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1、分子肿瘤学分子肿瘤学癌癌 基基 因因 与与 抑抑 癌癌 基基 因因 Oncogene and tumor suppressor geneOncogene and tumor suppressor gene一、癌基因一、癌基因概念：概念：癌基因（癌基因（oncogeneoncogene）是一类被激活的基是一类被激活的基因，能促进恶性表型的形成，而激活意味因，能促进恶性表型的形成，而激活意味着原癌基因（着原癌基因（proto-oncogeneproto-oncogene)的表达在质的表达在质和量上的改变。和量上的改变。（一）病毒癌基因（一）病毒癌基因 virus oncogenevirus onc
2、ogene病毒癌基因病毒癌基因（virus oncogene,v-onc）：）：肿瘤病毒肿瘤病毒(大多数是逆转录病毒大多数是逆转录病毒)中存在中存在的能使靶细胞发生恶性转化的基因称为的能使靶细胞发生恶性转化的基因称为v-onc。1 1、RNARNA肿瘤病毒与癌基因肿瘤病毒与癌基因最初是在最初是在RousRous肉瘤病毒（肉瘤病毒（Rous Sarcoma Rous Sarcoma Virus,RSVVirus,RSV,为一种逆转录病毒）中发现的，第一为一种逆转录病毒）中发现的，第一个个病毒癌基因被称为病毒癌基因被称为v-rsc,该序列在病毒基因组中该序列在病毒基因组中不编码病毒的结构成分，对病
3、毒的复制也无作用。不编码病毒的结构成分，对病毒的复制也无作用。病毒癌基因来源于细胞癌基因：急性逆转录病毒癌基因来源于细胞癌基因：急性逆转录病毒在感染宿主的的过程中把宿主细胞原癌基因病毒在感染宿主的的过程中把宿主细胞原癌基因的的mRNA整合到病毒基因组内，经过某些修饰改整合到病毒基因组内，经过某些修饰改变成了病毒基因组的一部分，并具有致癌性。变成了病毒基因组的一部分，并具有致癌性。许多逆转录病毒具有许多逆转录病毒具有v-onc，是引起动物肿，是引起动物肿瘤的常见原因，但在人类很少引起肿瘤。瘤的常见原因，但在人类很少引起肿瘤。某些某些逆转录病毒不具有逆转录病毒不具有v-onc，但它的调节，但它的调
4、节序列（序列（LTRs)调节临近的宿主基因。例如调节临近的宿主基因。例如Mouse mammary tumour virus(MMTV)可上调宿主生长因子基因表达。可上调宿主生长因子基因表达。调节和调节和启动转录启动转录 LTR gag pol env src LTR 长末端长末端重复序列重复序列病毒癌基因病毒癌基因正常的病毒基因正常的病毒基因产生病毒产生病毒核心蛋白核心蛋白产生逆转录产生逆转录酶和整合酶酶和整合酶产生病毒产生病毒外膜蛋白外膜蛋白pp60pp60酪氨酸酪氨酸 激酶激酶病毒基因组结构病毒基因组结构2 2、DNADNA肿瘤病毒与癌基因肿瘤病毒与癌基因某些DNA病毒也具有致瘤性，如S
5、V40、乳头状瘤病毒等，但未能在正常细胞基因组中找到同源序列的原癌基因DNA病毒与逆转录病毒的区别在于前者能自主复制，而不需整合入宿主的染色体内DNA病毒能够通过自己的蛋白产物结合并失活宿主蛋白发挥作用，P53蛋白、pRb是主要靶蛋白（二）细胞癌基因和原癌基因（二）细胞癌基因和原癌基因 v-oncv-onc与正常组织中的某些基因序列高与正常组织中的某些基因序列高度同源，将正常组织中的这些基因称为原度同源，将正常组织中的这些基因称为原癌基因（癌基因（proto-oncogeneproto-oncogene)或细胞癌基因或细胞癌基因（cellular oncogene,cellular oncog
6、ene,c-oncc-onc）原癌基因的）原癌基因的产物具有促进正常细胞生长、增殖、分化产物具有促进正常细胞生长、增殖、分化和发育的功能。原癌基因激活后称为癌基和发育的功能。原癌基因激活后称为癌基因（因（oncogeneoncogene），可导致细胞癌变。癌基，可导致细胞癌变。癌基因的名称一般用因的名称一般用3 3个斜体小写字母表示，如个斜体小写字母表示，如myc、ras、src等。等。1 1、病毒癌基因与细胞癌基因的、病毒癌基因与细胞癌基因的比较比较病毒癌基因在两端通常有序列的丢失病毒癌基因在两端通常有序列的丢失病毒癌基因无内含子，细胞癌基因通常有病毒癌基因无内含子，细胞癌基因通常有内含子或
7、插入序列内含子或插入序列病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失二者的同源序列有一定程度的差异，功能二者的同源序列有一定程度的差异，功能上也有差异上也有差异2 2、细胞癌基因的特点、细胞癌基因的特点:1 1、广泛存在于生物界中；、广泛存在于生物界中；2 2、基因序列高度保守；、基因序列高度保守；3 3、它的作用通过其产物蛋白质来体现；、它的作用通过其产物蛋白质来体现；4 4、被激活后，可形成癌性的细胞转化基因。、被激活后，可形成癌性的细胞转化基因。3 3、癌基因家族、癌基因家族 oncogene familyoncogene family按其表达蛋白的功能分为：
8、按其表达蛋白的功能分为：sis家族家族-生长因子类生长因子类 src家族家族-生长因子受体生长因子受体/酪氨酸蛋白激酪氨酸蛋白激酶类酶类 ras家族家族-GTP结合蛋白类结合蛋白类 myc家族家族-核内核内DNA结合蛋白类结合蛋白类 myb家族家族-核内转录因子类核内转录因子类目前认为广义的目前认为广义的“癌基因癌基因”应当是：应当是：凡能编码生长因子、生长因子受体、细凡能编码生长因子、生长因子受体、细胞内生长信息传递分子，及与生长有关胞内生长信息传递分子，及与生长有关的转录调节因子的基因均应归属癌基因的转录调节因子的基因均应归属癌基因的范畴。的范畴。4、癌基因表达产物在细胞增殖信号转导中的、
9、癌基因表达产物在细胞增殖信号转导中的作用作用 癌基因编码产物对细胞增殖有调控作用，其癌基因编码产物对细胞增殖有调控作用，其编码的产物主要是：编码的产物主要是：（1 1）生长因子类：）生长因子类：如如 int-2 int-2编码成纤维细胞生编码成纤维细胞生长因子（长因子（TGFTGF）；）；sissis编码编码PDGFPDGF类似物；类似物；c-sisc-sis产物产物与与PDGFPDGF同源性达同源性达87%87%，与，与PDGFPDGF受体结合，影响细胞受体结合，影响细胞的生长、分裂、分化。当此类原癌基因异常表达的生长、分裂、分化。当此类原癌基因异常表达时，产生许多与生长因子相似的产物，使信
10、号转时，产生许多与生长因子相似的产物，使信号转导系统失调，导致细胞增生和出现永生化导系统失调，导致细胞增生和出现永生化（2 2）受体类：）受体类：许多膜受体都是癌基因编许多膜受体都是癌基因编码产物码产物跨膜生长因子受体的蛋白酪氨酸激酶：跨膜生长因子受体的蛋白酪氨酸激酶：如如erb-Berb-B（表皮细胞生长因子受体）；（表皮细胞生长因子受体）；fmsfms（巨噬细胞集落刺激因子受体）等（巨噬细胞集落刺激因子受体）等可溶性蛋白酪氨酸激酶受体如可溶性蛋白酪氨酸激酶受体如 met met，trk trk非蛋白激酶受体如非蛋白激酶受体如 erb-Aerb-A （甲状腺（甲状腺激素受体）；激素受体）；m
11、as mas（血管紧张素受体）（血管紧张素受体）（）低分子量蛋白（）低分子量蛋白 如如H-ras H-ras，k-rask-ras等，表达产物是低等，表达产物是低分子量蛋白，参与细胞增殖信号的转导分子量蛋白，参与细胞增殖信号的转导（）胞内蛋白激酶（）胞内蛋白激酶 与膜蛋白结合的蛋白酪氨酸激酶：如与膜蛋白结合的蛋白酪氨酸激酶：如ablabl及及srcsrc族（使底物酶蛋白酪氨酸残基磷族（使底物酶蛋白酪氨酸残基磷酸化后以活性形式结合于膜内侧，这一变酸化后以活性形式结合于膜内侧，这一变化同细胞的无限生长有关）化同细胞的无限生长有关）胞浆丝氨酸苏氨酸蛋白激酶：如胞浆丝氨酸苏氨酸蛋白激酶：如cotcot
12、，mosmos等等（5 5）胞浆调节蛋白：）胞浆调节蛋白：如如crkcrk（6 6）核内转录因子：）核内转录因子：如如c-mycc-myc ，l-mycl-myc等。等。编码产物为反式作用因子，们于核内，编码产物为反式作用因子，们于核内，可与某些特定的可与某些特定的DNADNA结合，影响复制、结合，影响复制、转录，从而影响细胞的增殖、分化和凋转录，从而影响细胞的增殖、分化和凋亡亡（三）原癌基因活化的机制（三）原癌基因活化的机制1、逆转录病毒激活原癌基因、逆转录病毒激活原癌基因 插入激活或插入致突变插入激活或插入致突变 转导激活转导激活2、人类原癌基因的激活、人类原癌基因的激活 点突变点突变 基
13、因易位（重排）基因易位（重排）基因扩增基因扩增 外基因机制外基因机制 1 1、逆转录病毒激活原癌基因、逆转录病毒激活原癌基因 有两个学说：有两个学说：插入激活或插入致突变插入激活或插入致突变 LTRs等结构具有启动子或增强子作用，等结构具有启动子或增强子作用，插入到原癌基因附近，可使其激活，如将插入到原癌基因附近，可使其激活，如将Moloney 肉瘤病毒的肉瘤病毒的LTR融合到融合到c-mos,则使则使其具有转化培养细胞的能力。其具有转化培养细胞的能力。转导激活转导激活 逆转录病毒与细胞基因组重组，将原癌基逆转录病毒与细胞基因组重组，将原癌基因整合入病毒基因组中，使因整合入病毒基因组中，使c-
14、oncc-onc转变为转变为v-oncv-onc而具有转化活性。如而具有转化活性。如v-ablv-abl基因是基因是 c-abl c-abl的的N N末末端被病毒端被病毒gaggag基因取代的产物，从而基因取代的产物，从而c-ablc-abl被激被激活活 2 2、人类原癌基因的激活、人类原癌基因的激活点突变（点突变（point mutation)point mutation)因重排（因重排（gene rearrangement)gene rearrangement)基因扩增（基因扩增（gene amplification)gene amplification)外基因机制（外基因机制（epige
15、netic)epigenetic)二、二、抑癌基因抑癌基因 tumor suppressor gene tumor suppressor gene（一）、抑癌基因的基本概念（一）、抑癌基因的基本概念又称抗癌基因（又称抗癌基因（anti-oncogeneanti-oncogene），是指存在于正），是指存在于正常细胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在抑常细胞内的一大类可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因。当该类基因发生突变其功能减弱癌作用的基因。当该类基因发生突变其功能减弱时可引起细胞恶性转化导致肿瘤的发生时可引起细胞恶性转化导致肿瘤的发生抑癌基因表达产物：主要包括跨膜受体，胞质调抑癌基因表达
16、产物：主要包括跨膜受体，胞质调节因子，结构蛋白，转录因子，转录调节因子，节因子，结构蛋白，转录因子，转录调节因子，细胞周期因子，细胞周期因子，DNADNA损伤修复因子等损伤修复因子等（二）、常见的抑癌基因（二）、常见的抑癌基因三、癌基因、抑癌基因与肿瘤发生三、癌基因、抑癌基因与肿瘤发生（一）癌基因恶性激活的机制（一）癌基因恶性激活的机制1 1、原癌基因点突变：（、原癌基因点突变：（point mutation)point mutation)一般是指原癌基因单碱基替换（一般是指原癌基因单碱基替换（single base single base substitution),substitution
17、),但也可以是碱基插入（但也可以是碱基插入（base base insertion)insertion)、碱基缺失、碱基缺失(base deletion)(base deletion)，rasras基基因的点突变最常见。如正常细胞因的点突变最常见。如正常细胞H-rasH-ras与肿瘤细胞与肿瘤细胞的的H-rasH-ras基因仅有一个碱基不同（基因仅有一个碱基不同（GCCGTCGCCGTC，甘，甘缬），导致功能改变缬），导致功能改变2 2、原癌基因获得外源启动子、原癌基因获得外源启动子 ：往往由于逆录病毒往往由于逆录病毒的强启动子插入原癌基因的上游所致的强启动子插入原癌基因的上游所致 如如ALV
18、ALV引起引起的淋巴瘤细胞中，的淋巴瘤细胞中，c-mycc-myc的表达增加上百倍的表达增加上百倍3 3、原癌基因甲基化程度降低而激活，属于外基、原癌基因甲基化程度降低而激活，属于外基因机制（因机制（epigenetic)epigenetic)DNADNA分子甲基化有稳定双螺旋结构，阻抑转录分子甲基化有稳定双螺旋结构，阻抑转录的作用。如结肠腺癌和小细胞肺癌中，的作用。如结肠腺癌和小细胞肺癌中，c-rasc-ras基因比邻近正常组织中甲基化明显降低，导致基因比邻近正常组织中甲基化明显降低，导致原癌基因激活原癌基因激活4 4、基因扩增（、基因扩增（gene amplification)gene a
19、mplification)原癌基因以某种不适当的方式被复制，拷贝增原癌基因以某种不适当的方式被复制，拷贝增多，过度表达。采用细胞内微注射法证实，正多，过度表达。采用细胞内微注射法证实，正常常p21rasp21ras在高浓度时具有转化活性。在高浓度时具有转化活性。如如HL60HL60细胞株中细胞株中c-mycc-myc有大量扩增有大量扩增5 5、基因重排（、基因重排（gene rearrangement)gene rearrangement)使原癌使原癌基因激活基因激活 如慢性粒细胞白血病的如慢性粒细胞白血病的 PhPh染色体为染色体为 t t（9 9；2222），使），使c-ablc-abl从
20、从9 9号染色体易位到号染色体易位到2222号号染色体上的染色体上的bcrbcr基因旁，组成融合基因，表达基因旁，组成融合基因，表达bcr-ablbcr-abl融合蛋白，该产物有较高的蛋白融合蛋白，该产物有较高的蛋白酪氨酸激酶活性。酪氨酸激酶活性。如如Buekitt Buekitt 淋巴瘤的淋巴瘤的8q248q24与与14q3214q32的易位使的易位使c-mycc-myc与与IgHIgH重排蛋白酪氨酸重排蛋白酪氨酸激酶活性。激酶活性。9 22ablbcr922 phbcr/abl 图11-4-2 Ph染色体及融合基因模式图 t(9;22)(q34;q11)（二）癌基因激活与肿瘤的发生（二）癌
21、基因激活与肿瘤的发生1 1、肿瘤发生学说：、肿瘤发生学说：多阶段假说多阶段假说 正常细胞中含有多种正常细胞中含有多种原癌基因，当受到某些理化因素，生物原癌基因，当受到某些理化因素，生物因素等致癌因子作用后，经过启动阶段因素等致癌因子作用后，经过启动阶段（initiating stageinitiating stage）、促癌阶段）、促癌阶段（promoting stagepromoting stage）、演进阶段）、演进阶段（progressing stageprogressing stage）最终转变成癌）最终转变成癌细胞细胞（1 1）Initiating StageInitiating S
22、tage：细胞受癌细胞受癌性启动因子作用，性启动因子作用，DNADNA发生改变，成发生改变，成为癌前细胞，但表型正常。各种干细为癌前细胞，但表型正常。各种干细胞及处于分裂增殖中的细胞对启动因胞及处于分裂增殖中的细胞对启动因子更敏感子更敏感（2 2）Promoting StagePromoting Stage：在启动因子在启动因子和促癌因子的协同作用下，细胞出现和促癌因子的协同作用下，细胞出现恶性。恶性。启动因子：低剂量，一次接触，本身有启动因子：低剂量，一次接触，本身有致癌性致癌性促癌因子：需启动因子作用的基础，本促癌因子：需启动因子作用的基础，本身无致癌性，多次反复作用身无致癌性，多次反复作
23、用（3 3）Progressing StageProgressing Stage：为细胞恶变的为细胞恶变的巩固阶段。已经发生恶变的细胞中的少巩固阶段。已经发生恶变的细胞中的少数细胞自主分裂增殖，形成新的小病灶，数细胞自主分裂增殖，形成新的小病灶，成为进一步浸润、转移的基础成为进一步浸润、转移的基础2、某些癌基因激活与肿瘤发生、某些癌基因激活与肿瘤发生（1 1）rasras基因变异与肿瘤发生：基因变异与肿瘤发生：P21P21与与GTPGTP持续结合，促进细胞生长作用持续结合，促进细胞生长作用（2 2）mycmyc基因变异与肿瘤发生：基因变异与肿瘤发生：t t（8 8；1414）使）使mycmyc
24、基因与免疫球蛋白重链基因与免疫球蛋白重链基因融合而导致高表达基因融合而导致高表达（3 3）neuneu基因变异与肿瘤发生：基因变异与肿瘤发生：点突点突变使其获得转化活性，常作为治癌药变使其获得转化活性，常作为治癌药物的靶点物的靶点（4 4）bcl2 bcl2基因变异与肿瘤发生：基因变异与肿瘤发生：t t（1414；1818）使）使bcl2bcl2基因高表达，导致细胞程序基因高表达，导致细胞程序化死亡失效化死亡失效（5 5）mdm2 mdm2基因变异与肿瘤发生：基因变异与肿瘤发生：高表达高表达可使抑癌基因如可使抑癌基因如P53P53，RBRB失活，引发恶性失活，引发恶性肿瘤肿瘤（三）抑癌基因失活
25、与肿瘤发生（三）抑癌基因失活与肿瘤发生1 1、Rb Rb基因：基因：功能失活功能失活负调控作用丧失负调控作用丧失细胞生长失控细胞生长失控肿瘤发生肿瘤发生 调节形式：磷酸化和脱磷酸调节形式：磷酸化和脱磷酸 突变形式：主要缺失和碱基突变突变形式：主要缺失和碱基突变2 2、p53p53基因：基因：防止受损细胞进入细胞周期防止受损细胞进入细胞周期 调节形式：调节形式：G1/G2G1/G2期检测点期检测点 突变形式：点突变，缺失，移码，重突变形式：点突变，缺失，移码，重 排排3 p163 p16基因：基因：P16P16（与（与cyclin Dcyclin D竞争）与竞争）与Cdk4Cdk4结合，特异抑制
26、结合，特异抑制Cdk4Cdk4活性活性 调接形式：调节细胞周期，抑制肿瘤细调接形式：调节细胞周期，抑制肿瘤细胞生长胞生长 突变形式：缺失为主，且多为纯合缺失突变形式：缺失为主，且多为纯合缺失（四）、（四）、肿瘤发生中的多基因协同作用肿瘤发生中的多基因协同作用肿瘤发生的多基因协同假说：肿瘤发生的多基因协同假说：细胞的癌变是多步骤，多重打击的复杂过程。细胞的癌变是多步骤，多重打击的复杂过程。在肿瘤发生发展的各个阶段，至少需要两个或在肿瘤发生发展的各个阶段，至少需要两个或两个以上的不同的癌相关基因异常激活或失活，两个以上的不同的癌相关基因异常激活或失活，才有可能引起癌变。才有可能引起癌变。多基因的协
27、同规律：多基因的协同规律：核内癌基因易与胞浆癌基因发生协同作用核内癌基因易与胞浆癌基因发生协同作用（前者使细胞永生，后者改变细胞形态，降低（前者使细胞永生，后者改变细胞形态，降低对生长因子和贴壁的要求）。如对生长因子和贴壁的要求）。如mycmyc与与rasras协同协同致癌致癌癌基因的激活与抑癌基因的失活协同致癌癌基因的激活与抑癌基因的失活协同致癌（五）癌基因、抑癌基因与肿瘤干细胞发病机制学说 肿瘤是在具有无限增殖和自我更新潜能的很少一部分细胞的驱动下发生的，这一部分恶性转化的靶细胞即是肿瘤干细胞（cancer stem cell）。白血病干细胞最重要的特性是具有自我更新能力，也即具有通过非对
28、称性分裂生成一个白血病干细胞和一个分化的白血病细胞的能力。癌基因、抑癌基因参与了肿瘤干细胞的转化 研究LSCs的基因表达特征，了解LSCs与正常HSC在基因表达谱有何差别。用cDNA微矩阵研究白血病原代细胞中的 CD34 CD38 细胞群体，发现AML1,AF4和EWS等基因过表达，并发现两种抑癌基因IRF-1(interferon regulatory factor-1)和DAPK(death associated protein kinase)的表达上调，而在正常的CD34 CD38 细胞群体中并不出现。CML-CPCML-CP时时，bcr-abl,bcl-2和Jun B的升高使HSCs的
29、增殖和生存潜能提高，但此时并不阻滞分化，因而HSCs仍能正常分化成各系列的成熟细胞。在CML-BC时，HSCs在由bcr-abl,bcl-2和Jun B升高所致的增殖和生存潜能提高的基础上，其GMPs被-catenin进一步转化而获得自我更新的能力，并阻滞了正常分化而成为LSCs。在在 AML AML中中，正常的GMP先被MOZ-TIF2或 MLL-ENL转化重新获得自我更新能力，并可能再次受到第二次事件的恶性转化，如特异性染色体易位所致的 AML-ETO,PML-RARa等融合基因或 Flt3突变的作用而增强了自我更新能力，使分化通路阻滞而成为LSCs。Stewart S.Critical
30、Reviews in Oncology/Hematology,2004,51:1肿瘤起源于不同分化阶段的干细胞：如果致癌因子作用于未分化的干细胞，干细胞就成为肿瘤性干细胞而形成恶性肿瘤；如果致癌因子作用于近于终末期分化而仍能合成DNA的细胞则形成良性肿瘤；如果致癌因子击中的是中间状态的细胞会出现中等程度分化而介于这两种极端之间的肿瘤。四、癌基因、抑癌基因与肿瘤靶向治疗 癌基因的基因治疗：抑制癌基因的表达，反抑制方法最常用 myc:通过t(8;14)活化,抑制后减少肿瘤的增殖，诱导凋亡，改善生存 stat3:抑制后引起大量肿瘤细胞凋亡，并引起“旁观者”效应 bce/abl:抑癌基因的基因治疗:将表达目的抑癌蛋白的外源基因导入细胞内抑制细胞生长结束语结束语 生命现象是复杂的，癌症的发生不是生命现象是复杂的，癌症的发生不是对生命的否定。对生命的否定。WHO已将癌症定为慢性已将癌症定为慢性病，癌症是可治疗的，它将与生命共存。病，癌症是可治疗的，它将与生命共存。