Transcript Molekulārā bioloģija un vēža diagnostikas jautājumi

Molekulārā bioloģija un vēža
diagnostikas jautājumi
• 1911.g. identificēja 1. vēža izraisošo vīrusu – Rous sarkomas
vīruss (RSV, vistas retrovīruss), pētnieks saņēma Nobel
prēmiju.
• 1960....1980.g....
Kāpēc par to ir svarīgi runāt...
• Apmēram 90 – 95 % audzēju ir sporādiski.
• 5- 10 % pārmantoti.
• Mutācijas dzimumšūnu gēnos pārmanto.
• Mutācijas somatisko šūnu gēnos nepārmanto,
bet tās izpaužas dzīves laikā (audzēji).
Karnceroģenēzes teorijas
Standarta dogma:
• Proto-onkogēni (Ras – melanoma)
• Audzēja supersorgēni (p53 – pie dažādiem
audzējiem)
Modificēta dogma
• DNS labotāj gēnu(repair gene) mutācijas noved
pie nesalaboto mutāciju akumulācijas (xeroderma
pigmentosum)
Agrīnas – nestabilitātes teorija
• Galvenie gēni, kas atbild par adekvātu šūnu
vairošanos/dalīšanos ir “nederīgi” un rezultējās ar
aneploīdijām (hromosomu skaita izmaiņām)
mutācijām(Ph).
4
Audzēju ģenētisko izmaiņu cēloņi
Kanceroģenēti
skas
ķimikālijas
UV
starojums
Radiācija
Vesela šūna
Vīrusi
Bijāts DNS
Punktveida
mutācijas
Translokācijas, delēcijas,
amplifikācijas
Noved pie DNS bojājuma, šūnu nekontrolētas
proliferācijas
Audzēja šūnas
5
Onkogēnu vīrusi
•
•
•
•
•
•
Cilvēka papillomas vīruss - HPV
Epšteina - Barra vīruss (EBV)
Cilvēka herpes vīruss 8 (HHV8)
B hepatīta vīruss - HBV
C hepatīta vīruss - HCV
HTLV-I, HTLV-II
7
Audzēja šūnas genoma hromosomālās izmaiņas:
aizberga redzamā daļa
Delēcija
Termināla delēcija
Duplikācija
Insercija
Reciprokās translokācijas
Inversija
Apļveida hromosomas
Robertsona translokācijas
Izohromosomas
http://www.tokyo-med.ac.jp/genet/cai-e.htm 8
Audzēja šūnu genoma nukleotīdu izmaiņas: aizberga
neredzamā daļa
Nukleotīdu delēcija
Nukleotīdu insercija
Nukleotīdu aizvietošana
9
http://www.tokyo-med.ac.jp/genet/cai-e.htm
Onkogēni
• Onkogēnus atklāja 1970.g. (vistas retrovīruss).
• Onkogēni – ir šūnu proto – onkogēnu mutētās formas.
• Proto – onkogēni kodē šūnu proteīnus, kas regulē normālu
šūnu augšanu un diferenciāciju.
5 proto – onkogēnu kodētie proteīni, kuri
piedalās šūnu augšanas kontrolē
• I klase: Augšanas faktori
• II klase: Hormonu un augšanas faktoru receptori
• III klase: Intracellulāri signālu pārnesēji
(transduktori)
• IV klase: Šūnas kodola transkripcijas faktori
• V klase: Šūnu cikla kontrolējošie proteīni
Onkogēni
Proto-onkogēni = ras
Oncogēni = mutētie ras
• Vienmēr aktivē
• Vienmēr stimulē
proliferāciju
• Tie ir dominējošie gēni
Proto-onkogēnu aktivācijas mehānisms
Proto – onkogēns -> onkogēns
13
Aminoskābju pozīcija RAS saimes proteīnā (inaktivēta GTPase)
aminoskābes pozīcija
Ras gēns
12
59
61
audzējs
c-ras (H, K, N)
Gly
Ala
Gln
normāla šūna
H-ras
Gly
Val
Cys
Arg
Val
Gly
Gly
Ala
Ala
Ala
Ala
Ala
Ala
Ala
Leu
Gln
Gln
Gln
Gln
Lys
Arg
plaušu ca
urīnpūšļa ca
plaušu ca
plaušu ca
zarnu ca
neiroblastoma
plaušu ca
K-ras
N-ras
Murine sarkomas vīruss
H-ras
K-ras
Arg
Ser
Thr
Thr
Gln
Gln
Harvey strain
Kirsten strain
14
Hromosomu pārkārtošanās pie translokācijas
Audzējs
Translokācija
Burkitt limfoma
t(8;14)80% gad.
t(8;22) 15% gad.
t(2;8)
5% gad.
Proto-onkogēns
c-myc1
Hroniska mieloleikoze
t(9;22) 90-95% gad.
bcr-abl2
Akūta limfoleikoze
t(9;22) 10-15% gad.
bcr-abl2
1c-myc
is translocated to the IgG locus, which results in its activated expression
2bcr-abl
fusion protein is produced, which results in a constitutively active abl kinase
15
Gēnu amplifikācija (kopiju veidošanās)
Onkogēni
Amplifikācija
Audzēja veids
c-myc
~20
leikoze un plaušu ca
N-myc
5-1,000
neuroblastoma
retinoblastoma
L-myc
10-20
sīkšūnu plaušu ca
c-abl
~5
c-myb
5-10
AML
zarnu ca
c-erbB
~30
epidermoida ca
K-ras
4-20
30-60
zarnu ca
virsnieru ca
HML
16
Rezultāts:
•
•
•
•
Augšanas faktoru pārprodukcija;
Šūnu pārprodukcija ar kopiju signāliem:
Citu augšanas ceļu nekontrolēta stimulācija;
Šūnu augšana pie transkripcijas faktora paaugstināta
līmeņa.
17
Audzēja supresorgēni (nomācējgēni)
•
•
•
Normāla funcija – inhibē šūnas proliferāciju;
Inhibīcijas trūkums/inaktivācija -> audzējs;
Abu gēnu kopijas būs defektīvas.
18
KNUDSON TWO HIT HYPOTHESIS IN FAMILIAL CASES
Familial RB (%30)
rb
RB
RB
LOH
rb
Audzēja šūna
RB
Vesela šūna
rb
Supresora gēna inaktivācija 2 ceļos:
inhereditāra un somatiska mutācija
Vesela šūna
19
KNUDSON TWO HIT HYPOTHESIS IN SPORADIC CASES
Vesela šūna
RB
RB
RB
RB
RB
Mutation
RB
LOH
Audzēja šūna
20
Audzēja supersorgēni
Rezutāts atkarīgs, kurš gēns ir ietekmēts
Gēns/lokus
Funkcija
Ģimenes
Sporādisks
DCC (18q)
šūnas virsmas
mijiedarbība
nezināms
kolorektālais
ca
WT1 (11p)
transcription
Wilm’s tumor
plaušu ca
Rb1 (13q)
transcription
retinoblastoma
sīkšūnu plaušu
ca
p53 (17p)
transcription
Li-Fraumeni sindroms
krūts, zarnu,
plaušu ca
BRCA1(17q)
transcriptional
krūts ca
BRCA2 (13q)
regulator/DNA repair
krūts/olnīcu ca
krūts ca/aizkuņģa dziedzera21ca
Rb gene
•
•
•
•
•
•
•
Rb proteīns kontrolē šūnas ciklu G1 kontrolpunktā
Rb proteīns atbild par E2F transkripcijas factors regulāciju
E2F nepieciešams enzīmu sintēzei un replikācijai
E2F - Rb saistīti = nenotiek transkripcija/replikācija
Growth factor --> Ras pathway
--> G1Cdk-cyclin synthesized
Active G1 Cdk-cyclin kinase phosphorylates Rb
Phosphorylated Rb nevar itekmēt E2F --> S phase
–
–
Daugther cell
Gateway
Mitosis
Growth
Factors
CELL CYCLE
DNA
replication
Rb gēna traucējumi/delēcija
Rg gēna proteīna inaktivācija
Cell cycle
inhibitors
--> nekontrolēta šūnas proliferācija - > audzējs
Control Point
22
p53 gēns
• Fosforilēts p53 gēns aktivē p21 gēna transkripciju
• p21 Cdk inhibitors (binds Cdk-cyclin complex --> inhibē kināzes
aktivitāti)
• Neļauj tālāk turpināties šūnas ciklam,
DNA labošana
• Ja bojājums nav salabots ->apoptoze
–
–
p53 gēna traucējumi/delēcija
P53 gēna proteīna inaktivācija
--> nekontrolēts DNS bojājums
--> Nekontrolēta šūnu proliferācija ->audzējs
23
Apoptoze
• Kad šūna “ sajūt” stresu, kā piemēram DNS bojājumu
u.c., tad ieslēdzas kaskāde, kas ieprogrammēta šūnas
nāvei.
• Apoptoze notiek pateicoties veselai proteīnu saimei
ko sauc par caspase.
• Apoptoze notiek ar TNF: FAS vai citu TNF receptoru
saimes proteīnu iestaisti.
Ar apoptozes traucējumiem acociētās slimības
Apoptozes regulētāji...
Extrinsic or death receptor pathway
Maniati et al. 2008 Fig 1 The molecular basis of apoptosis. Simplified overview
Audzēja progresija
Multiplas gēnu mutācijas pie zarnu audzēja,
ģenētiskas izmaiņas ->veicina audzēja izmaiņas
28
HERCEPTIN
STI-571
EREPTİN
Bilimsel Araştırmaların
Kanserle Savaşa Katkısı
29
• Svarīgākie atklājumi bija specifikas hromosomu
tranaslokācijas (hematoloģijā), piemērs, BCR-ABL
onkogēns, kas kodē translokāciju starp 9. un 22.
hromosomu (Filadelfijas translokācija).To aprakstījā jau
1960.g. >95 % slimniekiem ar hron.mieloleikozi atrod Ph.
Jo mazāk šūnu kaulu smadzenēs ar Ph, jo lielāka
dzīvildze.
• Translokācija izraisa saistīšanos starp BCR (bcr,
breakpoint cluster region) gēnu no 22. hromosomas ar
ABL gēnu (c-abl, protoonkogēns) no 9. hromosomas.
Izveidojas BCR-ABL gēns, kas nosaka tirozīna
fosfoproteīna kināzes sintēzi.
Imatinib inhibē saistīšanos ATP ar abl tirozīnkināzi
Mērķi...mērķterpija
?
?
?
?
?
?
?
?
?
HERCEPTIN
?
?
STI-571
?
?
?
?
?
?
?
32
Molekulārā bioloģija un vēža
diagnostikas jautājumi