Általános daganattan II. A daganatkeletkezés molekuláris mechanizmusa Tímár József
Douglas Hanahan , Robert?A. Weinberg Figure?1 The Hallmarks of Cancer This illustration encompasses the six hallmark capabilities originally proposed in our 2000 perspective. The past decade has witnessed remarkable progress toward understanding the mechanistic underpinnings of eac... Hallmarks of Cancer: The Next Generation Cell Volume 144, Issue 5 2011 646 - 674
Onkogének változásai malignus daganatokban 1./ amplifikáció (génkópia-szám sokszorozódás >2) 2./ transzlokáció (kromoszóma-törés, szabályozási zavar) 3./ pontmutáció (működési zavar)
Eredmény:
FOKOZOTT MŰKÖDÉS
ONKOSZUPPRESSZOR GÉNEK KÁROSODÁSA DAGANATOKBAN 1./ mutációs funkcióvesztés 2./ LOH: loss of heterozygosity (2 fékből egy elvész) 3./ kromoszóma-deléció EREDMÉNY 1./ proliferáció-gátlás csökken 2./ gátolt apoptosis 3./ csökkenő génhiba-kijavítás
DNS hibajavítás, p53
HER2 genetika rákokban HER2 mutation emlőrák.:DICEC-delp95 Gyomorrák Ováriumrák Endometriális rák
amplification + + + +
EGFR2/HER2 signaling
Anti-HER2 antibody
HER2 emlőrákban
3+ CB11…immunhistochemistry
Amp HER2/CEP17: FISH
EGFR genetika rákokban EGFR mutation Glioblastoma-vIII/EC-del tüdőadenocc TKex19-21 fejnyakirák EC-del vastagbélrák EC-del melanoma EC-del
amplification + + + + +(NM)
EGFR(1)
AKT/mTOR S6K, GSK
bélnyálkahártya
EGFR3+
EGFR jelpálya
1
2
3
4
Survival adaptátion
K-----N
Apoptosis-rezisztencia Mitogenezis
Motogenezis
RAS és BRAF mutáció emberi rákokban Cancer type
K-RAS
H-RAS
N-RAS
B-RAF
Pancreatic
60 (70-80)*
0
2
3
Colorectal
32 (45-50)*
0
3
14 (10-15)*
Bile duct
33
0
1
14
NSCLC
19
1
1
2
(adenocarcinoma)
(35)*
Ovarian
17
0
4
15
Endometrial
15
1
0
1
Cervical
9
9
1
0
Hepatocellular
8
0
10
3
Myeloid
5
0
14
1
Thyroid
4
5
7
27
Breast
4
0
0
2
Urinary bladder
4
11
3
0
Malignant
2
6
18
43 (70)*
1
0
0
0
leukemia
melanoma Renal cell
EGFR-RAS paradoxon wtEGFR--------------wtRAS (EGFR ampl) CRC, NSCLC, HNSC wtEGFR---------mutánsRAS (EGFR amp) CRC, NSCLC, pancreatic cancer mutánsEGFR---------wtRAS (EGFR ampl) NSCLC mutánsEGFR----mutánsRAS…extreme rare
B-RAF aktiváló mutáció (V600E) Cutan melanoma 70% pajzsmirigyrák (pap) 50% Ovariális rák (low grade, serosus) 30% vastagbélrák 5-10%
RAS- BRAF paradoxon K-RAS- B-RAF mutáció egymást kizárja (tüdőrák, vastagbélrák) N-RAS- B-RAF mutációk kizárják egymást (melanóma)
Más kináz onkogének KIT mutation amplification GIST jm, TK nonUV melanoma TK PDGFR GIST EC-del, TK DFSP fusion géne (coll) ABL CML fusion gene (BCR) -
C-KIT mutations in GIST Exon 11 (juxtamembrán): EC domén deléció EC
TK-domén
Citoplazmatikus KIT-IHC
Cod557,558: ROSSZ PROGNÓZIS!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
•Exon 9, 13,17 mutációk rare (9-EC, 13,17 TK) •Ex 17-mut: GLEEVEC RES •CLASsic morphology::::::::::::::::::::::::::::::::: NO GENE-AMPLIFICATION (FISH nem szükséges) Tabone et al BBA 1741:165,2005
PDGF receptor mutációk GIST Exon 12 (deléció vagy missense) EC domén del Exon 18 (del or missense) GLEEVEC-RES Exon 14 pointmutation EC domén No parallel c-kit mutation Morfológia: pleiomorf, óriássejtes Lokalizáció: gyomor (ex14/cod2125) epitheloid PDGFR: citoplazmatikus (dot)
Lasota et al. Lab Invest 86:94,2006
Martin et al. JCO 23:6190,2005
Breakpoint Cluster Region (BCR) Chr22-BCR (S/TK) Chr9-ABL onkogén (TK) t22-9: BCR-ABL (p210)
Chronicus Myeloid Leukemia
Anaplastic Lymphoma Kinase struktúrája és szerepe apoptosis
sejtmozgás Inzulin-receptor család tirozin-kináz tagja: Ligand: Midkine/pleiotropin Agyfejlődés, idegfejlődés szabályozó
ALK translokációk daganatokban: ALKOMAS génhiba
daganat
ALK
TK mutáció/ampl
NBL
ALK
ALK-NPH 2/5
ALCL
ALK
ALK-ALO17
ALCL
ALK
ALK-TFG
ALCL
ALK
ALK-SQSTM1
ALCL
ALK
ALK-MSN moesin
ALCL
ALK
ALK-MYH9 myosin
ALCL
ALK
ALK-HMGIC
IMFT
ALK
ALK-RANBP2
IMFT
ALK
ALK-CARC
IMFT
ALK
ALK-ATIC 2/2 inv
ALCL, IMFT
ALK
ALK-CLTC 2/17 clathrin
ALCL, IMFT
ALK
ALK-SEC31A
ALCL, IMFT
ALK
ALK-TPM3 2/1 troponin
ALCL, IMFT, histioc
ALK
ALK-TPM4 2/19
ALCL, MFT, oeCC
NBL
ALCL
IMFT
ALK-transzlokáció tüdőrákban génhiba
következmény
ALK
Mutáció/amp/LOH Y1604+ALK
ALK
EML4-ALK inv(2)(p21p23)
ALK+IHC Konst akt
ALK
EML4-ALK
CRC,BRC
ALK
TGF-ALK
2/3tr
ALK+, konst akt
ALK
KIF5B-ALK 2/10tr
ALK+, konst akt
• ALK
génhiba: EGFRvad, KRASvad •ALK génhiba: adenocarcinoma (pecsétgyűrűsejtes…) •ALK génhiba: nemdohányzó, fiatal ffi
* * * *
Pax8/tf
Pajzsmirigyrák pathway
Gene defect histology
%
Membrane receptor
RET-TK mutation
medullary
100
RET-TKfusion gene
papillary
15
MAPK signaling
RAS follicular mutation-c61
40
RAS papillary mutation-c61
15
B-RAF mutation
papillary
45
PAX8/PPAR g fusion
follicular
30
Teljesgenom szekvenálás
Myseq: 1000-USD genome
Vastagbélrák keletkezése klasszikus APC N
K-ras
DCC
p53
Citoszkeleton Jelátvitel jelátvitel adhéziós molekula
T transzkripció
mutátor MSH MDM2
TGFbRII APC/ K-ras/ DCC/ p53 T
N Mutáció növekedési faktor receptor
+ klasszikus út
Figure?2 Intracellular Signaling Networks Regulate the Operations of the Cancer Cell An elaborate integrated circuit operates within normal cells and is reprogrammed to regulate hallmark capabilities within cancer cells. Separate subcircuits, de...
Matematika Labeling index (LI): Ts/Tc (S-fázis,Sejtciklus-idő) Ki67 (ciklus-marker), mitotic index (M fázis) Növekedési frakció: proliferáló/ P+nyugvó) Sejtvesztési ráta: 1-számoltDT/mértDT
Sejtkinetika adatok DT (weeks)
S-phase (hr)
Cycle (hr)
LI (%)
14
21
60
2
vastagbélr 90 ák
17
72
3
tüdőrák
11-21
20
108
8
NHL
4
12
48
30
18
60
8
emlőrák
AML
Mitózis ráta MI/apoptosis ráta
Növekedés dinamika rákokban
cell number (log10)
Cancer at death: 1 kg
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Clinically detectable tumor 1 cm3/ 1 gr Microscopic tumor: 1 mm3/ 1 mg
Breast cancer 5 year
0
10
20
30
population doubling
40
Kompresszív
Invaziv növekedés
Daganatos stróma
Kötőszövet (fibroblasts)- Mallory trikróm festés
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 ...
Figure?4 The Cells of the Tumor Microenvironment (Upper) An assemblage of distinct cell types constitutes most solid tumors. Both the parenchyma and stroma of tumors contain distinct cell types and subtypes that collectively enable tumor growth ...
Antitumor immune response
(C.K. Brown, J.M. Kirkwood, 2001)
Ag TCR
Tumorsejt MHC I
CD28
CD8+ T-sejt Limfokin
B7
CD28
Antigénprezentáló sejt
CD4+ T-sejt MHC II
Ag
TCR
Antitumor immunológiai tolerancia (immun”escape”) lehetséges okai és mechanizmusai Tumorsejt
Immunrendszer
• Csökkent MHC-expresszió • Tumor Ag csökkent expressziója, vagy kis affinitású kötődése TCR-hez (autoAg!)
Ignorancia
• Ag-feldolgozás zavara (DC: immunproteaszóma; tumorsejt: TAP-negatív • Tumorsejt általi Ag-prezentáció nem megfelelő (kostimulációs szignál hiánya) • Immun-inhibitor faktorok termelése (TGF-β, IL10, VEGF, α-MSH, IL-6, PGE2) • Apoptózis-rezisztencia (granzyme-B receptor, Fas, APAF-1; bcl-2)
Anergia Szuppresszió
Tumor infiltrating (lymphoid)cells: TIL
T sejt B sejt Makrofág
neutrofil
Immunszuppresszió alapjai
Immunszuppresszió alapjai
Douglas Hanahan , Robert?A. Weinberg Figure?1 The Hallmarks of Cancer This illustration encompasses the six hallmark capabilities originally proposed in our 2000 perspective. The past decade has witnessed remarkable progress toward understanding the mechanistic underpinnings of eac... Hallmarks of Cancer: The Next Generation Cell Volume 144, Issue 5 2011 646 - 674
Pediatric kidney cancer (nephroblastoma)
Tumor „fészek”
O2 diffusion (70 µm)
Nutrient diffusion (max. 250 µm) kapilláris
Hypoxia jelátvitel és a rák
Onkogenic signaling and HIF activation
RAS-RAF-ERK
mTOR
Table 1. Physiological pro-angiogenic factors factor
receptor
VEGF165 VEGF121 VEGF189 VEGF206 PLGF-152/131 Ang-1 FGF1-9 HGF IGF-1,2 PDGF EGF G-CSF PD-ECGF (thymidine phosphorylase) Cytokines TNFα IL-1b IL-6 IL-8 Chemokine PBSF/SDF1 Hormones Estrogen androgen leptin Bioactive lipids PAF PGE1,2 TXA2 12-HETE Matrix proteins thrombin Fibrin CYR61, CTGF
FLT1 FLK1/KDR
Growth factors
Neuropilin TIE2 FGFR c-met IGFR PDGFR EGF GCSFR
TNFR1 IL-1R IL-6R IL-8R CXCR4 ER-β AR OB-Rb PAFR PGR TXR HETE-R (?) THRR αvβ3, V-cadherin αvβ3
Footnotes: EGF: epidermal growth factor, FGF: fibroblast growth factor, G-CSF: granulocyte-colony-stimulating factor, HGF: hepatocyte growth factor, IGF: insulinlike growth factor, PAF: platelet-activating factor, PDGF: platelet-derived growth factor, PD-ECGF: platelet derived endothelial growth factor, PGE1,2: prostaglandin E1,2, PLGF: placental growth factor, TXA2: thromboxaneA2, VEGF: vascular endothhial growth factor
endothelsejt
RCC sejt
VEGFR2 receptor signaling in endothelial cells
Cancer vessels
Endotél----pericyta
A rák ereződésének formái Neoangiogenesis Postnatális vasculogenesis Ér incorporation Glomeruloid „angiogenesis” Vasculogén mimicry
VEGF
CD34 Breast cancer (DIC)
MVD
Vessel incorporation
T
Glomeruloid vessels in brain micrometastases
Host vessel •elongation •dilatation
Döme et al Neuropath Exp Neurol,2003
Tumoral Sinuses in Melanoma and Breast Cancer Kellner B. S MV
Tímár et al.POR,2000
