Varga Gábor Orálbiológiai Tanszék - Semmelweis Egyetem · 2015. 3. 12. · A rákok fajtái Szövettípus Jóindulatú Rosszindulatú Epiteliális mirigyek vagy duktuszok adenóma

Daganatok kórélettana

Varga Gábor

Orálbiológiai Tanszék

2012


• Sejtbiológiai alapfogalmak

• Definíciók és alapfogalmak

• Daganatok előfordulása, ethiológia

• Szájüregi daganatok

• Környezeti és genetikai tényezők

• A daganatkialakulás pathomechanizmusa

• Proto-onkogének és tumor szupresszor gének

• A daganatok terápiájának új útjai

Mitózis

centrosoma - lila

microtubulusok - zöld

chromosome – kék

intermedier filamentumok - vörös

A sejtek sorsa:

Proliferáció

Differenciálódás

Sejthalál

Az eukarióta sejtosztódás modellje:

a sejtciklus

A szervezet sejtjeinek csak kis hányada osztódik

folyamatosan, nagyobb hányada „nyugalmi”

állapotban van

Szabályozás:

fix: S és M

változó: G1 és G2

A sejtciklus szabályozása










Terminológia

• onkológia: a tumorok tanulmányozása

• neoplázia: új növekedés (autonómiára utal, a

növekedési kontroll elvesztésére)

- kontroll alól felszabaduló sejtosztódás

szomatikus mutációk következtében

Mi a rák?

• A rák a szomatikus sejtek genetikai

megbetegedése – mutációk sorozata...

Önfenntartó

növekedési signál

Az apoptózist

elkerülése

A növekedést gátló

szignálokkal

szembeni

rezisztencia

Fenntartott

angiogenezis

Szöveti invázivitás

és metasztázis

Korlátlan replikációs

képességség

Mi a rák?

A rák egy komplex, többfaktoros

genetikai rendellenesség, amely a

sejtosztódás szabályozottságának

elvesztéséhez vezet.

- a rákos sejtek gyakrabban osztódnak

- a rákos sejtek nem mutatnak kontakt-

gátlást és tumort képeznek

- a rákos sejtek más szövetekbe is

behatolhatnak (metasztázis)

- a rák egyetlen sejtből indul ki

A rák definíciója

• A rák egy olyan genetikai betegség,

amelynek során néhány testi sejt a

normál működését és tulajdonságait

elvesztve kikerül a kontroll alól:

– Megnövekedett replikáció

– Apoptózissal szembeni rezisztencia

– “Halhatatlanság”

– Az extracelluláris mátrix leépítése/átépítése

– Angiogenezis

– Metasztázis képzés

A sejt az élet alapegysége,

így a rák számára is

• Az emberi szervezet mintegy ~1012 sejtből

épül fel, amelyek osztódása, halála és

differenciálódása erősen szabályozott.

• A sejtek mind pozitív, mind negatív

extracelluláris jelekre reagálnak, hogy

fenntartsák az egészséges működést.

A sejtek fenotípusa széleskörűen variábilis

A sejtek reakciója külső ingerekre

Más sejtek

Extracelluláris mátrix

Élettani

körülmények Kémiai, biológiai,

Vagy fizikai

sérülés Szignál transzdukció

Fehérjeaktivitás

változtatás

Differenciáció

Sejtosztódás

Apoptózis

Metabolizmus

Motilitás

Génexpresszió szabályozás

A rák egy genetikai betegség

(sejtszinten)

A rák egy genetikai betegség - 2

• Míg a rák kialakulásának esélye örökölhető,

addig a ráksejtekben a malignus fenotípust adó

genetikai változások mind örökölhető, mind

környezeti hatások eredményei.

• A génexpressziót befolyásoló epigenetikus

tényezők ugyancsak fontosak a rák

kialakulásában


• A legtöbb rákos genetikai változás az

egészséges sejtélettani kontroll

mechanizmusok megváltoztatására irányul.

• Rákos átalakulás során a gének általában nem

nyernek teljesen új funkciót.


• Az elsődleges génaktivitás változások legtöbbször a genomi DNS strukturális változásának köszönhetőek:

– DNS nukleotid mutációk

• Funkcióvesztés

• A funkció megváltozása

– DNS szál törésének következtében kialakuló génvesztés

– DNS szál törésének következtében kialakuló gén újrarendeződés

– adott gének amplifikációja


• Egy ember élete során szomatikus sejtjeiben

mutációk vagy egyéb genetikai változások

jönnek létre

• A változások a szomatikus utódsejtekbe

tovább adódhatnak, de az ivarsejtekbe nem

A rák egy genetikai betegség a szervezet egésze szemszögéből is

• A rákos betegségeknek csak kis része familiális

eredetű

– A rákra hajlamosító gén a DNS transzmisszió során

továbbítódik (ivarsejtek)

– A rák géncsaládjainak tanulmányozása fontos

adatokkal szolgálhat a rák eredetének vizsgálatában

– A nem-familiális rákot „sporadikusnak” nevezik










A daganatok típusai

• Benignus – jóindulatú: lokalizált és műtéttel eltávolítható; a betegek általában túlélik

• Malignus- rosszindulatú: invazív tumor, ami képes szerkezeti pusztításra és távolabbi helyekre történő elterjedésre (metastasis); gyakran a beteg korai halálával járhat

• A “benignus” és “malignus” kifejezések leírják a tumorok biológiai viselkedését, amely a biológiai viselkedés a tumor differenciáció mértékével és a növekedés szintjével jellemezhető (és a sejthalál mértékével)

A rákok fajtái

Szövettípus Jóindulatú Rosszindulatú

Epiteliális

mirigyek vagy duktuszok adenóma

in-situ-karcinóma

adenokarcinóma

striált pikkelyes szövet (pl. bőr, tüdő) pikkelyes sejtpapillóma pikkelyes vagy epidemoid karcinóma

bazális sejtek (bőr) bazális sejtkarcinóma

melanociták (bőr) nevus malignus melanóma

vese epitél sejtek vese tubuláris adenóma vese karcinóma

májsejtek májsejt adenóma hepatocelluláris karcinóma

Kötőszövet és függelékei

fibroblasztok fibróma fibroszarkóma

porc kondróma kondroszarkóma

csont oszteóma oszteogén szarkóma

striált izom rabdomióma rabdomioszarkóma

erek hemangióma angioszarkóma

Csontvelő, lép

hepatopoietikus sejtek leukémiák, eritroleukémiák, mielóma,

limfómák

Idegszövet

Perifériás idegrendszer neuroblasztok

Központi idegrendszer gliómák, asztrociták,

medulloblasztómák

A rák komoly egészségügyi probléma, a szív

problémák után második, a morbiditás és

mortalitás tekintetében

• 538,000 halott 1994-ben

• Az összes elhalálozások 23 %-a

• Az ország lakóinak 1:5 az esélye, hogy rákban

haljanak meg

• Több mint 1,000,000 új diagnosztizált eset, minden

évben

Az Amerikai Egyesült Államokban:

U.S.A.

statisztikák

-

előfordulás

U.S.A.

statisztikák

-

halálozás

U.S.A.

Statisztikák

Különböző

tumorok

előfordulásának

változása

férfiak

U.S.A.

Statisztikák

-

különböző

tumorok

előfordulásának

változása

nők










Szájüregi

leukoplakia

(mint rákmegelőző

állapot)

Szájüregi

carcinoma

Az évi új bejelentett daganatos esetek száma mindkét nemre vonatkoztatva 2001-ben a Nemzeti Rákregiszter adatai alapján

(58 772 tumor, 51 136 beteg)

Tüdő 8827

Kolorektális (vastag- és végbél) 7600

Bőr 6379

Emlő 5730

Nyirok- és vérképzőrendszer 3034

Ajak- és szájüreg 2993

Prosztata 2304

Gyomor 2175

Húgyhólyag 2091

Vese 1535

Hasnyálmirigy 1466

Melanoma 1286

Magyarországi daganathalálozási sorrend (KSH 1999-2000) (Az adatok mindkét nemre vonatkoznak.)

Daganat 1999 2000

Tüdő 7883 7824

Kolorektális 4912 4910

Emlő 2387 2356

Gyomor 2306 2167

Nyirok- és vérképzőrendszer 1997 1895

Ajak- és szájüreg 1618 1688

Hasnyálmirigy 1562 1546

Prosztata 1387 1399

Máj 972 946

Nyelőcső 923 843

Epehólyag 867 815

Húgyhólyag 795 722

Agy 712 723

Összesen 34 255 33 679

Halálozási mutatók az 1960-as

adatokhoz viszonyított alakulása

0

100

200

300

400

500

600

1960

1964

1968

1972

1976

1980

1984

1988

1992

1996

%

száj-garat

daganatok

összes daganat

összhalálozás

év

Hat nagy halálozási gyakoriságú rosszindulatú daganat növekedési dinamikája 25 év alatt (1975-1999)

Daganat

Esetszám

Növek-mény

% 1975 1999

Ajak- és szájüregi rák 462 1618 250

Légcső-hörgő-tüdőrák 4169 7883 89

Vastag- és végbélrák 3025 4912 62

Hasnyálmirigy 1076 1562 45

Emlőrák 1650 2381 44

Prosztatarák 1196 1387 16










Mi a rák?

• A rák a szomatikus sejtek genetikai

megbetegedése – mutációk sorozata

• Kialakulásában genetikai prediszpozíciók,

környezeti tényezők és véletlenszerű genetikai

elváltozások egyaránt szerepet játszanak

Genetikai és

környezeti

tényezők

szerepe a

daganat-

keletkezésben

Gyomor, máj,

colon és prostata

rákok kiváltotta

halálozás aránya

különböző

japán csoportok

között, kaliforniai

fehérekhez is

hasonlítva

Környezeti karcinogén tényezők

• Gyógyszerek: immunszuppresszánsok,

hormonkezelés, stb.

• Szerves vegyszerek: Rovarölő szerek, gyomirtók,

aromás vegyületek, stb.

• Cigaretta, dohányzás

• Etanol

• Nehézfémsók

• Szexuális úton terjedő vírusok: HTLV-I, Herpes

simplex, Human papilloma virus

• Sugárzás: UV és radioaktív

Öröklődés és rák

• Öröklődő prediszpozíció

• Környezeti tényezők által indukált rákok familiáris halmozódása

• Rákos betegek közeli rokonai között átlagosan háromszorosára nő az adott neoplázia kialakulásának gyakorisága

• Emlő, vastagbél és endokrin daganatok esetén a rákos betegek közeli rokonai között több, mint háromszorosára nő az adott neoplázia kialakulásának gyakorisága.

• A rák előfordulásának gyakorisága jelentősebb nagyobb az Rb és p53 gének öröklött mutációja esetén.

Öröklődés és rák

• Öröklődő preneoplasztikus elváltozások:

– Proliferatív állapotok: Familiáris polyposis a vastagbélben,

egyes bőrelváltozások.

– Instablil DNS szindrómák (xeroderma pigmentosa).

• Szerzett preneoplasztikus elváltozások

– Regeneratív, hiperplasztikus, és diszplasztikus

sejtosztódások növelhetik a malignus neopláziák

előfordulásának valószínűségét.










A malignus transzformáció

A malignus transzformáció nem egyetlen lépésből áll, hanem

(becslések szerint) 5-10 egymást követő szomatikus mutáció

következménye. Ez a tumor keletkezés többlépcsős elmélete

(multi-step theory).

Ez az oka annak, hogy:

• a tumorok gyakorisága nő az életkorral

• léteznek öröklődő malignus tumor szindrómák

(pl. Li-Fraumeni sy: p53 mutáció)

Minden malignus tumor monoklonális

Látszólag minden malignus

tumor monoklonális eredetű.

Egy sejt minden leszármazottját klónnak

nevezik a sejtbiológiában.

A klóntagok elméletileg azonosak genetikailag.

A neoplasztikus sejtek klonalitása

• A malignus tumorok szinte kivétel nélkül monoklonális eredetűek – Azonos glucose-6-foszfát izoenzimek női paciensekben

(X-kapcsolt enzim).

– Ha van kromoszómális abberráció, akkor azt általában az összes tumoros sejt hordozza

– Limfoid tumorokban adott sejtre jellemző egyedi immunoglobulin átrendeződés, egyedi T-sejt receptor gén mintázat

A klón egy sejt utódainak összességét jelenti.

A klón tagjai elvileg genetikailag azonosak.

Genetikai

instabilitás

Apoptózis elkerülése

TERT Bcl-2 p53

CAMs

E-cadherin

integrins +/-

Sejtciklus

regulációja

onkogének

TSGs

Szelekciós előny a transzformáció során

A vastagbélrák fejlődési stádiumai

Normál vastagbél

epitél sejt

(egy működő APC

másolat)

Vastagbél epitél sejt

(egy működő APC

másolat)

Hiperproliferatív

epitél sejt

Korai adenóma

Átmeneti adenóma

Késői adenóma

Karcinóma

Egy APC

tumorszuppresszor gén

mutációja

A második APC


mutációja

(az APC funkció elvesztése)

A K-ras proto-onkogén

mutációja

(onkogénné válik)

A DCC (18q)


funkciójának elvesztése

A p53 tumorszuppresszor

gén funkciójának

elvesztése

Az

átlagos

populáció

kezdeti

pontja Az 1 APC

mutációval

rendelkező

egyedek

kezdeti

pontja

A vastagbélrák kialakulása:

Vogelstein modell

Vastagbél carcinoma kialakulása (mutációk sorozata)

Tüdőkarcinoma kialakulásának

molekuláris mechanizmusa

(mutációk sorozata)

Mellrák kialakulásának molekuláris

mechanizmusa

(mutációk sorozata)

Tumor progresszió és heterogenitás

A tumor progresszió permanens változások

megjelenését jelenti a tumoros sejtek egy

szubpopulációjában.

A malignus tumorok mutációs rátája magasabb az

egészséges szövetekénél. Emiatt a kezdetben

egységes klón szubklónokra oszlik (heterogenitás).

Miért jobbak a terápiás eredmények:

• a korán diagnosztizált eseteknél?

• a kemoterápiás szer első használatakor, mint másodjára?

Tumor progresszió:

A terápia miatt kialakuló klónszelekció

Szelekciós

nyomás

Heterogén

neoplazma

populáció

Rezisztens sejtek

szelekciója, későbbi

elterjedése










A daganatos transzformáció

során érintett gének

- Proto-onkogének

- Tumor szupresszor gének

- Programozott sejthalált szabályozó gének

- DNS reparációs gének

sejtmag

nyugvó sejt

nyugvó

jelátvivő

fehérjék

nyugvó gén

az osztódás

beindulásához

szükséges gén

nyugvó

receptor jel

(növekedési faktor)

nyugvó

szabályozó

fehérje

sejtmag

nyugvó sejt

nyugvó

jelátvivő

fehérjék

sejtmag

nyugvó gén

az osztódás

beindulásához

szükséges gén

nyugvó

szabályozó

fehérje

nyugvó

receptor jel


nyugvó sejt osztódó sejt

nyugvó

jelátvivő

fehérjék működő

jelátvivő

lánc

sejtmag

nyugvó gén bekapcsolt gén

az osztódás

beindulásához

szükséges gén

nyugvó

szabályozó

fehérje

nyugvó

receptor

működő

receptor

a gén bekapcsolása

jel


aktív

szabályozó

fehérje

• Az osztódást szabályozó hálózat génjeinek

valamelyikében meghibásodás, mutáció

történhet: “beragad a gáz”, “elromlik a

fékrendszer”.

• Ez a külső szabályozástól független,

korlátlan sejtosztódáshoz vezethet.

nyugvó receptor

nyugvó jelátvivő fehérje

folyamatosan működő

jelátvivő fehérje

A sejt jel nélkül is

folyamatosan osztódik

Onkogének Tumor szuppresszorok

Normál változataik a proto-onkogének

Normálisan sejtproliferációt indukálnak

„Gain of function” variánsok aktívabbak

Domináns módon fejtik ki hatásukat

Normálisan a sejtosztódást gátolják, vagy

apoptózist indukálnak, vagy

biztosítják a genom stabilitását

„Loss of function” variánsok

Recesszív módon fejtik ki hatásukat

A protoonkogének normál celluláris

gének, melyek a növekedés

szabályozásában vesznek részt.

Daganat alakulhat ki, ha ezen gének

szabályozhatatlanná válnak, s helytelenül

aktiválódnak..

Az onkogénekkel homológ celluláris gének

– proto-onkogének

• Növekedési Faktorok (GF)

• Növekedési Faktor Receptorok (GFR)

• Kinázok

• G Proteinek

• Génregulációban szerepet játszó foszfoproteinek

A sejtosztódást indukáló proto-

onkogének rendellenesen

aktiválódnak

-megnövekedett expresszió egy új

genomikus régióban

-új funkcióval rendelkező fúziós

protein képződése

- Növekedési faktorok (growth factors)

pl. EGF, sis (PDGF-B) int-1 (FGF)

- Növekedési faktor receptorok

pl. erbB (EGF-R), erbB-2(neu) (PDGF-R), fms (CSF-R), ros (ins.-R)

- Protein kinázok (ser/thr, tyr)

pl. src, abl, yes, fps/fes, ros, kit, mil, mos, raf, pks

- G-proteinek (GTPase)

pl. ras-family (H, N, K, R, RalA, -B)

- Regulátor protein - inaktivátorok

pl. h-MDM2

- Nukleáris proteinek (transzkripciós faktor/regulátor)

pl. fos, myc, myb, ski, ets

A proto-onkogének fehérjetermékeinek

funkció szerinti csoportosítása

Proto-onkogének aktiválódása

• Pontmutáció – A ras gén egy olyan proto-onkogén, ami pontmutáció

hatására aktiválódik.

• Kromoszóma transzlokáció – A 9 és 22 kromoszómák transzlokációja krónikus mieloid

leukémiában egy olyan fúziós gént eredményez, ami aktivált tirozin kinázt termel (Philadelphia kromoszóma)

• Gén Amplifikáció - Specifikus oncogének, mint az N-myc és az C-neu neuroblastomában és emlőrákban expresszálódnak.

• Epigenetikus mechanizmusok - Nem a DNS szekvenciában meghatározott gén- szabályozási mechanizmus. Ilyen a gének szelektív metilációja. A malignus tumorok DNS-e gyakran kevésbé metilált, mint az egészséges sejteké

A proto-onkogének aktivációja

• A proto-onkogének normális gének

megfelelő fiziológiás, a fejlődésben és/vagy

homeosztázisban fontos funkcióval, amelyek

prekurzorként szolgálnak más génekhez,

amelyek viszont képesek domináns

onkogénként viselkedni

• A genetikai kódolás változása egy új vagy

felgyorsított biokémiai aktivitáshoz vezet

Növekedési faktorok és/vagy receptoraik túlzott expressziója

A proto-onkogének aktivációja:

a kis GTP-ázok mutációja

• Példa: RAS

– Fiziológiás funkciója egy GTP-áz aktivitás, amely a MAP kináz szignál transzdukciójában játszik szerepet

– Két variánsa: a H és K, gyakran mutálódnak tumorokban

– Sok rákfajtában mutálódik, főleg karcinómákban

– Mutációja egy inaktív GTP-ázt eredményez, így a GTP-t kötve aktív marad

– Mutációi csak néhány egy pár kodonban találhatók, főleg a 12-es kodonban

A K-RAS pontmutációi

• Misz-sense mutációk a 12, 13 és 61-es

kodonon megváltoztatják a géntermék

aktivitását

-GTT GGA GCT GGT GGC GTA-

-val gly ala gly gly val-

9 10 11 12 13 14 codon száma

DNS

aminosavak

mutáció

-GTT GGA GCT GAT GGC GTA-

-val gly ala asp gly val-


a K-RAS mutációja

Szabályozatlan

MAP kináz kaszkád

Megnövekedett sejt proliferáció

RAS-

GTP

RAS-

GDP Pi GTP

GDP

RAS-

GTP

RAS-

GDP GTP

GDP

X

Szabályozott

MAP kináz kaszkád

Normal RAS Mutáns RAS

A Ras protoonkogén aktiválódása


protein kinázok aktivációja

• Példa: c-src

– Normális feladata a tirozin-kináz aktivitás, amely a sejtnövekedési szignálokat továbbítja

– A C-terminus tirozin mutációja leválasztja a gátló szabályozó régiót, amely egy erősen aktív kinázt hoz létre az onkogén vírusokban (v-src) és néha tumorokban

• A protein-kinázok rendkívül fontosak a növekedési hormonok szignál-transzdukciójában

– A receptor tirozin kinázok különösen fontosak a tumorokban

A protein kinázok és a rák

• Mintegy 500 különböző kináz van a genomban

• A növekvő vagy malignus tumorokban soknak megváltozik az expressziója

• Sok tudományos karrier alapult a kinázok kutatására

• Nagyon kevés kinázt mutattak ki emberi tumorokban (MET, b-RAF)

• Számos receptor tirozin kináz sokszorozódik bizonyos tumorokban (EGFR, ERB-B2)

A célzott rákterápia fontos

célpontjai a protein kinázok

• A kinázok „gyógyszerelhető” célmolekulák

– A hatóanyagok általában ATP-hasonmások, amelyeket specifikus kinázok irányába módosítottak

• Habár a tumorokban nem gyakori a mutációjuk, nagyon sok onkogén szignál megy keresztül a kinázokon, így pl. az AKT és az ERK/MAPK kinázokon

A krónikus mieloid leukémiás betegekben található „Philadelphia”

kromoszómán egy olyan fúziós fehérje képződik, amit az eredetileg

a 9. és 22. kromoszómákon elhelyezkedő gének kódolnak.

Transzlokáció mintapéldája:

A Philadelphia kromoszóma


ABL (9q34.1) Abelson leukemia proto-onkogén

BCR (22q11) Breakpoint cluster region gén

A reciprok transzlokációban részt vevő gének:

Az eredmény egy a 9-es kromoszómán létrejött új,

abnormális, fúziós gén, melynek fehérjeterméke konstitutív

tirozin kináz hatású enzim.

Ennek specifikus gátlószere pl. a Gleevec nevű gyógyszer,

mellyel jó eredményeket értek el CML-ben és más malignus

kórképekben is.


A c-Myc proto-onkogén átrendeződése a 8. kromoszómáról egy,

a 14. kromoszómán elhelyezkedő nagyon aktív gén közelébe

okozza a kórt.

A Burkitt’s limfóma (másik transzlokációs példa)

8 14

Translocation 8; 14

DNS virális onkogének

• Igazi virálisan kódolt onkogének

• Nem analógjai az emlős géneknek

• Néhány humán rák-altípusért felelősek

• Példa: Humán papillomavírus (HPV) a cervikális és szájüregi karcinómákban

– E6: Inaktiválja a p53 tumor szuppresszor gént

– E7: Inaktiválja az RB tumor szuppresszor gént

• További példák: SV40, JC, polyoma, EBV

A HPV és a cervikális tumorképződés (valamint a szájüregi daganatok jelentős részében)

A HPV

vírus

megfertőzi a

pikkelyes

mukózát

Az eredmény:

Condyloma/

alacsony fokú

diszplázia

További genetikai

változások

következtében

magasfokú

diszplázia alakul

ki

További

változások

miatt invazív

karcinóma

alakul ki

A HPV elleni immunizálás a cervikális

karcinómák 70-95%-át előzheti meg az

elkövetkezendő két évtizedben.

HPV onkogének aktivitásának

patomechanizmusa

HPV genom Onkogén mechanizmus: a G1/S

sejtciklusi fázis közötti ellenőrző pont

szabályozásának megbomlása, amely

a sejtszaporodás növekedéséhez vezet

Forrás: Introduction to Oncogenes and Molecular Cancer Medicine, D.W. Ross, 1998

A HPV tanít minket a p53 és pRb

tumor szuppresszorokról

Adenovírus és SV40 onkogének ugyancsak

inaktiválhatják a p53-at és pRb-t

Tumor szupresszor gének

• A class of genes that normally suppress

cell proliferation. Examples are p53 and

Rb.

• Mutations that inactivate the tumor

suppressor gene products can release cells

from grow th suppression and lead to

hyperproliferation.

• Both alleles of the tumor suppressor gene

must be inactivated by mutation for

hyperproliferat ion to occur.

• Gének azon csoportja, amelyek normálisan a sejtek

osztódását gátolják. Például: p53 és Rb

• A tumor szupresszor gének termékeit inaktiváló

mutációk hatására a sejt növekedése felszabadul a

gátlás alól, és fokozott proliferációhoz vezet.

•A tumor szupresszor gének mindkét alléljének

mutációval történő inaktiválása szükséges ahhoz,

hogy fokozott proliferáció jöjjön létre (recesszív

genetikai manifesztáció).

Inaktiválódott sejtosztódást gátló

gének (példák):

A sejtciklust G1-ben tartó gén mutációja

(pl. RB) retinoblasztómát okoz.

A p53 gén apoptózist indukál DNS

károsodást követően. Mutációja

különböző rákok kifejlődéséhez

vezethet.

A tumor szupresszióban és DNS hiba-

javításban résztvevő BRCA1 gén

mutációja örökletes mellrákhoz

vezethet.

A retinoblasztóma tulajdonságai

• minden 20000-ből egy gyermek

• A leggyakoribb gyerekekben

előforduló szemtumor

• Öröklődő és nem-öröklődő

formában is előfordul

• A rizikó azonosítása

csecsemőkorban jelentősen

csökkenti a morbiditást és a

mortalitást

Az Rb fehérje feladata a sejtciklus

szabályozásában

G0

PROGRAMOZOTT

SEJTHALÁL

RB

defoszforiláció

RB

foszforiláció

Az öröklődő és nem-öröklődő

retinoblasztóma összehasonlítása

Tulajdonság

Tumor

Örökölhetőség

Beteg kora a

diagnóziskor

Másodlagos

tumorok rizikója

Nem öröklődő

Unilaterális

Nincs

~2 éves

Nincs

Öröklődő

Ált. bilaterális

Az esetek 20%-ban

<1 év

Oszteoszarkóma,

egyéb szarkómák,

melanóma, stb.

Knudson féle “Két csapás” modell a

retinoblasztómára

2 normáls intakt

másolat

Prediszponált

1 intakt és

1 mutáns másolat

Érintett

Mindkét másolat

hiánya a Time-ból módosítva, Oct. 27,

1986 ASCO

A p53 tumor szuppresszor gén

• Talán a legáltalánosabban mutálódó gén emberi tumorokban

• Egy sejtmagi foszfoprotein, transzkripciót szabályozó funkcióval

Normális p53 aktivitás szerepe a sejtek

apoptosisának szabályozásában

Mutáns p53 aktivitás a sejtek apoptosisának

elmaradásához vezet

A p53 protein paradoxon

• A vad típusú p53 protein rövid életidejű és

alacsony az expressziós szintje

– Általában nem detektálható

immunhisztokémiával

• A mutáns p53 protein, miközben inaktív,

hosszabb az életideje

– A megnövekedett sejti felhalmozódás miatt

kimutatható immunhisztokémiával

Más szavakkal: amikor a p53 látható, a p53 funkció hiányzik!

A fiziológiás p53 funkció

Fiziológiás körülmények

között a p53 dimert képez

(instabil, csak alacsony

koncentrációban van jelen a

sejtben)

Aktivált p53 funkció

A stimulált p53 dimerek tetramerekbe

rendeződnek, kötődnek a DNS-hez és

génexpressziót indukálnak, amely

apoptózishoz és a sejtciklus

megakadályozásához vezet

(stabilizált p53 forma, átmenetileg

magas szintet ér el a sejtben)

Mutáns p53 funkció

? Mitokondriális funkció

? Alternatív promoterek

A normáls p53

protomoterek nem

indukálnak

génexpressziót

A mutáns p53 dimerek tetramereket

képeznek a normális p53-akkal. Ezek

azonban nem kötődnek a DNS-hez.

(a kevert p53 tetramerek a sejtben

permanensen magas szinten vannak

jelen)

p53 immunhisztokémia

p53 génfunkció

Oxidatív stressz Pro-replikációs stimulus Genotoxikus stressz

(Hipoxia) (DNA károsodás)

p53

+ +

+

- -

-

Redox gének

indukciója

Apoptózis

(pro-

apoptotikus

gének

indukciója)

Sejtciklus gátlása

(a p21(cip1/waf1

indukciója)

DNS javítás

(a DNS

repair gének

indukciója)

? Közvetlen szerep a

DNS javítás

mechanizmusokban

? Közvetlen

szerep a

kromoszóma

szegregációban

Transzkripciós faktor

p53: a genom testőre

G1 R

S

M

Sejtciklus

Vad típusú

p53

Sejthalál

DNS károsodás (besugárzás, kemoterápia) szenzor

Magas DNS károsodás

Halál és apoptózis Alacsony DNS károsodás

A károsodás kijavítás, túlélés

A programozott sejthalál, az apoptózis gátlásában (pl.

blc-2 gén) illetve indukciójában (pl. bax, p53 gének)

számos fehérje vesz részt. Ezek funkciókiesése illetve

felerősödése jelentősen befolyásolja a sejt sorsát.

mikroRNS-ek

• Gyorsan fejlődő terület

• Biztos, de a

génexpressziós kontroll

komplex

mechanizmusai

• Néhány miRNS-t (pl.

miR15) összefüggésbe

hoztak a rákkal

Szteroid hormon receptorok a rákban

• A hormon-szabályozott szövetekben előforduló rákok gyakran hormon-szabályozott növekedést mutatnak

– “normál”

– megnövekedett hormon-érzékenység

• A hormon receptorok a korai tumor progresszióban általában nem mutálódnak onkogénekké

• A hormonellenes terápia mégis hatékony ezekben a tumorfajtákban

– Anti-ösztrogén terápia mellrákban

– Anti-androgén terápia prosztatarákban

Szteroid hormon receptorok a rákban

• A hormonok abnormális szintje a megnövekedett

sejt proliferáció miatt előidézheti a tumor képződését

– Mellrák, endometriás rák

– A hormon endogén és exogén eredetű is lehet

Hormon

Mutáció,

Tumor progresszió Egészséges

sejt

Hormon-stimulált

sejtproliferáció

Hormon-érzékeny rák

Hormonellenes

terápia

citoplazma

nucleus

a DNS-hez kötődve

szabályozza a

transzkripciót

citoplazmatikus

szteroid hormon receptor

a hormon/receptor

komplex

transzlokálódik a

nukleuszba

szteroid

hormon

A szteroid hormonok

hatásmechanizmusa










Terápiás lehetőségek

• sebészet

• kemoterápia

• besugárzás

• angiogenezis gátlása

• génterápia

• immunterápia

Klasszikus eljárások Új eljárások

Tumorfejlődés és növekedés

• Transzformáció

• A transzformálódott sejtek növekedése

• A tumorsejtek inváziója a körülvevő

szövetekbe

• A tumorsejtek távoli helyeken adott

metasztázisa

Az angiogenesis előrehaladásának sejtes és

biokémiai folyamatai

Angiogenikus stimulusok neovaszkularizáció

során mellrákban

Az angiogenesis

• A sejteknek erekre van szüksége az oxigén- és

tápanyag ellátáshoz

• A rákoknak vagy az eredeti ereket kell

felhasználnia, vagy új ellátásról kell

gondoskodnia

Az angiogenesis

• Sok rák kibocsát angiogenikus citokineket

– Vaszkuláris endotél növekedési faktor (VEGF)

– bazális fibroblaszt növekedési faktor (bFGF)

– Vérlemezke eredetű endotélsejt növekedési faktor (PD-ECGF)

• Stimulálja az endotél sejt proliferációját, migrációját, az érformációt és az erek fenntartását

• Az angiogenesis elleni terápia hasznos eszköz lehet a rák elleni küzdelemben

Mire van szüksége a

tumorsejtnek a

metasztázishoz?

• A proteázok segítik az alapmembránon keresztüli inváziót

• Túlélő faktorok, amelyek segítik a túlélést vérben vagy távoli szövetekben

• Adhéziós és migrációs faktorok, hogy el tudják hagyni véráramot

• Ezek a faktorok fontos terápiás célpontok lehetnek

Az angiogenezis gátlása

• Saját vérellátás nélkül a daganatok legfeljebb 1 mm átmérőt érhetnek el (in situ carcinoma)

• Számos tumor termel angiogenezist elősegítő illetve gátló anyagot. A primer tumor gátolhatja a metasztázisok ill. más tumorok növekedését.

• Az angiogenezis, így a tumornövekedés gátlása egyrészt az endogén angiogenezis promoterek (pl. VEGF) szelektív gátlásával, másrészt az endogén inhibítorok (pl. angiostatin, endostatin) célzott bejuttatásával gátolható

csupasz DNS célsejt

fehérjetermék a célsejt

működésének megváltoztatá-

sára

adeno-asszociált vírus

retrovirus/lentivirus

adenovirus

sejtmag

A génterápia alapelvei 1

csupasz DNS

célsejt fehérjetermék más sejtek működésének megváltoztatására

adeno-asszociált vírus

retrovirus/lentivirus

adenovirus

sejtmag

A génterápia alapelvei 2

Rosszindulatú daganatok

génterápiával történő kezelése

• inaktivált tumor szupresszor gén működő változatának

újbóli bejuttatása (100%-os hatékonyságot igényelne)

• antigéneket, citokineket kódoló gének bejuttatása az

immunogenitás növelése érdekében

• toxicitást okozó gén bejuttatása (timidin-kináz gén +

ganciklovir kezelés)

• módosított vírusok (cytopathogén adenovírus, amely

csak p53 vagy Rb mentes sejteket képes fertőzni)

Nyaktájékon kifejlődött daganat

visszaszorítása Onyx-015 alkalmazásával

Nyaktájékon

kifejlődött

daganat

visszaszorítása

Onyx-015

alkalmazásával

A rák terápiája – mit hoz a jövő?

Célzott Oncolitikus Virus

+

Anti-angiogenezis transgén

Összefoglalás









Onkogének: Történelmi vonatkozások - I

• 1911-Peyton Rous felfedezi a „szűrhető ágenst”

csirke tumor-kivonatokban, amely új tumorok

kialakulását idézi elő, ha egészséges csirkékbe

juttatja. (Nobel Díj)

• A szűrhető ágenst később egy vírusként

azonosítják, amelynek RNS genomja van, és nem

DNS genomja, ezért „retrovírus”-nak nevezik el.

• A retrovírusoknak három alapgénje van: Csoport

antigén (Group Antigen Gene; GAG), egy

speciális polimeráz (POL), és virális csomagoló

fehérjék (envelop proteins; ENV).

Onkogének: Történelmi vonatkozások - II

• 1970-Temin és Baltimore felfedezi, hogy a POL

enzim „vissza tud transzkriptálni”, azaz RNS

templát alapján DNS-t tud szintetizálni (Nobel

Díj).

• Két retrovírus fajtát azonosítanak: transzformációs

és nem-transzformációs.

• 1970-Egy új genetikai elemet, az SRC-t

azonosítják a transzformációs Rous szarkóma

vírusokból, amely közvetlenül felelős az okozott

rákért (karcinómáért).

Onkogének: Történelmi vonatkozások - III

• 1976-Varmus és Bishop felfedezi, hogy az egészséges

sejtek tartalmazzák a v-src onkogén homológját.

Ezért, minden egészséges sejt tartalmaz rákot okozó

gént (Nobel Díj). Minden v-onc génnek vannak

normális sejti homológjai.

• 1983-Hanafusa tisztázza, hogy milyen

mechanizmussal szerzik meg a retrovírusok a normáls

sejti onkogéneket.

NORMÁL PROTO-ONKOGÉN

Sejti gének

felvétele

Nem-transzformáló

retrovírusok

Onkogént hordozó

transzformáló

retrovírusok

Onkogének: Történelmi vonatkozások - IV

• 1982-Weinburg emberi, húgyhólyag

karcinómasejtekből származó DNS-sel

transzformál egér fibroblasztokat. A

transzformálódó sejtek tartalmaznak v-ras gén-

homológot. Ez az első bemutatása annak, hogy

egy onkogén képes emberi rákot okozni.

• Több, mint 50 onkogént és proto-onkogént

azonosítottak az onkogenetikus vírusok és a

transzformációs gének alapján emberi és állati

tumorokból.

Ref: Rubin &

Farber

Pathology, 2nd Ed.

Lippincott; 1994

pp. 175

Documents

Varga Gábor Orálbiológiai Tanszék - Semmelweis Egyetem · 2015. 3. 12. · A rákok fajtái Szövettípus Jóindulatú Rosszindulatú Epiteliális mirigyek vagy duktuszok adenóma