医学遗传学肿瘤遗传学ppt课件

1 肿瘤遗传学 2 肿瘤 Tumor 指一群生长失去正常调控的细胞形成的新生物 肿瘤细胞是一个累积了不同基因突变的体细胞 故肿瘤属于体细胞遗传病 种系突变 产生遗传性肿瘤散发突变 产生散发性肿瘤 3 目前已发现的肿瘤几乎涉及了所有类型的细胞 组织及器官系统 4 肿瘤基因组计划 2008年6月国际癌症基因组计划成立 由加拿大 美国 英国 中国 澳大利亚 西班牙 法国 德国 印度 日本 意大利等多个国家合作 希望在2020年以前找出所有困扰人类的致癌基因元凶 2009年12月 桑格研究所在 自然 杂志上刊文宣布 他们率先在世界上破译了肺癌 皮肤癌和乳腺癌的全部基因密码 并绘制出相应的肿瘤基因图谱 浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所对结直肠癌研究已经取得了初步的数据 5 数目异常结构异常 第一节染色体异常与肿瘤 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 Boveri1914 6 第一节染色体异常与肿瘤 一 肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异 单克隆起源 主导克隆 干系 stemline 众数 非主导克隆 旁系 sideline 单克隆起源 多克隆性 7 第一节染色体异常与肿瘤 一 肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异 8 第一节染色体异常与肿瘤 一 肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异 肿瘤细胞大多为非整倍体 有超二倍体 亚二倍体 亚三倍体 亚四倍体等 特点 实体瘤 三倍体左右癌性积水 数目变化较大 常超过四倍体 9 肿瘤细胞中染色体数目异常 一 肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异 10 肿瘤细胞中染色体结构异常 一 肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异 11 标记染色体 markerchromosome 染色体断裂 重排形成的结构异常的染色体经常出现于某一种肿瘤细胞中 特异性标记染色体 在某种肿瘤或某类肿瘤中恒定出现 具有特定形态的结构异常染色体 对该肿瘤具有代表性 一 肿瘤细胞的克隆演进与染色体变异 12 markerchromosome 1960年CML患者骨髓和外周血淋巴细胞中 发现一个很小的近端着丝粒染色体 小于G组染色体 被称为Ph染色体 二 标记性染色体的发现及意义 13 意义 鉴别诊断依据 早期诊断依据 预后判断依据 Ph染色体 t 9 22 9pter 9q34 22q11 22qter 22pter 22q11 9q34 9qter 14 14q 染色体 t 8 14 q24 q32 见于90 的Burkitt淋巴瘤 非洲儿童恶性淋巴瘤 15 其他标记染色体 16 一 癌基因的发现与识别 1910年Rous发现鸡肉瘤病毒 RSV RNA反转录病毒 1969年 Huebner Hodaro提出癌基因假说 1970年 Temin等发现致癌的RNA病毒中存在反转录酶1970年 Martin发现RSV基因组中的V Src 1976年Bishop证明正常细胞中存在与v src同源序列 细胞癌基因或原癌基因 80年代初Weinberg等几个实验室通过转染实验证明人体细胞中的癌基因H ras 现已发现100多种的oncs 第二节癌基因 1966年 1975年 1989年 17 通过转染实验证明人体细胞中的癌基因H ras 一 癌基因的发现与识别 18 病毒癌基因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 正常细胞内存在与病毒癌基因同源的基因 称为细胞癌基因 序列上高度同源 有内含子 不致癌 但突变后可致癌 无内含子 致癌 二 癌基因 原癌基因及其功能 19 癌基因 oncogene 使细胞发生癌变 引起细胞无限增殖和恶性转化的基因 原癌基因 proto oncogene 正常细胞内存在的 参与细胞生长分化并具有使细胞癌变潜能的基因 在肿瘤细胞中原癌基因往往被激活 处于活跃表达的状态 20 依其编码产物的功能及生化特性的不同分类 二 癌基因 原癌基因及其功能 1 生长因子 2 生长因子受体 Pdgfb fgf3 21 3 信号转导因子 4 转录因子 5 细胞凋亡调节因子 src MDM2 22 23 原癌基因蛋白产物在细胞内的分布 24 三 细胞癌基因的激活机制 25 1 基因突变 癌基因在细胞水平呈显性 一个等位基因的突变足以使正常细胞发生恶变 26 2 基因扩增 癌基因在结构上没有改变 但其拷贝数不断扩增而增多 导致其产物增加 均质染色区 HSRs 扩增过程在某一染色体区域产生一系列重复DNA片段 即特殊复制的染色体区带模式 双微体 DMs 染色体区域重复复制形成许多DNA片段释放到胞浆中 在DNA染色后 这些多余的染色体DNA成分形成连在一起的双点样形状 如在40 的神经母细胞瘤细胞中 N myc原癌基因被扩增了200倍以上 27 均质染色区 HSR 和双微体 DM 28 3 染色体重排 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 29 基因激活Burkitt淋巴瘤t 8 14 q24 q32 8q24上的C myc基因受14q32的免疫球蛋白重链的调控因子控制 使C myc基因激活 细胞异常增殖 30 基因融合慢粒白血病 CML t 9 22 q34 q11 BCR ABL融合蛋白可使骨髓肿瘤细胞克隆增多 31 细胞癌基因的激活机制 突变基因扩增染色体重排 a 基因激活b 基因融合 32 第三节肿瘤抑制基因 肿瘤抑制基因 tumorsuppressorgene TSG 能够抑制肿瘤发生的基因称为肿瘤抑制基因 是一类存在于正常细胞中的 与原癌基因共同调控细胞生长和分化的基因 也称为抗癌基因 anti oncogene 和隐性癌基因 recessiveoncogene 33 一 肿瘤抑制基因的发现 1 细胞融合实验 Harris 1969 四倍体杂种细胞无恶性表型传代过程中 随正常染色体的逐渐丢失 杂种细胞的恶性表型逐步恢复推测正常细胞中可能存在另一种抑制肿瘤发生的基因 肿瘤抑制基因 34 正常细胞中存在的一类调节细胞生长增殖分化的基因 具有抑制肿瘤细胞增殖作用 与原癌基因区别 原癌基因是显性基因 一个等位基因突变 激活 即可显示致癌效应 肿瘤抑制基因的突变 则是隐性的 一个肿瘤抑制等位基因发生突变 失活 不会发生致癌效应 即只有当其一对基因突变形成隐性纯合才丧失功能 失去抑制肿瘤发生的作用 故亦称隐性癌基因 肿瘤抑制基因 35 36 第一个被克隆的肿瘤抑制基因 TSG RB 1983年Cavanee用13q12 q14片段为探针 经杂交实验确证在此区域存在一个4 7kb的基因 1986年Friend首先分离一cDNA克隆 LeeWH进行了RB基因测序 1988年SuHuangHJ用反转录酶为载体将RB导入RB细胞系 基因表达并抑制肿瘤特征 证实RB是一个TSG 37 1 TP53 tumorproteinp53 基因 基因定位于17p13 1 长20kb 11个外显子 编码393个氨基酸 53kD蛋白 与目前已知的任何一种肿瘤抑制基因和癌基因相比 TP53基因在50 左右的人类恶性肿瘤中存在变异 占第一位 P53蛋白作为转录因子 参与细胞周期调控 DNA修复 细胞分化 细胞凋亡等 二 部分重要的肿瘤抑制基因 38 P53与细胞周期调控 39 P53失活机制 1 p53基因自身突变 使p53丧失与DNA结合 2 MDM2癌基因的负调节 3 p53蛋白与癌蛋白之间的相互作用 40 二 部分重要的肿瘤抑制基因 2 视网膜母细胞瘤基因 RB 定位于人13q14 1 200kb长含有27个外显子 2个较大的内含子mRNA全长4 7kb 编码105kD蛋白 928个氨基酸 是一与DNA结合的磷酸化蛋白质脱磷酸化或低磷酸化的Rb蛋白对于细胞从G1期进入S期有抑制作用 41 RB与细胞周期 G1 S G2 M RB E2F Cyclin cdk E2F 磷酸化 P16 P21 P27等 b及其产物在细胞周期的G1期发挥调控 40 的癌症发生Rb的突变或缺失 RB蛋白质是细胞周期G1 S期的因子 起DNA复制阻断的作用 它能与失活的转录因子E2F结合 防止DNA复制 Rb的突变使其蛋白质失活 E2F被释放 诱导DNA不断复制 使细胞无休止地分裂 42 3 其他肿瘤抑制基因 WT111p13Wilms瘤MST1 p16 9p21恶性黑色素瘤 肺癌 胰腺癌 CDKN2A 膀胱癌 头颈部肿瘤 白血病MST2 p15 9p21儿童急性淋巴母细胞性白血病 CDKN2B 非小细胞性肺癌NF117q11 2神经纤维瘤CDKN1A P21 6p21 1多种肿瘤CDKN1B P27 12p13多种肿瘤BRCA1基因17q21乳腺癌DCC基因18q21 2结直肠癌APC5q21结直肠癌Nm23基因17q21 3肿瘤转移抑制基因 43 1 视网膜母细胞瘤 ADMIM180200 第四节遗传型恶性肿瘤 一 常染色体显性遗传的恶性肿瘤综合征 起源 儿童期 多在4岁以前 发病的一种眼内的恶性肿瘤 发生率约1 21000 1 10000临床表现 早期为眼底灰白色肿块 多无自觉症状 以后肿瘤长入玻璃体 使瞳孔呈黄色光反射时 才容易被发现 称为 猫眼 此后穿破角膜 巩膜向眼外生长 44 视网膜母细胞瘤眼内生长期 肿瘤长入玻璃体猫眼 肿瘤随后穿破角膜 巩膜向眼外生长 45 视网膜母细胞瘤 RB 遗传性非遗传性 散发型 AD遗传散发家族史无双侧单侧 约90 早发晚发40 60 46 2 肾母细胞瘤 Wilms瘤 WT MIM194090 起源 起源肾内残留的后肾胚芽组织 婴幼儿恶性胚胎肿瘤 发病率为1 10000 3 4的肿瘤发生在4岁以前 90 在20岁前发生 可分为遗传型和非遗传型 临床表现 患者腹部有无症状的肿块 巨大的肿块下缘可进入盆腔 出现血尿 腹痛或肠梗阻 47 48 Wilms瘤如伴有无虹膜 泌尿生殖道畸形 智力低下 则称为WAGR综合征 该综合征患者有11号染色体短臂的中间缺失 del 11 p13 因此认为11p13位点载有肿瘤抑制基因 2 肾母细胞瘤 Wilms瘤 WT MIM194090 49 Wilms瘤基因 WT 是一种抑癌基因 基因产物为一种有锌指结构的蛋白质 与早期生长反应基因 EGR 1 的DNA相结合而抑制其转录激活作用 病因 WT纯合缺失 50 主要病理变化是大肠内广泛出现数十到数百个大小不一的息肉 严重者从口腔一直到直肠肛管均可发生息肉 息肉数量可达数千个 家族性腺瘤性息肉病如不予治疗 则出现癌变 且可表现为同时多原发性肠癌 主要症状为体重减轻 营养不良 肠梗阻 血性腹泻 3 家族性腺瘤性息肉综合征 MIM175100 APC基因 5q22 2 是该病的主要致病基因 51 二 常染色体隐性遗传 AR 的恶性肿瘤综合征 1 Bloom综合征 BSMIM210900 AR 东欧犹太人的后裔中多见 临床特征身材矮小 发育迟缓慢性感染 免疫功能缺陷日光敏感性面部红斑轻度颜面畸形30岁前多发肿瘤和白血病 52 分子遗传学基础 致病基因BLM定位于15q26 1 1 Bloom综合征 BSMIM210900 细胞遗传学改变 微核率增加 姐妹染色单体交换率 SCE 增高 染色体易断裂和结构畸形 四射体存在 53 微核 SCE 姐妹染色单体交换 增高 54 四射体存在 55 AR 发病率1 350000 儿童骨髓疾病 患者全血细胞减少 又称先天性全血细胞减少症 2 Fanconi贫血 FAMIM227650 临床特征 典型先天性再障 常伴先天畸形 特别是骨骼系统 如拇指短小或缺如 多指 桡骨缩短 体格矮小 小头 眼裂小 少数有心 肾畸形等 皮肤色素沉着及咖啡牛奶样色斑 儿童期发生肿瘤的风险增高 特别是白血病 病因 缺少核酸外切酶 56 2 Fanconi贫血 FAMIM227650 57 非同源染色体之间的交联 2 Fanconi贫血 FAMIM227650 58 AR 常在儿童期发病 患者1岁起进行性小脑共济失调 3 共济失调性毛细血管扩张症 ATMIM208900 临床特征 小脑共济失调 肺部反复感染 对射线异常敏感 眼 面部 颈部皮肤毛细血管扩张 易发白血病和免疫缺陷 常死于感染性疾病 染色体不稳定性增加 59 致病基因 AT 11q22 3多数突变造成AT基因的截短或大片段的缺失 AT是一种多系统综合征 累及多种组织和细胞 如小脑普肯野细胞 成纤维细胞及淋巴细胞等都表现出对射线的异常敏感 3 共济失调性毛细血管扩张症 ATMIM208900 60 4 着色性干皮病 XPMIM278700 AR 1 250000 临床表现 主要是皮肤对紫外线非常敏感 日光照射后可发生色素沉着 红斑等病变 可恶变为基底细胞癌或鳞状上皮癌 常在儿童期发生恶性肿瘤 并死于癌转移 有些患者还伴有生长迟缓 性发育不良 智力障碍 小头和神经性耳聋等神经方面的表现 61 4 着色性干皮病 XPMIM278700 62 着色性干皮病 病因 XP基因突变 缺少核酸内切酶 DNA的切除修复系统有缺陷 不能切除紫外线诱发的嘧啶二聚体 因而导致突变率增高 63 第五节肿瘤发生的遗传学理论 单克隆起源假说 1 癌基因理论 2 多步骤损伤学说 3 4 二次突变学说 5 肿瘤发生的染色体理论 64 一 单克隆起源假说 肿瘤是由单个突变细胞增殖而成的 即为突变细胞的单克隆增殖细胞群 证据 G6PD活性的检测特异性标记染色体 65 二 癌基因理论 66 人类肿瘤的发生发展与体细胞中累积的各种遗传学改变相关 这些遗传变异涉及染色体重排和原癌基因的激活 原癌基因是正常细胞中的一些基因 是细胞生长发育所必需的 一旦这些基因在表达时间 表达部位 表达数量及表达产物结构等方面发生了异常 就可以导致细胞无限增殖并出现恶性转化 二 癌基因理论 67 三 肿瘤发生的二次突变学说 20世纪70年代 Knudson视网膜母细胞瘤 RB AD遗传 家族史 双侧 早发 散发 无家族史 单侧 晚发 68 1971年 Knudson提出二次突变学说 连续两次基因突变使正常细胞转化为癌细胞 生殖细胞突变 体细胞突变 遗传性肿瘤正常体细胞两次突变 散发性肿瘤 二 肿瘤发生的二次突变学说 69 三 肿瘤发生的二次突变学说 70 1914年 Boveri肿瘤染色体理论 四 肿瘤发生的染色体理论 肿瘤细胞来源于正常细胞 肿瘤细胞是具有染色体异常的缺陷细胞染色体畸变是引起正常细胞向恶性转化的主要原因 71 五 多步骤损伤学说 72 五 多步骤损伤学说 肿瘤的发生过程中 涉及多个基因的联合作用 每个基因的改变只完成其中的一个步骤 73 细胞增殖异常干细胞化 正常细胞 细胞克隆性扩增良性肿瘤形成 致癌因素 启动期 促进期 促癌因素 恶性肿瘤侵袭与转移 恶性肿瘤形成 进展期 转移期 五 多步骤损伤学说 74 五 多步骤损伤学说 细胞癌变往往需要多个肿瘤相关基因的协调作用 经过多个阶段的演变 不同阶段涉及不同肿瘤相关基因的激活与失活 基因的失活在时间上有先后顺序 在空间位置上也有一定的配合 这些基因共同作用最终形成肿瘤的表型 75 第六节肿瘤与环境 一 化学因素 启动阶段 致癌剂与DNA共价结合引起体细胞突变促进阶段 促癌剂促进细胞增殖生长的基因表达发生改变 以形成癌前病灶 进展阶段 癌前细胞继续暴露于致癌物会加速细胞生长和扩展 从局域性损伤到具有转移侵袭性肿块 致癌剂 具高度亲电子性 76 第六节肿瘤与环境 一 化学因素 二 生物因素 肝炎病毒与肝癌HBV HCV人乳头瘤病毒 HPV 与肿瘤Epstein Barr病毒 EBV 与肿瘤幽门螺旋杆菌与胃癌 77 第六节肿瘤与环境 一 化学因素 致癌剂 具高度亲电子性 二 生物因素 三 物理因素 电离辐射 紫外线 辐射能量 如紫外线或电离辐射 在体外使细胞转化 在体内诱发肿瘤 辐射起致突变作用 通过造成DNA损伤 染色体断裂而引起细胞的恶性转化 78 第六节肿瘤与环境 79 为保护工作人员免受射线的伤害 国家制定的放射防护条例规定最大允许量为5Rem 测量放射人员受量单位 此外 放射工作人员应接受剂量监督 定期做保健检查 放射防护的基本原则是 减少受照剂量 照射量与源的放射性强度成正比 在不影响工作的情况下 应尽量减少操作人员的受量 使其在国家制定的允许标准之内 缩短受照时间 照射量随接触时间而增加 在保证医疗质量条件下 工作宜迅速 减少在其周围的停留时间 增加辐射距离 照射量与距离的平方成反比 可利用长柄工具或机械手远距离操作 减少放射量 从而起到保护工作人员的作用 增加防护屏蔽 利用防护屏障可有效地减低照射量 80 肿瘤的发生既有环境因素的作用 也有遗传因素的作用 无论是原癌基因还是抑癌基因 都是调控细胞正常生长 增殖与分化的基因 肿瘤的发生是一个多因素 多阶段 累计渐进的过程 总结 81 本章节重点 原癌基因 癌基因 抑癌基因 特异性标记染色体 Ph染色体的概念癌基因激活的机制TP53基因 RB基因肿瘤发生的遗传理论