《肿瘤分子生物学进展ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《肿瘤分子生物学进展ppt课件.ppt（65页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、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,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
2、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：,Uncontrolled growth, Proliferation (Too much birth) Apoptosis (Too less death),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？,Leland Hartwell,Paul Nurse,Tim Hunt,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
3、）”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
4、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”DNA Repair-Cell Cycle -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：
5、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 Rb 13q14 肉瘤Wilm瘤 WT-1 11p13 胚胎肾细胞瘤乳腺/卵巢综合征 BRCA1 17q12 乳腺癌、卵巢癌家族性腺瘤样肠息肉 APC 5q21 结直肠癌遗传性非息肉性结肠癌 MLH1 3p21 结直肠癌 LiFraumeni综合征 p53 17p13 肉瘤、乳腺癌、脑瘤F
6、anconi贫血综合征FAA 9q22.3 急性单核细胞白血病Bloom 综合征 BLM 15q26.1 造血系统肿瘤着色性干皮病 XPA-G M 皮肤癌,（二）癌变的二阶段与多阶段学说,Initiation-promotion model,DMBA,Vehicle control- 6 months,DMBA,Croton oil- 6 months,0tumours,Multipletumours,Model originallyset up dosingmouse skin,DMBA,Croton oil- 6 months,0tumours,结 肠 癌 多 阶 段,COX-2EGFR,
7、TGF-b,APC,K-RAS,PRL3,Normal epithelium,Tubularadenoma,Villousadenoma,Adenocarcinoma,Metastasis,P53TGFb-RII,18qLOH(SMAD2,SMAD4,DCC),Microsatellite Instability (MLH1, MSH2, PMS2, PMS1),Multi-Step Carcinogenesis of Colon Cancer,rasMetC-erbB2,rasp53HLA,erbB2Mdm2EGFRATMMetAKT2,p16p53APCNm23RB,Overexpress
8、ion,Mutation,Amplification,Deletion,肿瘤相关基因变异与肠型胃癌发生、发展不同阶段的关系,Multiple genetic alterations involved in human gastric carcinogenesis,ras,met,ras,p53,p53,erbB2,akt2,met,EGFR,APC,nm23,p16,mdm2,OverexpressionDown regulation,Point mutation,Amplification,Deletion,Accumulation of multiple gene changes in h
9、uman gastric carcinogenesis,initiation,promotion,progression,erbB2,Rb,Heterogenicity,Susceptibility,0 20 40 60 80 100,Age(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。,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,活化机制 突变: H-ras:code12 G T点突变（膀胱癌）,重排: Ab1易位：t（9：22）（
10、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,分类及功能,2、抑癌基因（tumor suppressor gene）,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 HPV E6, 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(susceptibility gene),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
11、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,zygote,somatic line,C,germ line,A,B,Second Hit: Somatic,First Hit: Inherited,Cells With Malignant Potential,Knudsons 的二次打击学说（Two Hit Hypothesis）,肿瘤易感基因,（五）DNA修复基因（DNA repair gene）,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
12、酸多态性(single nucleotide polymorphism,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,DNA修复基因SNP与肿瘤易感,致癌物代谢酶基因SNP与肿瘤易感,二、肿瘤诊
13、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 1633 胃、食管癌 513 卵巢癌 2033 胆囊癌 4558 肝癌 2545c-Myc 乳腺癌 2530 结、直肠癌 36 胆囊癌 4060 肺鳞癌 1525 肝癌 2542N-Myc 肺腺癌 211,基因 肿瘤类型 扩增率 K-Ras 乳腺癌
14、 310 胰腺癌 45 卵巢癌 48 胆囊癌 3061Int2 乳腺癌 423N-Ras 肝癌 24Mdm2 肝癌 1526c-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 30 H-Ras 甲状腺癌 60K-Ras 结肠癌 50 N-Ras 黑色 素瘤 20K-Ras 胰腺癌 90 N-Ras 精原细胞瘤 40K-Ras 胆管腺癌 90 N-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
15、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 56 157,248,273 前列腺癌 30 不确定结肠癌 50 175,245,248,273 肝细胞癌 45 249食管癌 45 不确定 胶质瘤 25 175,248卵巢癌 44 273 乳腺癌 22 175,248,273胰腺癌 44 273 子宫内膜癌 22 248皮肤癌 44 248,278 甲状腺癌 13 248,273胃癌 41 不确定 白血病 12 175,248头颈部鳞癌 37 248 宫颈癌 7 273膀胱癌 34 280 软组织肉瘤 31 不确定,（一）肿瘤分子诊断的发展方向,1、筛选
16、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。,Rethinking BREAST CANCERNew detection techniques and treatments are Exciting-and confusing. A guide to saving lives,Rethinking BRE
17、AST CANCERNew detection techniques and treatments are Exciting-and confusing. A guide to saving lives,肿瘤基因组学及癌症基因组解剖计划（CGAP） 的进展为确定肿瘤标志物、肿瘤的分子分型、分子分期、分子诊断和分子预后提供了重要的实验依据。高通量技术的发展为推进肿瘤基因组学及CGAP的进展提供了强有力的根据。,CANCER RESEARCH 62, 1184-1190, February 15, 2002Molecular Classification of Head and Nck Squam
18、ous Cell Carcinoma Using cDNA Microarrays Using of cDNA microarrays containing 9216 clones to measure global patterns of gene expression , identified 375 genes, which divide patients with head and neck tumors into two clinically distinct subgroup.,以基因芯片技术为基础的癌变多阶段基因表达谱的确定。,Cancer Proteomics,生物信息学技术与
19、蛋白质组学技术结合，对癌症相关蛋白质进行筛选和鉴定，并对其功能进行研究，为肿瘤标志物的确定提供了新的方法。,Proteome analysis of esophageal cancer,以二维电泳技术为基础的肿瘤蛋白表达谱的确定,肿 瘤 应用肿瘤蛋白质组学确定的新的肿瘤标志物 乳腺癌 PCNA、HSP90、pHSP60、NMP66、Cytokeratin （CK）8、15、18等 膀胱癌 CK18、CK20、PA-FABP、galectin-7、MRP-8、 MRP14、Stratifin、Psoriasin等 前列腺癌 PCNA、Calreticulin、pHSP60、HSP90、OP18、
20、 EF2、SOD、IGFBP2、HSP27等 卵巢癌 PCNA、OP18、 Calreticulin 、HSP90、pHSP60、 FK506结合蛋白、Rho GDI、glyoxalase等结直肠癌 Calgranulin A(S100 A8)、CalgranulinB(S100 A9)、 Calgizzarin(S100 A11)等 白血病 OP18、P19/nm23-H1、clusterin等 胰癌 HIP/PAP-1 肺腺癌 TAO1、TAO2,Cancer Proteomics,（二）肿瘤治疗的分子策略,1、针对癌基因的活化抑制信号转导途径：酪氨酸激酶抑制剂 （RGI13022，AG9
21、57，PD153035等） 丝氨酸/苏氨酸激酶抑制剂阻止癌蛋白的成熟：如L744，832，SCH44342，BZA-513阻止基因转录、翻译 （反义技术）,反义核酸技术,体外合成反义(脱氧)寡核苷酸(12-20bp的As ODN),重组能表达反义RNA质粒或病毒载体,阻断目的基因蛋白表达,亦可针对某些癌基因产物重组单链可变区抗体基因对抗其活性,核酶技术,核酶,一种具有剪切能力的RNA 可形成酶-底物复合体，与底物碱基特异性配对 可设计能结合某些作用靶点并以其酶活性进行剪切的核酶序列，实现阻断目的基因表达的反义治疗。,缺点 分子量过大(100个bp左右) 不能区别正常和突变的癌基因序列,RNA干
22、扰技术,RNA干扰现象是一种存在于植物和动物体内的基因沉寂现象,RNaseIII,被认为是生物体进化中获得的一种自然保护机制,mRNA水平干扰靶基因表达,优点,效价高,类似酶促方式(非化学计量效应)，少量dsRNA能清除大量mRNA,干扰效应具有可遗传扩散性,2、针对抑癌基因的失活和修复机制缺陷用正常基因置换有缺陷的基因（关键在转基因方法和载体选择）,野生型抑癌基因(p53,p16,Rb等)或DNA修复基因导入肿瘤细胞,重建失活的抑癌基因功能,恢复正常生长表型,诱导细胞凋亡,恢复细胞的DNA修复功能,3、针对癌细胞的转移 抗转移基因的置换（nm23，TIMP等）,抗血管生成治疗,抑制内皮细胞的
23、迁移和粘附,基质金属蛋白酶(MMPs)抑制剂,细胞粘附分子抑制剂,重组PEX(MMP2-C端片段)基因导入,竞争抑制MMP与整合素av3结合，抑制血管形成和生长,化学合成抑制剂,Batinastatmarimastat,与MMP底物竞争 期临床,RGD序列小肽,整合素av3拮抗剂 临床I、II期,Vitaxin,人源化av3抗体 完成I期临床试验,抑制内皮细胞的活化和增殖,重组TSP-1基因,抑制内皮的活化,Angiostain/endostatin 基因,抑制内皮增殖，促内皮细胞凋亡,内源性抑制物,TNP-470,烟曲毒素的合成衍生物，抑制内皮增殖、迁移,进入临床期 化学合成物,直接针对肿瘤
24、血管靶分子,人源化VEGF抗体,抑制VEGF与受体结合 完成I、II期临床试验,SU6668，SUS416,抑制VEGF，bFGF和PDGF受体酪氨酸酶活性临床试验,以受体为靶,Asprinin,NS-398,抑制COX(cyclooxgenase)(刺激结肠癌释放PE，诱导内皮生成),以酶为靶,DT385(VEGF+白喉毒素),抑制内皮增殖和血管形成,以肿瘤血管为靶,4、针对肿瘤的抗原重组人源化抗体 基因工程技术 噬菌体抗体库技术 分 子 疫 苗 核酸疫苗 蛋白/多肽疫苗 基因修饰疫苗,5、针对化疗耐受（1）肿瘤化疗耐受的分子机制ATP结合盒式糖蛋白（能量依整性药泵） Mdr（86） P17
25、0 底物：亲脂类化疗药、抗癌抗生素、 长春碱类、鬼臼类、紫杉醇等 Mrp（92） MRP 底物：ADM、VP-16、VCR、放线菌素D等 Bcrp（98）BCRP 底物：Mitoxantrone（MXR） （Topotcan），SN-38等细胞保护作用分子： GSH，GST，MT，DNA损伤修复酶、端粒酶相关癌基因： Bcl-2，Survivin，Her-2，突变型P53等,（2）针对耐受分子的治疗策略耐药逆转剂 VRP，CsA（SDZ-PSC833）及特异性蛋白抑制剂特异的单克隆抗体 如Herceptin特异性基因治疗 反义技术 耐药基因导入造血细胞促凋亡药 酰基鞘氨酸细胞分化诱导剂 G-C
26、SF、维甲酸等,Cancer is an international epidemic that knows no borders, singles out no race, and pays no attention to politics. Finding a cure for cancer is a job for the whole of humankind. We must win the war against cancer, but this can only happen if we work together. Only then can our dream of a cancer-free world become a reality,谢谢！,
