Transformacja
nowotworowa



Wyłamanie się komórki spod kontroli
mechanizmów decydujących o jej
podziałach i lokalizacji.

Zmiany w komórce



Biochemiczne



zmiany aktywności enzymów



Fizjologiczne



możliwość nieograniczonej proliferacji, także w
zawiesinie



zmniejszenie adhezji



Genetyczne



zmiany w ekspresji genów



mutacje, utrata materiału genetycznego



Morfologiczne



zmiany barwliwości



pleomorfizm komórkowy

Etapy kancerogenezy



Preinicjacja



ekspozycja na kancerogeny przez całe życie



Inicjacja



nagromadzenie mutacji przez kilka-kilkadziesiąt lat



Promocja



selekcja klonalna, nabycie zdolności do migracji

(<kilka lat)



Progresja



dalsza selekcja mutacji, nabycie zdolności przerzutowania
(kilka miesięcy - lat)

Czynniki karcynogenne



Biologiczne



Chemiczne



Fizyczne

Karcynogeny biologiczne



Wirusy onkogenne:



papillomawirusy



HPV 16, 18



retrowirusy



HTLV (human T-cell laeukemia virus)



adenowirusy



Hormony



np. estrogeny - rak szyjki macicy

Karcynogeny chemiczne



policykliczne węglowodory aromatyczne



aminy aromatyczne



aflatoksyny



czynniki alkilujące

Karcynogeny fizyczne



Promieniowanie jonizujące



Promieniowanie rentgenowskie



nowotwory szpiku i układu limfatycznego



promieniowanie UV



nowotwory skóry

Faza inicjacji



Początek - wraz z pierwsza mutacją



Tor mutacyjny -

mutacje niezbędne do

przemiany zdrowej komórki w nowotworową
(zwykle kilka - kilkanaście genów)



Obecność wrodzonych dziedzicznych mutacji
skraca przebieg toru mutacyjnego!



Nowotwory dziedziczne

Funkcje genów toru
mutacyjnego



Transmisja sygnału



Aktywacja innych genów



Geny replikacji i naprawy DNA



Geny wzrostu, różnicowania i
apoptozy

Przykładowy tor mutacyjny

Nowotwory dziedziczne



Obecność dziedzicznych mutacji
skracająca tor karcynogenezy



Cechy:



zachorowania w młodym wieku



często zmiany mnogie/wieloogniskowe



w narządach parzystych - obustronne
zmiany

Nowotwory dziedziczne -
przykłady



Dziedziczny siatkówczak
(retinoblastoma)



dziedziczna mutacja genu RB



Zespół Li - Fraumeni



dziedziczna mutacja genu p53



w dzieciństwie - mięsaki, białaczki, guzy
mózgu



u dorosłych - różne nowotwory

Onkogeny



Geny kontrolujące pozytywnie
(promujące) wzrost i podziały komórek



Ich prawidłowe allele - protoonkogeny



Homologi onkogenów - obecne w
genomie wirusów onkogennych, inaczej
onkogeny wirusowe (v-onc)



w genomie kręgowców - onkogeny
komórkowe (c-onc)

Onkogeny - rola



Udział we wzroście i różnicowaniu



analogi czynników wzrostu



analogi receptorów czynników wzrostu



analogi białek sygnałowych (transmisja
sygnałów do jądra)

Aktywacja onkogenów



Następuje poprzez:



mutacje



amplifikacje



insercję promotora



np. przez retrowirus



translokacje



np. geny immunoglobulinowe

Geny supresorowe -
antyonkogeny



Utrata ich funkcji powoduje
transformacje nowotworową



ich produkty uczestniczą w:



proliferacji



różnicowaniu



są czynnikami transkrypcyjnymi



są elementami struktur komórkowych

Geny supresorowe - przykłady



TP53 

„strażnik genomu”; czynn. transkrypcyjny, kontrola

proliferacji



RB1 

czynnik transkrypcyjny, kontrola proliferacji



APC 

cząsteczka adhezyjna, przekazywanie sygnału



NF1 

białko aktywujące GTP



NF2 

białko cytoszkieletu



VHL 

supresor elongacji transkrypcji, degradacja białek



BRCA1 

aktywator transkrypcji, naprawa DNA



BRCA2 

aktywator transkrypcji, acetylotransferaza histonów



PTEN



antagonista kinaz, fosfataza

LOH - Loss of heterozygoticy
Utrata heterozygotyczności



Dotyczy osób z genetyczną predyspozycją
do nowotworów



Posiadają one dziedziczną mutację w
jednym z alleli genu (są wobec tego genu
heterozygotami)



Mutacja w drugim allelu powoduje
transformacje nowotworową

Gany mutatorowe



Ich mutacje nasilają mutacje innych
genów



np. MSH2 - koduje białka uczestniczące w
naprawie źle sparowanych zasad MMR



MSH6



PMS1



PMS2

Siatkówczak - Retinoblastoma



Wywodzi się z retinoblastów (prekursory czopków)



Do zachorowania potrzebna jest mutacja w obu allelach
genu RB



postać spontaniczna



starsi pacjenci



zmiana jednoogniskowa



w jednej gałce ocznej



postać dziedziczna

(wrodzona mutacja RB)



małe dzieci



wieloogniskowość



często w obu gałkach ocznych

Gen RB



Pierwszy opisany gen supresorowy



Locus 13q14 (na długim ramieniu
chromosomu 13)



Pojedyńcza kopia w genomie, 27 eksonów



motywy wiązania z DNA:



palce cynkowe



zamek leucynowy



mutacje w RB - zwykle nonsensowne,
przesunięcie ramki odczytu

Białko Rb



Białko kieszeniowe (pocket protein) - zdolność wiązania
z innymi białkami



czynnik E2F - kontroluje przejście komórki przez punkt
restrykcyjny R fazy G1



E2F stymuluje ekspresję genów replikacji - cykliny i
kinazy CDK



E2F jest inaktywowane przez przyłączenie białka Rb
(pRb)



fosforylacja pRb przez kompleksy cyklina - CDK
„uwalnia” E2F pod koniec fazy G1 i umożliwia
aktywację transkrypcji

Gen p53



Locus 17p13.1



11 eksonów; 20,3 kpz (kilo par zasad)



gen konserwatywny (duża homologia
międzygatunkowa)



mutacje zwykle punktowe, zmiany sensu



75% mutacji w „gorących miejscach”



mutacje p53 - najczęstszy defekt we
wszystkich typach nowotworów!

Białko p53



„molekularny strażnik genomu”



czynnik transkrypcyjny dla ok.. 30 genów



hamujących cykl komórkowy



uczestniczących w naprawie DNA



uczestniczących w apoptozie



hamuje cykl w odpowiedzi na uszkodzenie



zatrzymuje cykl w później fazie G1



daje komórce czas na naprawę



jeśli nie dojdzie do naprawy - kieruje do apoptozy

Xeroderma pigmentosum



Rzadkie zaburzenie (1:100000)
dziedziczone AR



uszkodzone geny XP (wiele typów)



defekt naprawy DNA po uszkodzeniu przez
promieniowanie UV

Xeroderma pigmentosum



Postępująca degeneracja skóry i
oczu



ok. 1000x większa skłonność

do

nowotworów skóry



degeneracja układu nerwowego

Cykl komórkowy



Powtarzające się cykle replikacji
DNA i podziałów komórki

Fazy cyklu komórkowego:



G1 - najdłuższa, przygotowanie do replikacji



S - synteza DNA



G2 - krótka, przygotowanie do podziału



M - mitoza



G1-G2 interfaza



faza „0” - spoczynkowa; wyjście z cyklu po
mitozie, bez podziałów

Cykl komórkowy - punkty
kontrolne



Punkt G1/S - kontrola integralności
DNA;



Punkt G2/M - kontrola prawidłowej
segregacji materiału genetycznego i
tworzenia wrzeciona

Kontrola cyklu przez
fosforylację



Fosforylacja białek - aktywuje je



jej zaburzenia - często powodują transformację
nowotworową!



W cyklu białka fosforylowane sa przez CDK -
kinazy zależne od cyklu komórkowego



aktywnym CDK towarzyszą cykliny



kompleksy cyklina-kinaza same są fosforylowane
przez kinazę CAK (CDK activating kinase), w
wyniku czego nabywają zdolność do fosforylacji



CDK podlegają negatywnej kontroli
przez inhibitory kinaz (CDI, INK)



INK przyłączają się do kompleksu
CDK-cyklina i inaktywują go



Inhibitory kinaz - rodziny:



rodzina INK4



hamują specyficznie CDK4 i CDK6



rodzina CIP/KIP



niespecyficznie hamuja wszystkie typy CDK

Promocja



Zwiększona aktywność mitotyczna



Wzrasta ilość mutacji



Aberracje strukturalne i liczbowe
chromosomów



Powstawanie subklonów komórek



Selekcja komórek ze zwiększoną
zdolnością do wzrostu

Apoptoza -

programowana śmierć

komórki



Rola w embriogenezie



Usuwanie starych i chorych komórek



geny kontrolujące apoptozę:



BCL



MYC



TP53 (p53) - aktywują białko bax - indukuje
kaskadę kaspaz



APOI (FAS) - receptor błonowy, aktywacja
kaspaz

Apoptoza c.d.



Geny przeżycia - antyapoptotyczne



BAC2, BCLX-L, BCLW, MCL1, CED9



Geny śmierci - proapoptotyczne



BAX, BCLX-5, BAK, BOK, BAG, BID

„Unieśmiertelnienie” komórek

nowotworowych



Telomery - obszary na końcach chromosomów gdzie
odbywa się terminacja replikacji



Telomeraza - enzym syntetyzujący telomery; zawiera
RNA - matryce do syntezy telomerów



w kolejnych cyklach ulegają skróceniu do długości
krytycznej - 1,5 kpz



po jej przekroczeniu - powstają asocjacje
telomeryczne - umożliwiają one przeżycie komórki z
krańcowo małą ilością telomerów (M2)



po przekroczeniu punktu M2 komórka staje się
nieśmiertelna



w komórkach nowotworowych - wzrost aktywności telomerazy



jej inhibitory mogą być zastosowane w leczeniu

Angiogeneza



Czynniki proangiogenne



VEGF



FGF



TGF



IL8



Czynniki antyangiogenne



angiotensyna



endostatyna



trombospondyna



tkankowe inhibitory metaoproteinaz



Il -1, 2, 6, 10

Progresja



Rozpoczyna ją wnikanie naczyń w masę
guza



coraz większe zmiany w genomie



selekcja komórek zdolnych do migracji



zmniejszona adhezja



wzrost poziomu enzymów proteolitycznych

Przerzuty - zaangażowane
geny



Geny oddziaływań
międzykomórkowych i komórka -
macierz



geny związane z adhezją



geny związane z sekrecją



geny kodujące enzymy niszczące
ściany komórkowe (ściany naczyń!)

Przerzuty - przykłady genów



NME - koduje kinazę NDP oddziaływującą z białkami G;
w kom. nowotworowych 



Kadheryna E (L-CAM) białko błonowe łączące
komórki;



Kolagenaza IV 



receptory oddziaływania z macierzą
zewnątrzkomórkową - zmiany ilościowe lub jakościowe



receptory lamin 



integryny



CD44 - oddziaływania komórka - komórka i komórka -
macierz

BRCA1



Ludzki gen supresorowy



locus 17q21



bardzo duzy gen, 80 kpz



naprawa uszkodzonego DNA



zawiera palec RING i 2 domeny BRCT

Mutacje BRCA1



Często spotykane



w Polsce - efekt założyciela - bo populacja jednorodna
etnicznie, więc homogenna genetycznie



kobiety z odziedziczoną wadliwą kopią genu - wieksza
podatność na raka jajnika (40%) i piersi (50-80%); także
prostaty, jajowodu, okrężnicy, otrzewnej. Średni wiek
zachorowania - 40 rż.



Predyspozycja do raka piersi rdzeniastego, z niską
ekspresja rec. estrogenowego; protekcyjny efekt
tamoxifenu

BRCA2



Gen supresorowy



13q12.3



naprawa uszkodzeń typu przerw w
dwuniciowym DNA

NOTCH



Szlak przekazywania sygnałów
NOTCH - b. konserwatywny



receptory NOTCH 1-4 to białka
przezbłonowe



przekazywanie sygnałów związane z
jonami Ca

CHK1, CHK2



Kodują kinazy serynowo-treoninowe



Regulują podstawowe funkcje
komórki:



replikację



cykl komórkowy



zmiany struktury chromatyny



apoptozę