专题 癌基因与抑癌基因

癌基因与抑癌基因研究进展癌基因与抑癌基因研究进展 最新统计资料显示，中国每年癌症新发病例为220万人，因癌症死亡人数为160万人。近20年来，中国每4-5个死亡者中就有一个死于癌症，居死亡原因之首。第一节第一节 肿瘤的发生机制肿瘤的发生机制一、肿瘤细胞的基本生物学特征一、肿瘤细胞的基本生物学特征（一）肿瘤细胞增殖失控（一）肿瘤细胞增殖失控（二）肿瘤细胞分化障碍（二）肿瘤细胞分化障碍（三）肿瘤细胞凋亡受阻（三）肿瘤细胞凋亡受阻二、癌基因二、癌基因 是指存在于致癌病毒、动物和人体中可引起是指存在于致癌病毒、动物和人体中可引起细胞癌变的基因。细胞癌变的基因。（一）病毒癌基因（一）病毒癌基因 virus virus oncogeneoncogene（v-oncv-onc）19681968年年 DuesbergDuesberg 等首次发现等首次发现Rous Rous 肉瘤病毒基因肉瘤病毒基因组编码组编码 酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶 基因，证实它在细胞转化中基因，证实它在细胞转化中起关键作用，来自病毒，因而被命名为病毒癌基因起关键作用，来自病毒，因而被命名为病毒癌基因1 1、RNARNA肿瘤病毒肿瘤病毒（逆转录病毒）（逆转录病毒）（1 1）RNARNA肿瘤病毒的分类肿瘤病毒的分类 根据感染宿主后肿瘤发生快慢分类：根据感染宿主后肿瘤发生快慢分类：1 1、急性转化病毒、急性转化病毒 Rouse Sarcoma VirusRouse Sarcoma Virus（RouseRouse肉瘤病毒）肉瘤病毒）潜伏期短（数周）、可以使培养的细胞癌变。潜伏期短（数周）、可以使培养的细胞癌变。2 2、慢性转化病毒、慢性转化病毒 Avian Avian LeukosisLeukosis Virus Virus（禽白血病病毒（禽白血病病毒）潜伏期长、不能使培养细胞发生癌变。潜伏期长、不能使培养细胞发生癌变。RNARNA肿瘤病毒是通过激活细胞的肿瘤病毒是通过激活细胞的原癌基因原癌基因来起作用的。来起作用的。（2）机制逆转录病毒与细胞癌基因活化逆转录病毒与细胞癌基因活化RNARNA病毒病毒 原癌基因结构异常原癌基因结构异常 癌变癌变随机插入随机插入protein1protein2LTRgagpolenvLTRVirus DNAVirus proteinLTRgagLTRV-onc Transforming Virus DNAVirus protein 逆转录病毒和携带细胞基因序列病毒基因组比较逆转录病毒和携带细胞基因序列病毒基因组比较2 2、DNADNA肿瘤病毒肿瘤病毒 如如SV40SV40、HPVHPV、EBEB、乙肝病毒等、乙肝病毒等其引起细胞恶性转化的机理可能在于：其引起细胞恶性转化的机理可能在于：存在于细胞中部分整合的或整个的存在于细胞中部分整合的或整个的DNADNA病毒引起细胞的癌基因病毒引起细胞的癌基因 功能紊乱功能紊乱DNADNA病毒表达癌基因样蛋白产物病毒表达癌基因样蛋白产物DNADNA病毒蛋白产物与某些细胞癌基因蛋白产物之间相互作用。病毒蛋白产物与某些细胞癌基因蛋白产物之间相互作用。（二）细胞癌基因（又称原癌基因）（二）细胞癌基因（又称原癌基因）原癌基因（原癌基因（oncogene）是细胞内与细胞增殖相关的）是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高度保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基高度保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。成肿瘤。（三）原癌基因的分类（三）原癌基因的分类生长因子生长因子:如如sissis 生长因子受体生长因子受体:如如fmsfms、erbBerbB 蛋白激酶及其它信号转导组分蛋白激酶及其它信号转导组分:如如srcsrc、rasras、rafraf 细胞周期蛋白细胞周期蛋白:如如bcl-1bcl-1 细胞凋亡调控因子细胞凋亡调控因子:如如bcl-2bcl-2 转录因子转录因子:如如mycmyc、fosfos、junjun 按原癌基因的结构、产物的功能、所在的位置分为下列几类：按原癌基因的结构、产物的功能、所在的位置分为下列几类：一些原癌基因的功能一些原癌基因的功能原癌基因原癌基因功能功能相关肿瘤相关肿瘤sissis生长因子生长因子ErwingErwing网瘤网瘤erberb-B-B受体酪氨酸激酶，受体酪氨酸激酶，EGFEGF受体受体星形细胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、星形细胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌肺癌、胃癌、唾腺癌fmsfms受体酪氨酸激酶，受体酪氨酸激酶，CSF-1 CSF-1 受体受体髓性白血病髓性白血病rasrasG-G-蛋白蛋白肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠癌肺癌、结肠癌、膀胱癌、直肠癌srcsrc非受体酪氨酸激酶非受体酪氨酸激酶鲁斯氏肉瘤鲁斯氏肉瘤Abl-1Abl-1非受体酪氨酸激酶非受体酪氨酸激酶慢性髓性白血病慢性髓性白血病rafrafMAPKKKMAPKKK，丝氨酸，丝氨酸/苏氨酸激酶苏氨酸激酶腮腺肿瘤腮腺肿瘤vavvav信号转导连接蛋白信号转导连接蛋白白血病白血病mycmyc转录因子转录因子BurkittBurkitt 淋巴瘤、肺癌、早幼粒淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病白血病mybmyb转录因子转录因子结肠癌结肠癌fosfos转录因子转录因子骨肉瘤骨肉瘤junjun转录因子转录因子erberb-A-A转录因子转录因子急性非淋巴细胞白血病急性非淋巴细胞白血病bcl-1bcl-1cyclinD1cyclinD1B B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤（四）原癌基因的活化机制（四）原癌基因的活化机制 1.1.基因重排基因重排 2.2.基因扩增基因扩增 3.3.点突变点突变 4.4.其它调控的异常其它调控的异常1 1、基因重排、基因重排(1)插入具有高活性的启动子或增强子插入具有高活性的启动子或增强子，使，使原癌基因持久、过量地表达原癌基因持久、过量地表达(2)负调控区的失活或丢失负调控区的失活或丢失(1)(1)插入具有高活性的启动子或增强子，插入具有高活性的启动子或增强子，使原癌基因持久、过量地表达使原癌基因持久、过量地表达n插入的启动子或增强子来自细胞外（外源性）插入的启动子或增强子来自细胞外（外源性）如：鸡如：鸡B B淋巴细胞瘤由于淋巴细胞瘤由于ALVALV的的LTRLTR插入插入 c-mycc-myc 的的旁旁侧（侧（55或或33端），使端），使c-mycc-myc过量表达过量表达n插入的启动子或增强子来自细胞内（内源性）插入的启动子或增强子来自细胞内（内源性）如：内源性逆转录病毒的如：内源性逆转录病毒的LTRLTRn染色体易位是原癌基因染色体易位是原癌基因DNADNA重排的典型例子重排的典型例子 人人B B淋巴瘤中免疫球蛋白基因淋巴瘤中免疫球蛋白基因与与c-mycc-myc的重排的重排，使，使c-mycc-myc激活激活:nc-mycc-myc基因定位于基因定位于8q248q24，n IgIg 、IgIg 、IgIg 链的基因位点分别定位在链的基因位点分别定位在14q3214q32、2p132p13和和22q1122q11nc-mycc-myc易位到易位到IgIg位点的高活性转录区，从而组成一个高转位点的高活性转录区，从而组成一个高转活性的重排基因，启动活性的重排基因，启动c-mycc-myc转录，使转录，使 c-mycc-myc表达增强，表达增强，促进细胞恶变，最后导致肿瘤的发生促进细胞恶变，最后导致肿瘤的发生(2)(2)负调控区的失活或丢失负调控区的失活或丢失n小鼠小鼠c-mycc-myc，c-fosc-fos，c-mosc-mos等原癌基因在旁侧顺序等原癌基因在旁侧顺序具有具有抑制转录启动抑制转录启动的负调控区的负调控区n人人c-mycc-myc的负调控区在的负调控区在55端端428-1188bp428-1188bp处，而在处，而在B B淋巴瘤中，该区有多点突变或部分丢失淋巴瘤中，该区有多点突变或部分丢失n虽然这一结论还有待更多实验证实；但是，原癌基虽然这一结论还有待更多实验证实；但是，原癌基因上游或下游旁侧顺序存在负调控区（并不是个别因上游或下游旁侧顺序存在负调控区（并不是个别现象），因而使原癌基因被激活的可能性大为减少现象），因而使原癌基因被激活的可能性大为减少2 2、点突变、点突变 在在 rasras 基因族，在人体肿瘤中已从膀胱、小细胞肺癌基因族，在人体肿瘤中已从膀胱、小细胞肺癌（Ha-Ha-rasras，Kit-Kit-rasras），胃（），胃（N-N-rasras），乳腺（），乳腺（Ha-Ha-rasras）等证）等证明在明在1212或或6161号编码子出现点突变所导致一个氨基酸的置换号编码子出现点突变所导致一个氨基酸的置换 突变（一个氨基酸置换）可使其编码产物蛋白突变（一个氨基酸置换）可使其编码产物蛋白p21p21的的 GTPaseGTPase 活性明显下降，从而影响活性明显下降，从而影响p21p21的生物学活性的生物学活性3 3、基因扩增、基因扩增n基因扩增，可导致基因过量表达基因扩增，可导致基因过量表达n基因扩增一般被认为与恶性演进有关，未必是恶基因扩增一般被认为与恶性演进有关，未必是恶性早期的改变性早期的改变在人体肿瘤中，如：在人体肿瘤中，如：n人肝癌中出现人肝癌中出现 N-N-rasras 重排及其基因扩增重排及其基因扩增n小细胞肺癌中小细胞肺癌中 c-mycc-myc 及及 L-L-mycmyc 基因扩增与癌转基因扩增与癌转移可能有关移可能有关n神经母细胞瘤中神经母细胞瘤中 N-N-mycmyc 基因扩增明显与病程发基因扩增明显与病程发展有关展有关4 4、其它调控的异常、其它调控的异常n反式（反式（TransTrans）调控系统调控系统n转录后的调控异常转录后的调控异常反式（反式（TransTrans）调控系统调控系统n已证明某些基因产物可影响其它基因的转录，如：已证明某些基因产物可影响其它基因的转录，如：n病毒病毒HTLV-HTLV-，中中TATTAT（LORLOR）区区nSV40SV40中的某些片段中的某些片段nRSVRSV的的gaggag区区n原癌基因很可能会接受其它基因（包括病毒的基因原癌基因很可能会接受其它基因（包括病毒的基因产物）的控制或影响产物）的控制或影响n如：如：v-mycv-myc 进入细胞后，可关闭细胞本身进入细胞后，可关闭细胞本身c-mycc-myc的的表达，同时，表达，同时，c-mycc-myc激活后亦可使另一个正常表达激活后亦可使另一个正常表达的的 c-mycc-myc 等等位基因关闭，提示位基因关闭，提示：mycmyc 产物产物或由或由mycmyc 诱导产生的物质诱导产生的物质对对c-mycc-myc的转录发生的转录发生TransTrans的负控制的负控制转录后的调控异常转录后的调控异常n成纤维细胞经生长因子处理后，结果：成纤维细胞经生长因子处理后，结果：nc-mycc-myc 的的mRNAmRNA量增高量增高n转录水平并不改变转录水平并不改变n说明：说明：mRNAmRNA转录后加工或稳定性的改变转录后加工或稳定性的改变n基因的转录后调控：当前了解甚少，原癌基因的基因的转录后调控：当前了解甚少，原癌基因的转录后调控的异常了解的更少转录后调控的异常了解的更少rasras 癌基因家族癌基因家族 19821982年活化的年活化的H-H-rasras基因在人膀胱癌细胞系中首先被发现，基因在人膀胱癌细胞系中首先被发现，rasras基因在人类肿瘤发生发展中所起的作用引起了极大关注。基因在人类肿瘤发生发展中所起的作用引起了极大关注。ras 基因家族中与人类肿瘤相关的特征性基因有：基因家族中与人类肿瘤相关的特征性基因有：H-ras 定位于定位于11号染色体号染色体 K-ras 定位于定位于12号染色体号染色体 N-ras 定位于定位于 1号染色体号染色体 作用：作用：参与细胞生长和分化的调控；参与多种肿瘤的形成与发展参与细胞生长和分化的调控；参与多种肿瘤的形成与发展举例举例（一）（一）rasras家族的基因所共有的特征为：家族的基因所共有的特征为：1.1.基因组中有基因组中有5 5个外显子：个外显子：4 4个编码的外显子和个编码的外显子和1 1个个55端非编码外显子端非编码外显子 2.2.3 3类类rasras基因被翻译成基因被翻译成4 4种种RasRas蛋白：蛋白：H-H-RasRas、N-N-RasRas、K-K-RasARasA和和 K-K-RasBRasB。除。除K-K-RasBRasB(含含189189个氨基酸个氨基酸)外，其他外，其他RasRas蛋白均含有蛋白均含有 188188个氨基酸；个氨基酸；分子量为分子量为21kD21kD（p21p21蛋白）。蛋白）。这些蛋白具有高度特异性和同源性，尤其在氨基酸序列的前这些蛋白具有高度特异性和同源性，尤其在氨基酸序列的前 8080个氨基酸残基中，几乎无种属间差别，具有高度保守性。个氨基酸残基中，几乎无种属间差别，具有高度保守性。正常正常rasras蛋白具有以下特点：蛋白具有以下特点：p21p21（rasras蛋白）位于细胞膜的内侧面，以软脂酸共价键形式固蛋白）位于细胞膜的内侧面，以软脂酸共价键形式固定于脂质双层膜的内表面。定于脂质双层膜的内表面。rasras蛋白是一种信号传递蛋白，其功能蛋白是一种信号传递蛋白，其功能是调节细胞的分化增殖；正常情况下为与是调节细胞的分化增殖；正常情况下为与GDPGDP结合的非活化状态，结合的非活化状态，与与GTPGTP结合后则变成活化状态。结合后则变成活化状态。rasras蛋白的信号传递过程如下：蛋白的信号传递过程如下：外源性增殖信号如表皮生长因子外源性增殖信号如表皮生长因子(EGF)(EGF)结合细胞膜上的受体结合细胞膜上的受体(her2)(her2)受体胞膜内侧的酪氨酸残基发生磷酸化受体胞膜内侧的酪氨酸残基发生磷酸化 结合于适配蛋白如结合于适配蛋白如Grb2Grb2的的SH2SH2区区 Grb2Grb2分子的分子的SH3SH3区与区与SOSSOS蛋白相合蛋白相合 SOSSOS蛋白促进蛋白促进p21p21与与GDPGDP分离然后与分离然后与GTPGTP结合而活化结合而活化 活化的活化的p21p21又激活下游的效又激活下游的效应子：如丝氨酸应子：如丝氨酸-苏氨酸激酶苏氨酸激酶(raf-1)(raf-1)、磷酸肌醇、磷酸肌醇3 3激酶激酶(PI3K)(PI3K)、磷、磷酸脂酶酸脂酶C(PLC)C(PLC)启动相应的效应链，从而导致细胞的增殖。启动相应的效应链，从而导致细胞的增殖。（二）（二）rasras基因异常与细胞恶性转化基因异常与细胞恶性转化 正常情况下Ras信号链只有短暂的活性：GTP酶激活蛋白(GAP)激活GTP酶，及时降解与p21结合的GTP；p21Ras自身也有低度GTP酶活性，能够降解与其结合的GTP；从而Ras蛋白转变成与GDP结合的非活性状态。ras蛋白信号通路出现异常导致细胞恶性转化(1)ras(1)ras基因突变基因突变-最显著最显著 大约大约3030的人类肿瘤中出现的人类肿瘤中出现rasras基因点突变，最常见是基因点突变，最常见是K-K-rasras的点突变的点突变(大约占大约占8585)，其次是，其次是N-N-rasras(约约1515)，再次是，再次是H-H-rasras (小于小于1 1)。点突变的点突变的rasras蛋白失去蛋白失去GTPGTP酶活性，阻止酶活性，阻止GTPGTP酶激活蛋白对酶激活蛋白对rasras蛋白活性形式的水解，从而导致蛋白活性形式的水解，从而导致rasras蛋白以活性结合形式存在。蛋白以活性结合形式存在。在人类肿瘤中，几乎所有的在人类肿瘤中，几乎所有的rasras蛋白活化是由编码子蛋白活化是由编码子1212、1313和和6161的突变所致。的突变所致。(2)(2)rasras蛋白过表达蛋白过表达 常见于乳腺癌、膀胱癌、基底细细胞癌、鳞状细胞癌、皮脂常见于乳腺癌、膀胱癌、基底细细胞癌、鳞状细胞癌、皮脂腺癌、腺癌、B B细胞淋巴瘤，在乳腺癌、膀胱癌、鳞状细胞癌前驱病变细胞淋巴瘤，在乳腺癌、膀胱癌、鳞状细胞癌前驱病变中也发现中也发现rasras蛋白过表达。蛋白过表达。(3)GTP(3)GTP酶激活蛋白缺失酶激活蛋白缺失 在肿瘤内在肿瘤内rasras蛋白也可能由于蛋白也可能由于GTPGTP酶激活蛋白的缺失而活化。酶激活蛋白的缺失而活化。最典型的例子就是由最典型的例子就是由NF1NF1基因编码的神经纤维素的缺失，基因编码的神经纤维素的缺失，NF1NF1基基因具有肿瘤抑制因子的所有特点。因具有肿瘤抑制因子的所有特点。I I型神经纤维瘤病的患者伴有型神经纤维瘤病的患者伴有NF1NF1基因的一个等位基因的缺失，而基因的一个等位基因的缺失，而NF1NF1基因的基因的2 2个等位基因缺失个等位基因缺失引起引起rasras蛋白的持续活化从而导致恶性肿瘤的发生。蛋白的持续活化从而导致恶性肿瘤的发生。(4)(4)生长因子受体的活化生长因子受体的活化 rasras蛋白信号通路经常由于生长因子受体酪氨酸激酶的过表蛋白信号通路经常由于生长因子受体酪氨酸激酶的过表达而活化。最常见的例子是达而活化。最常见的例子是EGFREGFR和和ERBB2ERBB2，在许多人类肿瘤包括，在许多人类肿瘤包括乳腺癌、卵巢癌和胃癌中乳腺癌、卵巢癌和胃癌中rasras信号通路由于信号通路由于EGFREGFR和和ERBB2ERBB2的过表的过表达而活化。达而活化。(5)ras(5)ras下游效应子的突变或扩增下游效应子的突变或扩增 在人类肿瘤特别是黑色素瘤在人类肿瘤特别是黑色素瘤(约约7070)和结肠癌和结肠癌(约约1515)中中BRAFBRAF经常由于突变而活化；在少部分卵巢肿瘤中磷酸肌醇经常由于突变而活化；在少部分卵巢肿瘤中磷酸肌醇3 3激酶激酶通路由于通路由于P110P110基因的扩增而活化，同时在卵巢癌和乳腺癌中，基因的扩增而活化，同时在卵巢癌和乳腺癌中，磷酸肌醇磷酸肌醇3 3激酶通路由于激酶通路由于PDKPDK的下游靶标的下游靶标AKT2AKT2的扩增而活化；而的扩增而活化；而且在肿瘤组织中，磷酸肌醇且在肿瘤组织中，磷酸肌醇3 3激酶通路的直接激活是由肿瘤抑制激酶通路的直接激活是由肿瘤抑制基因基因PTENPTEN的缺失所致。的缺失所致。（三）（三）rasras 基因与人类肿瘤基因与人类肿瘤 在所有人类肿瘤细胞的基因突变中，在所有人类肿瘤细胞的基因突变中，raras s突变突变约占约占1010。其突变频率因肿瘤细胞类型而异：胰腺癌为其突变频率因肿瘤细胞类型而异：胰腺癌为7575-9090、结、结肠癌为肠癌为4040-5050、肺癌为、肺癌为3030、急性白血病约为、急性白血病约为2525。然而在。然而在甲状腺肿瘤、皮肤癌、膀胱癌、子宫癌以及肝癌中却较少有甲状腺肿瘤、皮肤癌、膀胱癌、子宫癌以及肝癌中却较少有raras s的突变的突变。突变突变rasras基因的种类与某些肿病类型密切相关，即有基因的种类与某些肿病类型密切相关，即有优势激优势激活现象活现象。如胰腺癌、结肠癌、肺癌等以。如胰腺癌、结肠癌、肺癌等以K-K-rasras突变为主，造血系突变为主，造血系统肿瘤多发现统肿瘤多发现N-N-rasras的突变，泌尿系肿瘤则以的突变，泌尿系肿瘤则以H-H-rasras突变为主。突变为主。检测检测rasras突变对了解肿瘤的发生发展，以及监测恶性肿瘤的突变对了解肿瘤的发生发展，以及监测恶性肿瘤的治疗效果具有重大意义。治疗效果具有重大意义。三、抑癌基因三、抑癌基因（抗癌基因）（抗癌基因）最早由最早由A.KnudsonA.Knudson Jr.Jr.提出提出 细胞内一类抑制肿瘤发生、生长的基因，最近又发展为指能对细胞内一类抑制肿瘤发生、生长的基因，最近又发展为指能对抗癌基因作用的基因。抗癌基因作用的基因。在生物体内与癌基因功能相抵抗，共同保持生物体内正负信号在生物体内与癌基因功能相抵抗，共同保持生物体内正负信号相互作用的相对稳定。相互作用的相对稳定。肿瘤抑制基因的失活和癌基因的激活都是癌化过程的一部分。肿瘤抑制基因的失活和癌基因的激活都是癌化过程的一部分。转录调节因子：如转录调节因子：如RbRb、p53p53负调控转录因子：如负调控转录因子：如WTWT周期蛋白依赖性激酶抑制因子（周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKICKI）：如）：如p15p15、p16p16、p21p21信号通路的抑制因子：如信号通路的抑制因子：如rasras GTP GTP酶活化蛋白（酶活化蛋白（NF-1NF-1）、磷脂）、磷脂 酶（酶（PTENPTEN）DNADNA修复因子：如修复因子：如BRCA1BRCA1、BRCA2 BRCA2 与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分：如与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分：如APCAPC、AxinAxin抑癌基因分类一些抑癌基因的功能一些抑癌基因的功能抑癌基因抑癌基因功能功能相关肿瘤相关肿瘤RbRb转录调节因子转录调节因子RBRB、成骨肉瘤、胃癌、成骨肉瘤、胃癌、SCLCSCLC、乳癌、结肠癌、乳癌、结肠癌p53p53转录调节因子转录调节因子星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、结肠癌、乳癌、星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、结肠癌、乳癌、成骨肉瘤、成骨肉瘤、SCLCSCLC、胃癌、磷状细胞肺癌、胃癌、磷状细胞肺癌WTWT负调控转录因子负调控转录因子WTWT、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝母细胞瘤母细胞瘤NF-1NF-1GAPGAP，rasras GTP GTP酶激活酶激活因子因子神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、雪旺氏细胞瘤、神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、雪旺氏细胞瘤、神经纤维瘤神经纤维瘤DCCDCC细胞粘附分子细胞粘附分子直肠癌、胃癌直肠癌、胃癌p21p21CDKCDK抑制因子抑制因子前列腺癌前列腺癌p15p15CDK4CDK4、CDK6CDK6抑制因子抑制因子成胶质细胞瘤成胶质细胞瘤BRCA1BRCA1DNADNA修复因子，与修复因子，与RAD51RAD51作用作用乳腺癌、卵巢癌乳腺癌、卵巢癌BRCA2BRCA2DNADNA修复因子，与修复因子，与RAD51RAD51作用作用乳腺癌、胰腺癌乳腺癌、胰腺癌PTENPTEN磷酯酶磷酯酶成胶质细胞瘤成胶质细胞瘤APCAPCWNTWNT信号转导组分信号转导组分结肠腺瘤性息肉，结结肠腺瘤性息肉，结/直肠癌直肠癌确定抑癌基因在理论上需要满足的三个基本条件确定抑癌基因在理论上需要满足的三个基本条件1、在恶性肿瘤相应的正常组织该基因必须正常表达。2、在恶性肿瘤中，该基因有功能失活或结构改变或表 达缺陷。3、将这种基因的野生型导入基因异常的肿瘤细胞中，可部分或完全改变其恶性表现。1 1、RbRb基因（视网膜母细胞瘤基因）基因（视网膜母细胞瘤基因）RbRb（retinoblastoma generetinoblastoma gene）是第一个被克隆的抑癌基因。）是第一个被克隆的抑癌基因。19861986年，美国的三个实验室分别独立的克隆了该基因。年，美国的三个实验室分别独立的克隆了该基因。RbRb基因，全长约基因，全长约200kb200kb，含，含2727个外显子，个外显子，2626个内含子，外显个内含子，外显子大小不同短的子大小不同短的31bp31bp，长的有，长的有19kb19kb，转录的，转录的mRNAmRNA有有4.7kb,4.7kb,编码编码928928个氨基酸，分子量是个氨基酸，分子量是105-110kD105-110kD的核内磷酸化蛋白。的核内磷酸化蛋白。RbRb具有具有DNADNA结合活性，表明其能够参与某些基因的调节。结合活性，表明其能够参与某些基因的调节。（一）几种重要的抑癌基因（一）几种重要的抑癌基因RbRb基因的磷酸化状态是基因的磷酸化状态是RbRb基因调节细胞生长分化的主要形式。基因调节细胞生长分化的主要形式。调节调节RbRb功能最主要的磷酸化事件在功能最主要的磷酸化事件在G1G1和和S S期交界处。期交界处。磷酸化的磷酸化的RbRb与细胞内蛋白结合形成复合物的能力丧失。与细胞内蛋白结合形成复合物的能力丧失。如，如，RbRb在在非磷酸化非磷酸化状态下可以与状态下可以与E2FE2F结合，并结合，并抑制抑制其活化基其活化基因表达的功能。磷酸化的因表达的功能。磷酸化的RbRb不能与不能与E2FE2F结合。结合。E2FE2F与与DP1DP1蛋白形蛋白形成异二聚体活化一系列由成异二聚体活化一系列由G1G1期进入期进入S S期所必需的基因的表达。期所必需的基因的表达。（1 1）RbRb基因的生物学活性基因的生物学活性G2G2G1G1S SM MCell cycleDPE2FDNA synthesis-related genesE2FRbPE2FCyclin D1CDK4RbPPPPPRbPPPPPE2FE2FE2FE2FDPE2FDNA synthesis-related genes（二）（二）（二）（二）RbRbRbRb基因异常与肿瘤基因异常与肿瘤基因异常与肿瘤基因异常与肿瘤 RbRb基因异常主要表现为等位基因缺失和基因突变。基因异常主要表现为等位基因缺失和基因突变。最初，在视网膜母细胞瘤中发现，后来在多种肿瘤中均最初，在视网膜母细胞瘤中发现，后来在多种肿瘤中均发现该基因的异常。其基因异常多发生在发现该基因的异常。其基因异常多发生在13-1713-17外显子上。外显子上。在小细胞肺癌中异常为在小细胞肺癌中异常为50%50%，骨肉瘤骨肉瘤47%47%，乳腺癌乳腺癌32%32%.二次突变假说二次突变假说 19711971年，年，KnudsonKnudson在研究视网膜母细胞瘤时提出了在研究视网膜母细胞瘤时提出了“二次突变二次突变”假说。假说。假说认为，在有遗传倾向的的病人体内所有干细胞假说认为，在有遗传倾向的的病人体内所有干细胞和体细胞都存在一种突变，在此基础上，任一视网膜母和体细胞都存在一种突变，在此基础上，任一视网膜母细胞若再出现第二次突变，即可导致肿瘤发生。细胞若再出现第二次突变，即可导致肿瘤发生。（a a）散发性）散发性RbRb发生较晚，一般只危及一眼；发生较晚，一般只危及一眼；（b b）遗传性）遗传性RbRb往往危及双眼，往往危及双眼，3 3岁左右发病形成多个肿瘤岁左右发病形成多个肿瘤 2 2、p53 p53 基因基因 19791979年，发现年，发现SV40SV40转化的细胞中转化的细胞中p53与与SV40-large TSV40-large T抗原结抗原结合，而被误认为癌基因，直到合，而被误认为癌基因，直到19891989年，才被证实为抑癌基因年，才被证实为抑癌基因 P53P53基因于基因于19791979年被发现；年被发现；19931993年被年被ScienceScience杂志评为明星分杂志评为明星分子。子。截至截至2010.11.162010.11.16，PubMedPubMed上以上以p53p53作为关键词检索到的文献作为关键词检索到的文献已经多达已经多达5571355713篇篇.临床上，超过临床上，超过50%50%的肿瘤其的肿瘤其p53p53有异常。有异常。NC100-300AADNA结合域结合域调节调节domain301-3931-99p53protein p53p53基因全长基因全长20kb20kb，定位于人类染色体，定位于人类染色体17p13.117p13.1，由，由1111个外个外显子组成，编码显子组成，编码393393个氨基酸组成的个氨基酸组成的53kd53kd的核内磷酸化蛋白，的核内磷酸化蛋白，具有蛋白质具有蛋白质-DNA-DNA和蛋白质和蛋白质-蛋白质结合的功能。蛋白质结合的功能。（1 1）p53p53基因的结构基因的结构（2 2）p53p53基因生物学特性基因生物学特性 p53蛋白是细胞生长周期中的负调节因子，在G1/S期起作用，在细胞周期调控、DNA修复和诱导细胞凋亡等方面均具有关键性作用。p53BaxP21P21（细胞周期素依赖激酶抑制剂细胞周期素依赖激酶抑制剂-1A-1A）Cellcyclearrest细胞周期停滞细胞周期停滞ApoptosisMDM2MDM2（小鼠双微体扩增基因（小鼠双微体扩增基因2 2）P14arf(p14P14arf(p14可变可变阅读框基因阅读框基因)Manyfactors(主要是造成基因组完整性的损伤主要是造成基因组完整性的损伤)GADD45（生长阻滞和（生长阻滞和DNADNA损伤诱导蛋白损伤诱导蛋白4545）Morethan100proteins+-+（3 3）p53 p53 基因分型基因分型 p53p53 基因分为野生型和突变型，它的表达产物也分为野基因分为野生型和突变型，它的表达产物也分为野生型和突变型生型和突变型 野生型野生型p53p53极不稳定，半衰期仅为数分钟，并具有反式激极不稳定，半衰期仅为数分钟，并具有反式激活功能和光谱的抑制肿瘤的功能。活功能和光谱的抑制肿瘤的功能。突变型突变型p53p53具有癌基因的功能，促进癌细胞的恶性转化。具有癌基因的功能，促进癌细胞的恶性转化。（4 4）p53 p53 基因异常与肿瘤基因异常与肿瘤p53p53基因缺失或突变已被证实是绝大多数肿瘤发生的原因之一基因缺失或突变已被证实是绝大多数肿瘤发生的原因之一 肿瘤中肿瘤中p53p53的突变形式：的突变形式：点突变、缺失突变、插入突变、移码突变、基因重排。点突变、缺失突变、插入突变、移码突变、基因重排。绝大多数突变集中在第绝大多数突变集中在第5-85-8外显子处，即外显子处，即“热点突变热点突变”(以以175175、248248、249249、273273、282282位点突变最高，不同种类肿瘤不同）位点突变最高，不同种类肿瘤不同）。少数突变存在于其它外显子或内含子的剪切位点上。少数突变存在于其它外显子或内含子的剪切位点上。p53p53大大多数点突变是引起蛋白功能改变的错义突变，少数是无义突多数点突变是引起蛋白功能改变的错义突变，少数是无义突变或终止码突变。变或终止码突变。3、NF1基因基因(多发性神经纤维瘤基因多发性神经纤维瘤基因1型型)4、WT1基因（肾母细胞瘤基因基因（肾母细胞瘤基因1型）型）四、癌基因与抑癌基因协同致癌作用四、癌基因与抑癌基因协同致癌作用 由于恶性变是多步骤的过程，恶性肿瘤形成以后癌细胞经过不断由于恶性变是多步骤的过程，恶性肿瘤形成以后癌细胞经过不断的突变和选择，其恶性行为逐步升级即演进（的突变和选择，其恶性行为逐步升级即演进（progressionprogression）（包括侵润、转移及治疗过程中发生的抗放射性、抗药性），理（包括侵润、转移及治疗过程中发生的抗放射性、抗药性），理应涉及许多基因的的激活并参与作用，但目前仅变恶性变而言，应涉及许多基因的的激活并参与作用，但目前仅变恶性变而言，需要多少个肿瘤基因参与，还不够清楚。至于恶性肿瘤形成以后，需要多少个肿瘤基因参与，还不够清楚。至于恶性肿瘤形成以后，哪些基因产物与恶性肿瘤的演进过程有关更是基本上空白的领域。哪些基因产物与恶性肿瘤的演进过程有关更是基本上空白的领域。单个肿瘤基因的致癌作用，仅仅在动物体建株细胞中得到单个肿瘤基因的致癌作用，仅仅在动物体建株细胞中得到证明，证明，以具有突变的以具有突变的 rasras基因为例，仅在小鼠基因为例，仅在小鼠NIH3T3NIH3T3，大鼠，大鼠RAT-1RAT-1，中国仓鼠（，中国仓鼠（CHEFCHEF）等成纤维细胞中能致使恶变，最近）等成纤维细胞中能致使恶变，最近有报道用小鼠乳腺上皮细胞株同样可作为受体细胞。有报道用小鼠乳腺上皮细胞株同样可作为受体细胞。必须指出：过去不少人指责必须指出：过去不少人指责NIH3T3NIH3T3是已经超越恶性变最早是已经超越恶性变最早期阶段、染色体核型不正常的细胞，因而用于分离肿瘤基因不期阶段、染色体核型不正常的细胞，因而用于分离肿瘤基因不可靠。实际上，这种看法还不全面，应该说所有上述列举的细可靠。实际上，这种看法还不全面，应该说所有上述列举的细胞，均属建株的细胞，已具有永生化（胞，均属建株的细胞，已具有永生化（immoutalizationimmoutalization）的）的特征，演化到恶性变的第一个台阶，因此用它的作为受体细胞，特征，演化到恶性变的第一个台阶，因此用它的作为受体细胞，可以说明某些原瘤基因已被激活，但是并不等于人体肿瘤中激可以说明某些原瘤基因已被激活，但是并不等于人体肿瘤中激活肿瘤基因仅限于这几种。根本的原因是，除上述细胞均非活肿瘤基因仅限于这几种。根本的原因是，除上述细胞均非“正常正常”细胞以外，细胞以外，DNADNA转染技术本身也有很大局限性转染技术本身也有很大局限性。(一一)单个肿瘤基因的作用单个肿瘤基因的作用 两类肿瘤基因的协同作用，仅在啮齿类原代培养细胞系统得两类肿瘤基因的协同作用，仅在啮齿类原代培养细胞系统得到了证明。到了证明。在原代培养成纤维细胞（大鼠、金仓鼠）中，细胞在原代培养成纤维细胞（大鼠、金仓鼠）中，细胞恶变需要两大类肿瘤基因参与作用，一类是促使细胞永生化，恶变需要两大类肿瘤基因参与作用，一类是促使细胞永生化，包括包括c-mycc-myc，N-N-mycmyc，p53AdElap53AdEla、EBVEBV的的EBVA-2EBVA-2，SV40TSV40T等；第二等；第二类是促使细胞形态学出现恶变特征，及软琼脂中生长等，包括类是促使细胞形态学出现恶变特征，及软琼脂中生长等，包括Ha-Ha-rasras，Ki-rasKi-ras，AdElbAdElb，PomTPomT（多瘤病毒中（多瘤病毒中T T基因）等。基因）等。上述肿瘤基因包括某些细胞本身的肿瘤基因和外源性病毒的上述肿瘤基因包括某些细胞本身的肿瘤基因和外源性病毒的某些片段。只有两类肿瘤基因协同作用，才能使细胞完全恶变，某些片段。只有两类肿瘤基因协同作用，才能使细胞完全恶变，不仅在体外显示恶性特征，而且能在裸鼠体内形成肿瘤。不仅在体外显示恶性特征，而且能在裸鼠体内形成肿瘤。(二二)两类肿瘤基因的协同作用两类肿瘤基因的协同作用(三三)人体细胞系统肿瘤基因的作用人体细胞系统肿瘤基因的作用在人体细胞中，上述两类肿瘤基因的协同作用，仍不足以在人体细胞中，上述两类肿瘤基因的协同作用，仍不足以引起细胞恶变。例如，突变的引起细胞恶变。例如，突变的rasras基因和基因和mycmyc基因并不能使人成基因并不能使人成纤维细胞或造血细胞恶变，这提示，应考虑到几种可能性：纤维细胞或造血细胞恶变，这提示，应考虑到几种可能性：1.1.可能尚需其他肿瘤基因的参与使人体细胞恶变，除上述可能尚需其他肿瘤基因的参与使人体细胞恶变，除上述两类肿瘤基因，还需要其它肿瘤基因的参与，包括生长因子或两类肿瘤基因，还需要其它肿瘤基因的参与，包括生长因子或受体基因的改变等。受体基因的改变等。2.2.可能尚需抗癌基因的失活或丢失，要使人体细胞恶变，可能尚需抗癌基因的失活或丢失，要使人体细胞恶变，激发的肿瘤基因需要在另一类基因（抗癌基因）发生失活或丢激发的肿瘤基因需要在另一类基因（抗癌基因）发生失活或丢失的条件下才能发挥作用。失的条件下才能发挥作用。3.3.可能尚需细胞内基因组遗传稳定性受破坏，要使激活的可能尚需细胞内基因组遗传稳定性受破坏，要使激活的肿瘤基因在人体细胞恶变中发挥作用，需要一个前提，即细胞肿瘤基因在人体细胞恶变中发挥作用，需要一个前提，即细胞内基因组的遗传稳定性受到破坏，这种情况可能由化学致癌物内基因组的遗传稳定性受到破坏，这种情况可能由化学致癌物或病毒所引起。或病毒所引起。对癌基因与抗癌基因的评论对癌基因与抗癌基因的评论n如果说癌基因是一个涵义混乱不确切的命名，抗癌如果说癌基因是一个涵义混乱不确切的命名，抗癌基因是同样的模糊不清基因是同样的模糊不清n所谓癌基因与抗癌基因都是一大类控制细胞生长和所谓癌基因与抗癌基因都是一大类控制细胞生长和分化的基因，对其单个基因来说，它的产物所具有分化的基因，对其单个基因来说，它的产物所具有的功能因细胞种类甚至细胞发育阶段而异的功能因细胞种类甚至细胞发育阶段而异1 1癌基因与抗癌基因的相对意义癌基因与抗癌基因的相对意义:同一种癌基因及其产物，在不同细胞中可起完全同一种癌基因及其产物，在不同细胞中可起完全 相反的作用相反的作用n最典型的例子是最典型的例子是rasras基因及其产物基因及其产物p21p21。在成纤维细胞中已有在成纤维细胞中已有充分证据说明，微量注入充分证据说明，微量注入p21p21蛋白能使细胞迅速进入蛋白能使细胞迅速进入S S期和开期和开始分裂。人始分裂。人rasras基因可使成纤维细胞和某些上皮细胞恶变。基因可使成纤维细胞和某些上皮细胞恶变。但对点突变的嗜铬细胞但对点突变的嗜铬细胞瘤瘤pc12pc12细胞，将细胞，将rasras基因引入或微量基因引入或微量注射注射p21p21使恶性细胞停止分裂并开始分化。使恶性细胞停止分裂并开始分化。nsrcsrc基因对鸡成纤维细胞中的致癌作用是确定无疑的，但在基因对鸡成纤维细胞中的致癌作用是确定无疑的，但在胚胎发育过程中，胚胎发育过程中，srcsrc基因的表达神经系统的分化密切相关，基因的表达神经系统的分化密切相关，估计这样的例子可能不尽是个别的估计这样的例子可能不尽是个别的n从生物学意义上来说，从生物学意义上来说，rasras基因对成纤维细胞来说是癌基因，基因对成纤维细胞来说是癌基因，对交感神经切来源的对交感神经切来源的pc12pc12来说是抗癌基因。来说是抗癌基因。同一基因的产物，是促进生长或抑制生长，是抗癌还是致癌，同一基因的产物，是促进生长或抑制生长，是抗癌还是致癌，似乎不取决于该基因的本身，而决定于细胞类别的差异。同时似乎不取决于该基因的本身，而决定于细胞类别的差异。同时提示不同细胞中以提示不同细胞中以rasras基因产物的效应系统不同，因此最后的基因产物的效应系统不同，因此最后的生物学功能也不同。生物学功能也不同。2.2.促进和抑制生长物质的双重性促进和抑制生长物质的双重性n顾名思义，应将生长因子列入癌基因的范畴，而生长抑制因子顾名思义，应将生长因子列入癌基因的范畴，而生长抑制因子则应属抗癌基因之列。事实上，生长因子对不同细胞的作用差则应属抗癌基因之列。事实上，生长因子对不同细胞的作用差别很大，除了受体的因素外，生长因子既可促进细胞生长，也别很大，除了受体的因素外，生长因子既可促进细胞生长，也可抑制细胞生长。同样，生长抑制因子既可抑制细胞生长，也可抑制细胞生长。同样，生长抑制因子既可抑制细胞生长，也可促进细胞生长。因此，不区别细胞的种类即判断哪些基因是可促进细胞生长。因此，不区别细胞的种类即判断哪些基因是促进或抑制生长，显然是不合理的促进或抑制生长，显然是不合理的3 3肿瘤是一种异常生长肿瘤是一种异常生长n早在上一世纪，早在上一世纪，VirchowVirchow已提出肿瘤是一种异常生长的疾病。已提出肿瘤是一种异常生长的疾病。癌细胞是一种以自主的，带有分化缺陷的持续生长的细胞癌细胞是一种以自主的，带有分化缺陷的持续生长的细胞n癌基因与抗癌基因的研究，尤其是前者，从基因水平揭开了控癌基因与抗癌基因的研究，尤其是前者，从基因水平揭开了控制细胞生长和分化的物质基础，应该既不受癌基因或抗癌基因制细胞生长和分化的物质基础，应该既不受癌基因或抗癌基因的概念所束缚，同时也充分利用上述研究的大量材料，来揭示的概念所束缚，同时也充分利用上述研究的大量材料，来揭示肿瘤发生的机制肿瘤发生的机制第二节第二节 肿瘤的基因治疗肿瘤的基因治疗 以基因为靶点的治疗（以基因为靶点的治疗（Gene-targeted therapy），），将遗传物质导入人体组织或细胞所进行的疾病的治疗。将遗传物质导入人体组织或细胞所进行的疾病的治疗。目的基因及其作用目的基因及其作用一、调节机体免疫一、调节机体免疫1 1、增加肿瘤的免疫原性。、增加肿瘤的免疫原性。2 2、提高、提高刺激信号的表达。刺激信号的表达。3 3、利用肿瘤特异性抗原研制肿瘤疫苗（肿瘤特异性抗、利用肿瘤特异性抗原研制肿瘤疫苗（肿瘤特异性抗原的制备）原的制备）:如如脑癌疫苗、肾癌疫苗和宫颈癌疫苗等脑癌疫苗、肾癌疫苗和宫颈癌疫苗等 肿瘤基因治疗的策略肿瘤基因治疗的策略二、肿瘤细胞与正常细胞差异表达基因二、肿瘤细胞与正常细胞差异表达基因1 1、抑癌基因基因治疗、抑癌基因基因治疗 将抑癌基因通过各种途径导入肿瘤细胞，重建失活的将抑癌基因通过各种途径导入肿瘤细胞，重建失活的抑癌基因功能，恢复细胞正常生长表型，或诱导细胞抑癌基因功能，恢复细胞正常生长表型，或诱导细胞凋亡，从而达到控制肿瘤细胞异常生长的目的。凋亡，从而达到控制肿瘤细胞异常生长的目的。p53p53基因治疗：基因治疗：20032003年，中国开发的重组人年，中国开发的重组人p53p53腺病毒注射液腺病毒注射液 GendicineGendicine(今又生今又生)上市，上市，20072007年年4 4月，美国开发的月，美国开发的AdvexinAdvexin开始开始IIIIII期临床研究的疗效分析而进入上市审批程序。期临床研究的疗效分析而进入上市审批程序。2 2、抗血管生成治疗、抗血管生成治疗 肿瘤的生长与正常的组织的另一个特点是其生长依肿瘤的生长与正常的组织的另一个特点是其生长依赖新生血管形成。赖新生血管形成。3 3、自杀基因基因治疗、自杀基因基因治疗 将自杀基因单纯胞疹病毒胸腺嘧啶激酶（将自杀基因单纯胞疹病毒胸腺嘧啶激酶（HSV-TKHSV-TK）导）导入肿瘤细胞，能将药物前体入肿瘤细胞，能将药物前体ACVACV或或GCVGCV转化为对细胞有转化为对细胞有毒的代谢产物，从而特异的杀伤肿瘤细胞毒的代谢产物，从而特异的杀伤肿瘤细胞。基因导入的方法基因导入的方法（一）物理（一）物理/化学方法化学方法1 1、裸露、裸露DNADNA直接注射。注射直接注射。注射gene gungene gun2 2、脂质体共转化。体外细胞转化。、脂质体共转化。体外细胞转化。3 3、受体介导的基因导入。、受体介导的基因导入。病毒载体。病毒载体。（二）病毒载体系统病毒载体系统