A daganatos progresszió Tímár József SE II. sz. Pathologiai Intézet
Daganatos progresszió
Az áttétképző daganatsejt eredete
Lokális invázió •Daganatsejtfészekből való kiválás (sejtadhézió csökken) •Stromalis matrix felismerése (integrin expresszió nő) •Bazális membrán és stromabontás (metalloprotease, cathepsin, uPA) •Migráció a bontott stromában: kapillárisok felé nyirokerek felé idegek felé
•Intraluminalis dissemination !!!!!!!!!! (Pleura, peritoneum etc.)
A malignus sejt inváziós képességének alapjai Megváltozott extracelluláris matrix-kölcsönhatás ADHÉZIÓ Integrinek CD44 és HSPGk Sejtadhéziós molekulák BONTÁS metalloproteázok (Zn) katepszinek plazminogén aktivátorok heparanáz MIGRÁCIÓ adhézió/leválás motogén jelátvitel sejtvázátrendeződés
A metasztázisképzés lépései 1./ Tumor növekedése, gazdaszövet-invázió
* , angiogenezis *
2./ Tumorsejtek leválása a primer daganatról
*
3./ Intravazáció
*
4./ Tumorsejtek interakciója a vér alakos elemeivel
*
5./ Tumorsejtek elakadása a célszervben
*
6./ Extravazáció
*
* adhézió - emésztés - migráció
Non-invasive cancer
Invasive cancer
CD44v3 matrix receptor
αIIb
Mock transf
1990High
αv
A letapadási komplex
Integrin-patológia (humán) ααIIb és/vagy β3 mutáció: ββ2 integrin mutáció/hiány:
thrombasthenia/vérzékenység leukocita adhéziós betegség (baktériális fertőzések) ββ4 mutáció: α6β β4 funkciózavar : epidermolysis bullosa ααvβ β3(/α αvβ β5): neoangiogenezis (retinopátia) » osteoporosis » HIV fertőzés ααvβ β3: tumor-indukált neoangiogenezis αα5β β1 elvesztés: carcinogenezis • Illegitim integrin expresszió: tumor progresszió • Integrin mutáció/konstitutív „ON”: tumor progresszió • Integrin splice variáns predominancia: tumor progresszió
Signaling of the ectopic αIIbβ β3 integrin FBG PAC-1
No ligand 12-LOX FAK Py-cascade CSK
Calpain PYPP
PKC
Nucleus Rho-Rac-mDIA CSK
Tumorsejt-matrix kölcsönhatás: proteázok
•MMP (matrix metalloproteázok, 30) •Katepszinek (cisztein proteázok) •Szerin proteázok (plazminogén aktivátorok)
Dynamics of Cathepsin B secretion in cancer cells CB at focal contact sites
IF+CB Honn KV, Tímár J et al. Exp Cell Res, 1994
Microinvasive Microinvasive potential potential of of human human colon colon cancer cancer cell cell lines lines
HT25 (liver metastatic) 4h
24h
HT29 (non-metastatic) 24 h
Non-invasive tumor
Invasive cancer
Elastin (elastase)
MMP-2
Lokális invázió (melanóma)
Invasion: adhesion + motility
Néhány citokin hatása (motilitás és/vagy proliferáció) és receptora Citokin AMF ATX MSF MIF MCP Inzulin EGF TNFα TGFβ HGF/SF bFGF GM-CSF IL-6 PDGF
Hatás Motilitás Motilitás Motilitás Motilitás Motilitás Proliferáció Proliferáció kettős (motilitás és proliferáció) Kettős Kettős
Receptor gp78 ? ? ? ? IR EGF-R, c-erb TNF-R55, TNF-R75 TGFβ-R I., II. c-met
Kettős Kettős Kettős Kettős
TGF-R1-R4 P80, p120 IL-6R, gp130 Rα p80 , Rβ p170
Tumorsejt motilitás
AMF - AMF receptor
Tímár és mtsai. Clin Exp Metast (2001)
Áttétképző képesség: heterotopiás kölcsönhatások
Tumorsejt – mesenchyma kölcsönhatás (fibroblaszt…., stroma) Tumorsejt – endotélsejt kölcsönhatás (hematogén/limfogén áttétképzés) Tumorsejt - immun effektor kölcsönhatás (lokális + keringési) Tumorsejt - trombocita kölcsönhatás (makro/mikroaggregáció)
Áttétképző képesség alapjai
Túlélő képesség (nem elsősorban proliferációs aktivitás) Szerv-specificitás Genetikai heterogenitás
Limfatikus invázió
Lokális invázió
Hematogén invázió
+ -
+ +
+
+ +
+/+/-
+/+/-
Ereződés nyirokér vérér Immunválasz Ineffektív effektor Immunszuppresszíó Matrix-interakció Adhézió Degradáció Migráció Intravazáció Adhézió Degradáció Migráció Keringés (kölcsönhatások) Makrofág Leukocita Limfocita Trombocita Áttét Extravazáció Matrix-interakció Alvó állapot Proliferáció Érellátás immunválasz
+ + + nyirokér +
vérér + + +
nyirokkeringés + + nyirokcsomó + + + ? -
vérkeringés + + + + zsigeri szerv + + + + + +/-
?
Lymphatic metastatic cascade (immune selection) LND
LND
Cortical arrest /extravasation Virtual BM
Passive/active lymphatic transport 106 cells Intravasation (lymphatic) Subendothelial Virtual BM Local Invasion
Secondary growth matrix adhesion 102 cells degradation migration
Matrix adhesion degradation migration
Matrix adhesion degradation migration
109-11 tumor cell PRIMARY TUMOR Lymphangiogenesis
Matrix adhesion degradation migration Interactions with antigen-presenting cells (dendritic) immune-effectors (T cells, NK cells)
Nyirok-kapilláris sajátosságai •Nincsen összefüggő bazális mebránja •Nincsen pericity borítása •Transmigrációs lehetőségek… •Markerek: •HA receptor (lyve1) •Desmoplakin •Podoplanin (mucin) •VEGFR3 •PALE
Gégerák nyirokerei
CD34, FVIII (vérér) Nyirokér: CD31 LYVE (HA rec) podoplannin
Primer tumor
regionális nyirokcsomó
3. Ábra.
CorticalisŐrszem-nyirokcsom Medulláris/sinusoidalis ó
(regionalis)
Figure?3 Emerging Hallmarks and Enabling Characteristics An increasing body of research suggests that two additional hallmarks of cancer are involved in the pathogenesis of some and perhaps all cancers. One involves the capability to modify, or ...
Tumor infiltrating (lymphoid)cells: TIL
T sejt B sejt Makrofág
neutrofil
Immunszuppresszió alapjai
Immunszuppresszió alapjai
Haematogén metastatizálás
Hematogenic metastatic cascade Metastasis maintenace genes (organ selectivity) (LUNG)
Liver metastasis
<10 2 (angiogenesis) Extravasation Adhesion (subendoth. BM) Degradation
Circulation v. Portae v. Cava inf.
10 6-7 Intravasation Adhesion (subendoth.BM) Degradation
Migration
Tumor cell-host cell Interactions: NK, MPH, platelet
Migration Adhesion Local invasion (Basement membr) Degradation Migration
10
9-11
Metastasis inititating genes
Primary tumor (angiogenesis)
intravazáció
Vérkeringés -
áttétképzés
Daganatsejtek prokoaguláns képessége
Trombin-receptor PAR1 TF tromboplasztin „cancer procoagulant”
trombin
Invazív daganatsejt jellemzője • Matrix metalloproteáz termelés /TIMP hiány • Cisztein proteáz: Cathepsin termelés / steffin-hiány • Szerin proteáz: uPA termelés / PAI hiány • Plazmin-képződés…… (fibrinolízis)
Trombocita gének daganatokban • CD41 (GPIIb, integrin αIIb) • Tr. 12-lipoxigenáz • PECAM/CD31 (trombocita adhéziós molekula) • Thrombin-receptor (PAR1-4)
rolling Seconds (sec) platelet
docking minutes (sec)
locking/activation minutes/hrs (min)
reaction day(s) (órák / nap)
αIIbβ3 integrin
thrombocytereceptor BRIDGE
Cancer cell
Endothel glycoprotein P-selectin/CD62
carbohydrate basic peptidesfibrinogen heparan sulphate PG glycoprotein PSGL1 αIIbβ3 / αvβ3 cancer receptor HSpg sLeA-sLeX Honn Tímár,1992, Tímár Oncology,2005
Távoli szervi extravazáció
Az un. Metasztatikus bölcső
n a y r a Prim
r e c n a c atic t s a t e dm
EPA
12/15-LOX
TNF-α α/IL-6
12/15-LOX TNF-α α/IL-6
PIF
12/15-LOX TNF-α α/IL-6
PIF
α-TNF-α/IL-6 Ab pentoxyfylline thalidomide
TNF-α α-IL-6
PIF
LMF
TNF-α α-IL-6 PIF UCP
SR59230
PS-341
UB-PS
troglitazone
β3ADR
UCP P C U
PPARγγ
adipocyte
UC P
PPARγγ
UCP
oD1 y M
striated muscle cell
Daganatos cachexia Molekuláris mechanizmusa
Időbeli lefolyás
Szervspecificit ásTumors Patterns of Metastatic Spread of Solid
Chiang A and Massague J. N Engl J Med 2008;359:2814-2823
Collecting veins
Left heart
Systemic circulation
Arterio-venous shunts in the lung
Tüdőáttét képzés • Bármelyik rosszindulatú daganat Superior/inferior v. cava……. (Limfatikus disszemináció d. thoracalison át v. cava superiorba vezet…….)
Emlőrák tüdőáttétképzéséért felelős génmintázata • • • • • • • • • •
Desmocollin2 (sejtadhézió) UDP glikoziltraszferáz8 (glikoszfingolipid szintézis) Integrin β8 (matrix adhézió) Fermitin-1 (sejtadhézió) Landemaine et al. CR, 2008 Epiregulin (EGFR ligand) COX2 MMP1/2 matrix metalloproteázok ANGPTL4 angiogén citokin Massague et al.NEJM 2008
Májmetasztatikus rákok • Vastagbélrák (rectum alsó harmad….NEM, tüdő) • Gyomorrák(portal vein) • Pancreasrák (splenic vein/portal vein) • (v. portae) • Malignus melanoma (aretiális) • Bármely rosszindulatú daganat….(arteriális)
Ubiquiter paracrín sejtmozgás-reguláló: HGF máj
HGF HGF
HSPG
c-met
tumorsejt
Csontáttétképző daganatok • • • • •
Prostatarák Emlőrák Tüdőrák Veserák Pajzsmirigyrák
Közös: bone matrix protein termelés
Arteriális disszemináció: kivéve prostatarák
Prostatarák
BONE-Metastazis <10 2 (angiogenezis) Extravazáció Adhézió (subendoth. BM) Degradáció •Periprostatic veins •Batson veins •v. vertebrae
Keringés 10 6-7
Intravazáció Adhézió (subendoth.BM) Degradáció Migráció
Lokális invázió (BM) 10
9-11
Adhézió Degradáció Migráció
Prostate cancer (angiogenesis)
Migráció
A
B
C
D
Molecular targets in bone metastasis Hr PT
α-PTHrP-Ab
P
OB -ST NK A R
BF
TC
L
RAN
OCP
β Ca++ TGF-β OC BF
BF BF
K
OPG RANK-Fc α-RANK Ab
Osteoplasticus csontáttétképzés Endothelin-1 uPA PSA (PTHrP)
tumorsejt BMP, ON, OPN
APase
+ osteoblast
PDGF + VEGF
+
osteocyta
IGF-I/II TGFβ Ca++ BMP, ON, OPN
Agyi áttétképzés • • • •
Emlőrák Tüdőrák Veserák Malignus melanoma
Arteriális disszemináció
Emlőrák agyi áttétképzéséért felelős gén mintázat
• • • • • •
COX2 Hb-EGF EGFR ligand…… ST6GALNAC5 szialil-transzferáz MMP1 metalloproteáz ANGPTL4 angiogenezis Bos et al. Nature, 2009
Meta-gének • • • • • • • •
CD44v6/v3 NEDD9: FAK szabályozó….. EMT szabályozók:epithelialmesenchymal transition TWIST tf (bHLH) E47/E2A (bHLH) SIP1, Slug, Snail (Zn finger típus) FOXC2 goosecoid
Meta-szuppresszor gének • BRMS1 (kromatin remodeling), gap-junction communikáció • CRSP3 tf • KAI1/CD82 sejtadhéziós molekula (EGF antagonista) • KISS1(metastin): a GPCR45 ligandja (DRIP130 tf) • E-cadherin (CDH1): CAM • RhoGDI-2 : Rho gátló • MAPK gátlók: NM23(NDPK), VDUP1, MKK4
Az áttétképzés 3 genetikai modellje primary tumor metastasis
Same-gene-model
„késői” T stádiummal nő az áttétek rizikója
Clonal evolution
folyamatos
Parallel-evolution
„korai” emlőrák Melanoma 106 sejtes mérettől
Prognosztikus genomika
Az emlőrák szövettani típusai • • • • • • • •
Invazív ductalis rák IDC (75%) Invazív D/L rák (7%) Invazív lobuláris rák (8%) Colloid carcinoma (2.4%) Medulláris carcinoma (1.2%) Inflammatorikus carcinoma (1.5%) Tubuláris carcinoma (1.5%) Papilláris carcinoma (1%)
Prognosztikus patológia/molekuláris Mikro-/makro-array 1./ 2./ 3./ 4./
(jobb mint az Anjuvant-Online prognosztika)
Mammaprint-70 gén (Amszterdam) Rotterdam-76 gén OncotypeDX-21 gén (MD Anderson) Gene Expression grade index 97-gene
MINDACT trial Transbig trial TAILORX trial GR2-BRC
(3 gén átfedés?????)
Genetika: Hormonreceptor: Prolif Proteolízis
Her2, (GRB7) ER, PgR, BCL2, SCUBE2 ki67, STK15, survivin, ciklinB1, MYBL2 stromelysin, CatL2
Egyéb…
GSTM1, BAG1, GAPDH (hypoxia), RPLPO, GUS, TRFC…
Oncotype RS: N0/ER+BRC • 0-100%, a 16 gén mRNS expressziójára alapozva • • •
0-18%= low risk 18-31%= intermedier risk 31- %= high risk
•
Calculation: RSu: (+0.47xGRB7score-0.34xERscore+1.04xprolif score+0.1x inv score+0.05xCD68-0.08xGSTM1-0.07xBAG1)
• 10 éves túlélés: • low 6.8%, intermed 14.3%, high risk 30.5% (p+) Paik et al. NEJM 351:2817,2004
Risk assesment/BRC-N0 70 gén mammapri nt HR
76-gén
GGI
HR
HR
életkor
1.51
1.78
1.73
T (cm)
1.3
1.27
1.22
ER status
0.82
0.6
0.78
grade
0.93
1.51
0.75
Risk-gene
7.1
3.39
6.42
