Oncogenetica

PATOLOGIA ONCOGENETICA

Definitie

Boala canceroasa este caracterizata prin prezenta in organism a unei populatii celulare cu origine monoclonala care este in expansiune continua prin crestere autointretinuta.Celulele maligne nu se mai supun controlului mecanismelor fiziologice de reglare a proliferarii celulare. Apare o subpopulatie capabila de a migra si de a se adapta la alte micromedii straine generand tumori secundare (metastaze).

Modalitati prin care pot rezulta celule canceroase :

  • cresterea activitatii de proliferare a unuia sau mai multor tipuri celulare;
  • reducerea potentialului de diferetiere al anumitor celule;
  • impiedicarea apoptozei (moartea celulara programata);
  • dotarea cu potential invaziv si de colonizare a unor teritorii rezervate altor celule;
  • anularea mecanismelor de reglare pentru factorii de crestere si a raspunsului la factorii inhibitori ai diviziunii produsi de celule.

Caracteristicile celulei canceroase

  • cresterea necontrolata;
  • proprietatea de imortalitate (celulele maligne se multiplica nedefinit in culturile celulare iar celulele normale pierd capacitatea de diviziune si dupa aproximativ 50 de generatii mor);
  • reactivitatea redusa la mecanismele de feedback (ce controleaza cresterea normala in vivo si in culturi);
  • cresterea in gramezi dezordonate (in mod normal celulele ce se divid cresc in strat monocelular);
  • pierderea proprietatii de inhibitie de contact(invazie de vecinatate);
  • respiratia anaeroba

Teoria evolutiei multistadiale a cancerelor

  • Initierea tumorigenezei incepe cu actiunea agentului carcinogen asupra materialului genetic, care produce o leziune ce poate fi reparata sau nu;
  • Imortalizarea celulelor tumorale. Fiecare celula din organism are un numar limitat de replicari(limita Hayflick) datorita scurtarii capetelor cromozomiale(telomere) la fiecare replicare. In 90% din cancere telomeraza este activata si ea reface telomerele;
  • Modificari epigenetice;
  • Angiogeneza tumorala;
  • Rezistenta la mecanismele de moarte celulara programata, de obicei prin mutatii ale genei p53.

La om, telomerele poseda motivul repetitiv TTAGGG/AATCCC care se repeta de o mie de ori si permite replicarea normala a capetelor cromozomilor.  Catena bogata in G este orientata in sensul 5’-3’ catre extremitatea cromozomului si depaseste cu 12 la 15 nucleotide extremitatea catenei bogata in C. Datorita existentei acestui dezechilibru catena bogata in G formeaza o coada scurta, monocatenara, la cele doua extremitati ale cromozomului.  Aceasta dispozitie persista de la o generatie celulara la alta datorita unei enzime speciale, telomeraza, care poate adauga noi unitati repetitive . Telomeraza(Elisabeth Blackburn) este o transcriptaza inversa care asambleaza fragmente de ADN folosind o catena ARN matrita. Este o enzima foarte neobisnuita deoarece fragmentul de ARN care serveste drept model (matrita) face parte din structura.

Modificari epigenetice

  1. Anomalii ale metilarii ADN
  • Hipometilarea globala a ADN – in retrotranspozoni, regiuni sarace in dinucleotide CpG, introni si segmente cromozomiale sarace in gene, care duce la activarea reverstranscriptazei  ce poate produce instabilitate genomica si la activarea genelor  cresterii celulare(MAPSIN – c. gastric; S100 – c. colon; MAGE – MM). Un alt efect al hipometilarii este pierderea amprentarii(LostOfImprinting)-expresia bialelica a genei IGF 2 in t. Wilms si cancerele de colon;
  • Hipermetilarea ADN(insule CpG) – produce represia transcriptiei – inactivarea genelor supresoare tumorale(GST) in RB, P16, APC.
  1. Angiogeneza tumorala amplificata pe calea VEGF-VEGFR(vascular endothelial growth factor/receptor) sau pe calea Notch-DLL4

CANCERUL – BOALA GENETICA?

Studiul cancerului reprezinta o prioritate pe plan mondial datorita faptului ca acesta se situeaza pe locul al doilea ca mortalitate si morbiditate. Datele obtinute din cercetari efectuate asupra etiologiei cancerului sugereaza ca in 50-90% din totalul cancerelor umane sunt implicati factorii de mediu – si din acestia 90% ii reprezinta factorii chimici, restul fiind datorat factorilor fizici si biologici. Modificarile produse de acesti factori la nivel genomic si transmiterea ereditara sustin ipoteza naturii genetice a cancerului. La ora actuala este unanim acceptata teoria genetica a cancerului. Ea considera ca numeroase modificari genetice acumulate la nivelul unor gene critice existente in genomul tuturor celulelor normale conduc la alterarea sistemelor de control si reglare ale diviziunii celulare. Consecinta este proliferarea necontrolalata a unor celule comparativ cu celulele normale din care provin.  Aceasta alterare este transmisibila ereditar.

Conditii genetice precursoare ale cancerului

  • Sunt reprezentate de:
  • anomalii cromozomiale sau genetice,
  • afecţiuni transmise ereditar cu risc de cancerizare,
  • diverse distrofii şi afecţiuni benigne(adenoame, polipi)
  • Transmiterea de oncogene care pot determina apariţia unor stări clinice şi biologice precursoare sau a unor cancere: transmiterea directă a genei BRCA 2 la bărbaţi produce ginecomastie unilaterală cu ectazie canaliculară urmată de malignizare.
  • Anomalii cromozomiale: trisomia 21, sindromul Klinefelter( sindrom XXY), sindromul de deleţie al cromozomului 13. Trisomia 21 se asociază cu un risc mai mare de apariţie a leucemiei acute şi a tumorilor solide( 10-20 x) . Sindromul de deleţie a cromozomului 13 se asociază cu risc mare de retinoblastom bilateral.
  • Sindroamele polipozice colice ereditare(Turcot, Gardner) se asociază cu un risc foarte mare de malignizare.
  • Peutz-Jeghers( predispune la cancer de colon, mamar având ca markeri fenotipici: pete hiperpigmenate punctiforme în regiunea periorală, mucoasa bucală, extremităţi)
  • Xeroderma pigmentosum ( afecţiune ereditară rară cu transmitere recesivă caracterizată prin defect de reparare a ADN-ului) determină cancere cutanate multiple în copilărie la persoanele expuse la radiaţia UV. Iniţial la naştere băşicuţe, mici umflături, eritematoase, apoi hiper sau hipopigmentate. La 3-4 ani apar tumori benigne cutanate care se transformă în epitelioame, melanoame, cancere ale pleoapei, corneei asociat cu retard psihic, epilepsie.
  • Anemia Fanconi( transmitere ereditară, având ca markeri fenotipici: anemie, microcefalie, înălţime mică, rinichi în potcoavă, pigmentare cutanată, anomalii oculare) predispune la leucemii acute mieloide, cancere epidermoide ale joncţiunilor cutaneo-mucoase, cancer de ficat.
  • Sindrom de ataxie –teleangectazie(transmitere ereditară, constă în: ataxie cerebeloasă progresivă, teleangectazii oculare şi cutanate, deficit imunitar) predispune la apariţia de limfoame.
  • Neurofibromatoza Recklinghausen( transmitere dominant autosomală) – neurofibroame, pete pigmentare cafenii, molluscum- evoluează frecvent spre sarcoame şi predispun la apariţia de glioame cerebrale.
  • Cancerele ereditare multiple: sindromul Li-Fraumeni ( defect al p53) se asociază cu un risc crescut de cancere mamar, de colon, cerebral, sarcoame, leucemie. Boala Cowden poate determina pe lângă hamartoame cutanate, cancer mamar( 30-50%), tiroidian.
  • Boală inflamatorie intestinală(rectocolita ulcerohemoragică), boala Crohn prezintă risc crescut pentru neoplasmul de colon.
  • Gastrita cronică atrofică are risc de malignizare

Genele implicate in carcinogeneza

Sunt de numarul sutelor. Primul indiciu ca celulele eucariotelor superioare pot contine gene specifice care produc cancer au rezultat din studiile mecanismelor moleculare virale care produc tumori la animale. La sfarsitul anilor 70 studiul capacitatii transformante a virusului care produce sarcomul aviar (VSR) de catre Peyton Rous a dus la edificarea conceptului de oncogena si intelegerea mecanismului procesului malign. Astfel unele retrovirusuri (si virusuri acut transformante) poarta in genomul lor impreuna cu genele proprii si o gena care poate transforma celulele normale ale gazdei in celule canceroase. Ea a fost numita oncogena virala (v-onc).

Principalele tipuri de gene implicate in carcinogeneza sunt: oncogenele,  genele supresoare ale cresterii

tumorale(antioncogene) si genele de stabilitate(antimutationale).

A.Oncogenele

Sunt variante mutante ale unor gene normale implicate in crestere si diferentiere-protooncogenele. Aceste prototoncogene se activeaza prin mutatii dominante cu castig de functie care modifica comportamentul de multiplicare al celulei. Oncogenele pot fi oncogene virale(v-onc) si oncogene celulare(c-onc).

  1. Oncogenele virale

Oncogenele virale sunt fragmente de ADN viral capabile in anumite conditii sa induca transformarea tumorala. Celulele canceroase pot sa apara in urma actiunii virusurilor tumorale specific. Virusurile tumorale sunt de doua tipuri:

  • Cu genom ADN (ex. papilloma si adenovirusurile)
  • Cu genom ARN (retrovirusuri).

Virusuri ADN tumorale

  • Virusuri sADN(genom de 8kb): vs. papilloma-epidermodisplazie veruciforma si asociat cancer de col uterin(tulpinile high risk 16,18, 31, 45)
  • Virusuri complexe(genom de 100-200kb): EBV(Human herpes virus 4) asociat cu limfom Burkitt, limfom Hodgkin; virusul HV40 care produce mezotelioame si HV tip 8, produce sarcom Kaposi
  • HBV este vs. ADN dar are comportament asemanator cu vs. ARN in ceea ce priveste modul de replicare. ADN este transcris in ARN atat pentru fabricarea proteinelor virale cat si pentru replicare genomica. ARN-ul genomic este transcris apoi in ADN genomic: reverstranscriptie. Hepatita VHB este o problema de sanatate majora datorita corelatiei stranse intre prezenta de HBsAg la purtatorii cronici si a HCC. In Taiwan studii au aratat ca purtatorii de AgHBs au un risc de a dezvolta HCC de 217 ori mai mare decat nepurtatorii.51% din decesele la puratorii de antigen sunt produse de ciroza hepatica si HCC comparativ cu decesul prin aceeasi cauza la populatia generala care este de 2%.  

Retrovirusuri

  • RSV-tumori aviare
  • HTLV-1-leucemia adultilor cu limfocite T;
  • HTLV-2-leucemia cu celule paroase;
  • HTLV-3, actual HIV-SIDA;
  • VHC – cancer hepatic

Infectarea si transformarea unei celule prin retrovirus

Etape:

  • Legarea la un receptor de suprafata specific;
  • Preluarea prin endocitoza sau prin fuziune directa cu membrana plasmatica;
  • Catena sens de ARN este copiata de catre revers transcriptaza in catena antisens de ADN. Aici polimeraza actioneaza ca o ADN polimeraza ARN-dependenta.
  • Deoarece revers transcriptaza este o ADN polimeraza, ea are nevoie de un primer.
  • Acesta este un ARNt care este incorporat in particula virala de la celula gazda anterioara;
  • ARN este inlocuit si degradat de o RNA-za virala. Revers-transcriptaza actioneaza ca o ADN-polimeraza ADN dependenta si copiaza noul ADN intr-o molecula dublu catenara. Aceasta forma de ADN a retrovirusului este cunoscuta sub denumirea de provirus;
  • ADN dublu catenar este circularizat si integrat in ADN-ul celulei gazda, folosind o integraza. Acest ADN va fi copiat de fiecare data cand ADN-ul celular este copiat, iar provirusul se comporta ca o gena celulara normala;
  • ARN genomic din catena sens este copiat din ADN integrat de catre ARN polimeraza II a celulei gazda, care copiaza in mod obisnuit o gena in ARNm. ARN genomic este apoi prelucrat la extremitati.

Structura unui retrovirus

  • Genomul unui retrovirus contine 3 gene : -gag (codifica miezul viral ;-pol (codifica revers transcriptaza virala);-env (codifica proteinele capsulei virale si oncogena virala: v-onc).
  • La fiecare extremitate sunt situate secventele repetitive(TR);
  • TR nu codifica proteine;
  • La capatul 5‘ se gaseste regiunea U5 iar langa capatul 3‘ regiunea U3.
  • PBS este primer binding site;
  • tRNA se ataseaza in acest punct atunci cand revers transcriptaza initiaza copierea ARN.
  • LTR contin promotori sau stimulatori ai transcriptiei.

Structura RSV

  • gag, codifica proteina capsidei
  • pol, codifica revers transcriptaza
  • env, codifica proteina de invelis(anvelopa)
  • v-src, codifica o tirozinkinaza, o enzima ce ataseaza grupari fosfat la reziduurile Tir ale diferitelor proteine din celulele gazda si pot deveni oncogenice.
  1. Protooncogenele
  • Sunt gene din celulele normale implicate in controlul cresterii, proliferarii si diferentierii celulare normale prin produsii pe care ii codifica;
  • Ele sunt secvente de ADN ce codifica proteine localizate in diferite compartimente celulare si care se exprima in diferite stadii ale ciclului celular;
  • Au introni, ceea ce oncogenele retrovirale nu au;
  • Au inalt grad de conservare structurala, fapt ce evidentiaza rolul lor important in viata celulei;
  • Au ereditate mendeliana;
  • Sunt intotdeauna pozitionate in acelasi loc in genom;
  • Nu au secvente LTR, fata de v-onc, care sunt intotdeauna inconjurate de secvente LTR;
  1. Oncogenele celulare
  • Oncogenele celulare sunt derivate din genele normale celulare – protooncogenele;
  • Accidental, in urma unor modificari care le afecteaza structural sau functional, ele se pot transforma in oncogene, determinand o proliferare celulara intensa si transformarea maligna a celulei purtatoare;
  • Produsul genic al unei oncogene este o oncoproteina.

Oncogenele celulare-clasificare
Dupa functia indeplinita si localizarea celulara oncogenele celulare se clasifica in 5 clase:

  1. Factori de crestere: sis(v-sis este o oncogena a virusului sarcomului simian), care are o structura asemanatoare cu factorul de crestere trombocitara tip ẞ(PDGFB);

2.Receptori ai factorilor de crestere tirozinkinazici- proteinkinaze cu sau fara functie de receptor: erb B1, Kit;

  1. Proteine G membranare: H-ras, K-ras, N-ras;
  2. Serin/treonin kinaze citoplasmatice:c-mos, c-raf ;
  3. Factori de transcriere: c-erb.

Clase de oncoproteine

  1. Factori de crestere: sis, hst, int 1, int 2

Codifica proteine ce sunt descarcate in spatiul extracelular. Oncogenele contribuie la malignizare prin activarea permanenta si exagerata a receptorilor membranari care amorseaza proliferarea sau diferetierea;

  1. 2. Proteinkinaze cu sau fara functie de receptor:

30% din oncogenele descrise pina in prezent codifica proteine cu activitate kinazica, in marea lor majoritate receptori ai factorilor de crestere. Moleculele acestor oncoproteine sunt capabile sa declanseze, in absenta ligazilor specifici, fosforilarea reziduurilor tirozinice care furnizeaza permanent si necontrolat semnale intracelulare care promoveaza proliferarea nelimitata.

Exemple : erb B1 – specifica domeniul kinazic al receptorului pentru factorul de crestere epidermal (E GFR);Kit – receptorul factorului de crestere al macrofagelor (MGFR)

  1. Proteine G membranare

Familia protooncogenelor ras (H-ras, K-ras, N-ras) codifica proteine mici cu greutate moleculara de 21 K-daltoni cu proprietatea de a lega si hidroliza GTP.

  1. Serin/treonin kinaze citoplasmatice

Genele c-mos au rol in reglarea meiozei iar genele c-raf stimuleaza mitoza.

  1. 5. Factori de transcriere

Sunt cunoscuti peste 20 de factori de transcriere care sunt alcatuiti din 2 domenii funtionale ce produc legarea la ADN si activarea trascriptiei. Exemplu : c-erb A codifica proteina Erb A care este receptor al hormonilor tiroidieni. Familia de gene MYC(C-MYC, N-MYC si L-MYC) implicate in controlul factorilor de transcriptie sufera mutatii in neoplaziile hematologice.

B.Gene supresoare ale cresterii tumorale (antioncogene)

Sunt gene care prin produsii lor inhiba proliferarea celulara. Mutatiile cu pierderea functiei duc la cresterea si proliferarea celulara necontrolata si apoptoza ineficienta. Genele au un caracter recesiv. Inactivarea ambelor alele ale unei GST schimba comportamentul celulei devenind mutant(LOH-loss of heterozigosity).

  1. Gene de stabilitate (antimutationale)

Sunt gene responsabile de integritatea genomului si de fidelitatea transferului de informatie. Corecteaza leziunile ADN spontane sau induse de agenti fizici, chimici sau biologici. Pierderea functiei ambelor alele (comportament recesiv) are ca rezultat esecul repararii leziunilor ADN.  Aceasta duce la aparitia unui numar mare (de ordinul miilor) de leziuni de ADN stabile, transmisibile la descendenti.

Trasaturile generale ale cancerului

  • Caracterul clonal al cancerului
  • Cancerul – boala genetica exemplificata prin:

1 -Sindroame neoplazice transmise ereditar

2- Sindroame ereditare asociate cu risc crecut de  aparitie a cancerului

Caracterul clonal al cancerului-Dovezi

  1. Inactivarea unui cromozom X la femei in cadrul procesului de lionizare

Au fost investigate diferite femei care au dezvoltat diferite tumori si care erau heterozigote pentru polimorfismul G6PDH.  Aproape invariabil s-a gasit ca tesutul tumoral exprima doar una dintre cele doua alele G6PDH.  Acesta este un indiciu ca tumora a luat nastere dintr-o singura celula si nu din doua.

  1. Anomalii citogenetice caracteristice

Cromozomul Philadelphia apare in celulele maligne   ale majoritatii pacientilor cu leucemie mieloida cronica  (LMC).    Faptul ca aceasta translocatie apare in toate celulele maligne ale unui individ cu LMC sustine notiunea de clonalitate a tumorii.  

Cancerul – boala genetica – Dovezi

  1. Sindroame neoplazice transmise ereditar

Sunt cunoscute peste o suta de boli monogenice ale caror fenotipuri includ diferite forme de cancer. Majoritatea sunt autozomal dominante. Cancerele conditionate monogenic sunt relativ rare si se deosebesc de corespondentele lor determinate multifactorial (cancerele comune) prin urmatoarele caracteristici :

  • Segrega in familii conform modelului ereditatii monogenice;
  • In familiie mici, ca urmare a penetrantei, cel mai adesea incompleta a genei patologice, aceasta trasatura poate trece neobservata;
  • De aceea afirmarea determinismului monogenic este posibila numai in urma investigarii unor familii numeroase sau prin cumularea datelor obtinute prin investigarea mai multor familii;
  • Varsta la care debuteaza boala este redusa (cancere pediatrice), comparativ cu cele comune;
  • Tumorile primare sunt multiple si multifocale, in timp ce neoplasmele comune sunt frecvent monocentrice.

Cancere ereditare familiale: sindromul Li Fraumeni, retinoblastomul, polipoza adenomatoasa familiala, cancerul de san si ovar ereditar.

  1. Sindroame ereditare asociate cu risc crecut de aparitie a cancerului

Aceste sindroame genetice se caracterizeaza prin :

  • Transmitere autozomal recesiva;
  • Fragilitate cromozomiala-prin instabilitate genetica;
  • Predispozitie la dezvoltarea unor cancere.

Exemple de sindroame cu instabilitate cromozomiala: anemia Fanconi, ataxia telangiectazia, sindromul Bloom, xeroderma pigmentosum. In anemia Fanconi, caracterizata prin anemie aplastica pana la  insuficienta medulara se descriu frecvent anomalii cromozomiale de tipul gap-urilor, rupturilor, deletiilor, care duc la aparitia figurilor citogenetice complexe de tipul cromozomilor dicentrici,triradiali, cvadriradiali.

 

Ataxia telangiectazia

Este o afectiune genetica neurodegenerativa cu o incidenta 1/40.000 – 1/100.000 si in care frecventa heterozigotilor este de aproximativ 1%. Heterozigotii au o predispozitie la cancer de 3-4 ori fata de normal(limfom, leucemie) si afectiuni ale sistemului imunitar. Gena ATM(11q) este clasificata prima in topul genelor implicate in etiologia cancerului, chiar si inaintea genei BRCA 1 de pe cromozomul 17q implicata in cancerul mamar. Roluri ATM:

  • Furnizeaza informatii necesare producerii unei proteine care este localizata in nucleu si care controleaza ritmul cresterii si diviziunii celulare
  • Rol in dezvoltarea normala a sistemului nervos si imun
  • Recunoaste lanturile de ADN rupte sau avariate si le repara prin activarea unor enzime

Aspecte citogenetice in ATM

Sindromul Bloom

Este caracterizat de statura redusa, anomalii cutanate produse prin actiunea radiatiilor si cancere cutanate. Boala apare cu frecventa de 1/50.000 la evreii Ashkenazi. Este produsa prin deficienta genei BLM de a sintetiza proteine din familia RecQ helicazelor, care au rolul de a despiraliza structura de dublu helix a ADN-ului in vederea replicarii si repararii structurii ADN.

Mecanismele moleculare ale oncogenezei :

  • Activarea unei protooncogene;
  • Inactivarea GST;
  • Alterarea genelor de stabilitate.

I.Activarea unei protooncogene  se realizeaza prin urmatoarele mecanisme : insertia virala; amplificarea genica; mutatia punctiforma; translocatia cromozomiala; si transpozitia intr-o regiune cromozomiala activa.

  1. Insertia virala

Reprezinta procesul de intergrare a genomului viral sub forma de provirus in genomul celulei gazda.In functie de tipul de virus inserat avem 3 cazuri :

  1. Retrovirusuri – sunt ribovirusuri(ARN) ce contin in genomul lor oncogene pe care le-au achizitionat din genomul celulelor parazitate. Dupa insertia lor in genomul celulei gazda (ca provirusuri), genomul retroviral este copiat cu ajutorul reverstranscriptazei virale si sunt copiate si oncogenele virale care sunt apoi traduse in oncoproteine ce vor interfera programele vitale ale celulei gazda.

b.Retrovirusuri acut transformante – pot transforma rapid in cateva zile celulele in cultura si induc formarea tumorilor la gazde potrivite in aproximativ 2-8 saptamani. Replicarea este defectiva, necesita un virus helper. Genomul unui retrovirus tipic are trei gene : gag, pol, env care asigura infectivitatea si capacitatea replicativa. Genomul unui retrovirus acut trasformant are pe langa cele trei gene clasice si o gena aditionala v-onc.

  1. Virusuri ADN sau ARN nepurtatoare de oncogene care intervin in cancerogeneza prin mecanismul de mutatie prin insertie. Aceste oncogene nu au corespondenti celulari. Provirusul se insera in acest caz in interiorul unei protooncogene pe care o activeaza , nu produce el insusi oncoproteine

2.Amplificarea genica

Este procesul prin care o protooncogena normala structural este amplificata intr-un numar foarte mare de copii (zeci-sute) astfel incat se va sintetiza o cantitate mare de oncoproteina.

Exemple de activare prin amplificare genica : trei familii de gene myc, erb B, ras;

In neuroblastom gena c-myc este amplificata in 50% din cazuri  iar in cancerul de san sunt amplificate erb B si c-myc in 20% din cazuri.

  1. Mutatia punctiforma este reprezentata de substitutia sau deletia unei singure baze azotate cu o alta baza azotata. Ea duce la sinteza unor proteine anormale sau trunchiate. Mutatiile punctiforme pot fi localizate in regiunile structurale si duc la modificari calitative ale produsilor genici sau pot fi localizate in regiunile reglatoare si duc la modificari cantitative ale proteinelor;

Exemple de mutatii punctiforme ce pot activa o protooncogena:

  • familia ras (H-ras, K-ras, N-ras) – si apar frecvent in cancerele de colon, pulmonar si vezica urinara;
  • Genele ret in neoplaziile endocrine multiple.
  • p-53 – rol in control ciclu celular (inhibitie) produce tranzitie perioada G→S. Pot apare mutatii punctiforme in exonii 5 si 10 > 50% din cazurile de cancer de colon, san, vezica urinara si plaman In cancerul hepatic apare mutatia G-249-T a genei p-53.

4.Translocatii cromozomiale (rearanjari)

Sub influenta factorilor mutageni pot apare modificari structurale de tipul translocatiilor ducand la modificarea pozitiei genelor pe cromozom. Cel mai cunoscut rearanjament cromozomial specific neoplazic este cromozomul Philadelphia (Ph1) – un cromozom mic, acrocentric observat la 90% din pacientii cu LMC. El este produs prin translocatie reciproca , balansata intre segmentele bratelor lungi ale cromozomului 9 uman si cromozomul 22(t 9 ;22). Punctul de ruptura de pe cromozomul 9 este situat intr-un intron al protooncogenei (c-abl) spre capatul bratului q si care este translocat de pe cromozomul 9 pe cromozomul 22. Are loc fuzionarea unei portiuni a protooncogenei cu o portiune a genei de pe cromozomul 22 (bcr) si se formeaza o gena hibrida (bcr/abl) care va duce la sinteza unei proteine hibride (Bcr/Abl) cu activitate tirozinkinazica crescuta.

5.Transpozitia intr-o regiune cromozomiala activaLimfomul Burkitt este o tumora frecventa in copilarie si se intalneste relativ frecvent in regiunile cu malarie din Africa Centrala si Noua Guinee. Un rol important in etiologie il au tintarii si virusul Ebstein Barr dar evenimentul central il constituie activarea unei protooncogene. S-a descoperit o translocatie caracteristica, reciproca intre cromozomul 8 si cromozomul 14 (t 8; 14) in 90% din cazuri. In 5% t(2;8) si 5% t(8;22).

Limfomul Burkitt – citogenetica

Fiecare din cele trei translocatii apropie protooncogena c-myc de una din genele pentru imunoglobuline; ca urmare a noilor relatii spatiale c-myc este activata dobandind proprietati oncogenice. In limfomul Burkitt nu apar gene himerice dar protooncogena este adusa intr-un mediu cromatinian de transcriptie activa.

  1. Inactivarea genelor de supresie tumorala

GST codifica semnale antiproliferative si proteine care inhiba mitoza si cresterea celulara, avand ca rezultat apoptoza. GST inhiba formarea tumorilor prin 2 mecanisme: inhibarea mitozei  prin proteinele produse sau prin mentinerea starii de heterozigotie a alelei normale. Alterarea GST contribuie la malignizare doar atunci cand ambele alele ale sale sunt inactivate secvential sau se pierd. Prin utilizarea sondelor de ADN s-a demonstrat ca progresia majoritatii tumorilor solide se coreleaza cu pierderea heterozigotiei. Un exemplu de pierdere a starii de heterozigotie il constituie retinoblastomul care este o tumora rara (1/20000 de nasteri) a celulelor retiniene, care se manifesta in primii ani de viata. Exista doua forme maligne: forma ereditara si forma sporadica. Forma ereditara are transmitere autozomal dominanta. Copiii cu retinoblastom au risc mare sa dezvolte in adolescenta sau la varsta adulta alte neoplazii. Ei sunt purtatorii unei mutatii in celulele germinale ale unuia dintre parinti.  Gena este localizata pe cromozomul 13q14 si se noteaza cu Rb. Celulele normale ale copiilor cu Rb ereditar sunt heterozigote pentru markerii ADN (au o alela normala).  In celulele tumorale starea de heterozigotie este pierduta datorita deletiei alelei normale.

Gena RB 1 codifica o proteina RB de 110kdaltoni, cu rol in controlul ciclului celular si al apoptozei. Proteina RB fosforilata interactioneaza cu un factor de transcriptie, proteina E2F1 care actioneaza in faza G1ca promotor al transcriptiei.

Mecanisme de pierdere a heterozigozitatii in RB:

  • Non-disjunctia cromozomilor care poarta alelele heterozigote ale genei supresor a cresterii tumorale. O celula fiica mosteneste un singur cromozom normal, iar cealalta 3;
  • Recombinarea mitotica intre cromatida purtand alela normala si cromatida care poarta alela mutanta, rezultatul fiind 2 cromatide normale si 2 cromatide cu alela mutanta. Segregarea ulterioara poate genera 3 tipuri de celule fiice:una homozigota pentru alela mutanta a GST, una heterozigota cu o alela normala si una mutanta si un tip homozigot pentru alela normala;
  • Deletii cromozomiale cu pierderea alelei normale.

Mecanisme LOH in retinoblastom

BRCA1 si BRCA2 in etiologia cancerului de san

Sunt GST care impreuna sunt raspunzatoare de producerea a 2-3% dintre cancerele de san si de ovar. Sunt gene autozomal dominante reprezentate de mutatii germinale. Riscul aparitiei cancerelor la femeile purtatoare este de 85-90% pe parcursul intregii vieti si de 50% pana la 50 de ani. Proteinele BRCA au rol in repararea ADN dar si in reglarea transcriptiei.

BRCA 1 are pozitia 17q21. Mutatiile produc 40% din cancerele mamare ereditare si 80% din cancerele mamare si ovariene ereditare. Mutatiile sunt produse prin: aparitia prematura a  a codonilor STOP la nivelul cadrului de citire si repetarea secventelor Alu.

BRCA 2 are locus pe cromozomul 13q12-q13. Prin mutatie duce la inhibarea apoptozei celulare.Mutatiile se asociaza mai frecvent cu aparitia cancerului mamar la barbat.

Inactivarea genelor de supresie tumorala-Proteina p53. Produsul proteic este o proteina de 53 kilodaltoni. Gena este localizata pe 17p13. Este un factor de transcriptie cu nivel redus de expresie in conditii normale. Blocheza multiplicarea celulara daca celula are AND-ul afectat sau daca exista alte tipuri de afectare celulara prin apoptoza.

Exemple de GST

  • gena APC (Adenomatosus Poliposis Coli) CR5. mutatii ale acestei gene produc polipoza adenomatoasa familiala cu transmitere autozomal dominanta.
  • Clinic se manifesta prin aparitia a sute de mici polipi adenomatosi, asimptomatici cu risc de a se transforma malign.
  • gena DCC ( Deleted in Colorectal Carcinoma) – situata pe cr.18. Pierderea heterozigotiei apare in 70 % din cancerele colorecatale si in 40 % din adenoamele de colon.
  • Alterari ale DCC apar si in cancerul de pancreas, tumori cerebrale.
  • gena MCC (Mutated in Colorectal Cancer) pe cr.5
  • mutatii ale MCC apar in 40% din cancerele sporadice colorectale dar si in formele familiale
  • gena WT1 (Tumora Wilms 1) pe cr. 11 si se exprima in rinichi, aparat genital si splina
  • gena Rb (Retinoblastom) cr. 13
  • gena NF1 (Neurofibromatoza 1) – pe cr. 17 si raspunde de aparitia neurofibromatozei von Recklinghausen, un sindrom neoplazic familial
  • gena NF2 pe cr.22 este responsabila de forma acustica a bolii
  • gena BRCA 1 (Breast Cancer 1) pe cr.17 si produce modificari in cancerul de san ereditar.
  • gena p53 (Protein 53 kDalton) pe cr.17 este una dintre cele mai importante gene cu rol in inhibarea cresterii si proliferarii anarhice si impiedicarea aparitiei tumorilor.

III. Alterarea genelor de stabilitate (antimutationale)

Integritatea moleculelor de ADN este mentinuta de sisteme enzimatice multiple care corecteaza leziunile ADN aparute spontan sau induse de agenti fizici sau chimici.  Genele de stabilitate sintetizeaza proteine implicate in mentinerea integritatii structurale a moleculelor de ADN si conservarea informatiei genetice.  Mutatiile genelor ce codifica acest sistem de corectare a leziunilor ADN duce la instabilitate genomica.  Aceasta se coreleaza cu riscul crescut de dezvoltare a cancerului.

Mecanismele genelor antimutationale pot fi clasificate in

  • primare, care actioneaza asupa leziunilor de ADN si
  • secundare care previn acumularea unui numar critic de leziuni in genom

Genele supresoare de tumori si genele de stabilitate au de multe ori actiuni similare. De exemplu, BRCA 1 si BRCA 2 sunt GST prin activitatea de control a transcriptiei si gene de stabilitate prin interventia in repararea rupturilor bicatenare ale ADN-ului. APC are si activtate de controlul stabilitatii genomice.

Sfatul genetic in procesele maligne

Indivizii sunt considerati candidati pentru protocoalele de evaluare a factorilor de risc pentru cancer  daca au un istoric personal si/sau familial(pe linie materna sau paterna) de trasaturi sugestive pentru cancerele ereditare. Urmatoarele aspecte sunt sugestive pentru cancerele ereditare:

  • Varsta precoce a debutului ( cancerul de san in premenopauza)
  • Cancere primare multiple la acelasi individ( cancerul colorectal si endometrial)
  • Cancer bilateral in organe pereche, sau cancere multifocale(cancer de san bilateral sau cancer renal multifocal)
  • Aparitia aceluiasi tip de cancer la rude apropiate( mama, fiica si surorile cu cancer de san)
  • Cancere aparute in mai multe generatii ale unei familii( transmitere autozomal dominanta)
  • Aparitia unor tumori rare( retinoblastom, melanom ocular, cancer duodenal)
  • Aparitia cancerului in organe neobisnuite( cancer mamar la barbati)
  • Histologie tumorala neobisnuita( carcinom tiroidian de medulara)
  • Tumori rare asociate cu defecte congenitale( T. Wilms-nefroblastom derivat din metanefros si anomalii genitourinare)
  • Grupuri etnice cunoscute a fi la risc pentru cancere ereditare(ereditatea ashkenazilor este asociata cu mutatii ale genelor BRCA1/BRCA2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Advertisements

One Comment Add yours

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s