腫瘤遺傳學專題知識講座培訓課件

腫瘤遺傳學專題知識講座

腫瘤泛指由一群生長失去正常調控的細胞形成的新生物(neoplasm)，分為:*良性腫瘤(benigntumor)*惡性腫瘤(malignanttumor)，惡性腫瘤又稱為癌癥(cancer)。腫瘤細胞是一個累積了不同基因突變的體細胞，這些突變共同導致了細胞增殖的失控，結果形成大量細胞的集合——腫瘤。2腫瘤遺傳學專題知識講座類型來源比例癌上皮細胞85%肉瘤結締組織、骨或肌肉組織的細胞2%淋巴瘤免疫系統(tǒng)特別是脾及淋巴結的白細胞5%白血病骨髓造血細胞3%目前已發(fā)現(xiàn)的惡性腫瘤幾乎涉及了所有類型的細胞、組織及器官系統(tǒng)。3腫瘤遺傳學專題知識講座種系突變（germlinemutation）：產(chǎn)生遺傳性腫瘤（家族性腫瘤）獲得性突變：產(chǎn)生散發(fā)性腫瘤4腫瘤遺傳學專題知識講座第一節(jié)、染色體異常與腫瘤1941年，Boveri提出了腫瘤的染色體理論，證明腫瘤細胞來源于正常細胞，染色體畸變是引起細胞惡性轉化的主要原因。腫瘤組織既可以單克隆起源，也可以多克隆起源。單克隆起源的腫瘤可以演變?yōu)槎嗫寺⌒?。占主要細胞系的克隆成為腫瘤干系，其他細胞系稱為旁系。干系的染色體數(shù)目成為眾數(shù)。大多數(shù)腫瘤細胞染色體數(shù)目異常的同時，還有結構異常。異常類型表現(xiàn)出“無規(guī)律性”。

標記染色體—腫瘤細胞中形成的特殊結構染色體。如能穩(wěn)定遺傳，則形成了特異性標記染色體。5腫瘤遺傳學專題知識講座Ph染色體95%慢性粒細胞性白血病(CML)細胞中存在Ph染色體(費城染色體)。為9號染色體與22號染色體易位后重組的22號染色體。Ph染色體6腫瘤遺傳學專題知識講座t(9;22)(9qter9q34::22q1122pter)PhPh染色體首次證明了一種染色體畸變與一種特異性腫瘤的恒定關系。Ph染色體是慢性粒細胞性白血病典型的特異性標記染色體。易位形式：7腫瘤遺傳學專題知識講座其他特異性標記染色體:Burkett淋巴瘤—t(8;14)(q24;q32)腦膜瘤—22q-;-22視網(wǎng)膜母細胞瘤—13q14-Wilms瘤—del(11p1314)甲狀腺瘤—inv(10)(q11q21)※大多數(shù)染色體異常不屬于某種腫瘤所特有?！撤N染色體異?？沙霈F(xiàn)在不同腫瘤中?！蠖鄶?shù)實體瘤中很少有恒定的標記染色體。染色體異常將導致不同分子事件的發(fā)生，包括基因激活、失活、轉錄異常、擴增等，繼而導致細胞代謝、生長、分化、增殖等功能的失常而引發(fā)腫瘤。8腫瘤遺傳學專題知識講座第二節(jié)、癌基因能夠使細胞癌變的基因統(tǒng)稱為癌基因。癌基因是正常細胞中的基因，是細胞的必須基因。1、病毒癌基因與原癌基因逆轉錄病毒中，能夠引發(fā)腫瘤的基因片段。這個片段來源于宿主基因組而非原病毒基因組，宿主RNA逆轉錄后插入病毒中，作為病毒的一部分。此插入片段的編碼蛋白是腫瘤的強誘導劑。對應宿主細胞的基因片段稱為原癌基因。目前已發(fā)現(xiàn)的癌基因有100多種，大多已定位在染色體上。這些癌基因參與了細胞分裂、分化、凋亡、信號轉導等多項生命活動。9腫瘤遺傳學專題知識講座生長因子生長因子受體信號轉導因子轉錄因子程序性細胞死亡調節(jié)因子2.原癌基因及其功能10腫瘤遺傳學專題知識講座11腫瘤遺傳學專題知識講座1.突變堿基替換缺失插入2.基因擴增(geneamplification)均質染色區(qū)(HSR)雙微體(DMs)3、癌基因的激活機制3.染色體重排:基因激活基因融合12腫瘤遺傳學專題知識講座1.突變：原癌基因激活的可能途徑13腫瘤遺傳學專題知識講座2.基因擴增(geneamplification)

Myc基因擴增形成雙微核（黃色）的核型，雙微體（doubleminutechromosomes，DMs），無著絲粒，成對分布于細胞中的微小染色體

14腫瘤遺傳學專題知識講座Myc基因擴增形成均染區(qū)（黃色）的核型

15腫瘤遺傳學專題知識講座3.染色體重排基因激活Burkitt淋巴瘤(BL)75％:t(8;14)(q24;q32)14q32:IGH16％:t(8;22)(q24;q11)22q11:IGL9％:t(2;8)(p12;q24)2q12:IGK8q24.1:c-myc16腫瘤遺傳學專題知識講座3.染色體重排基因融合慢性髓細胞白血病(Ph染色體)der(22)t(9;22)(q34;q11.2)9q34.1:C-ABL22q11:BCRC-ABL：6kbmRNA,145kDapr.BCR-ABL:8.5kbmRNA,210kDapr.17腫瘤遺傳學專題知識講座9號染色體上有一個c-abl基因（原癌基因），產(chǎn)生一145kD的多肽，22號染色體上有一個bcr基因，易位后在22號染色體上形成一融合基因，產(chǎn)生一210kD的融合多肽。Ph染色體致病的分子機制：c-ablIgλbcrc-cis922c-ablIgλbcrc-cis融合基因18腫瘤遺傳學專題知識講座9q22q1234567891014151920C-bcr基因(130kb)C-abl基因(280kb)(145kD蛋白）1b1a2345678910111-112-11210kD蛋白19腫瘤遺傳學專題知識講座第三節(jié)、腫瘤抑制基因腫瘤抑制基因概念的提出：正常細胞與腫瘤細胞融合后的雜種細胞失去了腫瘤細胞表型。正常染色體可以逆轉腫瘤細胞表型。能夠抑制腫瘤發(fā)生的基因稱為腫瘤抑制基因。

癌基因和腫瘤抑制基因的突變都有可能導致腫瘤發(fā)生。但癌基因為激活；腫瘤抑制基因為失活。腫瘤細胞中腫瘤抑制基因的導入將抑制腫瘤，但癌基因導入無此作用。

第1個發(fā)現(xiàn)的腫瘤抑制基因是rb基因，位于13q14，通過視網(wǎng)膜母細胞瘤的研究發(fā)現(xiàn)。最有名氣的腫瘤抑制基因是p53基因，與許多腫瘤的發(fā)生相關。20腫瘤遺傳學專題知識講座1、p53基因

p53基因定位于17p13.1，含11個外顯子，編碼53kd蛋白，393個氨基酸。

p53基因的變異與50%的腫瘤發(fā)生相關。

p53基因的4個功能區(qū)：1）N-端調控活性區(qū)—行使功能的區(qū)域，既介導蛋白質相互作用的區(qū)域，由73個氨基酸構成。2）序列特異性結合區(qū)—核心區(qū)，具有特異性DNA結合功能，此區(qū)域含有大量的突變熱點。3）寡聚區(qū)—介導P53蛋白自身形成4聚體。4）C-端DNA非特異性結合區(qū)—P53為核內磷酸化蛋白，作為轉錄因子調控其他蛋白的活性，達到細胞周期和細胞凋亡的控制。P53蛋白的失活導致細胞保護功能的喪失而導致細胞周期的紊亂。21腫瘤遺傳學專題知識講座2、rb基因

rb基因名稱來自Retinoblastoma,視網(wǎng)膜母細胞瘤.

rb基因位于13q14.1，27個外顯子，編碼928個氨基酸的110kD蛋白質。30%的視網(wǎng)膜母細胞瘤中可見包括rb基因在內的DNA缺失，甚至染色體片段的缺失。Rb蛋白是核蛋白，其功能是通過與轉錄因子E2F結合而抑制細胞周期。多種病毒的產(chǎn)物能夠與Rb蛋白結合而釋放E2F因子。E2F也是轉錄因子，它具有促進其他細胞分裂相關基因表達的作用。22腫瘤遺傳學專題知識講座一、腫瘤發(fā)生的單克隆起源假說腫瘤細胞是由單個突變細胞增殖而成的，也就是說腫瘤是突變細胞的單克隆增殖細胞群。體細胞突變(somaticmutation)克隆選擇(clonalselection)模式第4節(jié)腫瘤發(fā)生的遺傳學理論23腫瘤遺傳學專題知識講座二、腫瘤發(fā)生的染色體理論腫瘤細胞來源于正常細胞，具有某種異常染色體的細胞是一種有缺陷的細胞，染色體畸變是引起正常細胞向惡性轉化的主要原因?！昂愣ɑ蛱禺惖摹睒擞浫旧w-實體瘤少有24腫瘤遺傳學專題知識講座三、腫瘤發(fā)生的癌基因理論人類腫瘤的發(fā)生發(fā)展與體細胞中累積的各種遺傳學改變相關。這些遺傳變異涉及染色體重排和癌基因的激活。原癌基因是正常細胞中的一些基因，是細胞生長發(fā)育所必需的。一旦這些基因在表達時間、表達部位、表達數(shù)量及表達產(chǎn)物結構等方面發(fā)生了異常，就可以導致細胞無限增殖并出現(xiàn)惡性轉化。25腫瘤遺傳學專題知識講座五、腫瘤發(fā)生的多步驟遺傳損傷學說細胞增殖異常干細胞化正常細胞細胞克隆性擴增良性腫瘤形成致癌因素啟動期促進期促癌因素惡性腫瘤侵襲與轉移惡性腫瘤形成進展期轉移期27腫瘤遺傳學專題知識講座一、常染色體顯性遺傳惡性腫瘤綜合征1.視網(wǎng)膜母細胞瘤(retinoblastoma,RB)MIM180200RB是一種胚胎期腎源性眼內惡性腫瘤，兒童早期即發(fā)病，發(fā)生率約1/21000~1/10000，多在4歲以前發(fā)病。貓眼(Cat‘seye)，前額突出、鼻根低且寬、鼻短呈球狀、嘴大、上唇薄及耳垂突出。第5節(jié)遺傳性惡性腫瘤28腫瘤遺傳學專題知識講座2.Wilms瘤(Wilmstumor,WT)MIM194070又稱腎母細胞瘤(nephroblastoma)是一種嬰幼兒常見的惡性胚胎腫瘤，由于保留有胚胎分化潛能的腎干細胞功能異常所致，發(fā)病率約為1/10000，占嬰兒腫瘤的8%，3/4的腫瘤發(fā)生在4歲前，90%在20歲內發(fā)生。29腫瘤遺傳學專題知識講座Wilms瘤基因定位WT1基因(MIM607102)：11p13WT2基因(MIM194071)：11p15.5WT3基因(MIM194090)：16qWT4基因(MIM601363)：17q12-q21WT5基因(MIM601583)：7p14-p1330腫瘤遺傳學專題知識講座3.腺瘤性息肉綜合征(APC)MIM175100成人早期繼發(fā)多發(fā)性腺瘤性結腸息肉的結腸癌。息肉也可發(fā)生于上消化道，腫瘤可轉移到腦、甲狀腺等身體其他器官。31腫瘤遺傳學專題知識講座二.AR遺傳的惡性腫瘤綜合癥自1960年首次證明特征性的染色體改變（Ph染色體）與腫瘤相關以來，受到人們注目。大多數(shù)惡性腫瘤細胞的染色體為非整倍體，而且在同一腫瘤內染色體數(shù)目波動的幅度較大。惡性腫瘤發(fā)展到一定階段常會出現(xiàn)1-2個比較突出的細胞系，細胞系內全部細胞的染色體數(shù)目和結構都相同。32腫瘤遺傳學專題知識講座一、Bloom綜合癥臨床特征：身材矮小、慢性感染、免疫功能缺陷、日光敏感性紅斑、輕度顏面部畸形，30歲前發(fā)生各種腫瘤和白血病。細胞遺傳學改變：染色體不穩(wěn)定或基因組不穩(wěn)定是其顯著特征，表現(xiàn)為：1）體外培養(yǎng)的BS細胞株的染色體易發(fā)生斷裂并易形成結構畸變；體內BS細胞在間期多見微核結構；2）BS細胞的染色體容易斷裂，出現(xiàn)頻發(fā)的姐妹染色單體交換（SEC）現(xiàn)象；3）培養(yǎng)的BS細胞常見四射體結構。BS基因定位：BLM15q26.1BLM基因的翻譯：BLM15q26.1轉錄4.5kbmRNA翻譯1417個氨基酸殘基組成的蛋白質33腫瘤遺傳學專題知識講座BLM基因BLM基因的編碼產(chǎn)物是RecQDNA解鏈酶，具有DNA依賴性三磷酸腺苷酸和DNA解鏈酶的活性。BLM基因的生物學功能：基因突變導致缺乏RecQDNA解鏈酶活性，不能修復DNA復制過程中出現(xiàn)的各種異常DNA結構，導致患者細胞染色體斷裂、易位和SCE等染色體不穩(wěn)定特征。7種基因突變類型：2種無義突變，3種錯義突變、2種移碼突變（表13-1）。BS患者細胞遺傳學診斷：檢測SCE，正?！?0，患者50-100。BS患者分子遺傳學診斷：體外培養(yǎng)細胞獲得cDNA，再用相關引物擴增基因全長cDNA，SSCP技術篩查鑒定序列上存在的各種突變。34腫瘤遺傳學專題知識講座BS患者系譜分析AR

35腫瘤遺傳學專題知識講座BS患者細胞內微核和SECautosomalrecessive;frequencyisabout2/105newbornsinAshkenaziJewsandintheJapanese(foundereffect:affectedpersonsdescentfromacommonanc