Cancerul se dezvolta ca urmare a mutatiilor la nivelul genelor care controleaza proliferarea si moartea celulara. Aceste gene pot fi separate in doua categorii majore: oncogenele si genele supresoare de tumori.
. Oncogenele reprezinta variantele mutante (activatE) ale unei clase de gene normale numite protooncogene. Activarea acestor gene este rezultatul unor mutatii cu castig de functie. Oncogenele au efect dominant la nivel celular; ca atare, o singura alela mutanta (activatA) este suficienta pentru modificarea fenotipului celular.
. Genele supresoare de tumori sunt gene care blocheaza dezvoltarea neoplaziilor maligne prin reglarea cresterii si proliferarii celulare. Mutatii cu pierderea functiei acestor gene conduc la proliferare si crestere celulara necontrolate si la apoptoza ineficienta. Genele supresoare de tumori se manifesta ca gene recesive la nivel celular, pentru convertirea fenotipului fiind necesara pierderea sau mutatia ambelor alele (inactivarea alelicA).

1. ONCOGENELE

Primele date despre existenta oncogenelor au fost aduse la sfarsitul anilor '60 prin studiul unor virusuri capabile sa induca dezvolarea unor tumori la diverse specii animale. Ulterior s-a demonstrat ca o singura gena din structura acestor virusuri poate fi responsabila de aceasta transformare. Primul exemplu a fost gena src a virusului sarcomului avian Rous . Asemenea gene au fost denumite oncogene virale (v-onC). Gene inrudite ca secventa cu cele ale retrovirusurilor oncogene au fost insa identificate si in ADN-ul celulelor umane normale. Aceste gene indeplinesc functii in controlul cresterii si diferentierii celulare, iar activarea lor necorespunzatoare, ca moment si ca loc, poate conduce la aparitia cancerului. Genele celulare normale au fost denumite protooncogene, iar variantele lor activate - oncogene celulare (c-onC).
Au fost identificate si virusuri oncogenice umane. Printre acestea se numara atat virusuri ARN (precum virusul HTLV1 implicat in etiologia leucemiilor adulte cu celule T sau virusul hepatitic tip C care determina cancere hepatocelularE), cat si virusuri cu genom ADN (cum sunt, de exemplu, virusul Papilloma - HPV - implicat in producerea cancerelor tractului genital, virusul hepatitic tip B - hepatocarcinoame, virusul Epstein-Barr - limfomul Burkitt, virusul HV40 - mezotelioame sau virusul herpetic tip 8 - sarcomul KaposI).
La sfarsitul anilor '70 a fost dezvoltata o modalitate complet diferita de identificare a oncogenelor, bazata pe metode de transformare celulara. Asemenea experimente au permis introducerea prin transfectie a unor fragmente de ADN provenite din celule canceroase umane in culturi de celule non-neoplazice (linia de fibroblasti NIH-3T3). Prima gena care a indus transformarea tumorala prin aceasta tehnica a fost o varianta mutanta a genei HRAS, o protooncogena deja cunoscuta din studiile retrovirale.
In sfarsit, o alta sursa de identificare a oncogenelor a fost analiza punctelor de ruptura din translocatiile cromozomice asociate constant cu anumite forme de cancer. Asemenea exemple sunt gena MYC in limfomul Burkitt ori gena ABL in leucemia mieloida cronica.
In prezent sunt cunoscute peste 100 oncogene (vezi tabelul 17.1). In functie de nivelul celular unde actioneaza proteinele codificate de acestea, oncogenele pot fi clasificate in mai multe categorii (figura 17.1):
(1) oncogene care codifica factori de crestere (de exemplu PDGFB);
(2) oncogene care codifica receptori ai factorilor de crestere (de exemplu EGFR, RET);
(3) oncogene care codifica componente ale cailor de semnalizare intracelulara (de exemplu familia RAS, gena ABL);
(4) oncogene care codifica proteine nucleare, in special factori de transcriptie (de exemplu MYC);
(5) oncogene care codifica proteine implicate in controlul ciclului celular (de exemplu MDM2).

Tabelul 17.1. Exemple de oncogene activate in cancerele umane

Oncogena Localizarea cromosomica Functia proteinei codificate
ABL 9q34.1 tirozin kinaza citoplasmatica
CCND1 11q13 ciclina D1 implicata in controlul ciclului celular
EGFR (ERBB1) 7p12.3-p12.1 receptorul pentru factorul de crestere epidermal
ERBB2 (HER2/neU) 17q21.1 receptor membranar tirozin kinazic inrudit cu EGFR
MDM2 12q14.3-q15 reglator al activitatii proteinei p53
MET 7q31 receptor transmembranar pentru factorul de crestere
hepatocitar (HGF)

MYC 8q24.1 factor de transcriptie

MYCN 2p24.1 factor de transcriptie

MYCL1 1p34.3 factor de transcriptie

PDGFB 22q13.1 subunitatea ß a factorului de crestere derivat din plachete

HRAS 11p15.5 proteina G citoplasmatica

KRAS2 12p12.1 proteina G citoplasmatica

NRAS 1p13.2 proteina G citoplasmatica

RET 10q11.2 receptor transmembranar tirozin kinazic pentru factorul neurotrofic
derivat din celulele gliale (GDNF) si pentru neurturina

Fiind gene dominante, majoritatea mutatiilor responsabile de activarea oncogenelor apar la nivelul celulelor somatice. Mutatiile germinale sunt considerate a fi, foarte probabil, incompatibile cu dezvoltarea embrionara. Sunt cunoscute totusi doua exceptii in care mutatiile oncogenelor pot fi transmise de la o generatie la alta, determinand forme ereditare de cancer:
. neoplaziile endocrine multiple tip 2 determinate de mutatiile oncogenei RET (vezi subcapitolul 17. D 1.1);
. cancerul renal papilar ereditar produs prin mutatia oncogenei MET.
Activarea oncogenelor in celulele somatice se poate realiza prin mai multe mecanisme:
1) Activarea oncogenelor prin mutatii punctiforme.
Acest mecanism este intalnit in cazul unor oncogene care codifica receptori transmembranari sau proteine citoplasmatice (exemple: gena RET, familia genelor RAS etc.). De pilda, genele RAS codifica proteine G (care leaga guanozin-trifosfat - GTP) implicate in caile de transductie ale semnalelor. Mutatiile punctiforme ale acestor gene conduc la sinteza unor proteine RAS anormale, capabile sa semnalizeze continuu, chiar in absenta GTP. Rezultatul este stimularea cresterii celulare si transformarea tumorala. Mutatiile RAS sunt observate in aproximativ 15% din toate cancerele (al doilea eveniment mutational ca frecventa dupa mutatia genei TP53), dar mult mai adesea in unele forme de cancer, cum sunt cele de colon, san, plamani si vezica urinara. In plus, genele RAS au fost documentate experimental a fi tinta mutationala a diversi carcinogeni.
2) Activarea oncogenelor prin translocatii cromozomice.
Uneori protooncogenele pot fi activate prin mutatii cromozomice, cel mai adesea translocatii. Au fost descrise peste 40 asemenea translocatii cu potential activator al unor oncogene, in special in leucemii si limfoame, dar si in unele sarcoame (vezi tabelul 17.2).
Exista doua mecanisme prin care translocatiile cromozomice pot conduce la activarea oncogenelor. In unele cazuri punctele de ruptura sunt localizate la nivelul intronilor a doua gene, rezultatul rearanjarii cromozomice fiind producerea unei proteine himerice, cu proprietati noi (mutatie cu castig de functiE). Cel mai cunoscut exemplu este translocatia intre cromosomii 9 si 22 intalnita in leucemia mieloida cronica (vezi caseta 17.1). Alterori translocatia activeaza o oncogena prin plasarea acesteia in apropierea unui promotor puternic din structura altei gene. Un asemenea exemplu il constituie activarea oncogenei MYC in limfomul Burkitt prin plasarea acesteia din pozitia sa normala (8q24) in proximitatea promotorului genei pentru lantul greu al imunoglobulinelor (14q32), foarte activ in celulele B care sintetizeaza Ig.
3) Activarea oncogenelor prin amplificare genica.
Amplificarea genica este un fenomen care are ca rezultat producerea mai multor copii ale unor oncogene normale structural. Fenomenul este responsabil de activarea unor oncogene precum cele din clasa MYC si ERB (vezi subcapitolul 17.B.).
4) Activarea oncogenelor prin insertie virala.
Retrovirusurile oncogene, ca de exemplu HTLV1, indeplinesc rolul unor vectori, transportand oncogene activate de la un organism la altul. Virusurile ADN actioneaza insa prin insertia in genomul gazda a unor oncogene fara corespondent uman (ca, de pilda, gena pentru antigenul T al virusului SV40 - implicat in etiologia mezotelioamelor, ori antigenele E6 si E7 ale papilomavirusului tip 16 - implicat in producerea cancerelor de col uteriN).

Caseta 17. 1.

Leucemia mieloida cronica (LMC)

LMC este o boala caracterizata prin expansiunea clonala a celulelor stem hematopoietice transformate malign, ceea ce are drept rezultat o crestere a numarului celulelor mieloide, eritroide si al plachetelor circulante. Transformarea celulelor circulante are loc ca rezultat al expresiei oncogenei himerice BCR-ABL.
Aproximativ 95% din pacientii cu LMC au un cromozom Philadelphia, produs prin translocatia t(9;22), iar restul au translocatii complexe sau variante ale translocatiei principale. Protooncogena ABL (AbelsoN) care codifica o tirozin kinaza citoplasmatica este localizata pe cromozomul 9q34, iar gena BCR (breakpoint cluster regioN), ce codifica o fosfoproteina, este localizata pe cromozomul 22q11. In cursul formarii cromosomului Philadelphia gena ABL este rupta la nivelul intronului 1, iar gena BCR cel mai adesea la nivelul intronului 11. In urma translocatiei, la nivelul cromosomului 22 se formeaza gena himerica BCR-ABL alcatuita din exonii 1-11 ai genei BCR si 2-11 ai genei ABL (vezi figura 17.1).

Figura 17.2. Translocatia t(9;22) care conduce la formarea cromosomului Philadelphia in LMC

Pana in prezent nu se cunosc pe deplin functiile proteinelor BCR si ABL. Proteina ABL se gaseste in citoplasma, nucleu si la nivelul membranei celulare si intervine in multiple procese: controlul ciclului celular, semnalizarea integrinica si dezvoltarea neurala. Proteina BCR este implicata in reglarea activitatii proteinelor din familia RAS si a GTP-azelor RAC si RHO. Spre deosebire de proteina ABL normala, proteina himerica are activitate tirozin kinazica constitutiva si este localizata in principal in citoplasma, unde se leaga intens de microfilamentele de actina. BCR-ABL fosforileaza cateva substraturi citoplasmatice si activeaza, probabil, o serie de cascade de semnalizare care controleaza cresterea si diferentierea, precum si adeziunea celulelor hematopoietice. Proliferarea necontrolata a celulelor stem hematopoietice conduce la eliberarea in circulatie a unor celule imature, generand LMC.
In cursul progresiei LMC pot apare modificari cromosomice noi, precum trisomia 8 sau 19, i(17Q) ori un al doilea cromozom Philadelphia. Aparitia acestor modificari are ca rezultat debutul crizei blastice.
Din punct de vedere clinic LMC se caracterizeaza prin evolutie trifazica. Stadiul initial (sau croniC) este caracterizat prin debut insidios cu manifestari precum fatigabilitatea, pierderea ponderala, splenomegalia minima sau moderata. In timp, LMC evolueaza spre o faza accelerata si apoi spre criza blastica caracterizata prin leucocitoza progresiva, anemie, trombocitoza sau trombocitopenie, febra, accentuarea splenomegaliei si leziuni osoase, cu evolutie fatala rapida.
Metodele de tratament utilizate constau in transplantul medular sau administrarea de alpha interferon pentru cei fara donori compatibili. Administrarea altor citostatice are efecte numai pe scurte perioade de timp. Identificarea proteinei de fuziune BCR-ABL a condus la sinteza unui inhibitor specific (Imatinib mesylate - GleeveC) capabil sa induca moartea prin apoptoza exclusiv a celulelor care exprima proteina anormala. Imatinib mesylate-ul este un medicament extrem de eficient si a devenit rapid agentul terapeutic de electie pentru cazurile noi de LMC pentru care nu este indicat transplantul medular alogenic.

2. GENELE SUPRESOARE DE TUMORI

Experimentele de fuziune celulara au evidentiat faptul ca fenotipul transformant al unei celule tumorale poate fi adesea corectat prin fuziunea celulei maligne cu una normala. Aceata arata ca tumorigeneza implica nu numai activarea dominanta a unor oncogene, dar si mutatii cu pierderea functiei ale altor gene. Aceste gene au fost denumite gene supresoare de tumori ("tumor-suppressor genes"). Deoarece celulele rezultate in urma acestor fuziuni sunt cu certitudine heterozigote, genele supresoare de tumori au efect recesiv la nivel celular.
Conceptele si metodele de cercetare ale genelor supresoare de tumori au fost definite prin studiul retinoblastomului, o forma rara de tumora oculara (vezi subcapitolul 17.D.1.2). Circa 60% din cazurile de retinoblastom apar ca tumori sporadice si unilaterale, iar 40% in cadrul unei boli ereditare cu transmitere autosomal dominanta, neoplazia fiind adeseori bilaterala, multicentrica si cu debut mai timouriu. Pentru a explica diferentele intre cele doua forme de boala, Knudson a propus in 1971 ipoteza celor doua evenimente ("two hits") necesare pentru transformarea unei celule normale intr-o celula tumorala. In cazurile de retinoblastom ereditar prima mutatie este mostenita si prezenta la nastere in toate celulele organismului. A doua mutatie poate aparea la nivelul uneia sau mai multor celule retiniene, ceea ce explica frecventa relativ crescuta a retinoblatoamelor bilaterale in forma familiala de boala. De asemenea, mostenirea primei mutatii explica debutul mai timpuriu al bolii.
Desi genele supresoare de tumori au efecte recesiv la nivel celular, posibilitatea aparitiei unei mutatii care sa inactiveze a doua alela in cel putin o celula a organismului este crescuta si, ca urmare, retinoblastomul ereditar (ca si alte boli genetice produse de mostenirea unor asemenea mutatii ale genelor supresoare de tumorI) au un model de transmitere dominant. Exista insa si forme ereditare de cancere determinate prin transmiterea unor mutatii germinale dar in care modul de transmitere a bolii este unul recesiv (vezi tabelul 17.4).
Cavenee si colaboratorii sai (1983) au demonstrat validitatea ipotezei lui Knudson si au evidentiat o serie de mecanisme raspunzatoare de inactivarea celei de-a doua alele a unei gene supresoare de tumori la nivel somatic. Autorii au comparat rezultatele obtinute in urma tiparii unor markeri polimorfici de pe cromosomul 13q (identificat a fi purtatorul genei RB - responsabila de producerea retinoblastomului ereditaR) al celulelor sanguine si al celulelor tumorale. Ei au observat unele cazuri in care probele din sange prezentau heterozigozitate pentru asemenea markeri, in timp ce celulele tumorale erau aparent homozigote. Concluzia a fost aceea ca fenomenul se datoreaza unuia dintre evenimentele Knudson: pierderea unei copii functionale a unei gene supresoare de tumori. Fenomenul a fost denumit pierderea heterozigozitatii ("loss of heterozygosity" - LOH).
Studiile citogenetice au permis identificarea mai multor mecanisme de inactivare a celei de-a doua copii a unei gene supresoare de tumori in cancerele ereditare (figura 17.3):

. deletii;

. recombinari somatice - prima dovada a existentei acestui fenomen la nivelul celulelor somatice;

. pierderea unui cromozom;

. pierderea unui cromozom asociata cu duplicatia cromozomului restant;
Pierderea heterozigozitatii este mecanismul cel mai frecvent de inactivare a celei de a doua alele in cancerele ereditare produse prin mostenirea unei gene supresoare de tumori mutante. Cand pierderea heterozigozitatii nu este observata, cel de-al doilea eveniment mutational este de regula o mutatie punctiforma sau inactivarea transcriptionala a celei de-a doua alele printr-un eveniment epigenetic (vezi subcapitolul C.2).
Identificarea genelor supresoare de tumori a fost realizata prin doua categorii de studii:
. clonarea pozitionala a genelor implicate in producerea unor forme rare de cancere ereditare (vezi subcapitolul 17.C.);
. analiza fragmentelor cromozomice care sufera frecvent deletii in cancerele sporadice (prin studii de pierdere a heterozigozitatii ori hibridizare genomica comparativA).
Genele supresoare de tumori codifica proteine cu functii extrem de diverse: receptori membranari (precum PTCH); proteine citoplasmatice (de exemplu: APC, NF1); proteine nucleare (TP53, RB1, VHL, WT1, ATM, BRCA1 etc.).
Genele supresoare de tumori au fost clasificate de catre Vogelstein si Kinzler in 1996 in doua categorii majore: gene gatekeeper (portaR) si gene caretaker (ingrijitoR) .
. Genele gatekeeper sunt gene care codifica proteine implicate direct in controlul cresterii celulare (de exemplu inhiband mitoza sau promovand apoptozA). Functia acestor gene este critica pentru supresia tumorala. Exemple de gene gatekeeper sunt APC, VHL, TP53, NF1 sau PTEN. Mutatiile germinale ale tuturor acestor gene determina producerea unor boli genetice cu risc crescut de dezvoltare a cancerului care au o transmitere dominanta (vezi sindromul Li-Fraumeni (vezi subcapitolul D 1.3);
. Genele caretaker sunt gene care codifica proteine implicate in mentinerea stabilitatii genomului. Alterarile acestor gene au drept consecinta cresterea frecventei mutatiilor la scara intregului genom, inclusiv a protooncogenelor si a genelor supresoare de tumori, si determina instabilitate cromosomica.
Toate caile de reparare ale leziunilor ADN (vezi capitolul 6) pot fi implicate in producerea cancerelor, dar consecintele sunt diverse. Astfel, alterarile componenetelor implicate in repararea leziunilor ADN prin excizia nucleotidelor (nucleotide excision repair - NER) sunt intalnite in special in cancerele cutanate deoarece aceasta cale este raspunzatoare de repararea leziunilor induse de radiatiile UV. Mutatiile genelor care codifica proteinele implicate in calea de reparare a erorilor de imperechere (mismatch repair - MMR) determina instabilitatea microsatelitilor, fenotip intalnit in cancerul colorectal nonpolipozic ereditar (HNPCC - vezi subcapitolul 17.D.1.4). Alterarile componenteleor implicate in repararea rupturilor ADN au drept consecinta cresterea frecventei anomaliilor cromozomice structurale, caracteristica in special pentru neoplaziile din sfera hematologica, dar si pentru unele cancere solide. In sfarsit, alterarile genei O6 MGMT care protejeaza impotriva mutatiilor A - G preced adeseori unele mutatii punctiforme de acest tip intalnite la nivelul genelor RAS in cancerele colorectale sau cu alte localizari.
Genele a caror dereglare poate conduce la instabilitate cromozomica controleaza procese precum condensarea cromozomica, activitatea centromerilor (CDK2, STK15, PLK1), kinetocorilor (APC), ori a punctelor de control care previn separarea prematura a cromatidelor pana ce cromosomii sunt corect aliniati la nivelul fusului de diviziune (securina, separina, MAD2L1, BUB1 - vezi subcapitolul 17.B).
Intre genele gatekeeper si genele caretaker nu exista o delimitare precisa. Astfel, genele BRCA1 si BRCA2 sunt gene gatekeeper prin activitatea lor de control a transcriptiei si gene caretaker prin interventia lor in calea de reparare a rupturilor ADN bicatenare. De asemeni, gena APC pare a fi implicata si in controlul stabilitatii genomice.
Pe langa implicarea lor in producerea unor cancere ereditare, genele supresoare de tumori sunt inactivate adesea si in cazul cancerelor sporadice. Inactivarea genei TP53 este, de exemplu, cel mai frecvent eveniment mutational intalnit in cancerele sporadice (circa 50% din acestea, dar cu frecvente mai mari in anumite localizari: cancerele mamare, colorectale, vezicale, pulmonare, cervicale etc.).
Alte gene supresoare de tumori care sunt frecvent inactivate in cancerele sporadice sunt APC (in aproximativ 70% dintre cancerele colorectalE), NF1 (in cancerele cu origine in celulele nervoasE), genele MMR in circa 15% dintre cancerele colorectale, in timp ce mutatiile BRCA1 si BRCA2 sunt intalnite relativ rar in cancerele de san si ovar sporadice.

---

---

---

Copyright © 2008 - 2024 : MediculTau - Toate Drepturile rezervate.
Reproducerea partiala sau integrala a materialelor de pe acest site este interzisa, contravine drepturilor de autor si se pedepseste conform legii.
Termeni si conditii - Confidentialitatea datelor