癌变过程相关的概念
永生化(Immortalization): 细胞从增殖衰老危机中逃离而具
无限增殖能力的过程。
特征：无致瘤性、接触抑制、生长因子依赖、锚定依赖生长
转化(Transformation ): 细胞获得致瘤能力的过程。
特征：
失去接触抑制 锚定非依赖生长 致瘤性
3
主要内容
1. 癌基因与抑癌基因的概念 2. 癌基因的发现与鉴定 3. 抑癌基因存在的证据 4. 原癌基因激活与抑癌基因失活的机制 5. 癌基因与抑癌基因的分类及功能
1963年：Dulbeco发现正常细胞感染RSV可恶变为癌细 胞----病毒的体外转化 保持转化需要RSV的持续存在
tsRSV：温度敏感型的RSV突变 株，37℃培养时能转化细胞， 41 ℃时不能
1111
癌基因的发现 —— 病毒癌基因
1969年： Huebner 和Todaro提出病毒癌基因假说，确 定转化的物质基础是病毒癌基因。
20
癌基因的发现 —— Ras
1979年： Weinberg实验室通过转染提出小鼠基因组中 含有可使NIH3T3发生转化的DNA片段。
突变理论与化学致癌学说
3-MC 3-甲基胆蒽
DNA
C3H10T1/2
鼠成纤维细胞
NIH3T3
转化灶
21
癌基因的发现 —— Ras
1982年：三个实验室同时从人的膀胱癌细胞株中克 隆了可使细胞发生转化的基因：H-Ras
30
遗传性肿瘤的研究
肾母细胞瘤（ Wilms瘤，WT)
婴幼儿肾脏恶性胚胎性肿瘤 ，患者腹部有肿块。
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。
遗传性（家族性） AD遗传 双侧 早发
非遗传性（散发型） 散发 单侧 晚发
肿瘤组织中WT基因纯合缺失，正常组织则为杂合子。 Wilms瘤发生机理可能与视网膜母细胞瘤相同。
恶性肿瘤的发生需经两次以上的突变;
遗传性病例中，第一次突变发生于生殖细胞，使一个等 位基因失去活性。在此基础上发生的第二次突变是体细 胞突变，另一个等位基因也失活;
两次突变累加，即可完成启动（initiation)，而从良性 细胞变成恶性细胞。
因此，遗传型病例常为双侧或多发源自发病较早。第一次 打击第二次 打击
4
癌基因(oncogene): 使细胞发生恶性转化的基因。 原癌基因(proto-oncogene): 是细胞的正常基因, 调节细胞增殖与分化，表达受到严格控制。原癌 基因具有激活成为癌基因的潜力。
5
病毒癌基因(virus oncogene, v-onc)
存在于病毒（大多数是逆转录病毒）基因组，可以使靶
二次打击假说解释RB的发病机制
RB属常染色体隐性遗传 RB1（13q14）的两个等位基因都发生突变，才会发病
37
RB1
RB1长200kb，共含27个exons， mRNA长 4.7kb， 编码蛋白含928个氨基酸, 具有多个磷酸化位点
E2F结合区
38
Rb对细胞周期的调控作用
Growth factors
细胞发生恶性转化的基因；
不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用。
长末端 重复序列
病毒基因组结构
正常的病毒基因
癌基因
LTR gag
pol
env src LTR
调节和 产生病毒 产生逆转录 产生病毒 产生酪氨酸
6
启动转录 核心蛋白 酶和整合酶 外膜蛋白
激酶
病毒癌基因
主要致癌机制：
直接引起细胞转化 持续感染 → →慢性炎症 → →细胞增殖 → →突 变积累 → →癌变 感染引起免疫抑制，宿主免疫系统对发生转化 细胞的识别能力降低。
在正常染色体上存在有抑制细胞恶性表型
或阻止肿瘤形成的基因。
29
遗传性肿瘤的研究
视网膜母细胞瘤（Retinoblastoma，RB) 儿童期（多在4岁以前）发病的一种眼内的恶性肿瘤 临床表现：早期为眼底灰白色肿块，以后肿瘤长入 玻璃体，瞳孔呈黄色光反射，称为“猫眼”。 遗传型多为双侧发病，发病早，有家族史（40%的 患者为遗传型）。非遗传型多为单侧发病，且在2岁 以后才发病。
癌基因的发现 —— Ras
1983年，从人神经胚胎瘤和肉瘤细胞中分离到第三 个人类Ras基因---N-ras（与病毒无关）
1.
2.
N-Ras突变发生在： 20% - 30%的白血病患者
24
较少发生在在结肠癌等上皮细胞肿瘤中
RAS癌基因的结构
K-Ras, H-Ras, N-Ras分别定位于11、12、1号染色体
The transmission of viral and oncogenic information as genetic elements (rather than as a pathogenic response to a virus) 病毒携带的癌基因进入宿主基因组中，引起肿瘤。
12
癌基因的发现 —— 病毒癌基因
其中，KK-R-raass有4A两（种t形he式al：terKn-aratisv4eBly, spliced isoform）
25
Ras 下游重要的信号通路
Fos，Jun
丝状伪足 片状伪足
RAS oncogenes: weaving a tumorigenic web
2011, Nature reviews cancer
7
抑癌基因（anti-oncogene） 肿瘤抑制基因（tumor suppressor gene, TSG）
正常细胞中存在的一类调节细胞生长、增殖、分 化的基因，具有抑制细胞过度生长、增殖从而遏
制肿瘤形成的作用。
8
主要内容
1. 癌基因与抑癌基因的概念 2. 癌基因的发现与鉴定 3. 抑癌基因存在的证据 4. 原癌基因激活与抑癌基因失活的机制 5. 癌基因与抑癌基因的分类及功能
26
信号传递因子： Ras
plasma membrane
12,13,61 mutation
RAS 第12、13和 61位密码子是突变热点， 点突变降低其固有的GTPase 活性以及其与 GAP的结合能力。
Ras：固定于细胞膜的内表面，与GTP和GDP有高亲和力;
具潜在的GTPase活性；
GEF：鸟嘌呤核苷酸交换因子
9
癌基因的发现 —— 病毒癌基因
Nobel Prize in Medicine 1966
1910年：Rous发现了致癌病毒 —鸡肉瘤 组织匀浆后的无细胞滤液皮下注射于正 常鸡，可以引起肿瘤。这种微小的传染 性介质被称为Rous sarcoma virus (RSV)。
10
癌基因的发现 —— 病毒癌基因
G1期
R point
Rb--细胞周期的刹车
S期
cyclin E/A, cdc2, cMyc
寻找抑癌基因的步骤
寻找潜在的含有抑癌基因的染色体区域 染色体鉴定术 杂合性缺失(Loss of Heterozygosity, LOH)分析 连锁分析
40
染色体鉴定术
原理：染色体片段缺失会导致该片段中的 基因失活
Bishop和Varmus 得到第一个癌基因全序列，即来源于 Rous肉瘤病毒的v-Src基因；
1975年，他们在正常动物细胞中发现 了病毒癌基因v-Src的同源序列——细 胞癌基因(cellular oncogene, c-onc), 称之为c-src。
（转化缺损的mt）
Src特异的探针
14 DNA to be tested for presence
31
同是一种肿瘤, 为什么既有遗传型又有散发型?
发病年龄也不同呢?
32
二次打击假说 （Proposed by Alfred G. Knudson, 1971）
1601例RB患者
视网膜母细胞瘤患者发生非视网膜肿瘤的频率
33
二次打击假说 （Proposed by Alfred G. Knudson, 1971）
1970年：Baltimore和Temin发现RNA病毒感染的关键 物质逆转录酶；病毒感染宿主时，RNA经逆转录酶合 成DNA并整合到宿主DNA，从而使病毒能够通过很多 个细胞生长和分裂周期传递它的基因组
RSV为RNA病毒
13
癌基因的发现 —— 病毒癌基因
1974年：
（含Src的wt RSV）
Voger等发现缺少src基因的病毒不能引 起细胞恶性转化。 Src : "sarc" , short for sarcoma
正常细胞
更易于成 瘤的细胞
肿瘤细胞
34
二次打击假说
在非遗传性病例中，两次突变均为体细胞突变； 须在同一个体细胞中两次独立发生才能完成启动 的过程； 机会较少，需经漫长过程的积累。
非遗传性肿瘤多为单发，且发病较晚。
35
二次打击假说
为什么正常细胞转化为恶性细胞需要两次以上的突 变事件的发生？
正常人～1014个细胞，人的一生中进行～1016次细胞 分裂，自发突变频率为～1.4×10-10，环境致突变剂 的影响使突变频率要远高于该数值 如单个突变可致癌，仅据自发突变率计算，人一生中 大约有28％细胞将癌变，那么癌症将是日常事件。
of src sequences
病毒癌基因的起源
The oncogene in the virus did not represent a true viral gene but instead was a normal cellular gene, which the virus had acquired during replication in the host cell and thereafter carried along.