第三章 癌症的分子診斷
幾乎癌組織都是單株性增殖( clonal proliferation) 患者的所有癌細胞都起源於單一的癌細胞 ➢ 大多數癌症不能用單基因遺傳方式解釋 ➢ 某些類型的癌症，親屬發生同類腫瘤的風險會增 加，但不表現孟德爾式遺傳 ➢ 許多癌症與環境的物理化學因子或生物因子有關
癌症分子诊断
癌症分子诊断
癌症分子诊断

➢ 病毒性癌基因 只有少數人類反轉錄病毒引起人類癌症 HIV 可以促進細胞增殖和增加體細胞突變的 機會，或插入基因組促使鄰近基因活化引起 免疫缺陷而間接促進腫瘤的產生 病毒癌基因插入宿主癌化的原因 有些的癌基因產物作用如同細胞癌基因產物 有時插入的病毒癌基因是斷裂的，這些斷裂 的序列可能是基因內的調控序 列 有些病毒癌基因的產物與細胞癌基因產物共 存，可能調節癌蛋白活化
癌症分子诊断
➢ 原(致)癌基因 調控生長分化、信號傳遞、轉錄因子、細胞週期 生長因子 病毒來源的sis基因與細胞來源的原癌基因-血 小板衍生性生長因子次單位 細胞表面生長因子受體 表皮生長因子受體基因( epidermal growth factor receptor， EGFR) 集落刺激因子1受體(CSF1R)基因相當， CSF1R是一 種促進骨髓中多種細胞分裂的 生長因子
癌症分子诊断
➢ 細胞週期的調控 受細胞週期素(cycIin)及相對應的細胞週期素依 賴激酶 (cyclin-dependent kinase， CDK)嚴 格調控 細胞週期的每階段都有一組 CDKs與cyclins 交互作用來調控 CDK的磷酸化及cyclin-CDK抑制劑(CKIs)的活 化都會影響細胞週期
癌症分子诊断
正常細胞中， p53的量都很低 DNA損傷時， p53就大量增加，造成
生長的停止或細胞凋亡( apoptosis) p53就激活p21蛋白質關閉細胞週期
p21蛋白質是一個CDK 的抑制因子 可結合CDK2、CDK4、CDK6，並抑 制它們的活性 細胞進 入S期以前，得以修護受損傷的 DNA 若細胞已將進入S期，已不能修護受損傷 的DNA，則p53起動細胞凋亡 這二種功能保持基因組的穩定性，p53稱為 基因組保護者( guardian of genome)
癌症分子诊断
病理情況下的凋亡 人為的方式改變荷爾蒙分泌後，內分泌依賴 組織的萎縮 組織損傷後血液造成大量自由基所產生的細 胞凋亡 細胞DNA受到物理化學的因子傷害，也會促 使細胞凋亡 在一些病毒感染的情況下，在病毒還未完全 被複製時也會使細胞凋亡，以抑制病毒持續 感染
癌症分子诊断
細胞凋亡機制在生物中具有高度保留性 線蟲已發現至少15個基因與凋亡有關
癌症分子诊断
癌症分子诊断
癌症分子诊断
➢ 腫瘤抑制基因( tumor suppressor gene) 在遺傳學上，癌基因對細胞的作用是顯性作用 ( dominant effect) 可抑制oncogene作用的基因，稱tumor suppressor gene 抑癌基因的蛋白產物能抑制 細胞不正常生長及 抑制細胞癌化 遺傳學上一般屬於隱性的 ( recessive) RB基因 視網膜母細胞瘤( retinoblastoma， RB) ，一 種侵犯幼兒視網膜的腫瘤 散發性非遺傳的類型最常見，會造成單側眼睛 病變 約1/3的RB病人產生多發性腫瘤，且常造成雙眼 的病變，及在同胞兄弟姊妹中可發生同樣病變， 家族傾向遺傳性
癌症分子诊断
➢ 癌症相關基因
癌症分子诊断
➢ 致癌基因(oncogene) 1911年Rous發現的雞的腫瘤傳染因子是一種 病毒，為反轉錄病毒 癌化作用是因為病毒基因組內特殊致癌基因(vonc) 哺乳類的基因組上，也存在有同源的序列 (eonc) 調控胚胎的發展、細胞的增殖、分化和凋亡 調 控失常，會使細胞發展為惡性表型，正常 細胞中具有這樣潛能的基因稱為原(致)癌基 因( proto-oncogene)
癌症分子诊断
RB基因的功能 蛋白質產物pRb是細胞週期的煞車器 pRb 蛋白發生週期性的磷酸化反應 pRb蛋白在GI期是細胞週期抑制信號的集 合點，這個以pRb蛋白為中心的抑制傳導 途徑，稱為RB傳導途徑 靜止的細胞( G0IG I) ， pRb沒有磷酸化 Gl期之末，在有絲分裂時它是磷酸化的 非磷酸化的pRb在進入S期之前可與幾種 蛋白質結合調控細胞週期
癌症分子诊断
癌症分子诊断
p53基因 抑制腫瘤生長的作用，基因定位在17p ， p53是其分子量(53 kD) 在人類的大腸癌中有70%因失去 p53功能 50%的肺癌、40%的乳癌也因p53去活化而 誘發 人類癌症約有一半起因於p53突變缺陷或失 去作用 發生突變的蛋白質可能原因 兩個alleles都發生缺失 一個allele上發生錯義點突變， 會抑制另 一個正常野生型基因的功能
ced-3和ced-4促進凋亡 ced-9則通過阻止ced-3和ced-4的活化而保 護細胞免於凋亡 哺乳動物同源物 ced-3 vs 半胱胺酸蛋白水解酶( cysteine proteases) caspases ced-9 vs Bcl-2蛋白家族 ced-4 vs Apaf-l (HeLa細胞)
癌症分子诊断
➢ 細胞凋亡(apoptosis， programmed cell death) 基因與癌症 細胞凋亡是一種有計畫的控制細胞死亡的方式， Apoptosis此字源自於希臘 文，意思是指樹葉 從樹上凋落之意 正常生理情況下細胞凋亡是生命過程所必須的， 平衡著細胞的數量 生物發育的階段 高等動物在胚胎發育過程中的特定階段，特定 區域的多餘細胞都會發生凋 亡，以利於組織器 官形態的形成
癌症分子诊断
細胞內信號傳遞系統( Intracellular signal transduction systems)
RAS家族是信號傳遞通路G-protein的成 份，藉由跨膜蛋白與Gprotein的結合將 信號傳至核內 蛋白質-酪胺酸激酶( protein tyrosine kinase) ABL是細胞內信號傳遞蛋白與信 號傳遞至核內有關 核內轉錄因子 MYC是DNA結合蛋白，而JUN是轉錄因 子 細胞週期有關的蛋白 調控細胞週期相關的激酶和激酶抑制物，