ONKOGENETIKA Spojuje: - lékařskou genetiku - buněčnou biologii - molekulární biologii - cytogenetiku - virologii
• Důležitost spolupráce různých specialistů při detekci hereditárních forem nádorů - (onkologů,internistů,chirurgů ,kožních lékařů)
• Onkolog - základní onkologická rodinná anamnéza - pravidelné kontroly: aktualizace údajů o rodinné anamnéze - sdělení pacientům: možnost dědičné etiologie onemocnění; molekulárně genetické vyšetření (je-li dostupné)
• Pacient - rozhoduje: molekulárně genetické vyšetření informace příbuzným (familiární výskyt nádorů) - písemný souhlas k testování příp. genové mutace - testování zdravých příbuzných v riziku: od 18-ti let věku (s výjimkou FAP)
Hlavní indikace ke genetickému vyšetření 1.
Familiární formy karcinomů - nádory prsu, vaječníků,dělohy a nádory kolorekta u dvou nebo více příbuzných prvního nebo druhého stupně
2.
Kombinace různých typů nádorů - které jsou neobvyklé, u příbuzných prvního a druhého stupně a výskyt je v mladém věku; např. Li - Fraumeni syndrom
3.
Cowdenův sy - nádory prsu, kolorekta, štítné žlázy, hamartomy sliznic a kůže
Vyšetření u sporadických forem: Unilaterální nádory prsu a ovaria diagnostikované do věku 35 let Bilaterální nádory prsu a ovaria – první diagnosa do věku 50 let Duplicity - karcinom prsu, ovaria, dělohy a kolorekta v jakémkoliv věku
VÝVOJ MALIGNÍHO NÁDORU • Rakovina jako genetická choroba - genetická choroba na buněčné úrovni - ve většině případů způsobena somatickými mutacemi, které vznikají buď spontánně nebo jsou indukovány – fyzikálními faktory – chemickými karcinogeny – biologickými faktory - aby karcinogen uskutečnil změny v příslušném genu (vedoucí k tvorbě ireverzibilního maligního nádoru), musí mít mutagenní účinky - genotoxický karcinogen = vyvolává tvorbu maligního nádoru v somatických buňkách většinou genovými mutacemi - negenotoxické karcinogeny = neindukují genové mutace, neporušují DNA, ale podporují expanzi potencionálních nádorových buněk vzniklých vlivem genotoxického karcinogenu
VÍCESTUPŇOVÝ VÝVOJ KARCINOMŮ • Latentní fáze – několik měsíců – roků – karcinogenní podnět nevyvolává tvorbu nádoru v jednom stupni – geneticky pozmění normální buňku – zvýšená rychlost dělení: klonální expanze
Pouze 5% všech nádorů vzniká mutacemi v zárodečných buňkách.
DRUHY tzv. RAKOVINNÝCH GENŮ • PROTOONKOGENY a ONKOGENY • TUMOR SUPRESOROVÉ GENY • MUTÁTOR GENY 1) protoonkogeny a onkogeny protoonkogen = strukturní gen euk. buňky, kóduje protein, podílející se funkčně na regulaci dělení buněk a jejich diferenciaci - protoonkogeny: nutné pro normální růst, dělení a regulovanou diferenciaci buňky (změny – mutace v protoonkogenu – ztráta těchto funkcí – neregulované dělení – tvorba maligního nádoru) onkogen = varianta protoonkogenu vyvolávající neoplastickou transformaci buňky, účinek onkogenu na fenotyp – dominantní – i za přítomnosti své „protoonkogenní“ alely
AKTIVACE PROTOONKOGENŮ c-onc c onc • Specifické mutace - nukleotidová substituce – změna smyslu kodonu – aktivace protoonkogenu - protoonkogeny z rodiny RAS • Amplifikace - vytvoření kopií na chromozómu – zesílená exprese - častá (pokročilejší stádia vývoje tumoru) • Chromozómová přestavba - translokace (poziční efekt) – nový silný promotor – stimulace transkripce • Inzerční mutageneze a děje spojené s transdukcí virů - vsunutí DNA viru náhodně do různých oblastí genomu – inkorporace do protoonkogenu, příp. jeho blízkosti Tyto mechanismy pouze v somatických buňkách. Výjimkou je gen RET- aktivovaný onkogen – lokalizován v zárodečných buňkách – příčina familiárního výskytu rakoviny.
RET gen (aktivovaný onkogen) • FAMILIÁRNÍ MEDULÁRNÍ KARCINOM ŠTÍTNÉ ŽLÁZY (FMTC) • MNOHOČETNÉ ENDOKRINNÍ NEOPLAZIE (MEN2a a MEN2b)
• RET protoonkogen – 10q11
ONKOGENY VYSKYTUJÍCÍ SE V LIDSKÝCH MALIGNÍCH NÁDORECH • RAS (G – proteiny) - vnímavý na mutace s tvorbou abnormálního proteinu - sarkomy, neuroblastom, retinoblastom, melanom, rakovina plic, močového měchýře, prsu, leukemie, lymfomy • SIS (Růstové faktory) - osteosarkom, fibrosarkom, gliom, karcinom prsu • ERB – B (Receptory růstových faktorů) - skvamocelulární rakovina, adenokarcinom slinné a prsní žlázy
• CHRONICKÁ MYELOIDNÍ LEUKEMIE (CML) • dlouhé chronické období (preleukemická fáze), přítomná porucha myelopoézy (v krvi ještě nejsou typické změny) • dramatický zvrat (blastická krize) – nastává nečekaně náhle, v krevním obraze nález velmi nezralých buněk myeloidní řady • cytogenetický nález: chromozóm Ph – Philadelphia (22)
• BURKITTŮV LYMFOM (BL) - nádor vzniklý z T – lymfocytů, začíná v čelistech, postihuje děti - častý nádor v tropických oblastech Afriky (1 : 10 000), - sporadický výskyt po celém světě - translokace t(8;14); t(2;8); t(8;22)
2) Tumor supresorové geny (antionkogeny) tumor supresorové geny = udržují buňku ve stadiu klidu (G0) (antionkogeny) -
-
produktem jednoho z tumor supr. genů – protein p53 (pozitivně aktivuje CDK inhibitor p21) – ztráta p53 – nedostatečné množství inhibitoru – neregulovatelná proliferace buněk mutace alel tumor supresorových genů – inaktivace – neinhibuje dělení buňky mutantní formy tumor supresorových genů vznikají v zárodečných buňkách (dědičné) a jsou ve svém účinku na fenotyp buňky recesivní Jedna normální alela je stále dostatečnou ochranou před vznikem rakovinného procesu.
• RETINOBLASTOM 1 : 20 000 autozomálně dominantní typ dědičnosti choroba dětí; nádor sítnice gen RB1 na 13. chromozómu (13q14) inaktivace obou kopií genu RB1 dědičná forma – 1 rodičovský chromozóm – změna v oblasti genu RB1 (nejčastěji delece) • somatická mutace v buňkách sítnice – tvorba nádoru • dědičná forma – bilaterální nádor sítnice (30 %) – i nenádorové som. buňky organismu nesou inaktivní alelu RB1 • nedědičná forma – unilaterální nádor sítnice (15 %) – v 1 som. buňce min. 2 som. mutace inaktivující RB1 – pouze nádorové buňky mají mutaci v obou alelách RB1 (nenádorové buňky standardní alely RB1) • • • •
SCHEMATICKÉ ZNÁZORNĚNÍ VZNIKU RETINOBLASTOMU
•
LI - FRAUMENI SYNDROM 1:50 000 autozomálně dominantní typ dědičnosti
• vysoké riziko vzniku rozsáhlého spektra rakovinných procesů (nádor prsu, mozku, osteosarkom a leukemie), které se projevují v ranném dětském věku • dispozice se dědí prostřednictvím alely genu TP53 s bodovou mutaci (17p13) • FAMILIÁRNÍ ADENOMATÓZNÍ POLYPÓZA (FAP, APC) 1:5 000 – 7 500 autozomálně dominantní typ dědičnosti • tvorba několika set až tisíců adematózních polypů uvnitř tlustého střeva a rekta; extrakolonické projevy • výskyt polypů ve věku 40 – 50, preventivní kolektomie • bez kolektomie – malignita • APC gen, 5q21
• WILMSŮV TUMOR (WT) 1:10 000 • nefroblastom • 8 % dětských nádorů, nejčastější solidní nádor u dětí • gen WT1: 11p13 • familiární případy – oboustranné (ve věku 30 měsíců) • nádor složen z nediferencovaných buněk a vzniká maligní transformací ledvinové kmenové buňky, která ztratila schopnost diferenciace • nádor může být izolovaný nebo součástí některých syndromů, např. WAGR – WT, aniridie, závažné urogenitální anomálie, mentální retardace
• DĚDIČNÝ NÁDOR PRSU A VAJEČNÍKŮ • 5 – 10 % nádorů prsu je dědičného původu • geny BRCA1 a BRCA2 predisponují jedince k rakovině prsu • BRCA1: 17q21 – 40 % familiárních případů rakoviny prsu – 80 % familiárních případů rakoviny prsu a vaječníků • BRCA2: 13q12 – predisponuje k rakovině prsu – méně rozhodující při predispozici rakoviny vaječníků – zvýšené riziko rakoviny pankreatu a prostaty u mužů
• NEUROFIBROMATÓZA autozomálně dominantní typ dědičnosti • Typu 1 (NF1) 1 : 3 500 – gliom zrakového nervu, neurofibrom, neurofibrosarkom,astrocytom – gen NF1: 17q11.2 – klinický obraz: početné benigní neurofibromy, kostní anomálie, mentální retardace, skvrny barvy bílé kávy (na kůži) • Typu 2 (NF2) 1 : 50 000 – 100 000 – oboustranné akustické neurinomy – způsobují bolest hlavy, hluchotu, tinitus, parézu n. facialis a mentální poruchy – gen NF2: 22q12
Mutace germinálních tumor supresorových genů, vedoucí k familiárním tumorům
3) mutátor geny mutátor geny = integrita genetické informace – porucha : neefektivní replikace DNA – neefektivní oprava – změny v těchto genech zvyšují všeobecný výskyt mutací v buňkách 100 – 1 000x recesivní charakter – mechanizmus „dvou zásahů“
• HEREDITÁRNÍ NEPOLYPÓZNÍ KOLOREKTÁLNÍ KARCINOM (HNPCC) autozomálně dominantní typ dědičnosti predispozice vzniku rakoviny tlustého střeva bez úvodního polypózního stádia 10 – 15% všech nádorů tlustého střeva mutace v genech MSH2, MLH1, PMS1 a PMS2 kromě kolorektálního nádoru zodpovídají tyto mutace za vznik nádorů dělohy a žaludku • princip: mutace inaktivují proces reparace chybného párování bází při replikaci • • • • •
PŘÍKLADY DALŠÍCH DĚDIČNÝCH NÁDORŮ • DĚDIČNÝ MELANOM - 5 – 10% případů kožního maligního melanomu je dědičných - mnohočetné primární nádory - vznik ve věku 20 – 30 let DĚDIČNÝ MELANOM 1 - gen CDKN2A; chromozóm 9 DĚDIČNÝ MELANOM 2 - gen CDK4; chromozóm 12
DĚDIČNÉ DEFEKTY OPRAVY DNA (syndromy spontánní instability chromozómů) • XERODERMA PIGMENTOSUM 1 : 250 000 autozomálně recesivní - defekty reparačních genů - klinické příznaky: kůže přecitlivělá na sluneční záření, rakovina kůže, hojné nádory
• ATAXIE TELEANGIEKTÁZIE 1 : 40 000 – 100 000 autozomálně recesivní
• hypersenzitivita na ionizační záření a radiomimetika • karyotyp: zlomy a translokace chromozómů • klinické příznaky: okulokutánní teleangiektázie, poruchy koordinace tělesných pohybů, imunodeficience, náchylnost k neoplázii Tlymfocytů, lymfomy
• BLOOMŮV SYNDROM 1 : 100 000 autozomálně recesivní - klinické příznaky: zpožděný růst, citlivost ke slunečnímu záření, nádory různého typu • FANCONIHO ANÉMIE 1 : 350 000 autozomálně recesivní - klinické příznaky: pancytopenie, anémie způsobená ubýváním kostní dřeně, myeloidní leukémie
POUŽITÁ LITERATURA: Sršeň Š., Sršňová K.: Základy klinickej genetiky. Osveta, Martin, 3. vydání, 2000.
Rosypal S.: Úvod do molekulární biologie. Třetí díl. 3. vydání, 2000.
Kolář Z. a kolektiv: Molekulární patologie nádorů. ISBN 80-86297-15-2.
