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肿瘤分子生物学研究进展关勇军中南大学肿瘤研究所2006年2月中国（1990-1992）与美国（1990-1991）恶性肿瘤调整死亡率（1/10万）比较中国美国男女男女恶性肿瘤122.3567.61220.2141.1胃30.7814.527.03.1肝25.739.553.51.5肺21.689.0374.930.5食管20.2210.326.01.5结直肠与肛门5.093.7423.616.0白血病3.863.168.34.9子宫颈3.163.0乳腺0.042.930.227.2脑2.011.485.03.4鼻咽1.600.76胰腺1.521.0810.07.2前列腺0.5825.6卵巢0.397.8黑色素瘤0.130.073.11.5世界卫生组织（WHO）提出肿瘤防治目标：如能将现有的科学技术手段充分加以应用，则肿瘤的发生将因适当的预防措施而减少1/3;1/3的肿瘤患者将因早诊技术的恰当应用而发现于早期并得以根治;剩余1/3的患者将因适当治疗措施而延长生命并使生活质量得到改善。失控性生长分化障碍浸润与转移肿瘤的基本生物学特征Hanahan及Weinberg将肿瘤的发生发展归结为五大事件：阻止细胞增殖的信号失控促进细胞分化的信号失调细胞获得持续增殖的能力逃避凋亡机制具有侵袭能力及诱导血管生成肿瘤共性问题：Uncontrolledgrowth•Proliferation(Toomuchbirth)•Apoptosis(Toolessdeath)细胞周期正常运行需要足够的信号以及高度有序，其紊乱将导致细胞增殖、死亡改变，因此肿瘤是细胞周期病。诺贝尔科学奖告诉我们什么？LelandHartwellPaulNurseTimHunt因发现了一类细胞周期调控基因而获此殊荣。这些基因中有一个被命名为“起始（start）”，它在细胞周期调控的第一步中起着关键作用。哈特韦尔还引入了“检测点（checkpoint）”这一概念，这对理解细胞周期如何运行和运转颇有帮助。运用遗传学和分子生物学方法首次鉴定、克隆出细胞周期的关键调控子之CDK分子（周期素依赖性激酶）。他还发现CDK在进化中高度保守，它可使其他蛋白质磷酸化，从而使细胞沿着细胞周期不断地进行分裂。第一个发现了周期素(cyclin)，这是一类蛋白质，是CDK的调控分子。亨特在研究中发现，周期素在每次细胞分裂过程中均发生周期性的降解，后来证明这是细胞周期调控的一种普遍性的重要机制。2001年三位获奖者对细胞周期研究的主要贡献2002年10月7日英国人悉尼·布雷诺尔、美国人罗伯特·霍维茨和英国人约翰·苏尔斯顿，因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究荣获诺贝尔生理与医学奖“细胞周期在细胞增殖、凋亡中的调控作用，使其在维护基因组稳定性中具有重要意义”DNARepair-------CellCycle-------Apoptosis中心环节checkpoints癌变过程中侵袭与转移驱动机制不断加强原位肿瘤侵袭性肿瘤转移瘤癌变过程中侵袭与转移监控机制不断减弱肿瘤分子生物学：从分子水平研究肿瘤发生发展规律的学科分子肿瘤学:肿瘤发病的分子基础肿瘤诊治的分子基础一、肿瘤发病的分子基础肿瘤是一类全身性疾病，涉及多种因素、多个阶段、多个基因的病理过程多因素：化学因素、物理因素、生物因素遗传因素多阶段：激发、促进、进展和转移；多基因：瘤基因、抑瘤基因、损伤修复基因等。（一）环境因素与遗传因素1、理化因素：结合破坏生物大分子2、生物因素：细菌（如HP）、病毒RNA肿瘤病毒DNA肿瘤病毒3、遗传因素：遗传缺陷（如胚细胞突变）基因多态性（如SNP）常见的遗传性肿瘤和肿瘤综合症名称基因染色体定位常见肿瘤病理学视网膜细胞瘤Rb13q14肉瘤Wilm瘤WT-111p13胚胎肾细胞瘤乳腺/卵巢综合征BRCA117q12乳腺癌、卵巢癌家族性腺瘤样肠息肉APC5q21结直肠癌遗传性非息肉性结肠癌MLH13p21结直肠癌Li—Fraumeni综合征p5317p13肉瘤、乳腺癌、脑瘤Fanconi贫血综合征FAA9q22.3急性单核细胞白血病Bloom综合征BLM15q26.1造血系统肿瘤着色性干皮病XPA-GM皮肤癌（二）癌变的二阶段与多阶段学说Initiation-promotionmodelDMBAVehiclecontrol-6monthsDMBACrotonoil-6months0tumoursMultipletumoursModeloriginallysetupdosingmouseskinDMBACrotonoil-6months0tumours结肠癌多阶段COX-2EGFRTGF-bAPCK-RASPRL3NormalepitheliumTubularadenomaVillousadenomaAdenocarcinomaMetastasisP53TGFb-RII18qLOH(SMAD2,SMAD4,DCC)MicrosatelliteInstability(MLH1,MSH2,PMS2,PMS1)Multi-StepCarcinogenesisofColonCancerrasMetC-erbB2rasp53HLAerbB2Mdm2EGFRATMMetAKT2p16p53APCNm23RBOverexpressionMutationAmplificationDeletion肿瘤相关基因变异与肠型胃癌发生、发展不同阶段的关系NormalGastricTissuesSuperificGastritisChronicAtrophicGastritisIntestinalMetaplasiaDysplasiaCarcinomaMetastasesMultiplegeneticalterationsinvolvedinhumangastriccarcinogenesisrasmetrasp53p53erbB2akt2metEGFRAPCnm23p16mdm2OverexpressionDownregulationPointmutationAmplificationDeletionAccumulationofmultiplegenechangesinhumangastriccarcinogenesisinitiationpromotionprogressionerbB2RbHeterogenicitySusceptibility020406080100Age(yrs)（三）癌基因与抑癌基因1、癌基因（oncogene）存在于病毒或细胞基因组中的一类在一定条件下能使正常细胞发生恶性转化的核苷酸序列。①概念：病毒癌基因RNA病毒癌基因DNA病毒癌基因细胞癌基因原癌基因（生命必需基因）活化的癌基因②活化机制突变:H-ras:code12GT点突变（膀胱癌）重排:Ab1易位：t（9：22）（q34：q11）费城染色体（CML）扩增:双拷贝超拷贝表达倍增（活化）（乳腺癌）均染区（HSR），双微体（DMS）低甲基化：CpG中的C发生5’-甲基化修饰表达③分类及功能2、抑癌基因（tumorsuppressorgene）抑癌基因失活机制点突变50%以上肿瘤存在p53基因点突变纯合性丢失和杂合性丢失（LOH）与癌基因产物结合HPVE6,E7蛋白分别与p53和Rb结合,使之失活高甲基化p16基因启动子区域高甲基化等位基因丢失（四）肿瘤易感基因(susceptibilitygene)通过遗传获得的在细胞癌变中起关键作用、对环境因素敏感高、有利于癌变克隆选择和生长能导致遗传性肿瘤和肿瘤综合征的突变基因符合二次打击学说的抑癌基因均为肿瘤遗传易感基因zygotesomaticlineCgermlineABSecondHit:SomaticFirstHit:InheritedCellsWithMalignantPotentialKnudson’s的二次打击学说（TwoHitHypothesis）肿瘤易感基因（五）DNA修复基因（DNArepairgene）编码DNA修复酶或相关蛋白质的基因称DNA修复基因。符合二次打击学说的DNA修复基因亦称遗传易感基因。肿瘤易感基因（六）单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)与遗传易感性基因组内某一特定核苷酸位置上存在的突变、插入、缺失每一基因上存在多态性的人群频率大约在1%，即在整个基因组中大约每1，000-10，000个碱基中存在一个人类长期进化过程中环境选择的结果，成为第三代分子遗传标记，具有标记密度高、稳定、易于分型检测的优势；为人种之间、个体之间差异的遗传基础之一，已确定为多种遗传性相关疾病的易感物质基础，成为患病危险程度评价，建立有效的预警系统的新的方法。单核苷酸多态性（SNP）特点基因SNP位点基因型/等位基相关肿瘤hOGG1A1165GGG前列腺癌XRCC3Thr241MeMet/Met乳腺癌XRCC3C18067TTT头颈部鳞状细胞癌XRCC1Trp194AsgTrp/Trp肺癌LIG4T1977CTallele乳腺癌RAD51G135CCallele乳腺癌XPDLys751GlnLysallele肺癌DNA修复基因SNP与肿瘤易感基因SNP位点基因型/等位基因相关肿瘤MPOtranscriptfactorbindingsiteAallele肺癌GSTM4T2517CTallele肺癌NQO1C609TCC肺癌CYP1A1Ile/ValVal/Val食管鳞状细癌致癌物代谢酶基因SNP与肿瘤易感二、肿瘤诊治的分子基础传统诊断以细胞形态学为基础：细胞、组织病理学以生物化学为基础：生化检测分子诊断应用细胞及分子生物学的理论和技术方法，对人类肿瘤发生、发展各个阶段的形态学变化，从传统的病理学概念深入到分子或基因水平加以认识，包括肿瘤易感基因的检测、肿瘤分类、早期诊断、预后判断、个体治疗方案的制定等。基因肿瘤类型扩增率c-ErbB2乳腺癌16~33胃、食管癌5~13卵巢癌20~33胆囊癌45~58肝癌25~45c-Myc乳腺癌25~30结、直肠癌3~6胆囊癌40~60肺鳞癌15~25肝癌25~42N-Myc肺腺癌2~11基因肿瘤类型扩增率K-Ras乳腺癌3~10胰腺癌45卵巢癌4~8胆囊癌30~61Int2乳腺癌4~23N-Ras肝癌24Mdm2肝癌15~26c-Fos肝癌39K-Sam胃癌21Met胃癌19几种常见肿瘤癌基因的扩增率人类肿瘤中Ras癌基因点突变频率Ras基因类型肿瘤类型突变频率（%）Ras基因类型肿瘤类型突变频（%）K-Ras肺腺癌30H-Ras甲状腺癌60K-Ras结肠癌50N-Ras黑色素瘤20K-Ras胰腺癌90N-Ras精原细胞瘤40K-Ras胆管腺癌90N-Ras急性髓白血病30H-Ras宫颈癌25人类肿瘤p53基因突变热点和频率肿瘤类型突变频率突变热点（编码子）肿瘤类型突变频率突变热点（编码子）肺癌56157,248,273前列腺癌30不确定结肠癌50175,245,248,273肝细胞癌45249食管癌45不确定胶质瘤25175,248卵巢癌44273乳腺癌22175,248,273胰腺癌44273子宫内膜癌22248皮肤癌44248,278甲状腺癌13248,273胃癌41不确定白血病12175,248头颈部鳞癌37248宫颈癌7273膀胱癌34280软组织肉瘤31不确定（一）肿瘤分子诊断的发展方向1、筛选和确定敏感性高，特异性强肿瘤分子标志物，尤其要重视癌前和早期癌变的分子标志物；2、寻找无创或微创方法进行肿瘤早期诊断和风险人群筛查；3、联合多种肿瘤分子标志物，结合传统（细胞病理学、生化酶学）诊断、动态变量分析进行诊断；4、结合一般分子生物学方法和高通量分析(基因芯片、组织微阵列、蛋白质组学)技术确定新的分子标记、开展分子诊断。RethinkingBREASTCANCERNewdetectiontechniquesandtreatmentsareExciting-andconfusing.Aguide