„Rak zaczyna powstawać wówczas, gdy komórka

wyłamuje się spod kontroli mechanizmów

decydujących o jej podziałach i lokalizacji”

R.A. Weinberg

1

. Rozwój nowotworu zaczyna się od genetycznej mutacji niektórych komórek (kolor

pomarańczowy) w obrębie populacji normalnej (kolor beżowy); mutacja
zwieksza skłonność komórek do namnażania się,podczas gby normalnie pozostałyby
one w stanie spoczynku.

2

. Zmieniona komórka i jej komórki potomne nadal wygladają prawidłowo, ale dzielą

się nadmiernie - wykazują hiperplazję (nadmierny rozrost). Po latach jedna na milion
tych komórek (kolor różowy) ulega innej mutacji, która rozluźnia kontrolę wzrostu
komórkowego.

3

. Oprócz nadmiernej poliferacji „potomstwo” tej komórki odbiega pod względem

kształtu i orientacji od normalnych komórek, czyli wykazuje dysplazję. Po pewnym
czasie zachodzi ponownie rzadka mutacja, która zmienia zachowanie komórek
(kolor fioletowy).

Etapy rozwoju

nowotworu

Rak przedinwazyjny

Rak inwazyjny

4

.

Komórki dotknięte mutacjami są coraz bardziej nieprawidłowe pod względem wzrostu

i wyglądu. Jeśli nowotwór nie naruszył jeszcze granic między tkankami, mówimy,
że jest to rak in situ (rak przedinwazyjny). Nowotwór może pozostać w takim stanie
bardzo długo, ale w niektórych komórkach zachodzą czasami dodatkowe mutacje
(kolor niebieski).

5

.

Gdy zmiany genetyczne umożliwią nowotworowi inwazję na tkankę znajdującą się poniżej

i rozsiewanie komórek do krwi lub limfy, nowotwór jest w pełni złośliwy.Zdradzieckie
komórki mogą doprowadzić do powstania w organiźmie nowych guzów (przerzutów);
a przerzuty te prowadzić do śmierci wskutek zniszczenia narządów ważnych dla życia.

Naczynie włosowate

„Cancer is a disease of our
genes”

Jan H. J.
Hoeijmakers

Etapy przekazywania sygnału

w prawidłowych komórkach

Jądro
komórkowe

Cytoplazma

Pozakomórkow
e czynniki
wzrostu

Receptor
y w bł.
kom.

.

Wewnątrz-
komórkowa
transmisja
sygnału

Czynniki
transkrypcyjn
e, synteza
białek

Błona
komórkowa

Grupy genów odgrywające rolę w transformacji

komórki prawidłowej w nowotworową:

1.Geny proto-onc

- mutacja protoonkogenu

pobudza podstawowy szlak stymulujący
proliferację komórki podczas gdy powinien być
nieczynny

2.Geny

supresorowe

-

mutacja

genu

supresorowego

powoduje

inaktywację

szlaku

hamujacego proliferację komórki

3.Geny mutatorowe

- mutacje tych genów

podwyższają

znamiennie

ryzyko

wystąpienia

transformacji nowotworowej, gdyż kodują one białka
biorące udział w różnych mechanizmach usuwania
błędów i uszkodzeń DNA

Wybrane onkogeny zaangażowane w rozwój

nowotworów człowieka

Symbol

genu

Kodowane białka

Nowotwór

C-SIS

Czynnik pochodzenia

płytkowego (PDGF)

Glejaki, mięsaki

C-ERB B1 Naskórkowy czynnik

wzrostu (EGF)

Rak sutka, płuca, glejaki

C-ERB B2 Receptor EGF

Rak sutka

C-SRC

Kinazy tyrozynowe

Mięsaki

C-ABL

Kinazy tyrozynowe

Przewlekła białaczka

szpikowa

C-HA-

RAS

Białka wiążące GTP

Rak pęcherza

C-KI-RAS

Białka wiążące GTP

Rak płuca, trzustki, jelita

grubego

C-MYC

Czynniki

transkrypcyjne

Chłoniak Burkita, rak

sutka, żołądka, płuc

BCL-2
MDM2

Geny regulujące

apoptozę
Białko antagonista P53

Chłoniaki
Mięsaki

Najczęstsze rodzaje mutacji genów ONC

wykrywane w nowotworach

Rodzaj

mutacji

Zmiany w strukturze

genu (DNA)

Zmiany w

produkcie

białkowym genu

Mutacja
punktowa

Zmiana pary nukleotydów
przez inną parę
nukleotydów

Zastąpienie
aminokwasu w
łańcuchu
peptydowym przez
inny

Delecja

Utrata 1 lub 2 nukleotydów

Delecje rozległe

Delecja obu alleli

Zmiana w sekwencji
białka

Wypadnięcie wielu aa
z łańcucha
peptydowego

Brak produktu
białkowego

Translokacja

Przemieszczenie genu w
obszar nowej kontroli
transkrypcji

Powstawanie
nadmiernej ilości
białka

Amplifikacja

Powiększenie liczby kopii
genu

Powstawanie
nadmiernej ilości
białka

Insercja
promotora

Włączenie w sąsiedztwie
genu silnego promotora

Powstawanie
nadmiernej ilości
białka

Wybrane geny supresorowe człowieka

Symbol

genu

Locus

Funkcje białka

APC

5q21

Białko adhezyjne

BRCA1

17q21

Aktywacja transkrypcji

BRCA2

13q12-q22

Czynnik transkrypcji

NF1

17q12-q22

Białko aktywujące

GTPazy

NF2

22q12.2

Białko cytoszkieletu

TP53

17p13

Regulacja przebiegu

cyklu komórkowego

RB1

13q14

Kontrola cyklu

kmórkowego

WT1

11p13

Czynnik

transkrypcyjny (?)

VHL

3p26

Inhibitor elongacji

transkrypcji (?)

Fazy cyklu komórkowego

Komórka
dzieli się
(mitoza)

Komórka
przygotowuje się
do mitozy

Komórka
replikuje
swój DNA

Punkt restrykcyjny;
komórka decyduje,
czy nadal odpoczywać,
czy wejść w cykl

Faza

spoczynku G

0

Komórka powiększa się
i produkuje nowe białka

Począte
k
cyklu

R

Funkcja białka RB w kontroli cyklu komórkowego

Cyklina D lub E

Cyklinozależna
kinaza

Kompleks
aktywny

ATP

Reszta
fosforanowa

Aktywne pRB
(hamulec główny)

Nieaktywny
czynnik
transkrypcyjny

Aktywny
czynnik
transkrypcyjny

Białka
potrzebne
do przejścia
przez cykl
komórkowy

Gen

Nieaktywne pRB

1979

– odkrycie

1988

– forma WT

zdefiniowana jako supresor
nowotworów

1989

– pierwsza mutacja

znaleziona w nowotworze
jelta grubego

1991

– mutacje

konstytucyjne (Zespół Li-
Fraumeni)

1991

– aktywność p53

indukowana uszkodzeniami
DNA

1992

– u myszy TP53-/-

następuje spontanicznie
rozwój nowotworu

1993

– p53 indukuje

zatrzymanie cyklu
komórkowego

1999

– opisanych

10 000

mutacji

2001

– ponad 16 000 mutacji

Naprawa DNA

Angiogeneza

Kontrola cyklu

komórkowego

Apoptoza

TP53

(Tumor Protein)

Mutacje TP53 w raku pęcherza
moczowego

 

Najczęstszy rodzaj

mutacji w raku pęcherza

moczowego:

zamiana C

> G

Prescot i wsp. (2001)

wykazali, że

znalezienie mutacji genu TP53 u
chorych z nowotworem pęcherza
moczowego jest

niepomyślnym

czynnikiem prognostycznym

(mutacje w

75% nowotworów „high-grade”), gdyż
wzrasta prawdopodobieństwo
powstania przerzutów i wznowy.

Mutacje somatyczne TP53

14%

15%

7%

25%

19%

5%

11%

4%

AT:CG

AT:GC
AT:TA

GC:AT
GC:AT CpG

GC:CG
GC:TA

ins/del/inne

Na podst. bazy mutacji
P53 IARC(International
Agency for Research on
Cancer)

Mechanizmy zabezpieczające prawidłową komórkę

przed niekontrolowaną proliferacją:

1. Apoptoza

– programowana śmierć komórki

2.Telomery

– sekwencje powtarzające znajdujące

się na końcach chromosomów; ograniczona liczba
podziałów komórkowych uwarunkowana jest ilością
segmentów DNA na końcach chromosomów

GUZ IN SITU

Włośniczki proliferują,

guz zaczyna rosnąć

Komórki guza

wydzielają angiogenne

białka i obniżają poziomy

inhibitorów angiogenezy

Komórki śródbłonkowe

we włośniczkach

wydzielają białkowe

czynniki wzrostu

Guz ciągle rośnie, w końcu
się rozsiewa do innych narządów

Po zastosowaniu leków przeciw angiogenezie
guz zmniejsza rozmiary

Angiogeneza

Charakterystyka wybranych

nowotworów dziedzicznych

człowieka

Zespół

Nowotwory

Zmutowa

ny gen

Dzedziczny rak sutka i jajnika

Rak sutka, jajnika

BRCA1

Dziedziczny rak sutka

Rak sutka

BRCA2

Rak jelita grubego na podłożu
niepolipowatości (Zespół
Lyncha)

Jelita grubego, macicy

MSH2, MLH1,
PMS1, PMS2

Rodzinna polipowatość jelita
gubego (Zespół Turkota, Zespół
Gardnera)

Gruczolaki jelita
grubego, włókniaki,
kostniaki

APC

Zespół Li-Fraumeni

Sutka, mózgu, płuca,
krtani, pęcherza
moczowego i inne

P53

Nerwiakowłókniakowatość I
(Ch. Von Recklinghausena)

Nerwiakowłókniaki,
glejaki, mięsaki

NF1

Nerwiakowłókniakowatość II

Oponiaki, schwannoma

NF2

Retinoblastoma

Siatkówczak, mięsaki,
sutka

RB

Guz Wilmsa

Nerki

WT1

Zespół Von Hippel-Lindau

Nerki,
hemangioblastomastom
a

VHL

Techniki bezpośredniego wykrywania

nosicielstwa mutacji

Etapy analizy DNA

1

.

Izolacja DNA

2

.

Amplifikacj fragmentów genów

3

.

Wstępne wykrywanie zaburzeń w

produkcie technikami przesiewowymi:
a) Badanie zmian konformacji jednoniciowego

DNA (SSCP)
b) Analiza heterodupleksów (HET)
c) Chemiczne rozszczepianie niesparowanych

heterodupleksów (CMC)
d) Elektroforeza na żelach z gradientem

czynnika denaturującego (DGGE)

4

.

Sekwencjonowanie

SSCP ( Single Stranded Conformational

Polymorphisms)

Technika opiera się na założeniu:

nawet

pojedyńcza

zmiana

nukleotydu

we

fragmencie DNA wywiera wpływ na konformację
przestrzenną cząsteczki DNA co jest przyczyną
zmiany tempa migracji tej cząsteczki w żelu
poliakrylamidowym

DNA typu dzikiego (wt) DNA z
mutacja (m)

Denaturacja

konformacje pojedyńczych nici

Schematyczny obraz żelu po elektroforezie

w metodzie SSCP

WT

M

WT +M

Nici zmutowane wykazują odmienną niż

prawidłowe ruchliwość elektroforetyczną

Analiza eksonu 8 genu P53

metodą SSCP

a)

b)

a) elektroforeza w 22

0

C b) elektroforeza

w 30

0

C

1- fragment dziki 2 - 5 - próbki badane

1 2 3
4 5

P R O C E D U R A:

1. Izolacja DNA z materiału

biologicznego

2. Powielenie fragmentu DNA metodą

PCR

3. Denaturacja produktu PCR do formy

ssDNA

4. Rozdział elektroforetyczny

zdenaturowanych fragmentów DNA
w natywnym żelu poliakrylamidowym

5. Wizualizacja rozdzielonych

fragmentów DNA (metoda srebrowa)

Ekson 6 P53

Kodon 213 CGA-
CGG A>G Arg-Arg

P86

pT2G3

P20

pT2G2

Ekson 8 P53

Kodon 302 AGG-
AAG G>A Arg-Lys

Warunki:

9%żel
poliakrylamidowy

29:1 temp. 15

o

C

Warunki:

9%żel
poliakrylamidowy

29:1 temp. 23

o

C

Prawidłowe płuco

Matczyny

Ojcowski

Mikrosatelita

Matczyny

Ojcowski

Rak płuca

MatczynyMatczyny

zmutowany

Ojcowski Ojcowski

zmutowany

Ojcowski

zmutowany

Ojcowski

Matczyny

zmutowany

Matczyny

Choroby nowotworowe w Polsce

w latach 1963-1996

Liczba zgonów na nowotwory złośliwe w Polsce w 1963 r. –

34

500 osób

Liczba zgonów na nowotwory złośliwe w Polsce w 1996 r. –

78

657 osób

Przyczyny wzrostu liczby zgonów na nowotwory
złośliwe:

1. Wzrost liczby ludności polski z 30,7 mln osób do 38,6 mln
osób

2. Starzenie się ludności w Polsce

1963 r. - 6,5% osób pow.65 r.ż.

1996 r. -11,3% osób pow. 65 r.ż.

3. Wzrost w środowisku ilości czynników rakotwórczych

Rozkład geograficzny umieralności

na nawotwory złośliwe ogółem, mężczyźni, Polska 1996

244.2 do 254 (3)
220.5 do 244.2 (11)
204.1 do 220.5 (14)
179.7 do 204.1 (14)
159.9 do 179.7 (7)

ZACHOROWANIA / 100,000

Rozkład geograficzny umieralności

na nawotwory złośliwe ogółem, kobiety, Polska 1996

ZACHOROWANIA / 100,000

118.8 do 125.8 (8)
112.3 do 118.8 (11)
102.2 do 112.3 (9)
91.5 do 102.2 (12)
73.5 do 91.5 (9)

Rozkład geograficzny zarejestrowanej zachorowalności

na nawotwory złośliwe ogółem, kobiety, Polska 1996

203 do 226 (8)
184 do 203 (9)
170 do 184 (6)
144 do 170 (17)
97 do 144 (9)

ZACHOROWANIA / 100,000

Rozkład geograficzny zarejestrowanej zachorowalności

na nawotwory złośliwe ogółem, mężczyźni, Polska 1996

305 do 330 (6)
266 do 305 (18)
236 do 266 (9)
212 do 236 (12)
127 do 212 (4)

ZACHOROWANIA / 100,000