647A signal transduction pathway carries signal from a cell surface to the cytoplasm and(sometimes)into the nucleus.Oncogenes may code for secreted proteins,transmembrane proteins,cytoplasmic proteins,or nuclear proteins.Activation of a growth factor receptor involves ligand binding,dimerization,and autophosphorylation.A truncated oncogenic receptor that lacks the ligand-binding region is constitutively active because it is not repressed by the N-terminal domain.u Oncogenes are generated by mutations that constitutively activate growth factor receptor genes.u The type of tumor reflects the phenotypes of the cells in which the receptor is expressed.Pathways that rely on Ras could function by controlling either GNRF or GAP.Oncogenic Ras mutants are refractory to control,because Ras remains in the active form.u v-ras genes are derived by point mutations of c-ras genes.u The same mutations occur in the v-ras genes of transforming viruses and the mutant c-ras genes of tumor cells.u Almost any mutation at either position 12 or 61 conv