分子腫瘤學(xué)

1、一、細(xì)胞分化概論,1、細(xì)胞分化概念 細(xì)胞分化（cell differentiation)是指未分化的胚胎細(xì)胞在有關(guān)機(jī)制的調(diào)控下，逐漸演變成在形態(tài)、功能、代謝、行為等方面具有穩(wěn)定性差異細(xì)胞的過(guò)程。分化也可視為已被定向的細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒旒?xì)胞的過(guò)程。,2、細(xì)胞分化的基本特點(diǎn),（1）細(xì)胞分化的普遍性 不但在個(gè)體發(fā)生過(guò)程中，即使在成年后也 存在細(xì)胞分化現(xiàn)象（2）細(xì)胞分化過(guò)程的穩(wěn)定性 細(xì)胞分化是相對(duì)穩(wěn)定和持

2、久的過(guò)程，分化 基本上是不可逆的，個(gè)體發(fā)育亦具有不可 逆性（3）細(xì)胞分化狀態(tài)的條件可逆性 已分化的細(xì)胞在一定條件下可移轉(zhuǎn)到胚性 狀態(tài)，形成去分化（4） 細(xì)胞分化過(guò)程的時(shí)空性,3、細(xì)胞分化有關(guān)的幾個(gè)名詞,（1）全能性（totipotency） 指細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體的潛能或特性。（2）多潛能性(multipotency) 對(duì)于高等動(dòng)物細(xì)胞，隨著胚胎的

3、發(fā)育，細(xì)胞分化程度的提高，細(xì)胞的分化潛能逐漸變窄，喪失了發(fā)育成個(gè)體的能力，僅具有分化成有限細(xì)胞類(lèi)型的潛能。具有多潛能性的細(xì)胞稱(chēng)為干細(xì)胞。,,（3） 去分化（dedifferentiation)：一般情況下，分化一旦確立，其分化狀態(tài)非常穩(wěn)定。在某些條件下，已分化的細(xì)胞可逆轉(zhuǎn)到未分化的狀態(tài)，稱(chēng)為去分化。（4）轉(zhuǎn)分化(transdifferentiation)：一種類(lèi)型的分化細(xì)胞轉(zhuǎn)化為另一種類(lèi)型細(xì)胞的現(xiàn)象稱(chēng)為轉(zhuǎn)分化。轉(zhuǎn)分化一般經(jīng)歷去分化和再

4、分化的過(guò)程 （5）再生(regeneration)：是生物體確失一部分后發(fā)生重建的過(guò)程。再生從一個(gè)側(cè)面反映了細(xì)胞的全能性,,(6）細(xì)胞決定（cell determination) 細(xì)胞在尚未出現(xiàn)可識(shí)別的分化特征，就已由細(xì)胞內(nèi)部的變化及周?chē)h(huán)境的影響具備了向特定方向分化的能力，胚胎的這種發(fā)育選擇稱(chēng)為細(xì)胞決定．　　(7)轉(zhuǎn)決定（transdetermination) 是對(duì)細(xì)胞決定的否定，即改變了特定細(xì)胞分化的特定方向

5、，從一種遺傳性狀轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N遺傳性狀，是遺傳突變的結(jié)果．,4、細(xì)胞分化的調(diào)控和影響因素,（1）受精卵細(xì)胞質(zhì)的影響 對(duì)于胚胎的早期發(fā)育有很大影響，在一定程度上決定細(xì)胞的早期發(fā)育，細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)彼此依賴(lài)。（2）細(xì)胞－細(xì)胞間的相互作用 在胚胎發(fā)育過(guò)程中，通過(guò)臨近細(xì)胞的相互作用，各胚層之間能夠相互促進(jìn)細(xì)胞分化與器官發(fā)生，稱(chēng)為胚胎誘導(dǎo)（embryonic induction) 分化成熟的細(xì)胞可以產(chǎn)生某些物質(zhì)（

6、抑素），抑制相鄰細(xì)胞發(fā)生同樣的分化，稱(chēng)為分化抑制（differential inhibition） 胚胎誘導(dǎo)與分化抑制共同作用，完成胚胎的正常發(fā)育程序,,（3）細(xì)胞分化相關(guān)基因及其表達(dá) 基因選擇性表達(dá)的差異導(dǎo)致了形態(tài)功能各異的細(xì)胞。 奢侈基因（luxury gene):編碼細(xì)胞中特異性蛋白的基因，對(duì)細(xì)胞分化起著極其重要的作用。奢侈基因編碼的奢侈蛋白可作為細(xì)胞分化的標(biāo)志物。 持

7、家基因（house-keeping gene):編碼維持細(xì)胞活動(dòng)所必須的結(jié)構(gòu)和功能蛋白質(zhì)的基因以及一些不編碼蛋白質(zhì)卻參與蛋白質(zhì)合成的tRNA、rRNA基因。持家基因編碼的蛋白質(zhì)為各類(lèi)細(xì)胞所共有，維持細(xì)胞最基本的生命活動(dòng)所需蛋白質(zhì)，不具有特異性。,（4）細(xì)胞分化在轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄調(diào)控 在調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄和維持細(xì)胞正常分化的機(jī)制中，基因甲基化起著重要作用。 DNA甲基化是由甲基轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)

8、，將胞嘧啶（C）變?yōu)?-甲基胞嘧啶（5-mC)的一種反應(yīng)。哺乳動(dòng)物的甲基化發(fā)生在CpG二核苷酸的胞嘧啶上。持續(xù)失活的基因甲基化程度一般較高，持續(xù)表達(dá)的基因常為去甲基化或低甲基化。,,組蛋白乙?；娃D(zhuǎn)錄調(diào)控 組蛋白乙?；负腿ヒ阴；笇?duì)于特異性基因的表達(dá)調(diào)控非常重要，組蛋白乙酰化可激活多個(gè)基因，去乙?；瘎t導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄抑制,順式作用元件（cis acting elements）和轉(zhuǎn)錄調(diào)控 順式作用元件是指那些

9、與被轉(zhuǎn)錄基因在距離上比較接近，并對(duì)轉(zhuǎn)錄具有調(diào)控作用的特殊DNA序列。通常包括啟動(dòng)子和增強(qiáng)子。 啟動(dòng)子：決定基因轉(zhuǎn)錄的起始，能被RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合的特異性DNA序列。它是基因準(zhǔn)確和有效的進(jìn)行轉(zhuǎn)錄所必需的結(jié)構(gòu)。 增強(qiáng)子：一類(lèi)特定的DNA序列，通過(guò)結(jié)合特定的轉(zhuǎn)錄因子或影響DNA構(gòu)象，能大大地增強(qiáng)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。,,反式作用因子（anti-activatin

10、g factor）即轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor）的調(diào)控 轉(zhuǎn)錄因子是一類(lèi)細(xì)胞內(nèi)蛋白因子。它通過(guò)識(shí)別和結(jié)合基因近端或遠(yuǎn)端的順式作用元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)基因表達(dá)的正性或負(fù)性調(diào)控。 轉(zhuǎn)錄因子通常具有DNA結(jié)合位點(diǎn)、活化位點(diǎn)、細(xì)胞核固定位點(diǎn)、配體結(jié)合位點(diǎn)等多種結(jié)構(gòu)域。其中，DNA結(jié)合位點(diǎn)具有特殊的機(jī)構(gòu)以識(shí)別特異的DNA序列。在一定條件下，DNA結(jié)合位點(diǎn)、活化位點(diǎn)可以相互交換。細(xì)胞核固定位點(diǎn)

11、能使轉(zhuǎn)錄因子在合成以后進(jìn)入細(xì)胞核中；而配體結(jié)合位點(diǎn)則使這些轉(zhuǎn)錄因子能被激素、生長(zhǎng)因子、分化因子和其它外源性刺激因子所激活。,（5）轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控 基因轉(zhuǎn)錄為mRNA后，mRNA的翻譯過(guò)程涉及一系列事件，如高分子量mRNA前體分子的剪接和加工、mRNA編輯，mRNA由細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)至胞漿、翻譯的起始和肽鏈的合成、mRNA的降解和翻譯后蛋白質(zhì)多肽鏈的折疊和加工等。,,（6）細(xì)胞微環(huán)境對(duì)分化的影響   細(xì)

12、胞外基質(zhì)（extracellular matrix,ECM) ECM對(duì)細(xì)胞不僅具有連接、支持、保水、抗壓等物理作用，還可影響細(xì)胞的生存與死亡、決定細(xì)胞的形態(tài)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖，參與細(xì)胞的遷移以及控制細(xì)胞的分化。 ECM包含組織細(xì)胞分泌的多種成分： ①細(xì)胞－基質(zhì)的粘附蛋白：膠原纖維、彈性纖維、LN（層粘素），F(xiàn)N(纖粘素) ②調(diào)控細(xì)胞－基質(zhì)相互作用的成分 如血栓敏感素（TSP），粘蛋白

13、（Tenascin）、骨粘連蛋白（osteonectin） 作為細(xì)胞之間的中介物，ECM對(duì)細(xì)胞增殖和分化起著重要的調(diào)控作用。,,生長(zhǎng)和分化因子 生長(zhǎng)和分化因子通常是在一些低分子量多肽。它們可通過(guò)內(nèi)分泌、旁分泌和自分泌等方式作用于較遠(yuǎn)、鄰近和自身細(xì)胞，對(duì)細(xì)胞的分化和發(fā)育起著關(guān)鍵作用。 激素 遠(yuǎn)距離細(xì)胞間相互作用對(duì)細(xì)胞分化的影響主要是通過(guò)激素來(lái)調(diào)節(jié)的，如糖皮質(zhì)激素、胰高

14、血糖素、甲狀腺素等可間接或直接作用于染色體，選擇性激活或抑制某些基因轉(zhuǎn)錄。,,（7）位置效應(yīng) 在胚胎發(fā)育和器官形成過(guò)程中，細(xì)胞的發(fā)育分化還取決于細(xì)胞所處的位置，稱(chēng)為位置效應(yīng)，如畸胎瘤。 （8）端粒酶（telomerase) 端粒是位于染色體末端，由DNA簡(jiǎn)單的串聯(lián)重復(fù)序列（5’ TTAGGG 3’ ）組成的一種特殊結(jié)構(gòu)，DNA聚合酶不能完全復(fù)制端粒，隨著細(xì)胞分裂的進(jìn)行逐漸變短。端粒酶是RNA和蛋白質(zhì)組成的核糖

15、核蛋白酶，通過(guò)識(shí)別并結(jié)合于富含G的端粒末端，以自身為模版逆轉(zhuǎn)錄合成端粒。端粒酶的活性與細(xì)胞的增殖能力是一致的，其表達(dá)水平的降低及活性減弱可能誘導(dǎo)細(xì)胞脫離細(xì)胞周期，并激活細(xì)胞分化程序,二、細(xì)胞分化與腫瘤,1、腫瘤細(xì)胞分化特征 （1）原有分化特征的消失或部分消失 如Friend病毒誘發(fā)的小鼠白血病細(xì)胞通 常沒(méi)有合成血紅蛋白能力 （2）出現(xiàn)新的分化特征 如中樞神經(jīng)細(xì)胞腫瘤中可檢出胰島

16、素類(lèi) 生長(zhǎng)因子 （3）分化特征紊亂 如甲胎蛋白,,2、腫瘤的分化程度與惡性程度的關(guān)系 高分化：腫瘤組織接近于對(duì)應(yīng)的正常組 織---惡性程度低 低分化：腫瘤組織近似于源組織的不成熟形 態(tài)---惡性程度高 未分化：分化極差，如上皮組織者不能辨認(rèn) 是來(lái)自鱗狀或柱狀上皮---惡性程度

17、 極高,,3、細(xì)胞分化與腫瘤發(fā)生 （1）干細(xì)胞成熟阻滯學(xué)說(shuō) 認(rèn)為干細(xì)胞在增殖分化過(guò)程中，在致癌因素的干擾下DNA構(gòu)象發(fā)生紊亂，無(wú)法向成熟方向分化，導(dǎo)致分化停滯或分化阻斷。 不支持“去分化”、“轉(zhuǎn)分化”或“返祖現(xiàn)象”,,（2）細(xì)胞“去分化”起源學(xué)說(shuō) 認(rèn)為腫瘤細(xì)胞來(lái)自保留增殖能力的成熟細(xì)胞的去分化（3）分化基因假說(shuō) 該假說(shuō)認(rèn)為正常細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槟[瘤細(xì)胞至少需要兩個(gè)