第二节癌细胞

第二节癌细胞 比喻：动物体（人）— 一个特殊的“社会”（society）; 细胞 — “社会”中的个体（individuals）; 原则 — “个体”的自我牺牲（self-sacrifice）; 癌细胞 — “社会”中的“不轨分子”（违反上述原则， “疯狂增殖”）。相关事件：基因突变； DNA复制；DNA修复；细胞周期；细胞凋亡；细胞分化；基因调控；……

致癌因子（carcinogens）：环境的，遗传的，内源的，…… 相关基因（cancer-critical genes）的突变基因突变的积累基因表达谱式的改变细胞活动的异常（周期，粘附性，凋亡，移动性，……）癌细胞的产生过程：

本质：体细胞基因组的改变（突变的积累）； 癌症是由众多因素引发的“基因病”（gene disorder）（体细胞）；有别于通过性细胞传递的“遗传病”（genetic disorder）复杂性：美国“攻克癌症”的十年计划的失败，……

一、癌细胞的特征 肿瘤（tumor）良性肿瘤（benign）：不转移（分裂失控）恶性肿瘤（malignant）: 转移、侵润上皮组织：癌（carcinoma）癌（cancer）结缔组织和肌肉：肉瘤（sarcoma）其他（血液）：白血病等（leukemia)

特征： 1，生长和分裂失控 “永生”细胞（immortal）；细胞核增大；分裂快；低分化，…… 宫颈癌细胞特征 A: normal; B: precancerous; C: invasive carcinoma

正常和癌细胞的分裂增殖 肿瘤的生长

2，侵润性和扩散性 侵润性(invasive)；扩散性（diffusible）；转移性（metastasis）良性肿瘤（benign）和恶性肿瘤（malignant）

恶性肿瘤的转移（metastasis）

3，细胞表面特性的改变 细胞表面膜蛋白（e.g., 受体蛋白）改变，引起细胞间相互作用的改变（如：粘附性改变，易于附着生长，逃避免疫系统的监视和杀伤，etc.）。

4，蛋白质表达谱系和蛋白活性改变 主要特征： • 出现胚胎细胞中的蛋白（与低分化程度有关）； • 端粒酶活性增高（与无限分裂增殖有关）； • 异常表达与癌的发生发展相关的蛋白（e.g., 细胞周期调控、凋亡、粘附、细胞扩散和移动性等）； • 癌蛋白和抑癌蛋白的表达及活性的变化（见下）。

5，mRNA 表达谱系的改变 目的：比较分析癌细胞和正常细胞中 mRNA 表达谱系的不同（种类、丰度等），体现其基因表达的差异。采用的手段：SAGE（serial analysis of gene expression）；microarray, subtractive hybridization, differential display, etc.

6，遗传的不稳定性（genetic instability） DNA损伤修复能力降低 DNA复制中纠错能力降低异常高的突变率染色体畸变发生机率增加

癌细胞的遗传不稳定性和肿瘤发生发展

乳腺癌细胞中染色体数目和结构的异常

染色体9和染色体22之间的易位产生骨髓性白血病染色体9和染色体22之间的易位产生骨髓性白血病

7，培养癌细胞的特性 培养的癌细胞系：是研究癌的重要材料。恶性转化（malignant transformation）：培养细胞能象在体内一样不断分裂生长；不断继代，建立癌细胞系。特征： • 无限增殖，永生化； • 贴壁性下降或不贴壁（悬浮）； • 接触抑制性（contact inhibition）丧失。

培养的癌细胞接触抑制性的丧失

二、癌基因和抑癌基因（cancer-critical genes） 1，原癌基因（proto-oncogenes）和癌基因（oncogenes） • 原癌基因：为细胞的正常基因，多编码控制细胞周期、细胞凋亡、细胞增殖的各种调控因子和活性蛋白，是细胞正常功能所必需； • 癌基因：为原癌基因的突变形式，或改变了表达方式（过量、产物活性的改变，等），其结果是引起正常细胞的癌变。

发现： Rous sarcoma virus (携带Src 基因），能引起鸡癌变；鸡的细胞中发现也有Src 的同源基因，编码一种调控细胞分裂的蛋白激酶。以后发现众多的逆转录病毒中均有细胞中相应的癌基因；分别称为：病毒癌基因（v-oncogenes）和细胞癌基因（c-oncogenes）现已知 v-oncogenes 是逆转录病毒从宿主细胞中拷贝过来的。种类：生长因子及其受体；信号转导通路中的蛋白；转录因子；细胞周期调控蛋白；细胞凋亡相关蛋白，etc.

原癌基因转变为癌基因

2，抑癌基因（tumor-suppressor genes） 发现：有一类基因的失活也能引起癌变。e.g., a. 视网膜母细胞瘤是由于Rb基因突变失活而引起的； b. p53基因：50％的肿瘤中发现p53 的突变；作用：细胞周期调控；促进细胞凋亡；维持遗传稳定性（p53突变使细胞逃脱DNA 损伤的监控系统而进入分裂）

Rb基因的突变引起视网膜母细胞瘤（retinoblastoma）Rb基因的突变引起视网膜母细胞瘤（retinoblastoma）

3，小结 癌基因和抑癌基因的对比： ________________________________________________ 癌基因抑癌基因 ———————————————————————— 细胞增殖的正调控因子细胞增殖的负调控因子 gain-of-function loss-of-function 显性（dominant）隐性（recessive） ________________________________________________

癌基因（gain-of-function）和抑癌基因（loss-of-function）癌基因（gain-of-function）和抑癌基因（loss-of-function）

癌发生中癌基因和抑癌基因产物作用的途径

三、基因突变积累 — 癌的发生 • 癌的发生是由多个相关基因(cancer-critical genes)突变的共同作用引起的； • 并不是基因组的每一次突变都被积累下来，细胞中有DNA损伤修复机制，及复制纠错机制，阻止突变细胞继续分裂； • 当细胞逃脱了纠错机制的监控进入分裂，就有可能转变为癌细胞；而癌细胞的快速增殖助长了有害突变的积累； • 环境中的各种诱变因素（辐射、化学诱变剂、病毒……）增加突变几率，诱发癌症。这种作用也是可积累的。

结肠癌的发生过程（基因突变的积累）

事实： 移民群体中（各种）癌的发生率接近居住国的平均水平，而不是其本民族的水平。暗示癌症发生中，环境因素的作用大于遗传因素。据认为，80－90％的癌症是可以避免的，至少是可以延迟的！建议：始终注意避免环境中能够诱发，或促进癌症发生的因素。（积累！）

肿瘤诱发因子（tumor initiator）：DNA诱变（mutagenic）肿瘤促进因子（tumor promoter）：非DNA诱变（non-mutagenic）（增加诱变剂活性、促进突变积累、伤口长期不愈、接触刺激，etc.）

第二节 癌 细 胞