細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤課件

分子腫瘤學(xué)

（molecularoncology)分子腫瘤學(xué)

（molecularoncology)1第一節(jié)：分子腫瘤學(xué)概論

分子腫瘤學(xué)是從分子水平研究腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)防、診斷和治療的學(xué)科。第一節(jié)：分子腫瘤學(xué)概論分子腫瘤學(xué)是從分子水2一、腫瘤學(xué)及分子腫瘤學(xué)發(fā)展歷史

3000年前，殷墟甲骨文已有“瘤”字，中國的“癌”字最早見于宋代東軒居士所著的《衛(wèi)濟寶書》中在西方，“cancer”一詞出現(xiàn)比“醫(yī)學(xué)更早，2500年前：古希臘學(xué)者Hippocrates用“cancer”一詞來描述腫瘤。1775年：英國醫(yī)生發(fā)現(xiàn)長期清掃煙囪者易患陰囊癌我國在19世紀(jì)前就有了手術(shù)麻醉和食道癌的尸體解剖報告西方國家在19世紀(jì)初開展了手術(shù)治癌工作及放射治癌。我國古代就用“砒霜”、“雄黃”、“輕粉”等藥物治療癌癥。1865年西方國家也用砷劑治療白血病，1945年用氮芥治療癌癥，1948年開始使用抗代謝藥物治療白血病與其他惡性腫瘤

一、腫瘤學(xué)及分子腫瘤學(xué)發(fā)展歷史3

1858年Vichow在《細(xì)胞病理學(xué)》中指出，癌是細(xì)胞的疾病19世紀(jì)后葉：染料與膀胱癌、煙草與肺癌、黃曲霉素與肝癌發(fā)病因素被認(rèn)識1908年：丹麥學(xué)者發(fā)現(xiàn)雞白血病可通過無細(xì)胞濾液傳染，兩年后美國學(xué)者Rous發(fā)現(xiàn)雞的一種肉瘤是病毒引起，確立了病毒致癌學(xué)說1964年：在Burkitt淋巴瘤中發(fā)現(xiàn)EB病毒，確立人類腫瘤與病毒的關(guān)系20世紀(jì)，日曬與皮膚癌、射線照射與大鼠腫瘤、原子彈爆炸與幸存者中白血病、腫瘤發(fā)病率、醫(yī)源性白血病----物理致癌學(xué)說20世紀(jì)70年代隨著癌基因（oncogene)、抑癌基因（tumorsuppressorgene)的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著腫瘤研究真正進入分子腫瘤學(xué)時代1858年Vichow在《細(xì)胞病理學(xué)》中指出，癌4二、與腫瘤相關(guān)的一些名詞

1、腫瘤（tumor,neoplasm)：是機體在各種致瘤因素作用下，局部組織的細(xì)胞在基因水平上失掉了對其生長的正常調(diào)控，導(dǎo)致異常增生而形成的新生物。

2、良性腫瘤（benigntumor)：無浸潤和轉(zhuǎn)移能力的腫瘤。通常有包膜或邊界清楚，呈膨脹性生長，生長速度緩慢，細(xì)胞分化成熟。

3、惡性腫瘤（malignanttumor)：具有浸潤和轉(zhuǎn)移能力的腫瘤。通常無包膜，邊界不清楚，浸潤性生長，生長速度快，細(xì)胞分化不成熟，有不同程度異形性，對機體危害大。

4、交界性腫瘤（borderlinetumor)：組織形態(tài)和生物學(xué)行為介于良性和惡性之間的腫瘤，也可稱為中間性腫瘤（intermediatetumor)。

5、癌（carcinoma):上皮性惡性腫瘤。包括鱗狀細(xì)胞癌、尿路上皮癌、腺癌、囊腺癌以及基底細(xì)胞癌等

二、與腫瘤相關(guān)的一些名詞1、腫瘤（tumor,neopl5

6、癌癥（cancer):泛指一切惡性腫瘤，包括癌和肉瘤，但常被當(dāng)作癌（carcinoma)的同義詞。當(dāng)惡性腫瘤廣泛播散，稱作癌病（caicinomatosis,carcinosis)

7、肉瘤（sarcoma)：間葉來源的惡性腫瘤。

8、淋巴瘤（lymphoma)：又稱為惡性淋巴瘤(malignantlymphoma)，是一種在血液和淋巴組織主要累及淋巴結(jié)和（或）結(jié)外，通常形成明顯包塊的淋巴細(xì)胞惡性腫瘤。

9、母細(xì)胞瘤（blastoma):通常指組織學(xué)相似于器官胚基組織形成的惡性腫瘤

10、畸胎瘤（teratoma):發(fā)生在性腺（卵巢、睪丸）和性腺外中線部位（縱隔、骶尾部、松果體等），由內(nèi)中外三個胚層的胚細(xì)胞所形成的腫瘤。6、癌癥（cancer):泛指一切惡性腫瘤，包括癌和肉瘤6三、分子腫瘤學(xué)的任務(wù)和研究內(nèi)容

（1）化學(xué)、物理、環(huán)境因素等致癌機制（2）遺傳與腫瘤（3）癌基因、抑癌基因與腫瘤（4）細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與腫瘤（5）細(xì)胞凋亡與腫瘤（6）細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤（7）細(xì)胞分化與腫瘤（8）端粒、端粒酶與腫瘤（9）腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移的分子機制（10）腫瘤細(xì)胞的耐藥機制（11）細(xì)胞生長因子、激素與腫瘤（12）生物信息學(xué)與腫瘤（13）腫瘤的免疫逃逸機制(14)腫瘤的分子診斷、預(yù)防和靶向治療三、分子腫瘤學(xué)的任務(wù)和研究內(nèi)容（1）化學(xué)、物理、環(huán)境因素等7四、對腫瘤發(fā)生的基本認(rèn)識

腫瘤的發(fā)生發(fā)展是異常復(fù)雜的，還有許多未知的領(lǐng)域。以下幾點認(rèn)識得到較多認(rèn)同：（1）腫瘤從遺傳學(xué)角度看是一種基因病。（2）腫瘤的形成是瘤細(xì)胞單克隆性擴增的結(jié)果。（3）腫瘤可能起源于腫瘤干細(xì)胞（4）環(huán)境的和遺傳的致癌因素引起的細(xì)胞遺傳物質(zhì)（DNA）改變的主要靶基因是原癌基因和和腫瘤抑制基因。原癌基因的激活和（或）腫瘤抑制基因的失活可導(dǎo)致細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化。（5）腫瘤的發(fā)生不只是單個基因突變的結(jié)果，而是一個長期的、分階段的、多種基因突變積累的過程。（6）機體的免疫監(jiān)視體系在防止腫瘤發(fā)生上起重要作用，腫瘤的發(fā)生是免疫監(jiān)視功能喪失的結(jié)果。四、對腫瘤發(fā)生的基本認(rèn)識腫瘤的發(fā)生發(fā)展是異常復(fù)雜8第二節(jié)：細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤第二節(jié)：細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤9一、細(xì)胞周期(mitoticcycle)概念：

細(xì)胞分裂結(jié)束—物質(zhì)積累—下一次細(xì)胞分裂結(jié)束：間期：G1期S期G2期分裂期：M期：前、中、后、末期一、細(xì)胞周期(mitoticcycle)概念：10分化衰老死亡G0期Rapidlydividingcells(20-50h)M1hG18-30hS8hG23h分化Rapidlydividingcells(20-5011DNA合成前期（G1期）此期細(xì)胞內(nèi)進行著一系列極為復(fù)雜的生物合成變化

①不再繼續(xù)增殖，永遠(yuǎn)停留在G1期直至死亡。如表皮角質(zhì)化細(xì)胞、紅細(xì)胞等②暫時不增殖，如肝、腎細(xì)胞，它們平時保持分化狀態(tài)，執(zhí)行肝、腎功能，停留在G1期，如肝、腎受到損傷，細(xì)胞大量死亡需要補充時，它們又進入增殖周期的軌道。這些細(xì)胞又可稱為Go期細(xì)胞。Go期細(xì)胞較不活躍，對藥物的反應(yīng)也不敏感,是腫瘤復(fù)發(fā)的根源。③繼續(xù)進行增殖。例如骨髓造血細(xì)胞、胃腸道粘膜細(xì)胞等。DNA合成前期（G1期）12

在G1期時，正常的細(xì)胞將根據(jù)相應(yīng)的外界刺激決定是進行DNA復(fù)制開始下一周期，還是處于暫時靜止?fàn)顟B(tài)（G0期），或向一定的組織分化。

G0期的細(xì)胞也可在生長因子或其他細(xì)胞外增殖信號的作用下返回G1期。當(dāng)細(xì)胞開始DNA復(fù)制，將需要持續(xù)的促有絲分裂原（Mitogen）刺激信號以促使細(xì)胞通過位于G1期后期的限制點。一旦細(xì)胞通過限制點，從G1期進入S期，即使缺乏絲裂原的存在，也將依次經(jīng)過G1、S、G2、M期，完成一次不可逆轉(zhuǎn)的細(xì)胞周期●

●●●在G1期時，正常的細(xì)胞將根據(jù)相應(yīng)的外13DNA合成期（S期）

S期主要特點是利用G1期準(zhǔn)備的物質(zhì)條件完成DNA復(fù)制，并合成一定數(shù)量的組蛋白，供DNA形成染色體初級結(jié)構(gòu)。在S期末，細(xì)胞核DNA含量增加一倍，為細(xì)胞進行分裂作了準(zhǔn)備。DNA復(fù)制一旦受到障礙或發(fā)生錯誤，就會抑制細(xì)胞的分裂或引起變異，導(dǎo)致異常細(xì)胞或畸形的發(fā)生。S期持續(xù)時間大約7～8小時。

DNA合成期（S期）14DNA合成后期（G2期）主要特點是為細(xì)胞分裂準(zhǔn)備物質(zhì)條件。DNA合成終止，但RNA和蛋白質(zhì)合成又復(fù)旺盛，主要是組蛋白、微管蛋白、膜蛋白等的合成，為紡錘體和新細(xì)胞膜等的形成備足原料。若阻斷這些合成，細(xì)胞便不能進入有絲分裂。G2期歷時較短而恒定，哺乳動物細(xì)胞一般為1～1.5小時。

DNA合成后期（G2期）15分裂期（M期）這一時期是確保細(xì)胞核內(nèi)染色體能精確均等的分配給兩個子細(xì)胞核，使分裂后的細(xì)胞保持遺傳上的一致性。分裂期（M期）16細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤課件17二、細(xì)胞周期調(diào)控

細(xì)胞周期的準(zhǔn)確調(diào)控對生物的生存、繁殖、發(fā)育和遺傳十分重要二、細(xì)胞周期調(diào)控細(xì)胞周期的準(zhǔn)確調(diào)控對生物18

1、細(xì)胞周期調(diào)控蛋白（cell

cycle-regulatingprotein）

細(xì)胞周期蛋白（Cyclin)——調(diào)節(jié)亞單位細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶——催化亞單位(Cyclindependentkinases,CDKs)CDK抑制物（CDKinhibitor,CDKI或CKI）

或CDK抑制蛋白（CDKinhibitoryprotein,CIP)——抑制CDK活性

1、細(xì)胞周期調(diào)控蛋白（cellcycle-regulat19

（1）細(xì)胞周期蛋白(cyclin)

是一類隨細(xì)胞周期的變化呈現(xiàn)周期性出現(xiàn)和消失的蛋白質(zhì)：（A、B1-2、C、D1-3、E、F、G、H）

表達時間不同，執(zhí)行功能多種多樣

G1、G1/S、G2周期蛋白：CyclinC、D、E、AM期周期蛋白：CyclinB（1）細(xì)胞周期蛋白(cyclin)20細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤課件21

Cyclin具有相同的結(jié)構(gòu)特點，含有100-150個氨基酸的保守區(qū)，稱為細(xì)胞周期蛋白盒（Cyclinbox)，能夠介導(dǎo)Cyclin與CDKs的結(jié)合。不同的Cyclin識別不同的CDK，組成不同的Cyclin-CDK復(fù)合體，表現(xiàn)出不同的CDK激酶活性

22（2）細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependentkinase，CDKs）

CDK1——CDK7等與cyclin結(jié)合（通過一段類似的氨基酸序列）具有磷酸激酶的活性。

不同的CDK-Cyclin復(fù)合物使特異的靶蛋白質(zhì)磷酸化而激發(fā)細(xì)胞周期各期的進行。當(dāng)抑制它們的周期蛋白質(zhì)搭檔或有CDK抑制物存在時，CDK便失去活性。（2）細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin-depende23細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤課件24（3）CDK抑制物（CDKinhibitor,CDKIs或CIP）

CDKI是對CDK激酶起負(fù)性調(diào)控作用的蛋白質(zhì)。Cyclin－CDKs－CDKIs共同構(gòu)成一個對細(xì)胞周期進行調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。抑制多種CDK（3）CDK抑制物（CDKinhibitor,CDKIs25CDKIs分兩大類：

INK4（inhibitorofCDK4)家族:(p16、p15、p18、p19)Cip/Kip家族:P21cip、27kip1、57kip2在G1期抑制多種CDK

CDKIs分兩大類：262、細(xì)胞周期監(jiān)（檢）測點（cellcyclecheckpoint)調(diào)控

細(xì)胞周期運行是在一系列稱為細(xì)胞周期監(jiān)測點的嚴(yán)格控制下進行的，以確保細(xì)胞周期事件有序進行，當(dāng)DNA損傷、復(fù)制不完全、紡錘體形成不正常時，周期將被阻斷

2、細(xì)胞周期監(jiān)（檢）測點（cellcyclecheckp27G1—S檢測點：

在G1晚期有一個關(guān)鍵的限制點，檢測DNA損傷、細(xì)胞外環(huán)境、細(xì)胞體積大小。在哺乳細(xì)胞中稱“R（restrctionpoint)”,通過此點的細(xì)胞不可逆進入S期S檢測點：檢測DNA復(fù)制錯誤G2—M檢測點：決定細(xì)胞一分為二的控制點。完整精確修復(fù)后可通過。M中期--M后期檢測點：紡綞絲組裝檢測點，控制失調(diào)時即可引起各種染色體畸變，基因擴增、突變、癌發(fā)生等G1—S檢測點：

在G1晚期有一個關(guān)鍵的限制點，檢測DN28染色體分離合適嗎？

損傷的DNA修復(fù)了嗎？營養(yǎng)條件合適嗎？細(xì)胞生長足夠大？前次有絲分裂完畢？DNA復(fù)制完畢？DNA損傷修復(fù)？染色體分離合適嗎？29三、細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤--要點1、細(xì)胞動力學(xué)的研究提示，絕大多數(shù)人體腫瘤（Burkitt淋巴肉瘤等極少數(shù)例外）的細(xì)胞周期，不僅不比與它們相當(dāng)?shù)恼＝M織為短，而是相同或較長。2、腫瘤和正常的組織—樣，也具有幾種不同的細(xì)胞群：（1）增殖細(xì)胞群（A）：與腫瘤生長直接有關(guān)，是化學(xué)療法最易攻擊的部分。（2）暫不增殖細(xì)胞群（B）：它是延長了的G1細(xì)胞或G0細(xì)胞，目前不參加細(xì)胞周期，與腫瘤的擴大暫時無直接關(guān)系。在一定條件下可成為腫瘤復(fù)發(fā)的根源。（3）不再增殖群（C）：它們不再參與細(xì)胞周期，而日趨衰老、死亡，對腫瘤增長已無意義，腫瘤增長的情況取決于3種細(xì)胞群的比例。（4）腫瘤干細(xì)胞（群？）

三、細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤--要點1、細(xì)胞動力學(xué)的研究提303、Cyclins－CDKs－CDKIs是細(xì)胞周期最主要調(diào)控系統(tǒng)，CDKs處于中心地位，Cyclins起正調(diào)節(jié)作用，CDKIs起負(fù)調(diào)節(jié)作用4、細(xì)胞周期調(diào)控失衡、細(xì)胞增殖失控是腫瘤細(xì)胞的重要生物學(xué)特性。5、CyclinD1是G1/S期轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵蛋白，在細(xì)胞增殖中意義最大，目前的研究顯示CyclinD的異常表達與腫瘤關(guān)系最密切。6、細(xì)胞周期調(diào)控異常在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的機制非常復(fù)雜，涉及多個環(huán)節(jié)。7、腫瘤細(xì)胞周期及其調(diào)控的研究是腫瘤研究的持續(xù)熱點，對腫瘤發(fā)病機制、生物學(xué)行為、治療和預(yù)后均有重要意義3、Cyclins－CDKs－CDKIs是細(xì)胞周期最主要調(diào)控31四、細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤-某些現(xiàn)象1、cyclinD1基因位于11q13，在多種腫瘤中都有該區(qū)基因的異常2、在多種腫瘤中有cyclinD1基因的高表達3、腫瘤D類細(xì)胞周期蛋白半衰期長，穩(wěn)定性異常增高4、在某些腫瘤中發(fā)現(xiàn)有cyclinD2基因的擴增5、在一些人類腫瘤中發(fā)現(xiàn)CDK4、CDK6高表達6、已發(fā)現(xiàn)某些CDKI分子如P15、P16、P21、P27、P40、P57等與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，例如神經(jīng)膠質(zhì)瘤的P16失活，主要是缺失或突變。7、多種癌基因、抑癌基因、凋亡調(diào)控基因如c-myc、Rb、P53、bcl2等參與了細(xì)胞周期調(diào)控，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用四、細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤-某些現(xiàn)象1、cyclinD1基因32五、細(xì)胞調(diào)周期調(diào)控與腫瘤-部分機制

1、cyclinD-CDK（CDK4、6）發(fā)揮作用與Rb有關(guān)，Rb失活促進腫瘤細(xì)胞增殖

Rb（視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因）：

RB基因產(chǎn)物是一個核內(nèi)蛋白。有兩種形式。磷酸化和去磷酸化。RB的表達和磷酸化的水平與細(xì)胞周期有關(guān)。非磷酸化的RB可以阻止細(xì)胞從G0進入S期，抑制細(xì)胞的增殖，也是細(xì)胞成熟分化所必需的。一旦磷酸化后則失去這活性，從而使細(xì)胞進入增殖周期。其抑制細(xì)胞增殖的作用機理，可能是抑制c-myc和c-fos的表達。因為細(xì)胞進入S期需要這兩種蛋白的表達。

五、細(xì)胞調(diào)周期調(diào)控與腫瘤-部分機制1、cyclinD-C33

Rb（抑癌基因）--pRb(蛋白產(chǎn)物）

低磷酸化pRb（活化狀態(tài)）----使細(xì)胞停滯在G1期

磷酸化pRb（非活化狀態(tài)）----解除對細(xì)胞周期抑制

cyclinD-CDK使低磷酸化pRb磷酸化失活，細(xì)胞進入S期cyclinD-CDK對pRb的作用又被CDKI（p16、p21、p27等）負(fù)向調(diào)節(jié)，p16-cyclinD-CDK-pRb形成一條極為重要的負(fù)反饋調(diào)節(jié)通路Rb（抑癌基因）--pRb(蛋白產(chǎn)物）34cyclinDCDK4,6Rb-PRbE2FE2F(轉(zhuǎn)錄因子)G1SP16-cyclinD1-Rb系統(tǒng)調(diào)節(jié)模式圖CDKs使Rb磷酸化失活，激活E2F,解除細(xì)胞周期阻滯cyclinDCDK4,6Rb-PRbE2FE2FG135cyclinDcdk4,6Rb-PE2FE2FP16cdk4,6G1SRb低磷酸化的Rb是活化石我Rb,結(jié)合并抑制E2F,抑制細(xì)胞的增生cyclinDcdk4,6Rb-PE2FE2FP16cdk362、Survivin、cyclinD1與腫瘤

Survivin基因是凋亡抑制蛋白家族的新成員，定位于17q25,Survivin蛋白在正常情況下僅見于胚胎、睪丸、胸腺、分泌期子宮內(nèi)膜，在分化成熟的組織中不表達在大多數(shù)腫瘤組織中Survivin表達或高表達，已成為腫瘤診斷和預(yù)后判斷的重要指標(biāo)Survivin的高表達與cyclinD1的表達呈正相關(guān)，在腫瘤的發(fā)展過程中起協(xié)同作用，既促進細(xì)胞的增殖又抑制凋亡Survivin促進細(xì)胞的增殖的機制是與CDK4結(jié)合，釋放p21、p27，使pRb磷酸化而失活，使細(xì)胞從G1期進入S期cyclinD1和Survivin是腫瘤治療的重要潛在靶標(biāo)2、Survivin、cyclinD1與腫瘤373、P53、cyclinD1與腫瘤P53基因是重要的抑癌基因，當(dāng)DNA損傷時，野生型P53積聚，上調(diào)其下游P21靶基因表達，P21與cyclinD1競爭結(jié)合CDK4，使pRb無法磷酸化，導(dǎo)致G1期阻滯，使細(xì)胞在進入S期之前得以修復(fù)損傷的DNA。若cyclinD1過表達、P53失活，則將導(dǎo)致細(xì)胞的過度增殖，乃至腫瘤發(fā)生。Rb的過表達能抑制p53凋亡誘導(dǎo)作用。

3、P53、cyclinD1與腫瘤384、TGFβ對細(xì)胞周期的調(diào)控與腫瘤

TGFβ對不同類型的細(xì)胞和在不同的條件下作用于細(xì)胞，其生物學(xué)作用不同，有時甚至是相反的作用。TGFβ通過增加細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的產(chǎn)生或增加生長因子及其受體的形成而促進細(xì)胞增生，但在大多數(shù)情況下TGFβ是作為細(xì)胞生長抑制劑發(fā)揮作用。上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、淋巴造血細(xì)胞等對TGFβ的細(xì)胞抑制作用非常敏感。

4、TGFβ對細(xì)胞周期的調(diào)控與腫瘤39TGFβ的細(xì)胞生長抑制機理：

TGFβ通過與受體形成復(fù)合物起作用，介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）。TGFβ對細(xì)胞生長的抑制作用，其主要作用是在G1后期抑制RB蛋白的磷酸化，使細(xì)胞周期停止在G1期。目前認(rèn)為是通過影響cyclin-cdk復(fù)合物形成和激酶活性來實現(xiàn)的。腫瘤細(xì)胞對TGFβ的生長抑制作用的抵抗是腫瘤生物學(xué)的一個特征。

Rb-PRbE2FE2F(轉(zhuǎn)錄因子)G1STGFβTGFβ的細(xì)胞生長抑制機理：Rb-PRbE2FE2FG1404、bcl-2家族對細(xì)胞周期的調(diào)控與腫瘤TheBCL2familyhasbeenshowntoplayaroleinmyeloidleukemogenesis.4、bcl-2家族對細(xì)胞周期的調(diào)控與腫瘤The41

Modelforthedualfunction.Followingdeathreceptorsuimulation,BIDinitiatesaproapoptoticprogramatthemitochondria.FollowingDNAdamage,BIDisphosphorylatedinthenucleusandplaysaroleincellcyclecheckpoint.

DeletionofBIDinmyeloidcellspromotesmyeloidleukemogenesis,demonstratingthatthissingle'BH3-only'proteinplaysacriticalroleinmaintenanceofnormalmyeloidhomeostasisandtumorsuppression.

Modelforthedualfunctio42AbilityofBCL2/BCL-xLtodrivecellsintoenhancedG0arrestleadstodelayinG1progressionandG1/StransitionActivationofcyclinE/cdk2andcyclinD/cdk4,whichdefinestherestrictionpointinnormalG1toSprogression,wasdelayedanddampenedinBCL2andBCL-xLcells,owingtopersistentlyhighp27inthecyclin/cdkcomplexes.AbilityofBCL2/BCL-xLtodriv43分子腫瘤學(xué)

（molecularoncology)分子腫瘤學(xué)

（molecularoncology)44第一節(jié)：分子腫瘤學(xué)概論

分子腫瘤學(xué)是從分子水平研究腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)防、診斷和治療的學(xué)科。第一節(jié)：分子腫瘤學(xué)概論分子腫瘤學(xué)是從分子水45一、腫瘤學(xué)及分子腫瘤學(xué)發(fā)展歷史

3000年前，殷墟甲骨文已有“瘤”字，中國的“癌”字最早見于宋代東軒居士所著的《衛(wèi)濟寶書》中在西方，“cancer”一詞出現(xiàn)比“醫(yī)學(xué)更早，2500年前：古希臘學(xué)者Hippocrates用“cancer”一詞來描述腫瘤。1775年：英國醫(yī)生發(fā)現(xiàn)長期清掃煙囪者易患陰囊癌我國在19世紀(jì)前就有了手術(shù)麻醉和食道癌的尸體解剖報告西方國家在19世紀(jì)初開展了手術(shù)治癌工作及放射治癌。我國古代就用“砒霜”、“雄黃”、“輕粉”等藥物治療癌癥。1865年西方國家也用砷劑治療白血病，1945年用氮芥治療癌癥，1948年開始使用抗代謝藥物治療白血病與其他惡性腫瘤

一、腫瘤學(xué)及分子腫瘤學(xué)發(fā)展歷史46

1858年Vichow在《細(xì)胞病理學(xué)》中指出，癌是細(xì)胞的疾病19世紀(jì)后葉：染料與膀胱癌、煙草與肺癌、黃曲霉素與肝癌發(fā)病因素被認(rèn)識1908年：丹麥學(xué)者發(fā)現(xiàn)雞白血病可通過無細(xì)胞濾液傳染，兩年后美國學(xué)者Rous發(fā)現(xiàn)雞的一種肉瘤是病毒引起，確立了病毒致癌學(xué)說1964年：在Burkitt淋巴瘤中發(fā)現(xiàn)EB病毒，確立人類腫瘤與病毒的關(guān)系20世紀(jì)，日曬與皮膚癌、射線照射與大鼠腫瘤、原子彈爆炸與幸存者中白血病、腫瘤發(fā)病率、醫(yī)源性白血病----物理致癌學(xué)說20世紀(jì)70年代隨著癌基因（oncogene)、抑癌基因（tumorsuppressorgene)的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著腫瘤研究真正進入分子腫瘤學(xué)時代1858年Vichow在《細(xì)胞病理學(xué)》中指出，癌47二、與腫瘤相關(guān)的一些名詞

1、腫瘤（tumor,neoplasm)：是機體在各種致瘤因素作用下，局部組織的細(xì)胞在基因水平上失掉了對其生長的正常調(diào)控，導(dǎo)致異常增生而形成的新生物。

2、良性腫瘤（benigntumor)：無浸潤和轉(zhuǎn)移能力的腫瘤。通常有包膜或邊界清楚，呈膨脹性生長，生長速度緩慢，細(xì)胞分化成熟。

3、惡性腫瘤（malignanttumor)：具有浸潤和轉(zhuǎn)移能力的腫瘤。通常無包膜，邊界不清楚，浸潤性生長，生長速度快，細(xì)胞分化不成熟，有不同程度異形性，對機體危害大。

4、交界性腫瘤（borderlinetumor)：組織形態(tài)和生物學(xué)行為介于良性和惡性之間的腫瘤，也可稱為中間性腫瘤（intermediatetumor)。

5、癌（carcinoma):上皮性惡性腫瘤。包括鱗狀細(xì)胞癌、尿路上皮癌、腺癌、囊腺癌以及基底細(xì)胞癌等

二、與腫瘤相關(guān)的一些名詞1、腫瘤（tumor,neopl48

6、癌癥（cancer):泛指一切惡性腫瘤，包括癌和肉瘤，但常被當(dāng)作癌（carcinoma)的同義詞。當(dāng)惡性腫瘤廣泛播散，稱作癌?。╟aicinomatosis,carcinosis)

7、肉瘤（sarcoma)：間葉來源的惡性腫瘤。

8、淋巴瘤（lymphoma)：又稱為惡性淋巴瘤(malignantlymphoma)，是一種在血液和淋巴組織主要累及淋巴結(jié)和（或）結(jié)外，通常形成明顯包塊的淋巴細(xì)胞惡性腫瘤。

9、母細(xì)胞瘤（blastoma):通常指組織學(xué)相似于器官胚基組織形成的惡性腫瘤

10、畸胎瘤（teratoma):發(fā)生在性腺（卵巢、睪丸）和性腺外中線部位（縱隔、骶尾部、松果體等），由內(nèi)中外三個胚層的胚細(xì)胞所形成的腫瘤。6、癌癥（cancer):泛指一切惡性腫瘤，包括癌和肉瘤49三、分子腫瘤學(xué)的任務(wù)和研究內(nèi)容

（1）化學(xué)、物理、環(huán)境因素等致癌機制（2）遺傳與腫瘤（3）癌基因、抑癌基因與腫瘤（4）細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與腫瘤（5）細(xì)胞凋亡與腫瘤（6）細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤（7）細(xì)胞分化與腫瘤（8）端粒、端粒酶與腫瘤（9）腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移的分子機制（10）腫瘤細(xì)胞的耐藥機制（11）細(xì)胞生長因子、激素與腫瘤（12）生物信息學(xué)與腫瘤（13）腫瘤的免疫逃逸機制(14)腫瘤的分子診斷、預(yù)防和靶向治療三、分子腫瘤學(xué)的任務(wù)和研究內(nèi)容（1）化學(xué)、物理、環(huán)境因素等50四、對腫瘤發(fā)生的基本認(rèn)識

腫瘤的發(fā)生發(fā)展是異常復(fù)雜的，還有許多未知的領(lǐng)域。以下幾點認(rèn)識得到較多認(rèn)同：（1）腫瘤從遺傳學(xué)角度看是一種基因病。（2）腫瘤的形成是瘤細(xì)胞單克隆性擴增的結(jié)果。（3）腫瘤可能起源于腫瘤干細(xì)胞（4）環(huán)境的和遺傳的致癌因素引起的細(xì)胞遺傳物質(zhì)（DNA）改變的主要靶基因是原癌基因和和腫瘤抑制基因。原癌基因的激活和（或）腫瘤抑制基因的失活可導(dǎo)致細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化。（5）腫瘤的發(fā)生不只是單個基因突變的結(jié)果，而是一個長期的、分階段的、多種基因突變積累的過程。（6）機體的免疫監(jiān)視體系在防止腫瘤發(fā)生上起重要作用，腫瘤的發(fā)生是免疫監(jiān)視功能喪失的結(jié)果。四、對腫瘤發(fā)生的基本認(rèn)識腫瘤的發(fā)生發(fā)展是異常復(fù)雜51第二節(jié)：細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤第二節(jié)：細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤52一、細(xì)胞周期(mitoticcycle)概念：

細(xì)胞分裂結(jié)束—物質(zhì)積累—下一次細(xì)胞分裂結(jié)束：間期：G1期S期G2期分裂期：M期：前、中、后、末期一、細(xì)胞周期(mitoticcycle)概念：53分化衰老死亡G0期Rapidlydividingcells(20-50h)M1hG18-30hS8hG23h分化Rapidlydividingcells(20-5054DNA合成前期（G1期）此期細(xì)胞內(nèi)進行著一系列極為復(fù)雜的生物合成變化

①不再繼續(xù)增殖，永遠(yuǎn)停留在G1期直至死亡。如表皮角質(zhì)化細(xì)胞、紅細(xì)胞等②暫時不增殖，如肝、腎細(xì)胞，它們平時保持分化狀態(tài)，執(zhí)行肝、腎功能，停留在G1期，如肝、腎受到損傷，細(xì)胞大量死亡需要補充時，它們又進入增殖周期的軌道。這些細(xì)胞又可稱為Go期細(xì)胞。Go期細(xì)胞較不活躍，對藥物的反應(yīng)也不敏感,是腫瘤復(fù)發(fā)的根源。③繼續(xù)進行增殖。例如骨髓造血細(xì)胞、胃腸道粘膜細(xì)胞等。DNA合成前期（G1期）55

在G1期時，正常的細(xì)胞將根據(jù)相應(yīng)的外界刺激決定是進行DNA復(fù)制開始下一周期，還是處于暫時靜止?fàn)顟B(tài)（G0期），或向一定的組織分化。

G0期的細(xì)胞也可在生長因子或其他細(xì)胞外增殖信號的作用下返回G1期。當(dāng)細(xì)胞開始DNA復(fù)制，將需要持續(xù)的促有絲分裂原（Mitogen）刺激信號以促使細(xì)胞通過位于G1期后期的限制點。一旦細(xì)胞通過限制點，從G1期進入S期，即使缺乏絲裂原的存在，也將依次經(jīng)過G1、S、G2、M期，完成一次不可逆轉(zhuǎn)的細(xì)胞周期●

●●●在G1期時，正常的細(xì)胞將根據(jù)相應(yīng)的外56DNA合成期（S期）

S期主要特點是利用G1期準(zhǔn)備的物質(zhì)條件完成DNA復(fù)制，并合成一定數(shù)量的組蛋白，供DNA形成染色體初級結(jié)構(gòu)。在S期末，細(xì)胞核DNA含量增加一倍，為細(xì)胞進行分裂作了準(zhǔn)備。DNA復(fù)制一旦受到障礙或發(fā)生錯誤，就會抑制細(xì)胞的分裂或引起變異，導(dǎo)致異常細(xì)胞或畸形的發(fā)生。S期持續(xù)時間大約7～8小時。

DNA合成期（S期）57DNA合成后期（G2期）主要特點是為細(xì)胞分裂準(zhǔn)備物質(zhì)條件。DNA合成終止，但RNA和蛋白質(zhì)合成又復(fù)旺盛，主要是組蛋白、微管蛋白、膜蛋白等的合成，為紡錘體和新細(xì)胞膜等的形成備足原料。若阻斷這些合成，細(xì)胞便不能進入有絲分裂。G2期歷時較短而恒定，哺乳動物細(xì)胞一般為1～1.5小時。

DNA合成后期（G2期）58分裂期（M期）這一時期是確保細(xì)胞核內(nèi)染色體能精確均等的分配給兩個子細(xì)胞核，使分裂后的細(xì)胞保持遺傳上的一致性。分裂期（M期）59細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤課件60二、細(xì)胞周期調(diào)控

細(xì)胞周期的準(zhǔn)確調(diào)控對生物的生存、繁殖、發(fā)育和遺傳十分重要二、細(xì)胞周期調(diào)控細(xì)胞周期的準(zhǔn)確調(diào)控對生物61

1、細(xì)胞周期調(diào)控蛋白（cell

cycle-regulatingprotein）

細(xì)胞周期蛋白（Cyclin)——調(diào)節(jié)亞單位細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶——催化亞單位(Cyclindependentkinases,CDKs)CDK抑制物（CDKinhibitor,CDKI或CKI）

或CDK抑制蛋白（CDKinhibitoryprotein,CIP)——抑制CDK活性

1、細(xì)胞周期調(diào)控蛋白（cellcycle-regulat62

（1）細(xì)胞周期蛋白(cyclin)

是一類隨細(xì)胞周期的變化呈現(xiàn)周期性出現(xiàn)和消失的蛋白質(zhì)：（A、B1-2、C、D1-3、E、F、G、H）

表達時間不同，執(zhí)行功能多種多樣

G1、G1/S、G2周期蛋白：CyclinC、D、E、AM期周期蛋白：CyclinB（1）細(xì)胞周期蛋白(cyclin)63細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤課件64

Cyclin具有相同的結(jié)構(gòu)特點，含有100-150個氨基酸的保守區(qū)，稱為細(xì)胞周期蛋白盒（Cyclinbox)，能夠介導(dǎo)Cyclin與CDKs的結(jié)合。不同的Cyclin識別不同的CDK，組成不同的Cyclin-CDK復(fù)合體，表現(xiàn)出不同的CDK激酶活性

65（2）細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependentkinase，CDKs）

CDK1——CDK7等與cyclin結(jié)合（通過一段類似的氨基酸序列）具有磷酸激酶的活性。

不同的CDK-Cyclin復(fù)合物使特異的靶蛋白質(zhì)磷酸化而激發(fā)細(xì)胞周期各期的進行。當(dāng)抑制它們的周期蛋白質(zhì)搭檔或有CDK抑制物存在時，CDK便失去活性。（2）細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin-depende66細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤課件67（3）CDK抑制物（CDKinhibitor,CDKIs或CIP）

CDKI是對CDK激酶起負(fù)性調(diào)控作用的蛋白質(zhì)。Cyclin－CDKs－CDKIs共同構(gòu)成一個對細(xì)胞周期進行調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。抑制多種CDK（3）CDK抑制物（CDKinhibitor,CDKIs68CDKIs分兩大類：

INK4（inhibitorofCDK4)家族:(p16、p15、p18、p19)Cip/Kip家族:P21cip、27kip1、57kip2在G1期抑制多種CDK

CDKIs分兩大類：692、細(xì)胞周期監(jiān)（檢）測點（cellcyclecheckpoint)調(diào)控

細(xì)胞周期運行是在一系列稱為細(xì)胞周期監(jiān)測點的嚴(yán)格控制下進行的，以確保細(xì)胞周期事件有序進行，當(dāng)DNA損傷、復(fù)制不完全、紡錘體形成不正常時，周期將被阻斷

2、細(xì)胞周期監(jiān)（檢）測點（cellcyclecheckp70G1—S檢測點：

在G1晚期有一個關(guān)鍵的限制點，檢測DNA損傷、細(xì)胞外環(huán)境、細(xì)胞體積大小。在哺乳細(xì)胞中稱“R（restrctionpoint)”,通過此點的細(xì)胞不可逆進入S期S檢測點：檢測DNA復(fù)制錯誤G2—M檢測點：決定細(xì)胞一分為二的控制點。完整精確修復(fù)后可通過。M中期--M后期檢測點：紡綞絲組裝檢測點，控制失調(diào)時即可引起各種染色體畸變，基因擴增、突變、癌發(fā)生等G1—S檢測點：

在G1晚期有一個關(guān)鍵的限制點，檢測DN71染色體分離合適嗎？

損傷的DNA修復(fù)了嗎？營養(yǎng)條件合適嗎？細(xì)胞生長足夠大？前次有絲分裂完畢？DNA復(fù)制完畢？DNA損傷修復(fù)？染色體分離合適嗎？72三、細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤--要點1、細(xì)胞動力學(xué)的研究提示，絕大多數(shù)人體腫瘤（Burkitt淋巴肉瘤等極少數(shù)例外）的細(xì)胞周期，不僅不比與它們相當(dāng)?shù)恼＝M織為短，而是相同或較長。2、腫瘤和正常的組織—樣，也具有幾種不同的細(xì)胞群：（1）增殖細(xì)胞群（A）：與腫瘤生長直接有關(guān)，是化學(xué)療法最易攻擊的部分。（2）暫不增殖細(xì)胞群（B）：它是延長了的G1細(xì)胞或G0細(xì)胞，目前不參加細(xì)胞周期，與腫瘤的擴大暫時無直接關(guān)系。在一定條件下可成為腫瘤復(fù)發(fā)的根源。（3）不再增殖群（C）：它們不再參與細(xì)胞周期，而日趨衰老、死亡，對腫瘤增長已無意義，腫瘤增長的情況取決于3種細(xì)胞群的比例。（4）腫瘤干細(xì)胞（群？）

三、細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤--要點1、細(xì)胞動力學(xué)的研究提733、Cyclins－CDKs－CDKIs是細(xì)胞周期最主要調(diào)控系統(tǒng)，CDKs處于中心地位，Cyclins起正調(diào)節(jié)作用，CDKIs起負(fù)調(diào)節(jié)作用4、細(xì)胞周期調(diào)控失衡、細(xì)胞增殖失控是腫瘤細(xì)胞的重要生物學(xué)特性。5、CyclinD1是G1/S期轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵蛋白，在細(xì)胞增殖中意義最大，目前的研究顯示CyclinD的異常表達與腫瘤關(guān)系最密切。6、細(xì)胞周期調(diào)控異常在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的機制非常復(fù)雜，涉及多個環(huán)節(jié)。7、腫瘤細(xì)胞周期及其調(diào)控的研究是腫瘤研究的持續(xù)熱點，對腫瘤發(fā)病機制、生物學(xué)行為、治療和預(yù)后均有重要意義3、Cyclins－CDKs－CDKIs是細(xì)胞周期最主要調(diào)控74四、細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤-某些現(xiàn)象1、cyclinD1基因位于11q13，在多種腫瘤中都有該區(qū)基因的異常2、在多種腫瘤中有cyclinD1基因的高表達3、腫瘤D類細(xì)胞周期蛋白半衰期長，穩(wěn)定性異常增高4、在某些腫瘤中發(fā)現(xiàn)有cyclinD2基因的擴增5、在一些人類腫瘤中發(fā)現(xiàn)CDK4、CDK6高表達6、已發(fā)現(xiàn)某些CDKI分子如P15、P16、P21、P27、P40、P57等與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，例如神經(jīng)膠質(zhì)瘤的P16失活，主要是缺失或突變。7、多種癌基因、抑癌基因、凋亡調(diào)控基因如c-myc、Rb、P53、bcl2等參與了細(xì)胞周期調(diào)控，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用四、細(xì)胞周期調(diào)控與腫瘤-某些現(xiàn)象1、cyclinD1基因75五、細(xì)胞調(diào)周期調(diào)控與腫瘤-部分機制

1、cyclinD-CDK（CDK4、6）發(fā)揮作用與Rb有關(guān)，Rb失活促進腫瘤細(xì)胞增殖

Rb（視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因）：

RB基因產(chǎn)物是一個核內(nèi)蛋白。有兩種形式。磷酸化和去磷酸化。RB的表達和磷酸化的水平與細(xì)胞周期有關(guān)。非磷酸化的RB可以阻止細(xì)胞從G0進入S期，抑制細(xì)胞的增殖，也是細(xì)胞成熟分化所必需的。一旦磷酸化后則失去這活性，從而使細(xì)胞進入增殖周期。其抑制細(xì)胞增殖的作用機理，可能是抑制c-myc和c-fos的表達。因為細(xì)胞進入S期需要這兩種蛋白的表達。

五、細(xì)胞調(diào)周期調(diào)控與腫瘤-部分機制1、cyclinD-C76

Rb（抑癌基因）--pRb(蛋白產(chǎn)物）

低磷酸化pRb（活化狀態(tài)）----使細(xì)胞停滯在G1期

磷酸化pRb（非活化狀態(tài)）----解除對細(xì)胞周期抑制

cyclinD-CDK使低磷酸化pRb磷酸化失活，細(xì)胞進入S期cyclinD-CDK對pRb的作用又被CDKI（p16、p21、p27等）負(fù)向調(diào)節(jié)，p16-cyclinD-CDK-pRb形成一條極為重要的負(fù)反饋調(diào)節(jié)通路Rb（抑癌基因）--pRb(蛋白產(chǎn)物）77cyclinDCDK4,6Rb-PRbE2FE2F(轉(zhuǎn)錄因子)G1SP16-cyclinD1-Rb系統(tǒng)調(diào)節(jié)模式圖CDKs使Rb磷酸化失活，激活E2F,解除細(xì)胞周期阻滯cyclinDCDK4,6Rb-PRbE2FE2FG178cyclinDcdk4,6Rb-PE2FE2FP16cdk4,6G1SRb低磷酸化的Rb是活化石我Rb,結(jié)合并抑制E2F,抑制細(xì)胞的增生cyclinDcdk4,6Rb-PE2FE2FP16cdk792、Survivin、cyclinD1與腫瘤

Survivin基因是凋亡抑制蛋白家族的新成員，定位于17q25,Survivin蛋白在正常情況下僅見于胚胎、睪丸、胸腺、分泌期子宮內(nèi)膜，在分化成熟的組織中不表達在大多數(shù)腫瘤組