Mechanizmy powstawania nowotworów

Podobne dokumenty
CHOROBY NOWOTWOROWE. Twór składający się z patologicznych komórek

Rozmnażanie i wzrost komórek sąściśle kontrolowane. Genetyczne podłoże nowotworzenia

Molekularne markery nowotworowe

Składniki diety a stabilność struktury DNA

Hematoonkologia w liczbach. Dr n med. Urszula Wojciechowska

KARTA PRZEDMIOTU. 1. Nazwa przedmiotu BIOLOGIA MOLEKULARNA. 2. Numer kodowy BIO04c. 3. Język, w którym prowadzone są zajęcia polski

OFERTA BADAŃ GENETYCZNYCH

Gdzie chirurg nie może - - tam wirusy pośle. czyli o przeciwnowotworowych terapiach wirusowych

Personalizowana profilaktyka nowotworów

Genetyka człowieka II. Dziedziczenie wieloczynnikowe. Zmiany somatyczne - nowotwory

Genetyka nowotworzenia

Czym jest medycyna personalizowana w kontekście wyzwań nowoczesnej onkologii?

CENNIK DIAGNOSTYKA NIEPŁODNOŚCI MĘSKIEJ

Konspekt do zajęć z przedmiotu Genetyka dla kierunku Położnictwo dr Anna Skorczyk-Werner Katedra i Zakład Genetyki Medycznej

Molekularna terapia celowana w onkologii. Mirosława Püsküllüoğlu

Lek. mgr Mirosława Püsküllüoğlu Klinika Onkologii UJ CM

Europejski Tydzień Walki z Rakiem

WYBRANE SKŁADNIKI POKARMOWE A GENY

Nowotwory gruczołu krokowego skala problemu. Dr n med. Urszula Wojciechowska

. Nosicielstwem mutacji genów, których normalna funkcja jest związana z kontrolą wierności replikacji DNA (głównie MLH1, MSH2 i MSH6

MUTACJE GENETYCZNE. Wykonane przez Malwinę Krasnodębską kl III A

leczenia personalizowanego

Profilaktyka nowotworów u kobiet genetyka czy wpływ środowiska?

INICJACJA ELONGACJA TERMINACJA

Promotor: prof. dr hab. Katarzyna Bogunia-Kubik Promotor pomocniczy: dr inż. Agnieszka Chrobak

HCR-APOB Analiza. Wykrycie charakterystycznych mutacji genu APOB warunkujących występowanie hipercholesterolemii rodzinnej.

Czynniki ryzyka. Wewn trzne (osobnicze) czynniki ryzyka. Dziedziczne i rodzinne predyspozycje do zachorowania

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Wykład 13. Regulacja cyklu komórkowego w odpowiedzi na uszkodzenia DNA. Mechanizmy powstawania nowotworów

Szczepienia ochronne elementem zaleceń Europejskiego Kodeksu Walki z

CZĘŚĆ SZCZEGÓŁOWA NAJCZĘSTSZE NOWOTWORY OBJAWY, ROZPOZNAWANIE I LECZENIE

Ocena ekspresji genu ABCG2 i białka oporności raka piersi (BCRP) jako potencjalnych czynników prognostycznych w raku jelita grubego

MAM HAKA NA CHŁONIAKA

Zasady dziedziczenia predyspozycji do nowotworów

Nowotwory złośliwe w województwie pomorskim,

Styl życia a nowotwory złośliwe w świetle Europejskiego Kodeksu Walki z Rakiem. Jadwiga Zapała

Cykl komórkowy i nowotwory. Materiały dydaktyczne współfinansowane ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

Regina B.Podlasin Wojewódzki Szpital Zakaźny w Warszawie

Krzysztof Krzemieniecki. Konsultant Wojewódzki w dziedzinie Onkologii Klinicznej. Szpital Uniwersytecki w Krakowie

Genetyka człowieka. Cechy wieloczynnikowe i zmiany somatyczne

Zespół BRCA klinika i leczenie. Ewa Nowak-Markwitz. Uniwersytet Medyczny w Poznaniu Klinika Onkologii Ginekologicznej

Dr hab. n. med. Paweł Blecharz

Badanie to powinny wykonać osoby, które:

Diagnostyka molekularna umożliwia terapie spersonalizowane. Janusz A. Siedlecki

Terapeutyczne Programy Zdrowotne 2008 Leczenie raka jelita grubego. C19 nowotwór złośliwy zagięcia esiczo-odbytniczego

EPIDEMIOLOGIA. Mierniki epidemiologiczne. Mierniki epidemiologiczne. Mierniki epidemiologiczne. Mierniki epidemiologiczne

EPIDEMIOLOGIA NOWOTWORÓW ZŁOŚLIWYCH W WOJ. ŚWIĘTOKRZYSKIM. Dorota Stępień Świętokrzyskie Centrum Onkologii Zakład Epidemiologii Nowotworów

Medgenetix sp. z o.o.

Rola mutacji w procesie nowotworzenia oraz w leczeniu nowotworów

Anna Markowska Klinika Perinatologii i Chorób Kobiecych

Europejski Kodeks Walki z Rakiem

Pakiet onkologiczny. w podstawowej opiece zdrowotnej

Podłoże molekularne NF1 i RASopatii. Możliwości diagnostyczne.

Nowotwory jajnika i piersi rzecz o wybrca-owanych (wybrakowanych) genach

Geny, a funkcjonowanie organizmu

Genetyka człowieka III. Zmiany somatyczne - nowotwory, starzenie

Materiał i metody. Wyniki

Kodeks Walki z Rakiem

ZWIĄZKI REHABILITACJI I PROFILAKTYKI CZY MOŻNA ZAPOBIEGAĆ RAKOWI CZYLI SŁÓW KILKA O PREWENCJI PIERWOTNEJ I WTÓRNEJ

Badania genetyczne. Prof. dr hab. Maria M. Sąsiadek Katedra i Zakład Genetyki Konsultant krajowy ds. genetyki klinicznej

Badania. przesiewowe stosowane w celu wczesnego wykrycia raka jelita grubego. zalecenia National Comprehensive Cancer Network (NCCN)

Przegląd publikacji z roku 2013 Cancer New England Journal of Medicine Annals of Oncology

GENETYKA RAKA NERKOWOKOMÓRKOWEGO W PRAKTYCE

Farmakogenetyka. Autor: dr Artur Cieślewicz. Zakład Farmakologii Klinicznej.

BLOK LICENCJACKI GENETYCZNY

Analiza mutacji genów EGFR, PIKCA i PTEN w nerwiaku zarodkowym

ROZPRAWA DOKTORSKA STRESZCZENIE

PrzeŜycia 5-letnie chorych na nowotwory złośliwe w woj. dolnośląskim. Zmiany w dwudziestoleciu , porównanie z Polską i Europą

Nowotwory złośliwe u dzieci w 2006 roku

Załącznik do OPZ nr 8

Cennik badań genetycznych oferowanych przez serwis Obowiązuje od dnia r. Nazwa testu Cena Czas realizacji. 1400zł.

Wprowadzenie do biologii komórki nowotworowej podstawy diagnostyki onkologicznej

Sesja sponsorowana przez Olympus Optical Polska SESJA 8 DIAGNOSTYKA GENETYCZNA. TERAPIA GENOWA WYKŁADY

Nowotwory. Guz złośliwy: Może naciekać i niszczyć przyległe struktury oraz rozsiewać się w odległe miejsca, wywołując śmierć.

Europejski kodeks walki z rakiem

Wojewódzki Ośrodek Koordynujący Populacyjny Program Wczesnego Wykrywania Raka Piersi dla Wielkopolski i części Ziemi Lubuskiej (Wielkopolskie Centrum

Epidemiologia i etiopatogeneza nowotworów u dzieci

POTRZEBY DZIECKA Z PROBLEMAMI -DYSTROFIA MIĘŚNIOWA DUCHENNE A NEUROLOGICZNYMI W SZKOLE

RAK JAJNIKA CZYLI RZECZ O WYBRCA-OWANYCH (WYBRAKOWANYCH) GENACH

WCZESNE OBJAWY CHOROBY NOWOTWOROWEJ U DZIECI

GIMNAZJUM SPRAWDZIANY SUKCES W NAUCE

Wpływ alkoholu na ryzyko rozwoju nowotworów złośliwych

Spis treści. Przedmowa Barbara Czerska Autorzy Wykaz skrótów... 19

Nowotwory złośliwe u dzieci w 2005 roku

NARODOWY PROGRAM ZWALCZANIA CHORÓB NOWOTWOROWYCH.

Zawartość. Wstęp 1. Historia wirusologii. 2. Klasyfikacja wirusów

Niepełnosprawność intelektualna

Nowotwory, patogeneza, genetyka

TERAPIA GENOWA. dr Marta Żebrowska

Nowotwory piersi, jajnika, endometrium

Konsekwencje złych nawyków zdrowotnych dzieci i młodzieży dla rozwoju chorób nowotworowych w wieku dorosłym. Marzena Wełnicka-Jaśkiewicz

Polska Koalicja Medycyny Personalizowanej. Grupa finansowa

Sylabus Biologia molekularna

Genetyka człowieka II. Zmiany somatyczne - nowotwory i starzenie

Nowotwory złośliwe u dzieci w 2003 roku

OFERTA BADAŃ GENETYCZNYCH

Personalizacja leczenia w hematoonkologii dziecięcej

Rak płuca wyzwania. Witold Zatoński Centrum Onkologii Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie

Genetyka w nowej podstawie programowej biologii w szkole podstawowej

Transkrypt:

Porównanie umieralności* w roku 1950 i 2005 Mechanizmy powstawania nowotworów na 100 000 osób 600 500 400 300 200 586,8 211,1 180,7 1950 2005 193,9 183,8 Dr hab. med. Paweł Włodarski 100 0 Choroby serca 46,6 Choroby naczyniowe * Dane z USA na podstawie statystyki American Cancer Society opublikowanych w 2008 48,1 20,3 Zapalenie płuc i grypa Nowotwory Choroby nowotworowe 2-ga po chorobach układu krążenia przyczyna zgonów W krajach wysoko rozwiniętych pierwsza! Najczęstsze nowotwory w Polsce (zachorowania w 2012): Mężczyźni: płuco 14 468 gruczoł krokowy 10 866 okrężnica 9 452 pęcherz moczowy 5 024 Kobiety: pierś 16 855 okrężnica 7 319 płuco 6 342 trzon macicy 5 594 Nowotwory Stała, nieregulowana proliferacja komórek oraz większa odporność na czynniki powodujące ich śmierć: Brak odpowiedzi na sygnały hamujące proliferację Unikanie odpowiedzi ze strony układu immunologicznego Wzrost klonalny guzów nowotworowych Transformacja nowotworowa Zaburzona równowaga pomiędzy działaniem białek pro-nowotorowych (onkogeny) i białek o działaniu przeciwstawnym (geny supresji nowotworów oraz geny naprawy DNA) Przyczyny są genetyczne, epigenetyczne infekcyjne i środowiskowe. Proces jest wielostopniowy! Do rozwoju potrzebna jest akumulacja wielu uszkodzeń co trwa niekiedy kilkadziesiąt lat. Vogelgram wg. Erica Fearona i Berta Vogelsteina (Cell. 1990;61(5):759-67) 1

3 klasy genów związanych z onkogenezą Protoonkogeny Antyonkogeny (geny supresji nowotworów, geny onkosupresorowe) Geny stabilizujące genom (geny naprawy DNA) Protoonkogeny Prawidłowe białka potrzebne do normalnego funkcjonowania komórki. Ich funkcją jest najczęściej związana ze zwiększoną szybkością podziałów komórkowych. Są to czynniki transkrypcyjne, czynniki kontrolujące replikację DNA, receptory i ich ligandy (czynniki wzrostowe), białka szlaków sygnałowych i regulatory cyklu komórkowego Ras (mutacje punktowe Ras są najczęstszą patologią aktywującą protoonkogeny) Src Myc (c-myc, N-Myc, L-Myc) EGFR (rak piersi) Cyklina D1 Mutacja punktowa: Protoonkogeny Nadmiernie aktywne białko Amplifikacja genu: Białko o prawidłowej aktywności produkowane w dużej ilości Translokacja chromosomalna: Białko o prawidłowej aktywności produkowane w dużej ilości Białko fuzyjne produkowane w dużej ilości Białko fuzyjne jest nadmiernie aktywne Protoonkogeny Mutacje aktywujące prowadzą do rozwoju nowotworów. Są to geny dominujące uszkodzenie jednego allelu prowadzi do rozwoju choroby. Mutacje na różnych poziomach drogi sygnałowej Niektóre geny podlegają pośredniej klasyfikacji, np. Myc: aktywuje apoprozę i antyonkogen p14 ARF, ale sam Myc jest tez protoonkogenem. Geny onkosupresorowe Hamują cykl komórkowy spowalniając tym samym częstość podziałów. p53 Rb (retinoblastoma) p16 INK4a NF1, NF2 APC Geny onkosupresorowe Progresja guza związana jest z uszkodzeniami inaktywującymi gen. Są to geny recesywne do utraty funkcji uszkodzone muszą być obie kopie genu, ale: Haploinsuficjencja Mutacje negatywnie-dominujące (dominantnegative) 2

Akumulacja zmutowanego p53 Geny Stabilizujące genom W czasie replikacji błędy pojawiają się w DNA z częstością 1:1Mbp Czynniki środowiskowe zwiększają częstość uszkodzeń (UV, gamma, X, środki alkilujące) Rak jelita grubego Rak piersi Czynnik Przykładowe związki Mechanizm Środki alkilujące Węglowodory aromatyczne Cyklofosfamid Chlorambucyl Sadze (dym tytoniowy, sadze kominowe) Addukty DNA Kroslinkowanie DNA Mutacje DNA Aminy i azydy Barwniki anilinowe Addukty DNA Azbesty Azbest Przewlekły stan zapalny pobudza proliferację i utrwala mutacje Promieniowanie UV Słońce Dimery pirymidynowe Promieniowanie jonizujące Promienie Rtg Promienie α, β, γ Przerwanie nici DNA Zamiana zasad Geny Stabilizujące genom Za naprawę uszkodzeń odpowiadają geny stabilizujące genom (geny naprawy DNA) ATM, ATR (AT) BRCA1, BRCA2 (Rak piersi, jajnika) MLH1, MSH2, MLH3, MSH6, PMS1, PMS, TGFBR2 (NHPCC) NBS1 (nibrin) Rad50 Podobnie jak geny supresji nowotworowej są to geny recesywne - uszkodzenie musi dotyczyć obu alleli Podsumowanie Oba allele genu ulegają ekspresji. Mutacje zwiększające funkcję (ang. gain of function) Nie ulegają utrwaleniu w genach supresorowych (poza dn) Wystarczy gdy dotyczą jednego allelu Protoonkogenach Podsumowanie c.d. AG Knudson jr. PNAS, 1971 Mutacje prowadzące do utraty funkcji (inaktywujące, ang. loss of function) Nie ulegają utrwaleniu w protoonkogenach (dlaczego?) W nowotworzeniu dotyczą obu alleli genów przeciwnowotworowych Skąd to wiemy? Jak może dojść do utraty obu alleli? Teoria dwóch uderzeń 3

Teoria dwóch uderzeń c.d.d. Telomeraza Enzym odbudowujący telomery Normalnie aktywny wyłącznie w czasie życia płodowego Utrata heterozygotyczności - LOH W przypadku mutacji jedego z alleli genu supresorowego drugi pełni funkcję Do transformacji potrzebne jest wyłączenie drugiego allelu (teroria dwóch uderzeń Alfreda Knudsona) Zazwyczaj pierwsze uszkodzenie jest mutacją (często dziedziczoną) a drugie ma charakter mutacji chromosomalnej (rozległa delecja). Prowadzi to do utraty całego allelu, zatem w komórce pozostaje tylko jedna kopia (uszkodzonego) genu nie jest już heterozygotą! Dziedziczne postaci nowotworów Dotyczą niektórych protoonkogenów np. KIT, PGDFRA Najczęściej genów stabilizujących genom ATM, BRCA1, BRCA2 Genów onkosupresorowych APC, Axin2, PTCH, p53, CDKN2a (p16ink4a i p16arf), NF1, NF2 Wrodzone predyspozycje do nowotworzenia Zespół Li-Faumeni Defekt genu p53 Występowanie wielu nowotworów, m.in.: mięsaków, raka piersi, białaczek, raka kory nadnerczy, guzów mózgu U połowy osób z zespołem, choroba nowotworowa ujawnia się przed 40 rokiem życia Wrodzone predyspozycje do nowotworzenia Polipowatość rodzinna jelita grubego Odpowiedzialny gen: APC (chromosom 5, mutacja germinalna; 30% mutacja de novo (postać wrodzona i sporadyczna) 1% raków jelita grubego Pacjenci rozwijają tysiące polipów (2. i 3. dekada życia) Średnia wieku zachorowania na raka j. grubego 39 lat Przed 45 rż 90% zachoruje na raka j. grubego Inne manifestacje choroby: inne nowotwory przewodu pokarmowego, zmiany siatkówki, guzy łagodne 4

Wrodzone predyspozycje do nowotworzenia HNPCC (zespół Lyncha) Mutacja germinalna w genach naprawy DNA : MLH1, MSH2, MLH3, MSH6, PMS1, PMS, TGFBR2, Do 5%raków jelita grubego U kobiet-rak endometrium Średni wiek zachorowania na raka j. grubego 44 lata Zazwyczaj proksymalna część okrężnicy Wrodzone predyspozycje do nowotworzenia Zespół Nijmegen Chroba jednogenowa, autosomalna recesywna, gen NBS1, (białko nibrin, wchodzące w skład kompleksu odpowiedzialnego za naprawę pęknięć dsdna) Przyczyna niestabilności chromosomalnej łamliwość chromosomów, wrażliwość na promieniowanie jonizujące Zespół występuje głównie w Polsce, Czechach i innych krajach środkowej i wschodniej Europy Rokowanie jest niepomyślne: przeżycie do 52 lat 1000x większa skłonność do zachorowań na nowotwory, przede wszystkim NHL i ALL 40% chorych przed 20.rż rozwinie NHL 4x wzrost ryzyka zachorowania na nowotwory u heterozygotycznych nosicieli! (haploinsuficjencja) co może być przyczyną ok. 2% zachorowań na nowotwory w Polsce) Inne mechanizmy utraty funkcji genu (fenokopie mutacji) Epigenetyczne metylacja wysp CG promotora zdrowego allelu; allel z mutacją ulega w tym czasie ekspresji kodując niefunkcjonalne białko p16 INK4a ponad 40% jest tak wyłączane np. w raku żołądka (mutacje 0-2%, LOH 0-10%) Inne mechanizmy utraty funkcji genu (fenokopie mutacji) Epigenetyczne Onkomiry mikrorna których ekspresja jest związana z rozwojem nowotworów mir 17 mir 19 mir 21 Antyonkomiry mir 143 mir 145 Inne mechanizmy utraty funkcji genu (fenokopie mutacji) Potranslacyjne wyłączanie funkcji białek Np. poprzez inaktywującą fosforylację Crosstalk pomiędzy szlakami sygnałowymi Inne zmiany genetyczne Translokacja chromosomów białka chimeryczne o zmienionej funkcji: T(9;22) przemieszczenie części genu c- Abl pod kontrolę promotora genu Bcr. Kariotyp Philadelphia Białko Bcr/Abl w przewlekłej białaczce szpikowej i ALL 5

Wirusy onkogenne Mechanizm onkogennego działania HPV Cross-talk szlaków sygnałowych HTLV1/2 (białaczka T-limfocytarna) EBV (chłoniak Burkitta, rak nosogardzieli) HBV i HCV (zapalenie i rak wątroby) HPV (rak szyjki macicy; szczepionka HPV kodują białka E6 i E7 hamujące p53 i Rb. Fenokopia mutacji tych genów! Oddziaływania pomiędzy różnymi szlakami sygnałowymi Terapia przyczynowa Podłożem rozwoju chorób nowotworowych są uszkodzenia DNA. Czy można te zmiany odwrócić? Terapia genowa Edytowanie DNA Terapia genowa Terapia genowa Terapia genowa jest metodą leczenia polegającą na wprowadzeniu do komórek prawidłowej kopii genu, którego defekt jest odpowiedzialny za rozwój choroby. wektory retrowirusowe oraz adenowirusowe, ale także wektory bazujące na lentiwirusach, wirusie opryszczki czy wirusach adenosatelitarnych. Liposomy. Zastosowania wciąż eksperymentalne, do terapii dziedzicznych chorób takich jak wrodzona ślepota, X-SCID, ADA-SCID 6

Strategie terapii genowej Lipidy kationowe http://genetherapys.blogspot.com/2014/10/gene-therapy-vectors.html http://www.intechopen.com Retrowirusy jako wektory Terapia genowa c.d. Strategia ex vivo i in vivo Ograniczenia w onkologii wynikają w głównej mierze z ograniczeń wektorów: Off-target effects Przedłużony czas działania Przypadkowa integracja może uszkodzić inne ważne geny J Bone Joint Surg Am, 2003 Mar; 85 (3) Edycja DNA Mechanizm edycji DNA z użyciem ZFP Naprawa mutacji (zmiana sekwencji genomowego DNA) ZNF-nukleazy TALEN Duże białka, trudne i kosztowne w przygotowaniu CRISPR/Cas9 Gaj T, Gersbach CA, Barbas CF 3rd.Trends Biotechnol. 2013 Jul;31(7):397-405. 7

Mechanizm edycji DNA metodą TALEN Składowe kompleksu CRISPR-Cas9 PAM - Protospacer-adjacent motif CRISPR - Clustered regularly interspaced short palindromic repeats tracrrnas -Trans-activating CRISPR RNAs crrna CRISPR RNA Cas9 - endonukleaza sg-rna Gaj T, Gersbach CA, Barbas CF 3rd.Trends Biotechnol. 2013 Jul;31(7):397-405. Mechanizm edycji DNA metodą CRISPR/Cas9 Koniec objaśnień http://www.aati-us.com/product/fragment-analyzer/crispr 8