細胞分化和腫瘤

1、1,細胞分化與腫瘤 四川大學(xué)華西醫(yī)院 腫瘤分子診斷研究室王艷萍,2,增殖（proliferation）和分化(differentiation)是細胞的兩種基本生命屬性。 增殖: 使細胞數(shù)量增多 分化: 機體結(jié)構(gòu)和功能多樣化，形成不同類型的細胞。,3,正常細胞 : 增殖與分化在時間和空間上嚴密協(xié)調(diào)運行，分化基因按一定時空順序有選擇地被激活或抑制，產(chǎn)生具有特殊功能的細胞。分化基因有效調(diào)

2、控著細胞的分裂和增殖。,4,腫瘤細胞: 細胞發(fā)生突變或失去控制，其分化程序發(fā)生異常。失控的增殖和分化障礙。缺乏成熟的形態(tài)和完整的功能，喪失某些終未分化細胞性狀，對正常的分化調(diào)節(jié)機制缺乏反應(yīng)，增殖迅速,5,與細胞惡性增殖或凋亡受阻一樣，細胞分化異常在惡性腫瘤發(fā)病學(xué)上占有重要地位。深入研究細胞分化及其異常的發(fā)生機制可能為惡性腫瘤的治療提供新的手段。,6,第一節(jié) 細胞分化概述,7,細胞分化 (cell differentiati

3、on),是指同一來源的細胞經(jīng)過分裂逐漸產(chǎn)生形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和蛋白合成等方面都有穩(wěn)定差異的過程。,8,細胞分化的時空變化 時：個體在不同的發(fā)育時期細胞之間有分化 空：分布在不同位置的同一種細胞的后代之間 向不同方向分化,9,細胞分化的標志(1)合成特異性蛋白質(zhì) 如：紅細胞→血紅蛋白;上皮細胞→角蛋白 (2)出現(xiàn)新組裝的亞細胞結(jié)構(gòu) 如：肌細胞→肌節(jié)和肌漿網(wǎng);上皮細胞→細胞骨架； 神經(jīng)細胞→離子通道

4、(3)形態(tài)結(jié)構(gòu)變化 如：神經(jīng)細胞→突觸; 紅細胞→核丟失(4)功能的變化 如：神經(jīng)細胞→傳導(dǎo)；肌細胞→收縮；紅細胞→攜氧,10,細胞決定（cell determination）,細胞在發(fā)生可識別的形態(tài)學(xué)變化之前，就已經(jīng)受到約束而向著特定方向分化，這時細胞內(nèi)部已發(fā)生變化，確定了未來的發(fā)育命運,11,細胞決定發(fā)生的時期 胚胎發(fā)育： 受精卵→卵裂期→囊胚期(桑椹胚)→原腸胚(三胚層形成)→器官形成→成體,

5、12,細胞分化的特點,細胞分化的穩(wěn)定性 自然條件下細胞一旦分化為某一穩(wěn)定類型后，就不能逆轉(zhuǎn)到未分化狀態(tài)細胞分化的可逆性和細胞全能性 細胞分化是一種相對穩(wěn)定和持久的過程，但在一定條件下又是可逆的,13,細胞全能性(totipotency),細胞的全能性是指在一定條件下，細胞表達其全部遺傳信息，并進而發(fā)育成完整的充分分化的機體的能力。 全能性細胞:可表達基因組中任何基因，分化為個體的任一種細胞

6、。 如受精卵,早期胚胎細胞,14,高度分化的植物細胞仍然有發(fā)育成完整植物株的能力(1958年，Steward,胡蘿卜) 已分化的細胞→ 去分化（dedifferentiation）→重新分裂，回復(fù)到胚胎細胞狀態(tài)→再分化（redifferentiation）→形成根、莖→發(fā)育成完整新植株,15,動物細胞的全能性隨著細胞分化程度提高而逐漸受到限制，分化潛能變窄。但對于細胞核而言，卻始終保持其分化的全能

7、性。,16,細胞核的全能性: 已分化成熟的體細胞的細胞核保留形成正常個體的全套基因，即體細胞核具有全能性,17,細胞的多能性(pluripotency)：在發(fā)育過程中，細胞分化潛能出現(xiàn)局限，失去了發(fā)育成完整個體的能力，只具有分化成多種細胞類型及構(gòu)建組織的潛能，稱細胞的多能性。如中胚層細胞分化為本胚層的多種組織。,18,細胞的單能性(monopotency) ：有的細胞只能分化為一種特定的細胞，如單能造血干細胞，紅系干細胞

8、只能分化為紅細胞，這種分化潛能稱之。,19,干細胞：自我更新和分化潛能按分化潛能將干細胞分：全能干細胞（totipotential cell） ↓多能干細胞（pluripotential cell） 僅具有分化成有限細胞類型及某一胚層的組織器官的潛能 ↓ 單能干細胞或定向干細胞

9、 ↓ 終末分化細胞,20,干細胞有兩方面區(qū)別于其它細胞的特征： 1. 可分化為與自身完全相同的細胞， 2. 可生 產(chǎn)多種類型的特異性分化的細胞。,21,胚胎干細胞 （embryonic stem cells，ESC） 從胚胎內(nèi)細胞團或原始生殖細胞篩選分離出的具有全能性的細胞成體干細胞 成體組織中保留的一部分未分化的細胞 橫向分化 （Trans－Differ

10、entiation),按來源將干細胞分為 :,22,1.細胞內(nèi)因素 細胞核是生物體所有遺傳信息的儲存場所，對細胞的各種活動及細胞分化過程有指導(dǎo)作用。核的全能性 細胞質(zhì)對細胞核有控制作用,細胞質(zhì)對控制細胞分化的核內(nèi)基因的表達起著決定作用(細胞融合實驗和核移植實驗) 不對稱分裂使細胞內(nèi)部得到不同的基因調(diào)控成分，表現(xiàn)出一種不同于其它細胞的核質(zhì)關(guān)系和應(yīng)答信號的能力,影響細胞分化的因素,23,2. 細胞外因素

11、影響細胞分化的細胞外因素，包括環(huán)境因素，胞外物質(zhì)（細胞的基質(zhì)，黏附分子，細胞因子，激素等），以及細胞之間的相互作用.,24,環(huán)境因素 環(huán)境因素影響胚胎細胞的決定和分化，如溫度、光線、細胞在胚胎中的位置等 。 異常環(huán)境可干擾細胞增殖與分化，使正常細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞，而在適當環(huán)境條件下，又可使癌細胞逆轉(zhuǎn)成正常細胞。,25,細胞間的相互作用 誘導(dǎo)（induction） 一部分細胞對鄰近細胞產(chǎn)生影響，并決定鄰近細胞分化方向

12、及形態(tài)發(fā)生的過程。 抑制（inhibition） 指在胚胎發(fā)育中，已分化的細胞抑制鄰近細胞進行相同分化而產(chǎn)生的負反饋調(diào)節(jié)作用 細胞外基質(zhì)（extracellular matrix.ECM）的影響: 膠原、層粘蛋白 細胞粘附分子（cell adhere molecule, CAM）:細胞間識別并黏合 激素和生長因子:HGF,EPO,GM-CSF,IL-3,26,第二節(jié) 細胞分化的調(diào)控,27,各種分化細胞含有相同數(shù)量的遺

13、傳信息，各種細胞表型不同，這是特定基因的選擇性表達的結(jié)果。 細胞分化的實質(zhì)就是基因表達調(diào)控。 基因的差異表達（differential expression）或順序表達（sequential expression）： 在胚胎發(fā)育過程中，基因組的基因嚴格按照時空順序，有選擇地相繼活化表達的現(xiàn)象。,28,管家基因（house-keeping gene）：維持細胞基本生命活動所必須的結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白編碼的基因，是各類細胞普遍共有

14、的。 奢侈基因(luxury gene) （組織特異性基因， tissue-specific gene）： 編碼細胞特異性蛋白，與各種分化細胞的特定性狀直接相關(guān)，這類基因?qū)毎陨砩鏌o直接影響。,29,一、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控,細胞分化過程中，基因表達的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平，即細胞是否出現(xiàn)某種性狀取決于它是否存在相關(guān)的mRNA。 基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控： 基因的活化、 順式作用元件（c

15、is acting elements） 反式活化因子（anti-activating factor）即轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor）,30,(一) 基因的活化,真核生物DNA與組蛋白和非組蛋白組成具有緊密結(jié)構(gòu)的染色體，使RNA聚合酶不能和DNA鏈接觸而啟動轉(zhuǎn)錄。 基因的活化首先要求待活化基因所處的染色質(zhì)松解。 細胞分化過程中，基因活化的高度特異性決定了相應(yīng)部位染色質(zhì)

16、松解的特異性。這一特異的染色體松解過程涉及一系列相關(guān)事件。,31,1.組蛋白修飾引起的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變,組蛋白的修飾（乙?；?、磷酸化、甲基化和泛素化等）所引起的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化影響基因的開關(guān)。 組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（histone acetylase, HAT）和組蛋白去乙?；福╤istone deacetylase, HDAC）參與決定組蛋白乙酰化狀態(tài) HAT 催化組蛋白乙?；?，導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的松散、激活轉(zhuǎn)錄；而HDAC 使組蛋白去乙酰

17、化，導(dǎo)致染色質(zhì)集縮，并抑制基因的轉(zhuǎn)錄。,32,2.DNA甲基化（DNA methylation）,DNA復(fù)制后，由甲基化酶將腺苷甲硫氨酸的甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶的5位上的堿基修飾 甲基化位點：二核苷酸序列5’-CG-3’(CpG)中的C上，成5’-mCG-3’,33,正常哺乳動物的DNA共有70%的CpG位點被活化 -基因組CpG位點整體的廣泛甲基化CpG島主要位于看家基因和40%組織特異性基因的5’端，正常組織中,除印記

18、基因和失活的X染色體外,包括啟動子在內(nèi)的基因5’CpG島大部分是非甲基化的。 CpG島:富含CpG的區(qū)域,34,DNA甲基化的意義(1)甲基化使基因表達失活，在甲基化位置上可阻止轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，故DNA甲基化與基因轉(zhuǎn)錄的抑制有密切聯(lián)系?；蛟交钴S，甲基化程度越低。(2)在發(fā)育過程中， DNA的甲基化可使完成一定作用的基因關(guān)閉。在維持細胞正常分化的機制中起重要作用。,35,啟動子異常甲基化（abrrant methylation)

19、 （啟動子過度甲基化， hypermethylation） —— 發(fā)生于基因啟動子CpG島的甲基化 啟動子區(qū)域的甲基化： 內(nèi)源性突變劑 抑制基因正常表達——與缺失或突變類似 腫瘤： 基因組整體的低甲基化 特定基因（腫瘤抑制基因）啟動子區(qū)域 的過度 甲基化,36,DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄機制,DNA啟動子甲基化以后直接影響轉(zhuǎn)錄因子與啟動子或其他

20、調(diào)控序列的結(jié)合活性，不能起始基因轉(zhuǎn)錄。CpG甲基化，通過改變?nèi)旧|(zhì)的構(gòu)象或者通過與甲基化CpG結(jié)合的蛋白因子間接影響轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合。甲基化的DNA是突變的熱點（C:G到T:A）,37,（二）順式作用元件,基因組成可分為兩個區(qū)域，一個是編碼區(qū)，另一個是調(diào)控區(qū)。 順式作用元件是指那些與被轉(zhuǎn)錄基因在距離上比較接近，并對轉(zhuǎn)錄具有調(diào)控作用的特殊DNA序列。通常包括啟動子、增強子和沉默子。 在細胞分化過程中

21、，順式調(diào)控元件在調(diào)節(jié)組織特異性基因表達活性方面起重要作用,38,1．啟動子（promoter）,在轉(zhuǎn)錄起始位點5’端上游100～200bp的范圍內(nèi)含3個保守的DNA序列，分別稱為TATA盒、CAAT盒和GC盒。啟動子是轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶的結(jié)合部位，主要作用是調(diào)控轉(zhuǎn)錄的起始點。TATA盒對轉(zhuǎn)錄調(diào)控最重要，缺乏TATA盒的啟動子，其基因轉(zhuǎn)錄的起始位點不穩(wěn)定。CAAT盒和GC盒決定啟動子的轉(zhuǎn)錄效率和特異性。,39,2.增強子（enh

22、ancer）,一類特定的DNA序列通過結(jié)合特定的轉(zhuǎn)錄因子或影響DNA構(gòu)象，能大大地增強與之相連鎖的基因轉(zhuǎn)錄活性，從而明顯地提高RNA的轉(zhuǎn)錄速率。,40,增強子是能通過啟動子來增強基因轉(zhuǎn)錄的順式作用元件，無位置及方向性 存在組織特異性，這種組織特異性是細胞分化過程中特異基因表達的重要調(diào)控機制決定的。 在細胞的不同分化階段針對不同基因發(fā)揮作用。,41,3．沉默子（silencer）,無位置和方向性，但能減弱轉(zhuǎn)錄效應(yīng) 在特定組織和特定發(fā)

23、育階段 ，與相應(yīng)的反式阻抑因子（repressor）結(jié)合直接或間接作用減弱或抑制特異基因的表達,42,（三）轉(zhuǎn)錄因子,,轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor）是一類細胞核內(nèi)蛋白因子。是調(diào)節(jié)基因表達轉(zhuǎn)錄的另一類關(guān)鍵成分，又稱調(diào)節(jié)蛋白。它通過識別和結(jié)合順式作用元件，實現(xiàn)對基因表達的正負調(diào)控。 是生物體分化發(fā)育的分子開關(guān),43,按功能可將轉(zhuǎn)錄因子分為兩類：通用轉(zhuǎn)錄因子（general transcription f

24、actors）:與結(jié)合RNA聚合酶的核心啟動子結(jié)合,如TATA盒結(jié)合因子TFIID、GC盒結(jié)合因子SP1。特異轉(zhuǎn)錄因子（specific transcription factors）:與特異性的各種調(diào)控位點結(jié)合，決定該基因的時間、空間特異性表達，促進或抑制其轉(zhuǎn)錄 。,44,45,典型的特異性轉(zhuǎn)錄因子至少包括兩種結(jié)構(gòu)域: DNA結(jié)合域 、轉(zhuǎn)錄激活域 蛋白-蛋白相互作用的結(jié)構(gòu)域,46,根據(jù)DNA結(jié)合域或蛋白-蛋白相互作用的結(jié)構(gòu)域的

25、結(jié)構(gòu)特點，轉(zhuǎn)錄因子可分為結(jié)構(gòu)和功能相似的幾類：鋅指結(jié)構(gòu)（zinc finger）：能與特異的DNA序列結(jié)合的結(jié)構(gòu) 亮氨酸拉練（leucine zipper） 螺旋-環(huán)-螺旋（ helix-loop-helix,HLH ）,47,基因調(diào)節(jié)元件不同，存在于細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子種類、性質(zhì)及濃度不同，所發(fā)生的DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用類型不同，產(chǎn)生協(xié)同、競爭或拮抗，調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄激活方式。,48,特異轉(zhuǎn)錄因子種類1、AP-1/F

26、os/Jun2、MyoD和E蛋白:肌細胞分化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子3、肝細胞分化相關(guān)因子: HNF1, ……4、POU結(jié)構(gòu)域蛋白(Pit-1, Oct-1,Unc-86)5、紅細胞系分化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(GATA-1),49,二、轉(zhuǎn)錄后加工水平的調(diào)控,mRNA的前體——核內(nèi)不均一RNA (hnRNA)選擇性地移出細胞核 hnRNA需經(jīng)過一系列的加工（5′端加帽，3′加多聚腺苷酸polyA尾）、內(nèi)含子和外顯子的剪接、RNA編輯等過程才能成熟、

27、然后由胞核運到胞質(zhì),50,三、翻譯水平的調(diào)節(jié),蛋白質(zhì)的起始及延長 mRNA在細胞質(zhì)中的定位 mRNA的結(jié)構(gòu) mRNA的穩(wěn)定性,51,第三節(jié) 細胞分化與癌變,52,正常細胞在環(huán)境中的各種致癌因素的作用下，導(dǎo)致癌基因的激活或抑癌基因的失活，細胞的增殖、分化、凋亡等基本生命活動發(fā)生改變。其中，最大的差異就在于它們的分化狀態(tài)的不同 ，腫瘤細胞表現(xiàn)為低分化。,53,,（一）腫瘤細胞形態(tài)學(xué)特征 低分化，幼稚化 細胞器發(fā)

28、育不良，與分化有關(guān)的細胞器如 連接（緊密連接、間隙通訊連接）、細胞分泌顆粒減少,一、腫瘤細胞的基本特征,54,（二）腫瘤細胞生長特點 1．永生性(immortality)的獲得 是指在體外培養(yǎng)中，細胞呈現(xiàn)持久生長和增殖、可無限傳代而不發(fā)生細胞凋亡的能力 正常培養(yǎng)細胞的體外生命期 ：,55,2.接觸抑制(contact inhibition) 或 運動的接觸抑制(contact inhibition

29、of location）喪失,56,3.生長的密度依賴性抑制（density-dependent inhibition of growth）降低,表現(xiàn)在一定容積內(nèi)細胞生長的飽和密度增加,57,4.血清依賴性降低 正常細胞:不加血清(15%)不能增殖 癌細胞: 低血清中(1%-5%)仍能生長。腫瘤細 胞(Autocrine)或內(nèi)泌性 (Endocrine)

30、 產(chǎn)生促增殖生長因子。,58,4.集落(克隆)形成力增強 集落(克隆)形成力: 細胞以低密度被接種到培養(yǎng)瓶 中，貼壁并能存活生長成細胞小群(集落或克隆) 的能力。 集落形成率反映細胞的群體依賴性(獨立生存力)及細胞生活力 正常細胞：單個的正常細胞很難長期生存 腫瘤細胞：克隆形成力強,59,5.細胞周期變化 G０或G1延

31、長 G０/G1期細胞減少 S/M期細胞增加 活躍增殖細胞所占比例大 細胞群體倍增時間縮短 細胞增生與丟失失衡，細胞凋亡受阻,60,（三）腫瘤細胞的惡性特征1.錨著依賴性（Anchorage-dependent）的喪失錨著非依賴性(Anchorage-independent):

32、 不依賴于支持物, 能在半固體瓊脂中生長形成集落的特性。僅腫瘤細胞及造血干細胞具有此特性。 反映癌細胞的增殖力，也是判斷受試細胞良惡性的重要指標，與動物體內(nèi)成瘤性之間有良好的相關(guān)性。,61,2.動物接種成瘤性（tumorigenecity) 體外培養(yǎng)的癌細胞或轉(zhuǎn)化細胞在接種到同種或異種動物體內(nèi)能形成腫瘤的特性。判斷體外培養(yǎng)細胞惡性特征最重要的指標。 3.侵襲性和轉(zhuǎn)移性 侵

33、襲性生長(lnvasion)和轉(zhuǎn)移性(Metastasis)是惡性腫瘤的兩個主要標志。,62,（四）腫瘤細胞的遺傳學(xué)特征 核型：多倍體、異倍體； 染色體畸變:斷裂、缺失、倒位、易位,63,（五）其他特性1.細胞間相互作用改變：膜受體 、細胞粘附、 細胞識別 2.蛋白表達譜改變： 癌細胞常常表達某些胚胎時期的蛋白 3.細胞骨架改變 4.細胞間隙通訊連接減少或消失,64,二、腫瘤

34、細胞的分化異常,腫瘤細胞的去分化 ： 腫瘤細胞通常缺乏成熟的形態(tài)和完整的功能，喪失某些終未分化細胞性狀，其形態(tài)和功能均類似于未分化的胚胎細胞 ，幼稚化，對正常的分化調(diào)節(jié)機制缺乏反應(yīng),65,低分化癌細胞的起源,“去分化（dedifferentiation）”學(xué)說 “異分化（disdifferentiation）學(xué)說 dysdifferentiation,66,“去分化（dedif

35、ferentiation）”學(xué)說逆分化(retro-differentiation),腫瘤起源于已分化甚至完全分化成熟了的細胞，由于逆行發(fā)育，去分化而不同程度地喪失其正常分化的特點，回復(fù)到未分化的狀態(tài)，且不會重新獲得再分化的潛能。 爭議 ：,67,“異分化（disdifferentiation）學(xué)說 （干細胞起源學(xué)說）,腫瘤起源于一些未分化或微分化，但具有分化潛力的干細胞，腫瘤細胞是在分化過程中停止下來的未分化的細

36、胞，并不是已出現(xiàn)特征的細胞再度去分化。 腫瘤細胞是由干細胞直接轉(zhuǎn)化而來的話，不需要去分化的過程,68,Stewart S. Critical Reviews in Oncology/Hematology,2004,51:1,腫瘤起源于不同分化階段的干細胞：如果致癌因子作用于未分化的干細胞，干細胞就成為腫瘤性干細胞而形成惡性腫瘤；如果致癌因子作用于近于終末期分化而仍能合成DNA的細胞則形成良性腫瘤；如果致癌因子擊中的是中間狀態(tài)的

37、細胞會出現(xiàn)中等程度分化而介于這兩種極端之間的腫瘤。,69,腫瘤干細胞,目前還沒有一個合適的公認的定義。是存在于腫瘤組織中、極小一部分具有干細胞性質(zhì)的細胞群體，具有自我更新的能力，是形成不同分化程度腫瘤細胞和腫瘤不斷擴大的源泉。,70,等級學(xué)說(Hierarchy)腫瘤細胞在功能上是異質(zhì)的；只有少量腫瘤干細胞具有無限增殖的可能,隨機學(xué)說(Stochastic)突變理論所有腫瘤細胞均存在無限增殖的可能；但以很小的幾率,隨機地進

38、入細胞周期增生分裂,71,腫瘤干細胞與干細胞的相似特征,自我更新能力和不定分化潛能相似的細胞表面標志一些相同的細胞信號調(diào)節(jié)通路 (如Notch, Wnt, BMⅡ信號通路等),72,腫瘤干細胞與干細胞的區(qū)別,自我更新信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的負反饋機制已被破壞；缺乏分化成熟能力；傾向于累積復(fù)制的錯誤，而干細胞能夠防止復(fù)制錯誤的發(fā)展等,73,腫瘤干細胞的特點,極強的自我復(fù)制更新能力，能夠產(chǎn)生與上一代完全相同的子代細胞。 不斷的分化能力，能夠

39、產(chǎn)生不同表型的腫瘤細胞，并在體內(nèi)形成新的腫瘤。 具有與非致瘤細胞不同的表面標志。在腫瘤中的所占的比例較少。,74,研究腫瘤干細胞的意義,有望代替腫瘤細胞系，成為更加理想的腫瘤研究工具。用于研究腫瘤的發(fā)生機制，有助于研究觀念的轉(zhuǎn)變及對腫瘤本質(zhì)的理解。為臨床有效地診斷出惡性生長細胞的存在部位并進行有效治療，提供了新的思路。,75,腫瘤干細胞研究的問題和展望,是否所有的腫瘤中都存在腫瘤干細胞如何分辨眾多腫瘤細胞中的腫瘤干細胞如何區(qū)

40、分正常干細胞與腫瘤干細胞尋找和鑒定特異性的腫瘤干細胞分子表面標志尋找機體微環(huán)境內(nèi)誘導(dǎo)腫瘤干細胞分化的物質(zhì)是亟待解決的問題誘導(dǎo)干細胞分化的化學(xué)藥物的毒副作用、藥物耐受等亦有待于研究……,76,三、癌基因、抑癌基因與細胞分化,分化與增殖是相互制約和協(xié)調(diào)進行的過程。在正常細胞分化的過程中，必然涉及與增殖和分化有關(guān)原癌基因或抑癌基因的改變。癌基因的激活或抑癌基因的失活導(dǎo)致的分化和增殖失衡，其機制之一是這些癌基因和抑癌基因的改變涉及到

41、多種轉(zhuǎn)錄因子的激活。,77,c-fos/c-jun c-myc:腫瘤細胞經(jīng)分化誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)其分化時，c-myc表達下降是共同的特征 ras家族 src 、sis、ros、erb-B,癌基因,抑癌基因,RbP53：對轉(zhuǎn)錄的負調(diào)控發(fā)生在分化的后期，可能是抑制細胞周期進程及誘導(dǎo)終末分化的先決條件。,78,細胞周期調(diào)節(jié)相關(guān)基因與腫瘤分化異常,基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控與腫瘤分化,細胞周期蛋白（cyclins)細胞周期蛋白依賴性激酶（CDKs)細胞周

42、期蛋白依賴性激酶抑制劑（CKIs)細胞周期檢測點（ chk),DNA甲基化異常組蛋白乙?；惓?79,白血病基因異常,染色體移位： Burkitt淋巴瘤 t(8;14) 慢粒的bcr-abl融合基因, t(9;22)APL RAR:維甲酸受體 PML :早幼粒細胞白血病基因 PML-RARα PLZF:早幼粒白血病鋅指基因 PLZF-RAR,80,第四節(jié) 腫瘤的誘導(dǎo)分

43、化治療,81,一、腫瘤誘導(dǎo)分化的概念,腫瘤細胞誘導(dǎo)分化 (induced differentiation of tumor cells) 在體內(nèi)外分化誘導(dǎo)劑存在下，腫瘤細胞被誘導(dǎo)重新向正常細胞方向逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。 reversion、reversion transformation、 redifferentiation、phenotypic reversion、 demalignancy、

44、normalization、decarcinogenesis,82,腫瘤細胞誘導(dǎo)分化： 細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長方式、生長速度、基因表達等諸多細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生理、生化功能標志均向正常細胞接近。惡性表型受抑，惡性行為全部或部分消失，甚至完全變成正常細胞。 對腫瘤細胞誘導(dǎo)分化的研究不僅是了解癌變機理的重要手段，而且可能作為惡性腫瘤的一種新型治療方法。,83,受孕綿羊乳腺細胞核 + 假孕

45、母羊卵細胞質(zhì) （供體） （分化完全的體細胞） （受體） ↘ ↙（核質(zhì)融合） 核質(zhì)融合細胞 ↓體外培

46、養(yǎng)（dedifferentiation) 獲得全能性（胚胎性細胞狀態(tài)） ↓再分化（redifferentiation) 各專能細胞

47、 ↓胚胎置入假孕母羊子宮 個體（克隆羊）（反映供體遺傳特征） dedifferentiation redifferentiation 正常細胞 癌細胞

48、 誘導(dǎo)分化 （蛙腎癌細胞核+正常去核卵母細胞→正常表型蝌蚪）,84,（1）體外研究模型 白血病細胞株誘導(dǎo)分化模型： NB4、 HL60、Friend紅白血病 原始血細胞分化成熟過程所具有的階段性易觀察 形態(tài)標志：早、中、晚幼粒細胞，帶核細胞 。 功能分化標志：趨化性、吞噬活性、氧化代謝活性 (NBT還原實驗)、血紅蛋白合成功能。 細

49、胞表面分化抗原：準確判斷細胞所處的分化階段如：粒系成熟過程，CD33表達減少，CD13表達增加,二、誘導(dǎo)分化研究模型,85,實體瘤細胞誘導(dǎo)分化模型：沒有白血病誘導(dǎo)分化時的明顯階段性 實體瘤組織來源多樣，分化的具體指標各不相同 一般包括形態(tài)和功能的分化，增殖能力和致瘤性的降低或喪失。 細胞周期動力學(xué)、細胞酶學(xué)、基因型等改變常用的實體瘤模型：有畸胎瘤、神經(jīng)母細胞瘤、黑色素瘤；上皮性腫瘤有乳腺癌、結(jié)腸癌、肝癌、胃癌等,86,腫

50、瘤干細胞研究模型：,87,（2）體內(nèi)研究模型 在重度聯(lián)合免疫缺陷?。⊿CID）小鼠中，已成功地建立了人類急性淋巴細胞性白血病、急性非淋巴細胞性白血病、急性早幼粒白血病的體內(nèi)動物誘導(dǎo)分化模型。,88,（3）細胞雜交研究模型 癌變的基因外調(diào)控研究的經(jīng)典方法，也是腫瘤細胞誘導(dǎo)分化研究的重要方法 正常細胞+腫瘤細胞→成瘤性喪失 →成瘤性恢復(fù) （HF） （Hela）

51、 ↑ 特定染色體丟失(抑癌基因的發(fā)現(xiàn))肝癌細胞+正常肝細胞→癌細胞誘導(dǎo)分化。 （正常細胞基因或產(chǎn)物：控制惡性表達；修復(fù)遺傳缺陷；激活分化基因）轉(zhuǎn)化細胞無核胞質(zhì)體+正常細胞→惡性正常細胞無核胞質(zhì)體+轉(zhuǎn)化細胞→良性,89,（4）誘導(dǎo)全能性分化模型 蛙腎癌細胞核+正常去核卵母細胞→正常表型蝌蚪 小鼠畸

52、胎瘤細胞+ 胚泡→植入假孕的雌鼠子宮→ 完全正常小鼠個體,90,①  內(nèi)源性分化誘導(dǎo)劑：是由腫瘤細胞或宿主細胞 產(chǎn)生的。如G-CSF、GM-CSF、TNF、IFN-α、TGF-β、糖皮質(zhì)激素、RB基因。 ② 外源外性分化誘導(dǎo)劑，其中包括： A. 維甲酸類 : 其中全反式維甲酸(ATRA)，已用于臨床白血病治療。,三、分化誘導(dǎo)劑,91,維甲類（retinoid）(維A類化合

53、物): 視黃醇（retinol） 視黃醛（retinal） 視黃酸（又稱維甲酸，retinoic acid, RA ） 及其各種合成的衍生物維胺酸、維胺酯等研究最廣泛、最深入的是維甲酸類,92,B.極性化合物類： DMSO、二甲基甲酰胺(DMF)、六亞甲基二乙酰胺(HMBA)、丁酸鈉、亞硫酸鈉、TPA DMSO：較早發(fā)現(xiàn)的一種分化誘導(dǎo)劑，毒性問題，尚難用于臨床。

54、 HMBA：誘導(dǎo)分化治療實體瘤具有較好的臨床應(yīng)用前景。,93,C.環(huán)腺苷酸衍生物：cAMP及其衍生物如8-氯-cAMP(8- Cl-cAMP)、雙丁酰cAMP（dbcAMP）、8-Br-cAMP 、PKA的特異性激動劑forskolin, cAMP的降解阻滯劑如ATP D.抗癌藥類：如阿糖胞苷、絲裂霉素、放線菌素D、蒽環(huán)類抗癌抗生素 E.中藥有效成分：丹參F.其它：VitD3、As2O3、茶堿、干擾素、前列腺素、生長因

55、子受體的抗體。,94,誘導(dǎo)腫瘤細胞分化的中藥有效成分分類簡表,95,3.作用機理 組織專一性 不同的分化誘導(dǎo)劑只對特定細胞系產(chǎn)生誘導(dǎo)分化的作用 TPA—HL60, K562細胞分化; cAMP—CHO細胞分化 分化方向?qū)Ｒ恍?不同的分化誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)同一細胞發(fā)生分化的方向不同或同一分化誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)不同的細胞發(fā)生不同方向分化

56、 HL60細胞：RA －粒系, TPA－巨噬細胞, vitD3－單核 RA：F9和PCC4細胞－壁內(nèi)胚層; PCB細胞－臟內(nèi)胚層,96,細胞分化基因重新啟動和表達（c-fos,c-jun，HOX)，癌基因受抑制（myc, src)或抑癌基因(P53、RB)的表達； 影響腫瘤細胞周期：阻滯于G1/G0期的細胞可能是分化或?qū)⒎只募毎后w。(P21、P19等上調(diào)，cyclinA 、B、D等下調(diào)）影響

57、細胞信號傳導(dǎo)機制：cAMP（PKA↑)、磷脂信號途徑(PKC↑or↓)、 酪氨酸殘基脫磷酸化信號（TPK↓ )、RA-RAR信號使PML-RARa降解,可能機制,97,啟動細胞分化機制的同時啟動了細胞凋亡程序影響癌細胞膜表面結(jié)構(gòu)，細胞膜糖蛋白及糖脂復(fù)合物的改變—惡性表型的逆轉(zhuǎn)其他: 對細胞外基質(zhì)的影響 與某些細胞酶學(xué)的變化相關(guān) 與端粒酶活性變化有關(guān),98,第四節(jié)誘導(dǎo)分化

58、治療惡性腫瘤的臨床實踐,ATRA(all trans retinoic acid)AS2O3,99,第五節(jié)       腫瘤誘導(dǎo)分化治療面臨的若干問題,100,ATRA治療的缺陷,1.維甲酸綜合征（RAS):白細胞極度增多 2.維甲酸耐藥性 誘導(dǎo)性血漿藥物濃度下降 CRABP和CP450增高 MDR-1和P-gp表達增高 RARa在配體結(jié)合區(qū)的密

59、碼子發(fā)生突變 PML-RARa融合蛋白表達受阻 變異型PML-RARa的產(chǎn)生,101,細胞分化的確切機制如何？機體是如何對細胞分化實行調(diào)控的？哪些基因的表達對于細胞分化是必須的？如何發(fā)現(xiàn)高效低毒的分化誘導(dǎo)劑？如何實現(xiàn)腫瘤誘導(dǎo)分化治療在實體瘤的突破？療效評價標準？維甲酸耐藥,102,新型誘導(dǎo)分化治療藥物 ①維生素擬似物：維甲酸和維生素Ｄ衍生物； ②細胞因子：粒－巨噬細胞集落刺激因子（ＧＭ－ＣＳＦ）、Ｇ