医学遗传学-肿瘤遗传学

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——Boveri19146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12markerchromosome1960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：①鉴别诊断依据②早期诊断依据③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、fgf3erbB、met、ret、kitegrf、erbb2、met213、信号转导因子4、转录因子5、细胞凋亡调节因子srcMDM223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251、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。262、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）283、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①突变②基因扩增③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3536第一个被克隆的肿瘤抑制基因（TSG）-RB1983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。371、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Rb蛋白低磷酸化或未磷酸化+E2FG1S41•RB与细胞周期G1SG2MRBE2FCyclin/cdkE2F磷酸化P16、P21、P27等Ｒb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。423、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431、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%462、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。4748Wilms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)49Wilms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15q26.11、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。562、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）604、着色性干皮病（XP