WYKŁAD 1

NOWOTWORY

1. Proces transformacji nowotworowej:

• genetycznie uwarunkowany

• wieloczynnikowy

• wielostopniowy

2. Nowotwory:

• dziedziczne (dziedziczenie Mendelowskie) - 5-10%

• rodzinne (najprawdopodobniej wieloczynnikowy tor dziedziczenia) - 15%

• spontaniczne - ok. 75%

3. Komórka nowotworowa:

• nieśmiertelna - ( fenomen Hayflicka 50-60 cykli podziałowych) - przełamanie fenomeny na skutek aktywności telomerazy, która wydłuża telomery

• brak hamownia kontaktowego - proliferacja nowotworu nie podlega hamowaniu

• utrata kontroli nad cyklem komórkowym, zaburzenie apoptozy tzn. replikacja uszkodzonego DNA → gromadzenie mutacji

• utrata zdolności adhezyjnych (integryn, receptory laminin, kadheryny) - przerzuty nowotworowe

• zaburzenie różnicowania

4. Zmiany genetyczne:

• aberracje chromosomowe (liczbowe, strukturalne)

• mutacje genów

• zmiany epigenetyczne - zaburzenia metyzacji, promotora

• utrzymanie długości telomerów (wzrost aktywności telomerazy)

~ nie każda wada wrodzona jest wadą genetyczną

~ nie każda wada wrodzona jest dziedziczna

~ nie każda wada genetyczna jest wrodzona i dziedziczna

~ KAŻDA zmiana dziedziczna jest zmianą genetyczną

Zjawisko niestabilności genetycznej → zachodzi kumulacja zmian, czyli powstawanie coraz to nowych mutacji → heterogenność

• Geny tzw. małego efektu - kodują białka biorące udział w naprawie DNA, kierują indywidualną podatnością organizmu na zmiany nowotworowe

• Geny dużego efektu - wywołują zmiany nowotworowe, które pojawiają się w wyniku kumulacji wadliwych genów w komórce

W guzach litych występuje 1-3 dominujących klonów proliferacyjnych, inne to komórki ze zmianami wtórnymi, których jest mniej.

5. Etapy Transformacji nowotworowej:

• INICJACJA - pierwsza, krytyczna mutacja - zmiana informacji genetycznej nieodwracalna i utrwalona w linii komórkowej

• PROMOCJA - proliferacja komórek klonu, formowanie guza. Proces promocji trwa długo, warunkuje powstanie zmian przednowotworowych (może trwać do 40 lat, w komórkach krwi do 7 lat), jest to etap odwracalny, często przy interwencji chirurgicznej.

• PROGRESJA - kumulacja kolejnych mutacji, nabycie przez komórki cech nowotworu - nieograniczony wzrost, podział, nieśmiertelność, zaburzenia różnicowania, brak hamowania kontaktowego i inne. Pierwotnie łagodna zmiana transformuje do złośliwej.

Komórka → zmiana genetyczna → apoptozy

→ reperacja

→ tkwi w tkance prawidłowej → proliferacja → guz inwazyjny

6. Geny zaangażowane w proces nowotworzenia:

• Protoonkogeny (onkogeny - stymulują proliferację komórek)

• Geny supresorowe nowotworów

• Geny mutatorowe ( naprawa DNA, usuwają źle sparowane zasady w sekwencjach powtórzonych w genomie)

• Inne (np. geny naprawy DNA, enzymy metabolizujące chemiczne związki rakotwórcze)

a) PROTOONKOGENY (znanych ok. 200)

- są naturalnym, prawidłowym składnikiem komórki

- aktywne w życiu płodowym, a potem wyciszone

• Czynniki wzrostowe

• Receptory czynników wzrostowych

- PDGF (Platelet Derived Growth Factor) - rak mózgu i piersi

- erb-B (receptor for epidermal growth factor) - nowotwór mózgu i piersi

- erb-B₂ (receptor for growth factor) - nowotwór piersi, ślinianek i macicy

- RET - nowotwór tarczycy

• Wewnątrzkomórkowe czynniki przekształcające sygnały

• Czynniki transkrypcyjne

• Białka kontrolujące proces replikacji DNA

Aktywacja protoonkogenów:

• Mutacje punktowe np. białka Ras

• Translokacje chromosomowe np. c-abl/BCR

• Amplifikacja (myc) - zwielokrotnienie liczny kopii genu i jego produktów genowych

- pojedyncza kopia allelu wystarcza do napędzenia nadprodukcji produktu białkowego - protoonkogeny funkcjonują na poziomie komórki jako geny dominujące, ale na poziomie organizmu jako geny recesywne (mutacja pojedynczego genu nie prowadzi do transformacji nowotworowej).

b) GENY SOPRESOROWE (strażnicy genów) - znanych ok. 20 Teoria dwóch uderzeń

• Czynniki transkrypcyjne

• Inhibitory kinaz cyklinozależnych

• Aktywatory GTPazy

• Czynniki biorące udział w połączeniach między białkami szkieletu komórki a błonami komórkowymi

Inaktywacja supresorów:

• Delecja - podstawowy mechanizm

• Mutacje punktowe

• Zablokowanie aktywnego genu aktywnym białkiem wirusa

• Epigenetyczne metody np. metylacja promotora

Na poziomie komórki geny supresorowe funkcjonują jako geny recesywne, muszą ulec mutacji dwa allele by zaszły zmiany. Natomiast na poziomie organizmu zachowują się jak geny dominujące.

„gatekeepers” - w punktach kontrolnych cyklu komórkowego, charakterystyczne dla danej tkanki

„caretakers” - opiekuni genomu, aktywują białka odpowiedzialne za naprawę DNA

c) GENY MUTATOROWE - kodują białka biorące udział w naprawie DNA, ich mutacje zwiększają mutacje w materiale genetycznym:

• Grupa pierwsza - warunkująca autosomalne recesywną predyspozycję do rozwoju nowotworu, głównie skóry i hematologicznych

Grupa druga - mutacje w genach odpowiedzialnych za naprawę źle sparowanych zasad np. wielopolipowy rak jelita grubego

WYKŁAD 2

AUTOSOMALNE, RECESYWNIE UWARUNKOWANE ZESPOŁY DZIEDZICZNEJ SKŁONNOŚCI DO NOWOTWORÓW

1. XERODERMA PIGMENTOSUM

- rzadki zespół

- zwiększona wrażliwość na światło, zmiany pigmentacji skóry

• 2 typy NER mające znaczenie w rozwoju tej choroby

- naprawa NER na nici transkrybowanej

• 7 XP genów naprawy jest zidentyfikowane i są one odpowiedzialne za 7 typów XP (7 kompetencyjnych genów do postaci choroby)

- zespół Cockayne - podobna charakterystyka do XP - może występować z XPD, XPB i XPE

• Liczne nowotwory wtórne w młodym wieku (przyczyny zgonów)

- złośliwe czerniaki

- płaskonabłonkowe raki skóry - ryzyko nowotworu skóry 1000 razy większe, a wiekowo 8 razy częściej niż u 60-latka

• Nie ma jednoznacznej diagnostyki klinicznej - badanie z UV, sekwencjonowanie genów

• W rodzinach z tymi nowotworami - diagnostyka prenatalna - test kometowy - sprawdzający naprawę DNA

2. COCKAYNE SYNDROME

• Nie ma zwiększonej predyspozycji do nowotworów

• Bardzo wysoka śmiertelność, (dlatego umieszczony w tej grupie)

• Heterogenny, polimorficzne zmiany kliniczne:

- przedwczesne starzenie

- zapadnięte oczy

- przykurcze w stawach, osteoporoza

- duże dłonie i stopy

- niskorosłość

- retinopatia barwnikowa postępująca

- twarz jak u ptaka - wąski nos

- wrażliwość na światło - zmiany rumieniowate

- hiperpigmentacja, atrofia, poszerzenie naczyń

- rozsiana demielinizacja OUN - drżenie i ataksja

- upośledzenie umysłowe, głuchota, zaburzenia okulistyczne

- próchnica

- hipogonadyzm, zaburzenia miesiączki

TYP I

• Klasyczny

• W dzieciństwie charakterystyczne zmiany twarzy

• Śmiertelność w II/III dekadzie życia ← postępująca degeneracja neurologiczna

TYP II

• Ostra postać

• Od urodzenia somatyczne zmiany na twarzy

• Śmierć 6-8 rok ← postępująca degeneracja neurologiczna

2 geny:

- CSA - chromosom 5

- CBS - białko naprawy DNA

Diagnostyka laboratoryjna: komórki pod wpływem UV obniżają syntezę DNA, analiza złamań chromosomowych

3. ATAXIA TELEANGIECTASIA

• Klinicznie:

- zaburzenia neurologiczne

- ataksja móżdżkowa

- różne zespoły niedoborów immunologicznych - większa zapadalność na infekcje zatok i płuc

- zaburzenia dojrzewania narządów płciowych

- nadwrażliwość na promieniowanie X i radiomimetyczne związki chemiczne (taki mechanizm jak promieniowania)

- poszerzone naczynia - w oczach, na skórze

- zwiększona wrażliwość na choroby nowotworowe

- okularowe since wokół oczu

• Choroba heterogenna klinicznie i genetycznie

• Genetycznie: znane 4 grupy komplementacyjne - A, B, C, Di gen jest zlokalizowany w chromosomie 11q22-23

• Klasyfikacja w oparciu o objawy kliniczne:

a) degeneracja móżdżkowo rdzeniowa - postępujące objawy neuronów ruchowych, atrofia mięśniowo-rdzeniowa, neuropatie obwodowe

b) zespół nerwowo-skórny - objawy nie są wrodzone rozwijają się w przebiegu choroby

c) choroby z niedoborami immunologicznymi

d) zespoły zwiększonej wrażliwości na światło

e) zespół przedwczesnego starzenia

• Niestabilne nowotworowe i niestabilne chromosomowo

- złamania chromosomowe (chromosom 7 i 14) i chromatydowe

• Prawie stałe podwyższenie stężenia alfa-fetoproteiny (białko płodowe) - związana z komórkami wątrobowymi

4. NIJMEGEN BREAKAGE SYNDROME

• Niestabilność chromosomowa

• Klinicznie:

- niski wzrost

- niedobory immunologiczne

- wrażliwość na promieniowanie

- ptasi układ twarzy, mikrocephalia

- ma znaczenie w raku piersi

- bardzo silna predyspozycja do nowotworów układy krwiotwórczego

• W genie NBS1 - chromosom 8 w prążku

- przypisany do grupy komplementacyjnej V₁ i V₂ - jest to połączone z objawami

- aberracje chromosomowe - translokacje, złamania, telocentralne gł. chromosomy 7 i 14

Produkt genu NBS1 jest fibryna - bierze udział w naprawie DNA

• Diagnostyka - krytyczna jedna mutacja w genie NBS1

5. BLOOM SYNDROME

• Klinicznie:

- niski wzrost

- ptasia twarz

- rumień o kształcie motyla na twarzy

- wysoki, piskliwy głos

- wrażliwość na infekcje układy oddechowego

- czasem upośledzenie umysłowe

• Mutacje genu BLM - 15q26 - normalnie ma aktywność helikazy

- wzrost częstości występowania siostrzanych chromatyd

! fragmenty akrocentryczne nie są przekazywane następnym pokoleniom

6. FANCONI ANAEMIA

• Klinicznie:

- anemia - u dzieci ciężka anemia w wieku 8-9lat

- zaburzenia kostne 60%

- predyspozycja do białaczek

- 70% opóźnienie wzrostu - gł. kość promieniowa

- nie ma niedoborów immunologicznych

- postępująca niewydolność szpiku kostnego z postępującą anemią

- 10-30% - wady serca, cukrzyca, upośledzenie umysłowe

- małe oczy - fałd na powiece górnej, nisko osadzone oczy

• Genetycznie - defekt w naprawie DNA - ekstremalna niestabilność chromosomowa

- przerwy i złamania chromatydowe

- translokacje

- dicentryki

• 8 komplementacyjnych zmian - główne grupy:

- A 16q24.3

- C 9q22.3

- G 9p13

• Diagnostyka:

- test zmian chromosomowych - indukowane związkami radiomimetycznymi np. diepoksybuten

- może być zdiagnozowana prenatalnie

WYKŁAD 3

AUTOSOMALNIE DOMINUJĄCO UWARUNKOWANE ZESPOŁY DZIEDZICZNEJ SKŁONNOŚCI DO NOWOTWORÓW

1. Kryteria Amsterdamskie -- do dziedzicznego raka każdego typu

I Nie mniej niż 3 członków ze zdiagnozowanym nowotworem, jedna z nich musi być w bliskich pokrewieństwie (1-szego stopnia)

II Minimum dwie generacje są ujęte

III Przynajmniej jeden nowotwór został zdiagnozowany u pacjenta poniżej 50 roku życia

Retinoblastoma

Li-Fraumeni

Familia adenomatosus polyposis

William's tumour

Rak piersi i jajnika

Stwardnienie rozsiane

1. RETINOSBLASTOMA - Siatkówczak

• Z komórek siatkówki

• Częstość występowania - 11 przypadków na 1mln dzieci poniżej 5 roku życia

• Postać sporadyczna lub rodzinna

• Genetycznie - na chromosomie 13 i białko RB

- jeżeli inaktywacja jednego genu RB nic się nie dzieje → na poziomie komórki charakter recesywny

- spontaniczna - rzadko, jednostronnie, unifikalnie (nie ma takich innych)

- dziedziczna - nie ma prawidłowych komórek z RB - pacjenci mają zwykle dwustronną, a jeżeli po jednej stronie (czyli w jednym oku) to i tak się rozwinie w drugim, zazwyczaj występuje wieloogniskowy nowotwór (multifocalny) - kilka miejsc w siatkówce; osoby te mają zwiększone prawdopodobieństwo wystąpienia innego nowotworu gł. kości

Białko GB - policjant naszego organizmu

- aktywna postać (ufosforylowana przez cykliny) tego białka hamuje wejście komórki do cyklu podziałowego

- brak aktywności RB - swobodna proliferacja komórki

• Dzieci z obustronnym mają dużo wcześniejszą diagnozę niż dzieci z jednostronnym nowotworem siatkówki

• - czasami zdarza się być zdiagnozowanym w 20 i w późniejszym wieku - przezywa 86- 92%

2. WILM'S TUOMUR - Fefroblastoma

• Genetycznie:

- jeden z najwcześniejszych genów u dzieci

- inaktywacja genu supresorowego WT w chromosomie 11p13

- 20% genów WT zaangażowanych w zespół

- dziedziczny w 5-10%

= w spontanicznych prawie nie ma prawdopodobieństwa powtórzenia się u dzieci

= w dziedzicznych - 50%

- skomplikowana etiologia

• Dzieci z zespołem WAGR tez mają Wiliamsa

3. LI-FRAUMENI SYNDROME

• Zwiększona predyspozycja do wystąpienia licznych, pierwotnych nowotworów związanych z wiekiem: : !! nowotwory tkanek miękkich, białaczek, jelita grubego, trzustki, kory nadnerczej, piersi, osteosarkoma, neuroza, mózgu

• Mutacja genu p53

• Kryteria:

- sarkoma przed 45 rokiem życia

- krewny z jakimkolwiek nowotworem przed 45 rokiem życia

- mają krewnego z jakimkolwiek nowotworem przed 45 rokiem życia i z jakąkolwiek sarkomą w jakimkolwiek wieku

Probant = index case

Inne kryteria:

• Probant ma jakikolwiek nowotwór wieku dziecięcego albo sarkomę, nowotwór mózgu lub kory nadnerczy zdiagnozowany przed 45 rokiem życia

• Jakiegokolwiek krewnego 1-szego lub drugiego stopnia pokrewieństwa z nowotworem typowym dla tego zespołu

• Jakiegokolwiek krewnego 1-szego lub drugiego stopnia pokrewieństwa z nowotworem zdiagnozowanym przed 60 rokiem życia

• Tylko 50% pacjentów zdiagnozowanych ma 17p13.1 po rozpoznaniu klinicznym

- 95% rozpoznawane po sekwenjonowaniu

- potomstwo - 50% ryzyka odziedziczenia

Gen p53

- dużo ról w komórce

- ekspresja genu dzikiego typu - wysoki poziom wpływa na zatrzymanie cyklu komórkowego lub apoptozy - działa jak „hamulec bezpieczeństwa”

- czynniki zaburzające powodują wzrost białka produkowanego przez p53

- niezbędny na przeżywanie w stresie gerantotoksycznym

- komórki bez tego genu wykazują niestabilność genetyczną

- łączy się z genami - aktywatorami transkrypcyjnymi

- onkogeny wirusowe mogą zmieniać ekspresję genu p53

MDM₂ - hamuje gen p53 i jest jego produktem

- obszary konserwatywne ewolucyjnie

- gen trudny do diagnostyki - bo bardzo duży, bez hot spotów

CHEK 2 - czasem są mutacje tego genu zamiast p53

WYKŁAD 4

1. NEUROFIBROMATOSIS type I - autosomalne dominujący

• Gen supresorowe jest umiejscowiony na długim ramieniu chromosomu 17 - 17q11.2

• 50% chorych ma NF1 jako wynik spontanicznej mutacji, 1 przypadek na 3000osób

• Analiza kliniczna - rozpoznanie!:

- cafe Au lait - plamki kawa z mlekiem

- brodawki w okolicy pach i pachwin

- neurofibranty - dyskretne

- guzki Lischa - na powiece

- zmiany w nieomal we wszystkich narządach - w każdym okresie życia, ale rzadko przed okresem dojrzewania są neurofibranty, a wcześniej występują guzki Lischsa i plamki „kawy z mlekiem”

- liczba i nasilenie są indywidualnym problemem; mogą się nasilić podczas ciąży

- prawidłowa inteligencja, ale u 50% dzieci zauważa się problemy w nauce - zaburzenia w skupieniu uwagi

- niezwykle duża zmienność objawów klinicznych, także w obrębie tej samej rodziny

Kliniczna diagnoza:

• 6 lub więcej plam kawy z mlekiem - przed dojrzewaniem największy wymiar powyżej 5mm, po okresie dojrzewania 15mm

• 2 lub więcej zmian o charakterze neurofibromy albo nerwowłóknikowate sploty

• Brodawki w okolicy pach i pachwin

• 2 lub więcej guzki Lischa

• Występowanie objawów u krewnych chorego

• Penetracja mutacji jest właściwie 100%, a ekspresja choroby zmienna

• Nie wystarczy się zapytać o rodziców i rodzeństwo, trzeba zbadać rodzinę z poradą okulistyczną

• Rzadko może wystąpić mozaika genu w komórkach terminalnych

2. NEUROFIBROMATOSIS type II

• Rzadsze

• Mutacja genu NF2 na chromosomie 22 - autosomalnie dominująca

• Klinicznie:

- obustronne zmiany nerwu słuchowego - utrata słuchu, dzwonienie w uszach

- guzy mózgu i rdzenia - bóle głowy

- zaburzenia widzenia, katarakta

- problemy z równowagą

- osłabienie mięśni twarzy

- plamki kawy z mlekiem na skórze

• Czynnikiem zagrażającym jest występowanie NF1

3. MEN 1

• Mutacja genu na chromosomie 11

• Nowotwory w układzie endokrynnym

4. MEN 2

• Mutacja genu na chromosomie 10 (RET gen)

• Rak tarczycy i nadnerczy

Antycypacja- przyspieszone pojawianie się objawów chorobach (wiekowo)

5. RAK JELITA GRUBEGO POLIPOWATY - FAP

• Autosomalnie dominujący - typowy wygląd, rozpoznawany we wczesnym dorosłym życiu na podstawie licznych polipów jelita grubego. Polipy również mogą być w innych odcinkach przewodu pokarmowego a nawet polipy tarczycy i mózgu

• Częstość 1/6850 - 31 250 przypadków

• Rozpoznanie:

- wrodzona hipertrofia pigmentowa siatkówki!

- cysty żuchwy

-cysty łojowe - zmiany skórne

- zmiany w kościach

• Gen APC - 5q21- kluczowy i krytyczny

Gen APC

- gen supresorowy ulega mutacji - otwiera drogę do formowania polipów ← policjant genowy

- bierze udział w regulacji proliferacji białek, czynnik transkrypcyjny

- reguluje zjawiska adhezyjności

• Średnia wiekowa 39lat

• Polipowatość często nie daje objawów

FAP, Gardener Syndrome

• Kliniczne rozpoznanie:

- więcej niż 100 polipów lub mniej, ale istniejący krewni z rozpoznaniem tego zespołu

- inne cechy

- raki poza jelitem grubym

• Sigmoidoskopia - bardzo ważne częste monitorowanie

Colonoskopia co 3-6 miesięcy

Esopfagoskopia

Duodenoskopia

Utrata genu APC hamuje apoptozę i stymuluje wzrost poprzez beta-kateniny

- wolna beta-katenina- jeżeli nie powstają kompleksy, jest ona gromadzona w komórkach i pobudza aktywność transkrypcyjną onkogenów

- komórka traci przyczepność i zaczyna krążyć - droga do przerzutów