2023年BioZhanPPT（教学课件）.ppt

肿瘤细胞肿瘤细胞 Cancer Cell 一、肿瘤的概念 肿瘤tumor,neoplasm 一类由于细胞失去控制地持续增殖导致的扩展性病变。良性肿瘤良性肿瘤benign tumor 通常生长缓慢，呈膨胀性扩展，边界通常生长缓慢，呈膨胀性扩展，边界清楚，常有包膜，组织分化程度高，清楚，常有包膜，组织分化程度高，局限于原发部位。局限于原发部位。恶性肿瘤恶性肿瘤/癌症癌症cancer,malignancy 恶性肿瘤是一组疾病，根本特征为细恶性肿瘤是一组疾病，根本特征为细胞失去控制的异常增生，生长迅速，胞失去控制的异常增生，生长迅速，呈浸润性扩展，无包膜或仅有假包膜，呈浸润性扩展，无包膜或仅有假包膜，组织分化程度差。病变破坏原发部位组织分化程度差。病变破坏原发部位组织，侵袭邻近组织，并且经淋巴道、组织，侵袭邻近组织，并且经淋巴道、血道和种植途径向其他组织器官播散，血道和种植途径向其他组织器官播散，形成转移病变。形成转移病变。环境致癌因素环境致癌因素 1、物理致癌、物理致癌 2、化学致癌、化学致癌 1、生物致癌、生物致癌 A、电离辐射电离辐射 紫外线等紫外线等 B、生物靶生物靶 A、多环芳香烃多环芳香烃 B、亚硝胺类亚硝胺类 A、HPV B、EB病毒病毒 C、HBV 肿瘤发生多阶段、多步骤的过程肿瘤发生多阶段、多步骤的过程 1、细胞癌变的二阶段学说、细胞癌变的二阶段学说 Initiation 激发阶段激发阶段 Promotion 促进阶段促进阶段 2、细胞癌变的多阶段模型细胞癌变的多阶段模型 1、结肠肿瘤模型：、结肠肿瘤模型：Dr.Bert Volgestein Ras基因突变基因突变 DCC 突变突变 APC p53 突变突变 DNA甲基化改变甲基化改变 结肠息肉结肠息肉 良性结肠腺瘤良性结肠腺瘤 恶性结肠癌恶性结肠癌 2、乳腺癌模型：、乳腺癌模型：Telomerase/Ras/p53mut:二、癌基因二、癌基因 癌基因或肿瘤基因是指在自然或实验条件下，具有潜在诱导细胞恶性转化的基因，也称转化基因。细胞的正常生长、分化和死亡的调控细胞的正常生长、分化和死亡的调控 癌基因癌基因 抑癌基因抑癌基因 正常增殖正常增殖 抑癌基因抑癌基因 癌基因癌基因 正常分化正常分化 细胞转化、癌变和恶性表型形成细胞转化、癌变和恶性表型形成 肿瘤转移肿瘤转移 细胞转化细胞转化 细胞癌变细胞癌变 病毒癌基因病毒癌基因 在正常情况下，一些病毒基因并无活性，但一旦受到辐射或致癌物的作用，就会被活化，并具有诱发肿瘤的作用，这种病毒携带的转化基因就称为病毒癌基因。细胞原癌基因细胞原癌基因 一些动物和人的基因中都发现了病毒癌基因的同源序列。这些基因假设被某种因素激活，就会转变成有转化细胞活力的癌基因，被称为原癌基因或细胞原癌基因。A、生长因子：生长因子：EGFR、PDGF B、信号转导：信号转导：Ras C、转录因子转录因子:c-Myc、c-Jun、c-fos D、抗凋亡因子抗凋亡因子:Bcl-2、Bcl-XL E、细胞周期蛋白细胞周期蛋白:Cyclin D1 F、p53拮抗蛋白拮抗蛋白:MDM2、Cdk4 癌基因分类癌基因分类 常见的癌基因常见的癌基因 1、GTP酶：酶：Ras：点突变：点突变 12、13、16 2、转录因子：、转录因子：Myc：基因易位：基因易位 8：14)8：22)3、p53拮抗蛋白：拮抗蛋白：MDM2：基因扩增：基因扩增 4、生长因子：、生长因子：EGFR，Neu：基因扩增、点突变基因扩增、点突变 5、抗凋亡因子：、抗凋亡因子：Bcl-2：易位：易位 14：18 6、细胞周期蛋白：、细胞周期蛋白：Cyclin D，Cdk4：基因扩增：基因扩增 癌基因的激活癌基因的激活 1、基因点突变恒定区、基因点突变恒定区 2、基因扩增表达过量基因扩增表达过量 3、染色体重排、染色体重排 4、获得启动子表达过量、获得启动子表达过量 1、基因点突变恒定区、基因点突变恒定区 点突变是导致癌基因活化的主要方式。点突变是导致癌基因活化的主要方式。点突变经常在点突变经常在Ras原癌基因家族中发生。原癌基因家族中发生。K-Ras突变位于第突变位于第12、13、61密码子。密码子。例如例如H-Ras基因第基因第12位密码子位密码子GGC突变为突变为GTC，即鸟嘌呤为胸腺嘧啶所代替，从而使编码的甘氨酸即鸟嘌呤为胸腺嘧啶所代替，从而使编码的甘氨酸变为颉氨酸。这种微小的差异足以造成变为颉氨酸。这种微小的差异足以造成H-Ras基因基因产物产物P21蛋白的立体结构改变，导致蛋白的立体结构改变，导致Ras基因的活化。基因的活化。K-Ras突变经常发生在腺癌、结肠癌、胰腺癌中。突变经常发生在腺癌、结肠癌、胰腺癌中。2、基因扩增表达过量基因扩增表达过量 一些原癌基因容易复制成多拷贝，造成基因一些原癌基因容易复制成多拷贝，造成基因表达水平增加，从而导致基因活化。表达水平增加，从而导致基因活化。三个原癌基因家族三个原癌基因家族MycMyc、erbBerbB和和RasRas在许多肿在许多肿瘤中显示扩增。瘤中显示扩增。如如c c-MycMyc的扩增经常发生在乳腺癌、卵巢癌的扩增经常发生在乳腺癌、卵巢癌及一些鳞状细胞癌中。及一些鳞状细胞癌中。MDM2MDM2在肉瘤中扩增。在肉瘤中扩增。3、染色体重排、染色体重排 基因表达失调：85的Buriktt淋巴瘤中发现t(8;14)(q24;q32),是原癌基因转录激活的最有特征的例子。基因融合：慢性粒细胞白血病中t(9;22)(q34;q11)的易位导致一个衍生的BCR/ABL融合基因的产生，有较高的酪氨酸激酶活性。4、获得启动子表达过量、获得启动子表达过量 Met基因过量表达主要发生在胃癌中。基因过量表达主要发生在胃癌中。C-ErbB2基因表达产物基因表达产物p185是一种跨膜蛋白，是一种跨膜蛋白，其结构类似于其结构类似于EGFR，可以接受，可以接受EGF样物质样物质的信息，刺激细胞增殖。的信息，刺激细胞增殖。C-Myc和和Ras基因的启动子有甲基化基因的启动子有甲基化 三、抑癌基因三、抑癌基因 在细胞增殖过程中产生负调节在细胞增殖过程中产生负调节作用的基因，其功能丧失将导作用的基因，其功能丧失将导致肿瘤的发生。致肿瘤的发生。抑癌基因的特点抑癌基因的特点 1、某些肿瘤中这种基因结构改变、表达缺、某些肿瘤中这种基因结构改变、表达缺 陷或功能失活。陷或功能失活。2、这些肿瘤的相应正常组织中能正常表达。、这些肿瘤的相应正常组织中能正常表达。3、将这种基因导入肿瘤中可局部或全部改变、将这种基因导入肿瘤中可局部或全部改变肿瘤恶性表型肿瘤恶性表型 、或抑制肿瘤生长。、或抑制肿瘤生长。常见的抑癌基因常见的抑癌基因 p53、Rb、BRCA1 P53 1979年，科学家发现，有一分子量大约为53kDa的细胞磷酸蛋白能与猿猴病毒SV40的大T抗原结合，p53蛋白因此而得名。人p53基因的cDNA长20Kb，定位于17号染色体p13区，由11个外显子组成。p53结构结构 1 60 100 300 393 P P P P P P Mdm2 转录激活区转录激活区 序列特异性序列特异性DNA 结合区结合区 四聚体结合区四聚体结合区 保守区保守区 P 磷酸化位点磷酸化位点 乳腺癌乳腺癌 肝癌肝癌 肺癌肺癌 食管癌食管癌 白血病白血病 淋巴瘤淋巴瘤 脑瘤脑瘤 膀胱癌膀胱癌 大肠癌大肠癌 50%-70%人类肿瘤人类肿瘤 基因转录调控功能基因转录调控功能 人类基因组的保护神人类基因组的保护神(1)(2)(3)细胞周期监测点细胞周期监测点 基因组稳定性基因组稳定性 抑癌基因抑癌基因p53 细胞凋亡细胞凋亡 p53靶基因靶基因 p53蛋白对蛋白对GADD45 基因的调控基因的调控 Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 4 p53 WT1 p53 WT1 motif GAACATGTCT AAGCATGCTg PPPCWWGYYY PPPCWWGYYY +1596 p53 consensus(dimer)Rb(retinoblastoma)Rb基因是第一个被发现和鉴定的抑癌基因。基因是第一个被发现和鉴定的抑癌基因。Rb基因位于基因位于13p14，包含，包含27个外显子，编码核个外显子，编码核磷酸蛋白。磷酸蛋白。Rb 儿童视网膜母细胞瘤儿童视网膜母细胞瘤 “两次突变学说两次突变学说 Rb G1 S SV40 E1A HPVE7 E2F DP pRb P S期基因期基因 G1 CYCD1 CDK4 p16 pRb P P P DP E2F S期基因期基因 DNA合成合成 P P P P pRb G2 P P P P P 有丝分裂有丝分裂 pRb pRb P Rb/E2F途径对细胞周期的调节模式途径对细胞周期的调节模式 BRCA1基因是世界上第一个被发现的家族性乳腺癌抑癌基因。BRCA1基因于1994年获得别离和克隆，定位于染色体17q21位点，含有24个外显子。BRCA1基因的N末端具有一个环指结构，羧基末端有两个BRCT结构。BRCA1(Breast cancer-associated gene)BRCA1 四、肿瘤的侵袭与转移四、肿瘤的侵袭与转移 转移至肝脏的肿瘤转移至肝脏的肿瘤 超过超过90%的临床病人死于的临床病人死于 肿瘤复发和转移肿瘤复发和转移 肿瘤侵袭转移的病理生理学过程肿瘤侵袭转移的病理生理学过程 原位肿瘤原位肿瘤 肿瘤进行性生长肿瘤进行性生长 肿瘤血管形成肿瘤血管形成 肿瘤细胞侵入基质肿瘤细胞侵入基质 肿瘤细胞肿瘤细胞进入脉管系统进入脉管系统 继发器官继发器官局部定位局部定位 肿瘤细胞克隆增殖肿瘤细胞克隆增殖 转移肿瘤转移肿瘤 肿瘤微环境形成肿瘤微环境形成 肿瘤细胞脱落肿瘤细胞脱落 侵袭性生长侵袭性生长 肿瘤转移的关键环节肿瘤转移的关键环节 1.1.细胞粘附分子细胞粘附分子 (Cell Adhesion Molecule)2.2.蛋白水解酶蛋白水解酶 (Proteinase)3.3.血管生成因子血管生成因子 (Angiogenesis factor)参与侵袭与转移的分子参与侵袭与转移的分子 细胞黏附分子细胞黏附分子 钙粘素钙粘素 整合素整合素 选择素选择素 免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族 透明质酸受体类透明质酸受体类 介导细胞细胞之间及细胞细胞外基质之间的粘介导细胞细胞之间及细胞细胞外基质之间的粘合与粘附合与粘附。细胞粘附分子的功能细胞粘附分子的功能 1.相同分子间的识别与结合相同分子间的识别与结合(同亲性相互作用同亲性相互作用)2.不同分子间的识别与结合不同分子间的识别与结合(异亲性相互作用异亲性相互作用)3.同种分子间借助于一种细胞外的介质而相互作用同种分子间借助于一种细胞外的介质而相互作用 细胞粘附分子间相互作用的方式有三种细胞粘附分子间相互作用的方式有三种 各种细胞粘附分子的模式结构各种细胞粘附分子的模式结构 蛋白水解酶分类蛋白水解酶分类 丝氨酸蛋白酶类丝氨酸蛋白酶类 半胱氨酸蛋白酶类半胱氨酸蛋白酶类 天冬氨酸蛋白酶类天冬氨酸蛋白酶类 基质金属蛋白酶类基质金属蛋白酶类 肿瘤组织中蛋白酶的含量及活性与转移肿瘤组织中蛋白酶的含量及活性与转移潜能正相关潜能正相关。大鼠乳腺癌模型中蛋白酶过表达可使癌大鼠乳腺癌模型中蛋白酶过表达可使癌细胞的侵袭性及转移增强细胞的侵袭性及转移增强，瘤体也较大瘤体也较大。蛋白水解酶与肿瘤细胞侵袭、蛋白水解酶与肿瘤细胞侵袭、转移的关系转移的关系 MMP是一族依赖于是一族依赖于 Zn2+的内的内肽酶，具有广泛的活性。肽酶，具有广泛的活性。迄今已发现迄今已发现 16 种成员，可分为种成员，可分为几种亚型。几种亚型。基质金属蛋白酶基质金属蛋白酶 (Matrix Metalloproteinase,MMP)MMPs的活化与抑制的活化与抑制 活化：各种活化：各种MMP多以酶原的形式分泌，在细胞外基质多以酶原的形式分泌，在细胞外基质中通过纤维蛋白溶酶的作用去掉中通过纤维蛋白溶酶的作用去掉N端一段序列而被端一段序列而被活化。活化。抑制：抑制