Upload
vumien
View
286
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
Molekularna osnova malignih
bolesti
Tumori
• Tumor je naziv za svaki nenormalni skup tkiva.
• Dele se na benigne (dobroćudne) i maligne (zloćudne).
Maligni tumori
• Ivnazija u okolno tkivo.
• Neovaskularizacija ili angiogeneza.
• Metastaziranje.
Maligne ćelije
• Uvećanje potencijala rasta
• Izmene na ćelijskim membranama
• Kariotipske abnormalnosti
• Morfološke i biohemijske izmene
• Izmene drugih ćelijskih atributa
NEKONTROLISANA
DEOBE ĆELIJA
Neoplastična transformacija
• Maligne bolesti nastaju neoplastičnom transformacijom
ćelija i tkiva.
• Neoplastična transformacija je proces narušavanja
tkivne homeostaze u pravcu nekontrolisane proliferacije
ćelija i inhibicije ćelijskog umiranja po tipu apoptoze.
Istorijske perspektive
• Otac medicine - Hipokrat (460 - 370 pre n.e.) maligne
bolesti nazvao karcinomi jer je maligni tumor koji je
opisao ličio na morskog raka (sg. karkinoma).
• Claudius Galenus od Pergamum (131-201) izrazom
„oncos“ objedinio je sve tada poznate tumore.
• Renesansni naučnici na osnovu autopsijskih analiza predlagali hirurško lečenje malignih bolesti.
• Rudolf Virchow (1821-1902), osnivač ćelijske patologije, prvi je kliničke karakteristike bolesti ljudi doveo u vezu sa patološkim promenama na nivou ćelija i tkiva.
Dijagnostika malignih bolesti
• Najčešće se dijagnostikuju putem biopsije.
• Biopsija je hirurškim ili drugim putem dobijen uzorak
tkiva ili organa radi mikroskopske analize od strane
lekara patologa.
Lečenje malignih bolesti
• Konvencionalno lečenje je hirurško, medikamentozno (hemioterapija antineoplastičnim agensima, hormonska terapija, lečenje bola...) i zračenjem (radioterapija).
• Ukoliko se ne leči, maligne bolesti imaju smrtni ishod.
• Danas, većina malignih bolesti su izlečive ako se otkriju “na vreme”.
Epidemiologija
• Pored kardiovaskularnih bolesti, maligne bolesti su
vodeći uzročnik smrti u savremenom svetu.
• Svaki četvrti muškarac i svaka peta žena umiru od
maligne bolesti.
Incidenca i moratalitet
• Svaki četvrti muškarac i svaka peta žena umiru od neke
maligne bolesti.
Geografska distribucija
Hepatocelilarni karcinom i daleki istok Ca pluća u trećem svetu
Faktori rizika
• Pušenje
• Alkoholizam
• Gojaznost
• Kalorična ishrana
• Rana seksualna aktivnost
• Promiskuitet
• Starosna dob
• Zagađenje radne sredine
• Zagađenje životne sredine
• Zračenje
• Infektivni agensi
• Drugi faktori spolj. sredine
Klasifikacija malignih tumora
• Epitelni tumori nastali od epitelnih ćelija – karcinomi
• Mezenhimalni tumori ili tumore vezivnog tkiva (sarkomi)
• Tumori komponovani od epitelnih i mezenhimalnih ćelija – karcinom dojke
• Hematološke neoplazme - Limfomi i leukemije
• Tumori nervnih ćelija i Tumori glijalnih ćelija i drugih ćelija nervnog tkiva – gliomi
• Embrionalni tumori – blastomi; germ cell tumori poreklom od germinativnih ćelija; horiokarcinomi – maligne tumore poreklom od placente, teratomi
• KANCER na srpskom jeziku predstavlja loš prevod engleske reci cancer.
Kancerogeni
• Kancerogen je svaka supstanca ili agens koji indukuje
razvoj maligne bolesti.
• Kancerogeni su često ali ne i obavezno i mutageni i
teratogeni.
• Hemijski, fizički i biološki kancerogeni.
Hemijski kancerogeni
• 1775. godine
• Britanski hirurg Percivall Pott (1714-1788)
• Skrotalni tumori dimnjičara
Fizički kancerogeni
• od 1902 . godine, pioniri radiologije
• atomska bomba, nuklearne elektrane, nuklearne probe
Biološki kancerogeni
• Francis Peyton Rous (1879-1970)
• Rous sarcoma virus izaziva
sarkome kod kokošaka
• Nobelova nagrada 1966. godine
• NK virusa izazivaju maligni tumor
(15% svih malignih tumora)
Biološki kancerogeni
Virus Maligna bolest
Hepatitis B i C Hepatocelularni karicnom
Epstein-Barr virus Limfomi
Humani papiloma virus Karcinomi genitalnog trakta
Herpes simplex virus tip 8 Kapoši sarkom
Antikancerogeni
Neoplastična transformacija
• Neoplastična transformacija je višestepeni proces i svaki
stepen reflektuje genetičke izmene koje dovode do
transformacije normalne ćelije u malignu.
Promene u ćelijskoj strukturi
Maligne bolesti su bolesti gena
• Progresivna akumulacija genetičkih i epigenetičkih
izmena dovodi do neoplastične transformacije i razvoja
maligne bolesti.
Na koji način su geni uključeni u proces
neoplastične transformacije?
• Michael Bishop (r.1936) i Harold Varmus (r.1939)
• Otkrili ćelijsku osnovu retroviralne onkogeneze
• Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinu 1989. godine
Retroviralna onkogeneza
• Retrovirusi se mogu podeliti na – proste retroviruse, kompleksne retroviruse i onkogene retroviruse.
• Onkogeni retorovirusi naziv su dobili po genima koje sadrže i koji se nazivaju onkogeni.
v-onc i c-onc
• Virusni onkogeni (v-onc) pokazuju visok stepen (80-99%) homologije sa ćelijskim genima proto-onkogenima.
Retrovirusi V-onc Ćelijski proto-onkogeni
Rous sarcoma virus v-src c-src
Simian sarcoma v-sis c-sis
Harvey murine sarcoma v-H-ras c-H-rar
Kirsten murine sarcoma v-K-ras c-K-ras
FBJ murine osteosarcoma v-fos c-fos
Avian myelocytomatosis v-myc c-myc
Abelson leukemia virus v-abl c-abl
Avian erythroblastotis v-erb B c-erb B
Proto - onkogeni
• Proto-onkogeni imaju vremenski i prostorno strogo kontrolisanu ulogu u eukariotskim ćelijama, najčešće tokom embrionalnog razvića.
• Do sada otkriveno preko 100 proto-onkogena u genomu čoveka.
onkogeni - c-onc
• Mutacijom, proto-onkogeni prelaze u formu onkogena
koji nekontrolisano eksprimiraju svoje proteinske
produkte.
Mutacije proto-onkogena
Genske mutacije Amplifikacije gena Hromozomski
rearanžmani
Mutacije gena
• Tačkaste mutacije i pomereni okviri čitanja
Amplifikacija gena
• Rezultat amplifikacije gena je ekspresija neizmenjenog
proteina u količini koja je veća od normalne.
• Fokalne Copy Number Alternations (CNAs)
(amplifikacije i delecije).
• Terminalne delecije
• Delecije
• Insercije
• Duplikacije
• Inverzije
• Recipročne
translokacije
• Robertsonove
translokacije
• Ring
hromozomi
• Izohromozomi
Hromozomski rearanžmani
Translokacije
a. “Prebacivanje” gena u blizini nekog pojačivača -
prekomerna produkcija neizmenjenog proteina
Translokacije
b. Fuzija sa genom koji ima intezivnu ekspresiju -
prekomerna ekspresija fuzionisanog proteina ili
fuzionisani protein dobija novu funkciju
Onkogeni
• Onkogeni imaju dominantnu funkciju u odnosu na
malignitet, tj. dovoljna je jedna kopija aktiviranog
onkogena pa da se eksprimira njihov negativan efekat.
• Mutacije proto-onkogena u somatskim ćelijama stečene
su osobine i kao takve se ne prenose na potomstvo.
Onkogeni - c-onc
• Faktori rasta (c-sis)
• Receptori faktora rasta (c-erbB)
• Prenosioci signala (G proteini c-H-ras i c-K-ras)
• Regulatorni proteini transkripcije (DNK vezujući
proteini - c-myc)
c-erb B 2 (sinonimi HER 2; NEU)
• Član familije tirozin - kinaznih receptora HER od 4 člana
• Eksprimira se u velikom broju organa i tkiva čoveka a posebno je značajna njegova uloga u razvoju i funkciji muskulature srca.
• Funkcija ovog proteina je u regulaciji procesa rasta, diferencijacije, ćelijskog umiranja po tipu apoptoze, itd.
c-erb B 2 (sinonimi HER 2; NEU)
• Prekomerna ekspresija proteina HER2, kao posledica amplifikacije gena, detektovana je u brojnim malignim bolestima.
• U oko trećine karcinoma dojke dolazi do prekomerne ekspresije koja se povezuje sa agresivnijim tumorskim rastom i razvojem rezistencije na primenjene antitumorske tretmane.
Onkogen c-MYC
• Protein c-Myc je regulatorni protein
transkripcije koji se za molekul
DNK vezuje u formi heterodimera
sa proteinom MAX.
• Pripada klasi zavojnica – petlja –
zavojnica proteina koji poseduju i
leucinske zatvarače (b-HLH-Zip).
• Mutacija gena c-MYC najčešća je
mutacija onkogena u malignim
tumorima čoveka.
• Burkitt-ov limfom, maligna
bolest dečijeg doba, česta je u
malaričnim regionima
Centralne Afrike i Papua Nove
Gvineje.
• Translokacija t(8;14)(q24;q32)
detektovana je u 75-85%
bolesnika sa Burkitt-ovim
limfomom.
• Ovom translokacijom onkogen
c-MYC translocira se u region
blizu lokusa za teške lance
imunoglobulina koji se
konstitutivno eksprimira.
Gen RAS (eng. rat sarcoma 2 viral oncogene homolog) je drugo-otkriveni proto-onkogen čoveka.
• Kasnija istraživanja pokazala su postojanje familije Ras
proteina od tri člana: H (Harvey)-ras, K (Kirsten)-ras i N-
ras.
• Tačkasta mutacija gena RAS jedna je od najčešćih
mutacija onkogena u malignim tumorima čoveka.
• Mutacije K-RAS u karcinomima pankreasa, kolona,
bešike.
• Mutacija N-RAS u hematološkim neoplazmama.
Tumor supresorni gen
wt antionkogen Mutirani onkogen
Kontrolisana ćelijska
deoba
Nekontrolisana
Ćelijska deoba
Mutacijom antionkogena
dolazi do supresije njegove
ekspresije ili inaktivacije
proteinskog produkta
Antionkogeni su geni čiji proteinski produkti imaju sposobnost
inhibicije ili supresije neoplastične transformacije
Tumor supresorni gen
• Podela prema biološkoj ulozi koju imaju u ćeliji:
- Regulatore ćelijskog ciklusa
- Regulatore puteva prenosa signala
- Proteine uključene u ćelijsko-ćelijske interakcije i
interakcije ćelija i matriksa
- Regulatore procesa apoptoze
- Proteine citoskeleta
- Proteine bez do sada poznate funkcije u ćeliji
• Do danas je u genomu čoveka identifikovano oko 20 anti-onkogena.
Tumor supresorni gen
• Tumor-supresorni geni imaju recesivnu funkciju u
odnosu na malignitet, tj. potrebno je mutacija obe kopije
tumor-supresornog gena pa da se eksprimira negativan
efekat.
Gen retino–blastoma (RB)
• 1987. godine, prvo-otkriveni tumor supresorni gen
• Retinoblastom – maligni tumor dečjeg doba.
• 1971. godine, Knudson – retinoblastom nasledna bolest.
Protein Rb
• Protein koji maskira.
• U fosforilisanom obliku,
protein Rb gubi
sposobnost vezivanja za
regulatorni protein
transkripcije.
• Fosforilacije proteina Rb je
način regulacije nivoa
proliferacije ćelija.
• Mutacije tumor-supresornih gena mogu biti nasledne i
takve osobe se rađaju kao heterozigotne za dati tumor-
supresorni gen.
• Da bi došlo do pojave bolesti potrebno je da se dogodi
još jedna genetička izmena koja će dovesti do gubitka
heterozigotnosti – LOH (eng. loss of heterozygosity).
Knudson's two hit hipoteza
Epigenetičke izmene
• Metilacija DNK, modifikacije histonskih proteina, mikro RNK
Epigenetičke izmene
• Hipermetilacija promotora tumor-supresorskih gena.
• Globalnog smanjenja nivoa metilacije DNK.
• Povećanje stopa rekombinacije i aktivacije transpozona.
• Ovi procesi uzrokuju
pojavu genomske
nestabilnosti.
• Aktivacija onkogena
može biti uzrokovana
hipometilacijom DNK.
Epigenetičke izmene
• Promene u obrascu kovalentnih
posttranslacionih modifikacija histonskih
proteina (acetilacija, deacetilacija,
metilacija, demetilacija) imaju ulogu u
aktivaciji onkogena i inaktivaciji anti-
onkogena.
• Kod bolesnika sa malignim tumorima
detektovane su brojne mutacije u genima
koji kodiraju enzime za modifikaciju
histona, DNK metiltransferaze i proteine
kompleksa za remodelovanje nukleozoma
Uloga mikro RNK
• Onkogene mikro RNK
• Tumor-supresorne
mikro RNK
Klonalna teorija
• Monoklonska ili poliklonska bolesti
• Stem malignih ćelija
Klonalna teorija
• Dugogodišnji proces
Normalna ćelija Inicijacija 2-4 mutacije - Progresija Maligna ćelija
1. mutacija 2. mutacija 3. mutacija 4. muatcija
Karcinom kolona
Histološka progresija bolesti
Nasledne maligne bolesti
Maligna bolest – nasledna bolest
• Manje od 10 % bolesnika sa malignim tumorom ima naslednu mutaciju koja može biti povezana sa razvojem bolesti.
• Genetička predispozicija za maligni tumor razmatra se u tri zasebne kategorije
- Nasledni autozomno dominantni sindromi vezani za maligne bolesti
- Familijarne maligne bolesti
- Nasledni autozomno recesivni sindromi povezani sa defektima reperacionih sistema
Nasledni autozomno dominantni sindromi vezani za maligne bolesti
Maligna bolesti Gen vezan za
predispoziciju
Retinoblastom RB
Li-Fraumenov sindrom P53
FAP (familijarna
adenomatiozna polipoza) APC
Dojka, ovarijum BRCA 1,2
Neurofibromatosa 1 i 2 NF1, NF2
Melanom P15,16
Basal cell nevus PATCH
Nasledni nepolipozni
kancer kolona hMSH2, hMLH1, hMSH6
Familijarni maligni tumori
• Veća učestalost nekih vrsta
malignih bolesti u nekim
porodicama.
• Tumori ranijeg životnog doba,
često multipni ili bilateralni.
• Nejasna nasledna predispozicija
odnosno način transmisije - niska
penetrabilnost alela.
• Karcinom kolona, karcinom dojke,
maligni tumori mozga, melanom,
karcinom pankreasa.
Nasledni autozomno recesivni sindromi
povezani sa defektima DNK reper sistema
• Mutacije gena čiji proteinski produkti učestvuju u
procesima reparacije molekula DNK dovode do pojave
označene kao “nestabilnosti” DNK – genomska
nestabilnost.
• Xerodermia pigmentosum
• Ataxia- teleangiectasia
• Bloom sindrom
• Fanconi anemia
Molekularno-biološka istraživanja
malignih bolesti
• Istraživanja molekularne osnove malignih bolesti
(Molekularna biologija maligne ćelije)
• Dijagnostika malignih bolesti
(Molekularna patologija)
• Terapija malignih bolesti
(Translaciona medicina)
Lečenje malignih bolesti
Sadašnjost
• Imuno terapija monoklonskim antitelima
Imuno terapija - Glivek
• Glivek specifični inhibitor kinazne aktivnosti proteinskog produkta
Filadelfija hromozoma
Imuno terapija - Herceptin
Budućnost
• Korišćenje prirodnih puteva
utišavanja gena za blokiranje
ekspresije mutiranih gena
• RNK interferencija
Genska terapija
• Kontrolisana insercija gena u ciljnu ćeliju
• In vivo direktna insercija gena u organizam – npr.
injekcijom u krvotok
• In situ direktna insercija gena u definisano tkivo ili ćelijsku
populaciju
Idealni genski vektor
• Veličina insercije – jedan ili više gena
• Target vektora – specifične ćelije
• Imunski odgovor – odsustvo
• Produkcija – laka i reproducibilna
• Količina – visoka koncentracija stabilnog produkta
Budućnost...vakcina
A do tada ...Prevencija
• Redovne kontrole jer maligna bolest u ranoj fazi je
izlečiva bolest