Transcript Improving patient care through molecular diagnostics

ONKOLOOGIA
PÕHIALUSED
VAHUR VALVERE
Põhja-Eesti Regionaalhaigla
Onkoloogiakeskus
VÄHK KUI GLOBAALNE
PROBLEEM
Igal aastal diagnoositakse maailma ca 10
milj. uut vähijuhtu(Eestis ca 6000 juhtu)
Igal aastal sureb vähki maailmas ca 6 milj.
inimest(Eestis ca 3000 inimest)
Maailmas on kokku ca 22 milj.
vähihaiget(Eestis ca 30 000 haiget)
Aastal 2020 on maailmas oodata ca 50%
haigestumuse tõusu(ca 15 milj. uut vähijuhtu
aastas)
VÄHI TEKKEPÕHJUSED
Tubakas(kuni 30% vähi põhjustaja arenenud riikides)
Alkohol
Töökeskkond
Väliskeskkkonna saastatus
Saastatud toit
Erinevad ravimid
Kiiritus
Kroonilised põletikud(B- ja C-hepatiit, HPV-viirus,
Epstein-Barri viirus, Helicobacter pylori)
Dieet ja toitumine
Immuunosupressioon
Pärilikkus
VÄHI GENEETILINE
EELSOODUMUS
NF1(17q11)- neurofibroomid, glioomid, feokromotsütoomid
NF2(22q2)- meningioomid, astrotsütoomid
BLM(15q26)- leukeemiad, lümfoomid
RB1(13q14)- retinoblatoom, osteosarkoom
RET(10q11)- medullaarne kilpnäärmevähk, feokromotsütoom
MEN1(11q13)- neerupealise kasvaja
APC(5q21)- kolorektaalvähk, kilpnäärmevähk
VHL(3p25)- neeruvähk, feokromotsütoom
WT1(11q)- Wilmsi tuumorid lastel
BRCA1(17q)- rind, munasari, käärsool, prostata
BRCA2(13q)- rind, munasari, kõhunääre, prostata
P53(17q13)- rinnavähk, adreno-kortikaalpiirkonna vähid, luude ja
pehmete kudede kasvajad, ajutuumorid, leukeemia
ONKOLOOGIA MÕISTE
Onkoloogia on õpetus kasvajatest(kreeka
keeles onkos=mass, kühm, kasvaja;
logos=õpetus)
Onkoloogia on arstiteaduse haru, mis käsitleb
kasvajate põhjusi, tekkemehhanismi, liigitust,
diagnoosimist, ravi ja ennetust
ONKOLOOGIA JAOTUS
Eksperimentaalne onkoloogia- tegeleb koe,
raku ja molekulaartasandil eeskätt vähi
tekkepõhjuste ja maligniseerumisprotsessi
uurimisega; tegeleb samuti uutele
sihtmärkidele suunatud vähiravimite
väljatöötamisega
Kliiniline onkoloogia- tegeleb eeskätt
patsiendi kui terviku tasandil vähi
diagnoosimise, ravi ja ennetustegevusega
ONKOLOOGIA PÕHIMÕISTED
(Pahaloomuliste kasvajate tüübid)
Kartsinoom- pahaloomuline kasvaja
epiteelkoest
Sarkoom- pahaloomuline kasvaja
mesenhümaalkoest
Blastoom- kasvaja embrüonaalkoest
Pahaloomuline lümfoom- pahaloomuline
kasvaja lümfaatilisest süsteemist
Leukeemia- pahaloomuline kasvaja
valgevererakkudest
ONKOLOOGIA PÕHIMÕISTED
(Kasvaja pahaloomulisuse aste- I-IV)
Kasvajarakkude pleomorfism
Kasvajarakkude diferentseerumisaste(hea,
keskmine, halb, dediferentseerunud)
Mitooside arv kasvajarakkudes(Ki67,
mitootiline indeks)
Nekroosikollete olemasolu kasvajakoes
Infiltratiivne kasv vere-ja lümfisoontesse
ONKOLOOGIA PÕHIMÕISTED
(Vähi tekke ja arengu protsess )
Normaalne rakk
Düsplaasia
Carcinoma in situ ehk preinvasiivne vähk
Invasiivne kartsinoom
Dissemineerunud kartsinoom(sissekasv
ümbritsevatesse kudedesse ja organitesse,
metastaseerumine)
ONKOLOOGIA PÕHIMÕISTED
(Vähi tekke ja arengu protsess)
Normaalne
rakk
Düsplaasia
Ca in situ
Invasiivne Ca
Metastaasid
ONKOLOOGIA PÕHIMÕISTED
(Vähi tekke ja arengu protsess)
Kartsinogeenide aktivatsioon ja DNA
taastumine
Onkogeenid ja onkosupressorgeenid
Rakutsükli regulatsioon
Mitmeastmeline kartsinogenees ehk
maliigne transformatsioon
Rakkude omavahelised koosmõjud
Apoptoos
Invasioon ja metastaseerumine
VÄHI TEKKE JA ARENGU PROTSESS
(Onkogeenid)
ERBB2- amplifitseerunud 20-25%
kaugelearenenud rinnavähiga
patsientidest
RAS- seotud rinnavähiga
MYC- erinevad soliidtuumorid, B-rakkleukeemia
BCL2- amplifitseerunud B-rakklümfoomide korral
VÄHI TEKKE JA ARENGU PROTSESS
(Onkosupressorgeenid)
RB1- retinoblastoomid
p53 – Li Fraumeni sündroom koos riskiga
paljude erinevate kasvajate tekkeks
APC- jämesoole adenomatoosse polüpoosi
geen
BRCA1 ja BRCA2- rinnavähk ja
munasarjavähk
RAKUTSÜKLI REGULATSIOON
Anti-growth factors
(e.g. TGFb)
Tubulin
WNT
Frizzled
Dishevelled
GSK-3b
TCF
APC
Cell
b-Cutenin
E-Cadherin
p16
CdC42
ECM
TGFbR
b-Cutenin:TCF
PI3K
Integrins
Rac
Cycl D:CDK+
Fak
Src
Cas
Rb
Growth factors (e.g. EGF,
amphiregulin TGFa)
Fyn
Shc
NF1
RTK
Grb2
SOS
Ras
p27
PKC
Mos
MKKs
Ral
MEK
MAPK
Survival factors
(e.g. IGF1)
G-Prol
JNKs
Ad Cycl
Rac
E2Fs
JUN
MAPK
ELK
Max:Max
MEKK
CdC42
7-TMR
Smads
HPVE7
PLC
Abl
GPCR ligands
Nuclear receptors
(e.g. oestrogen)
p15
Crk
Fos
Myc:Max
Cycl E:CDK2
Changes
in Gene
Expression
Cell
Proliferation
(cell cycle)
Surface
Ag
p21
DNA damage
sensor
p53
Rho
PKA
CREB
ARF
MDM2
Bax
NHR (e.g. ER)
PKC
RTK
P13K
Akt
NF-kB
Akka
NF-kB
Mitochondria
Stat 3.5
Bcl-2
Cell Death
(Apoptosis)
IKB
Caspase 8
FADD
Stat 3.5
?
PTEN
Caspase 9
Fap
Cytochrome C
Stat 3.5
Bcl XL
Bad
Jaks
Abnormality
sensor
Decoy R
Bcl-2
Mitochondria
Bid
Fas
Death
factors
(e.g. FasL)
Bim, etc.
Cytokine R
Cytokines
(e.g. ILs, IFNs)
Hanahan D, Weinberg RA. Cell 2000;100:57–70
ONKOLOOGIA PÕHIMÕISTED
(Invasioon ja metastaseerumine)
Lümfogeenne metastaseerumine
(regionaalne ja ekstranodaalne levik)
Hematogeenne metastaseerumine
ONKOLOOGIA PÕHIMÕISTED
(Haiguse levikuulatus)
TNM klassifikatsioon(T- algkolde mõõtmed ja lokaalse leviku
ulatus; N- regionaalsetes lümfisõlmedes metastaaside
olemasolu/puudumine ja leviku ulatus; M- kaugmetastaaside
puudumine/olemasolu)
- T0- primaarkollet ei leita
- Tis- carcinoma in situ
- T1-4- vastavalt kasvaja mõõtmetele/leviku ulatusele
- N0- regionaalsetes l/sõlmedes metastaase ei leia
- N1-3- vastavalt l/sõlmede suurenevale haaratusele
- M0- kaugmetastaase ei esine
- M1- kaugmetastaasid on olemas
Haiguse staadium(I-IV)
KASVAJATE DIAGNOSTIKA
Tsütoloogiline ehk rakudiagnostika
(valgusmikroskoopia, immuunotsütoloogia,
tsütogeneetika)
Histoloogiline ehk koediagnostika
(valgusmikroskoopia, elektronmikroskoopia, IHC,
Flow-tsütomeetria, FISH, CISH)
Laboratoorne diagnostika(kliiniline ja biokeemiline
veri)
Imuundiagnostika(tuumormarkerid veres- CEA, AFP,
HCG, CA125, CA15.3, CA19.9, B2-mikroglobuliin jt.)
Endoskoopiline diagnostika
KASVAJATE DIAGNOSTIKA
(Järg)
Radiodiagnostika(röntgenuuring, CT,
MRI, PET)
Isotoopdiagnostika(SPECT)
Molekulaardiagnostika(DNA microarray,
SNP-analüüs PCR, proteoomika)
MOLEKULAARDIAGNOSTIKA
UUED TEHNOLOOGIAD
(Rinnavähi näide)
21st century (?)
19th century
1980s
2000
DNA arrays
SNP analysis
Multiplex PCR
Proteomics
Histology
Single-gene predictors
Multi-gene predictors (?)
DNA MICROARRAY
(Geenikiipide tehnoloogia)
Simultaneous measurement of
several thousand genes in
biological specimens
Number of human genes is
around 30,000–40,000
 possible to monitor
entire genome in a
tumour specimen
A technological
breakthrough in analysing
human tissues
Genetic
probe
mRNA
The chip is covered
with genetic probes.
The mRNA binds to
the probes that hold
complementary
sequences
OLULISEMAD UURINGUD GEENIKIIPIDE
TEHNOLOOGIAT KASUTADES
42 Training Cases Profiled on Affymetrix Arrays
35
ER-positive
30
25
20
ER-negative
15
10
BRCA2
5
BRCA1
0
FNA 155
FNA 157
FNA 158
FNA 139
FNA 128
FNA 106
FNA 135
FNA 117
FNA 123
FNA 165
FNA 171
FNA 177
FNA 181
FNA 182
FNA 188
FNA 189
FNA 108
FNA 153
FNA 154
FNA 156
FNA 102
FNA 111
FNA 126
FNA 133
FNA 113
FNA 136
FNA 130
FNA 180
FNA 159
FNA 116
FNA 186
FNA 161
Measure ER, HER2 and
other individual markers
Pusztai L, et al. ASCO 2003
RD 113
RD 214
RD 181
RD 201
RD 196
RD 158
RD 106
RD 128
RD 135
RD 117
RD 182
RD 139
RD 130
RD 186
RD 121
RD 154
RD 133
RD 220
RD 189
RD 188
RD 108
RD 155
pCR 123
RD 171
RD 157
pCR 161
pCR 176
pCR 159
pCR 116
pCR 177
pCR 165
pCR 179
pCR 212
pCR 211
RD 126
pCR 206
pCR 205
pCR 199
pCR 111
pCR 180
pCR 153
pCR 136
Predict response to
paclitaxel/FAC
preoperative chemotherapy
RD 156
Pusztai L, et al. Clin Cancer Res 2003
Detect existing markers
Screen for BRCA
Predict response to Tx
Novel molecular classes
Predict prognosis
Predicting survival of patients
with BC
Van’t Veer L, et al. Nature 2002
Grouping BC into luminal and
basal epithelial cell types
Sorlie/Perou, et al. PNAS 2001
SOBIVUS RINNAVÄHI
HORMOONRAVIKS
Hormonal receptor status (ER/PgR)
Determined by immunohistochemistry (IHC)
ER+
ER–
40–60% response to
anti-oestrogen therapy
NO BENEFIT from
anti-oestrogen therapy
SOBIVUS RAVIKS
Herceptin’ga
HER2 status
Determined by IHC, FISH or CISH
FISH+
IHC+
Eligible for Herceptin®
FISH–
IHC–
NO BENEFIT from Herceptin®
PROTEOOMIKA
(Kasvajakoe valkude analüüs)
5000
10000
15000
20
SERUM
10
0
5000
5000
2D gel
1000
10000
10000
1500
15000
15000
2000
Mass (m/z)
Analyse by
mass spectrometry
Tumour biopsy
Protein sample
Database search
Serum
KASVAJATE RAVI
Kirurgiline ravi
Kiiritusravi
Tsütostaatiline ravi
Hormoonravi
Bioloogiline ravi
Immuunravi