Istoria naturală a cancerelor: Istoria naturală a cancerelor: cancerogenezacancerogeneza

Prevenţia cancerelor Prevenţia cancerelor

Lucian MironLucian Miron

Catedra Oncologie., UMF Catedra Oncologie., UMF ““GR.T. PopaGR.T. Popa”” Iasi Iasi

CuprinsCuprins

Etiopatogeneza cancerelorEtiopatogeneza cancerelor: cancerogeneza prin agenţi fizici, : cancerogeneza prin agenţi fizici, biologici şi chimici.biologici şi chimici.

Fazele carcinogenezeiFazele carcinogenezei: iniţiere, promoţie şi progresie tumorală: iniţiere, promoţie şi progresie tumorală

Genetica canceruluiGenetica cancerului: oncogene, gene supresoare de tumori, genele : oncogene, gene supresoare de tumori, genele de reparare a ADNde reparare a ADN

Prevenţia primară Prevenţia primară in cancerin cancer

CarcinogeneCarcinogenezaza

CarcinogenezaCarcinogeneza este definită ca procesul multistadial prin care o celulă este definită ca procesul multistadial prin care o celulă normală dobândeşte proprietăţi ce permit dezvoltarea fenotipului malign, normală dobândeşte proprietăţi ce permit dezvoltarea fenotipului malign, ca rezultat al interacţiunilor multiple între factori exogeni şi endogeni ca rezultat al interacţiunilor multiple între factori exogeni şi endogeni (genetici, hormonali, imunologici, metabolici).(genetici, hormonali, imunologici, metabolici).

CarcinogenCarcinogen poate fi definit ca un agent a cărui administrare la animalele de poate fi definit ca un agent a cărui administrare la animalele de experienţă determină o incidenţă semnificativ crescută statistic a experienţă determină o incidenţă semnificativ crescută statistic a neoplaziilor, de unul sau mai multe tipuri histologice, faţă de animalele neoplaziilor, de unul sau mai multe tipuri histologice, faţă de animalele neexpuseneexpuse

Carcinogeneza umană poate fi împărţtă în trei mari categoriiCarcinogeneza umană poate fi împărţtă în trei mari categorii:: - - carcinogeni fizicicarcinogeni fizici;; - - carcinogeni biologici carcinogeni biologici;; - - carcinogeni chimici carcinogeni chimici..

Adapted from Hanahan, et al. Cell 2000

Cancer

Autonomia faţă de semnalele de creştere

Independenţa faţă de semnalele inhibitorii

Reducerea sensibilităţii la apoptoză

Potenţial nelimitat de creştere

Dezvoltarea şi menţinerea unei

vascularizaţii tumorale (angiogeneză)

Invazia şi metastazarea

Fenotipul malignFenotipul malign

Hanahan & Weinberg: „HALLMARKS of cancer: the NEXT generation”. Cell, 2011Cele 6 „capacități definitorii ale celulelor maligne”

au rezistat la „proba timpului” și permit înțelegerea logică a complexității cancerelor

Eludarea distrugerii imune

Reprogramarea metabolismului energetic

Instabilitate genomică și mutații

Inflamațiace promovează tumora

Capacități noi

Fenomene favorizante5

““Lecţiile” epidemiologieiLecţiile” epidemiologiei

2 aspecte 2 aspecte sunt sunt relevate de epidemiologierelevate de epidemiologie::

- Cancerele nu sunt distribuite Cancerele nu sunt distribuite întâmplător; factori măsurabili întâmplător; factori măsurabili influenţează distribuţia cancerelor în populaţiiinfluenţează distribuţia cancerelor în populaţii

- Cauzalitatea cancerelor este multifactorială- factorii exogeni şi Cauzalitatea cancerelor este multifactorială- factorii exogeni şi endogeni contribuie la dezvoltarea cancerelorendogeni contribuie la dezvoltarea cancerelor

Factori carcinogeniFactori carcinogeni

Factori de risc contributori la incidenFactori de risc contributori la incidenţaţa cancerelor umane: cancerelor umane: AlimentaAlimentaţţie (35%)ie (35%) Fumat (30%)Fumat (30%) Factori legaFactori legaţţi de comportamentul sexual ( 7%)i de comportamentul sexual ( 7%) Factori infFactori infeeccţţioioşşi (i (15-20%15-20%)) Factori ocupaFactori ocupaţţionali ( 4%)ionali ( 4%) Factori geografici (3%)Factori geografici (3%) Poluarea atmosfericPoluarea atmosfericăă (2%) (2%) Aditivi alimentariAditivi alimentari (<1%) (<1%) MediMedicamentecamente (1%) (1%) Produşi industriali Produşi industriali (1%)(1%) NecunoscuţiNecunoscuţi (?) (?)

Principiile carcinogenezeiPrincipiile carcinogenezei

CCarcinogenezaarcinogeneza este este un proces multistadialun proces multistadial, în fiecare etapă cu , în fiecare etapă cu numeroase evenimente geneticenumeroase evenimente genetice

PRINCIPII:PRINCIPII:

- E- Există o xistă o variabilitate individualăvariabilitate individuală între indivizi între indivizi privindprivind răspunsul la răspunsul la expunerea de carcinogeniexpunerea de carcinogeni

- Expunerea la carcinogeni este difuză, afectând suprafeţe (epitelii) mari - Expunerea la carcinogeni este difuză, afectând suprafeţe (epitelii) mari care vor fi predispuse la carcinogeneză în sedii multiple, având ca rezultat care vor fi predispuse la carcinogeneză în sedii multiple, având ca rezultat posibilitatea apariţiei unor cancere multiple (posibilitatea apariţiei unor cancere multiple (teoria „carcinogenezei în teoria „carcinogenezei în câmpcâmp” – descrisă iniţial în 1950, pentru cancerele sferei ORL) ” – descrisă iniţial în 1950, pentru cancerele sferei ORL)

Carcinogeneza -principiiCarcinogeneza -principii

Carcinogeneza umană poate fi împărţtă în trei mari categoriiCarcinogeneza umană poate fi împărţtă în trei mari categorii:: - - carcinogeni fizicicarcinogeni fizici;; - - carcinogeni biologici carcinogeni biologici;; - - carcinogeni chimici carcinogeni chimici.. PRINCIPII:PRINCIPII:

- E- Există o xistă o variabilitate individualăvariabilitate individuală între indivizi între indivizi privindprivind răspunsul la răspunsul la expunerea de carcinogeniexpunerea de carcinogeni

- Expunerea la carcinogeni este difuză, afectând suprafeţe (epitelii) mari - Expunerea la carcinogeni este difuză, afectând suprafeţe (epitelii) mari care vor fi predispuse la carcinogeneză în sedii multiple, având ca rezultat care vor fi predispuse la carcinogeneză în sedii multiple, având ca rezultat posibilitatea apariţiei unor cancere multiple (posibilitatea apariţiei unor cancere multiple (teoria „carcinogenezei în teoria „carcinogenezei în câmpcâmp” – descrisă iniţial în 1950, pentru cancerele sferei ORL) ” – descrisă iniţial în 1950, pentru cancerele sferei ORL)

CarcinogeneCarcinogenezaza

Carcinogenii fizici (3-5%)Carcinogenii fizici (3-5%): - : - radiaţii ionizanteradiaţii ionizante

- radiaţiile solare (UV)- radiaţiile solare (UV)

- fibre minerale: azbest şi erionit- fibre minerale: azbest şi erionit

Carcinogeneza viralCarcinogeneza viralăă (15% (15%-20%-20%))

Carcinogeneza chiCarcinogeneza chimmica (65%)ica (65%)

I. I. Factorii fiziciFactorii fizici (3-5%) (3-5%)

Radiații ionizanteRadiații ionizante

Radiaţile ionoizante- bomba atomicăRadiaţile ionoizante- bomba atomică

Un “ Un “ The life Spann StudyThe life Spann Study” 80 000 supravieţuitorii ” 80 000 supravieţuitorii ai ai bomei atomice a bomei atomice a relerelevatvat 3 importante concluzii: 3 importante concluzii:

1.1. Leucemiile sunt cele mai frecvente cancere induse de radiaţiiLeucemiile sunt cele mai frecvente cancere induse de radiaţii

2.2. Vârsta este un factor de risc important, copiiVârsta este un factor de risc important, copii sunt cei mai afectaţisunt cei mai afectaţi

3.3. Riscul de cancer creşte liniar cu doza de iradiere primităRiscul de cancer creşte liniar cu doza de iradiere primită

Ex. Persoană de 30 de ani iradiată prezintă risc de cancer de 47% Ex. Persoană de 30 de ani iradiată prezintă risc de cancer de 47% până la vârsta de 70 de ani.până la vârsta de 70 de ani.

Radiaţii ionizanteRadiaţii ionizante

Radiatiile ionizante sunt definite ca acele Radiatiile ionizante sunt definite ca acele forme de propagare a energiei in mediu, forme de propagare a energiei in mediu, radiatii radiatii cu energie suficientă pentru a ioniza moleculele prin deplasarea electronilor din atomicu energie suficientă pentru a ioniza moleculele prin deplasarea electronilor din atomi

AA. . ElectromagneticElectromagneticee (( wa wavvee))::

radiaţiile Xradiaţiile X sau fotoniisau fotonii

radiaţii radiaţii gammagamma--ϪϪ

B. B. PParticulatearticulate formează radiaţii ionizante.formează radiaţii ionizante. electronelectronii - - radiaţii radiaţii beta sunt facicole de electronibeta sunt facicole de electroni protonprotonii, , α-particlesα-particles nneutronseutrons şi ioni de carbon şi ioni de carbon prin prinn interacţiune cu nucleii atomilor cărora le cedează energia, n interacţiune cu nucleii atomilor cărora le cedează energia,

aceste radiaţii produc protoni de recul, particule alfa şi fragmente nucleare grele ce vor ioniza materiaaceste radiaţii produc protoni de recul, particule alfa şi fragmente nucleare grele ce vor ioniza materia

Radiaţii ionzante- mecanism de acţiuneRadiaţii ionzante- mecanism de acţiune

A. Acţiune directăA. Acţiune directă-generarea de electroni cu rupturi monocatenare (SSB) sau dublu--generarea de electroni cu rupturi monocatenare (SSB) sau dublu-

catenare catenare ((DSBDSB)), deleţii şi translocaţi, deleţii şi translocaţi

DNA → [DNA+ + e_ ] → DNA• (efect direct) DNA → [DNA+ + e_ ] → DNA• (efect direct)

B. Acţiune indirectăB. Acţiune indirectă prin interacţiunea cu molecula de apă şi formarea de radicali prin interacţiunea cu molecula de apă şi formarea de radicali liberi oxidativiliberi oxidativi: :

H2O H2O → H2 +O2→ H2 +O2

H2O →e→ -OH →e→ H2O2→O2- →e→02 ( ROS) H2O →e→ -OH →e→ H2O2→O2- →e→02 ( ROS) radical hidroxil radical hidroxil peroxid hidrogen peroxid hidrogen radical superoxidradical superoxid

Aceşti radicaliAceşti radicali (ROS) (ROS) determină leziuni ale ADN: deleţia primară, translocaţii, determină leziuni ale ADN: deleţia primară, translocaţii, inversarea secenţelor ADN (efectul de radiobioliză a apei)inversarea secenţelor ADN (efectul de radiobioliză a apei)

H₂o →[ H2O+ + e-] →•OH + ADN→ADN• + H2O (efect indirect) H₂o →[ H2O+ + e-] →•OH + ADN→ADN• + H2O (efect indirect)

Radioliza apei este schematizata prin urmatoarea ecuaţie:

H₂o →H2, H2O2, eaq- , H• ,OH•, HO2• , OH , H3O ⁻

Acest fenomen are loc in 10 8 secunde dupa absorbtia energiei radiante. ⁻Cantitatea de radicali liberi formati depinde de natura radiatiei si de tipul ţesutului parcurs Radicalii liberi formați prin radioliza apei sunt foarte reactivi capabili să produca suplimentar deteriorarea ADN-ului, pe langa deteriorarea produsa in mod direct prin absorbția directă de energie a ADN. Acest mecanism este menționat ca " acțiunea indirectă” a radiațiilor, pentru a o distinge de " acțiunea directa a radiației. " . In cazul iradierii cu radiatie gamma ponderea celor doua efecte este egala, in timp ce in urma iradierii cu neutroni va predomina efectul direct. Calea directa si calea indirecta de actiune a radiatiilor ionizante sunt schematizate in ecuatiile de mai jos : ADN → [ADN+ + e_ ] → ADN• (efect direct) H₂o →[ H2O+ + e-] →•OH + ADN→ADN• + H2O (efect indirect)

Mecanisme de acţiune asupra ADNMecanisme de acţiune asupra ADN

Pr Y.-J. Pr Y.-J. BIGNONBIGNON

Leziuni ADN post radioLeziuni ADN post radioterapieterapie

Single strand Single strand breaksbreaks

Double strand Double strand breaksbreaks

Radiatii ionizante- rupturi ADNRadiatii ionizante- rupturi ADN

Alterarea secvenţei ADN = mutaţie, Alterarea secvenţei ADN = mutaţie, Mutaţiile pot fi: subtile o bază înlocuieşte pe alta ( Mutaţiile pot fi: subtile o bază înlocuieşte pe alta ( tranziţiitranziţii- o purină cu - o purină cu

purină, sau purină, sau transversiitransversii o purină cu pirimidină), sau grosire: o purină cu pirimidină), sau grosire: translocaţii, translocaţii, deleţii, rupturi cromozomale, inserţii tranziţii şi transversiideleţii, rupturi cromozomale, inserţii tranziţii şi transversii

5-10% din mutaţii conduc la cancer5-10% din mutaţii conduc la cancer Carcinogenii sunt mutageni !Carcinogenii sunt mutageni ! Leziunile directe ale ADN induse de radiaţiile ionizanteLeziunile directe ale ADN induse de radiaţiile ionizante sunt: deleţia primară, sunt: deleţia primară,

translocaţia, inversiunea secvenţelor de ADN, rupturi cromozomiale cu defecte de translocaţia, inversiunea secvenţelor de ADN, rupturi cromozomiale cu defecte de reparare, sau amplificarea secvenţelor de ADN (mecanisme de activare a reparare, sau amplificarea secvenţelor de ADN (mecanisme de activare a oncogenelor). oncogenelor).

Aceste mutaţii pot afecta gene de control al sintezei ADN sau reparării ADN, Aceste mutaţii pot afecta gene de control al sintezei ADN sau reparării ADN, inducând inducând instabilitate genicăinstabilitate genică, iar aceasta, la rândul său la creşterea probabilităţii , iar aceasta, la rândul său la creşterea probabilităţii erorilor în replicarea ADN în cursul ciclurilor subsecvente. Aceasta are ca finalitate erorilor în replicarea ADN în cursul ciclurilor subsecvente. Aceasta are ca finalitate modificări în expresia oncogenelor sau activarea genelor supresoare tumoral. modificări în expresia oncogenelor sau activarea genelor supresoare tumoral. Evenimentele finale sunt activarea protoncogenelor şi/sau inactivarea GST Evenimentele finale sunt activarea protoncogenelor şi/sau inactivarea GST

Efectul carcinogenezei radice este dependentă Efectul carcinogenezei radice este dependentă de vârstă de vârstă

Inducerea Inducerea cancerului prin radiaţii este dependent de vârstăcancerului prin radiaţii este dependent de vârstă . .

ExemExempplele: : iradierea gl. mamare iradierea gl. mamare în timpul adolescenti în timpul adolescenti şşi 20 de ani este mai i 20 de ani este mai frecvent asociata cu cancer de san decat dupfrecvent asociata cu cancer de san decat dupăă varsta de varsta de 40 de ani 40 de ani..

Distribuția după vârstă de radiații cancere radioinduse Distribuția după vârstă de radiații cancere radioinduse similar la modelul incidenta natural apărute.similar la modelul incidenta natural apărute.

Există o relație intre doza și inducerea cancerului. Acest lucru se datorează probabil Există o relație intre doza și inducerea cancerului. Acest lucru se datorează probabil cantitatea de deteriorarea ADN-ului sunt cauzate; la doze mai mici, celulele pot cantitatea de deteriorarea ADN-ului sunt cauzate; la doze mai mici, celulele pot supravietui în timp ce la doze mai mari, mutatii letale domina supravietui în timp ce la doze mai mari, mutatii letale domina

RadiaRadiaţţiiiilele solare (UV) solare (UV)

Lumina UV pot fi clasificate în trei tipuri, în funcție de lungimea de Lumina UV pot fi clasificate în trei tipuri, în funcție de lungimea de undă:undă: - UVC cu lungimi de undă cuprinse 240 - 290 nm, - UVC cu lungimi de undă cuprinse 240 - 290 nm, - - UVB variind de 290 - 320 nmUVB variind de 290 - 320 nm, - cea mai cancerigenă, - cea mai cancerigenă - UVA cuprinse între 320 și 400 nm. - UVA cuprinse între 320 și 400 nm.UVC nu este în lumina soarelui, care ajunge pe pământ, pentru că este UVC nu este în lumina soarelui, care ajunge pe pământ, pentru că este rapid absorbit de atmosfera terestră.rapid absorbit de atmosfera terestră.UVB pare a fi în primul rând responsabil pentru inducerea cancerului UVB pare a fi în primul rând responsabil pentru inducerea cancerului de piele dupa expunerea la soare. de piele dupa expunerea la soare.

Determină mutaţii directe ale ADN-ului mediată de UVB.Determină mutaţii directe ale ADN-ului mediată de UVB.

În pilea umană penetrarea este superficială, mai puţin de În pilea umană penetrarea este superficială, mai puţin de 1 mm în profunzime 1 mm în profunzime..

Lumina UV- în special UVB!Lumina UV- în special UVB!

A) Efectul directA) Efectul direct al al UVB and UVC UVB and UVC este mediat determină apariţia este mediat determină apariţia mutaţilor de tip mutaţilor de tip dimerizare pirimidinelordimerizare pirimidinelor (ciclobutan- pirimidină şi (ciclobutan- pirimidină şi pirimidin-pirimidonă); formarea dimerului de pirimidină crează o îndoire pirimidin-pirimidonă); formarea dimerului de pirimidină crează o îndoire a helixului ADN şi ADN-polimeraza nu mai poate citi configuraţia ADN şi a helixului ADN şi ADN-polimeraza nu mai poate citi configuraţia ADN şi polimeraza include un reziduu “A” dimerii de ciclobutan-pirimidină polimeraza include un reziduu “A” dimerii de ciclobutan-pirimidină reprezintă 80% din mutaţiile UVB.reprezintă 80% din mutaţiile UVB.

Cel mai important dimerul ciclobutan-pirimidină (fotoprodus 6-4)Cel mai important dimerul ciclobutan-pirimidină (fotoprodus 6-4) B) B) Efecte indirectEfecte indirect prin specii oxidative şi imunosupresie acţiune asupra prin specii oxidative şi imunosupresie acţiune asupra

celulelor Langerhanscelulelor Langerhans

Melanomul malignMelanomul malign

Rolul azbestuluiRolul azbestului şi erionit şi erionit

AzbestulAzbestul este un grup complex de fibre minerale este un grup complex de fibre minerale naturale de siliciu naturale de siliciu, fiecare cu , fiecare cu structură unică, compoziţie şi reactivitate chimică diferite. Cele două subgrupe structură unică, compoziţie şi reactivitate chimică diferite. Cele două subgrupe distincte principale de fibre sunt distincte principale de fibre sunt chrisotilchrisotil (serpentinate, lungi) şi (serpentinate, lungi) şi amfiboliamfiboli (scurte, (scurte, drepte). drepte).

Efect directEfect direct “ “stres oxidativstres oxidativ”- majoritatea acestor efecte sunt datorate proceselor ”- majoritatea acestor efecte sunt datorate proceselor oxido-reductive (având ca suport ionii de fier din structura chimică a fibrelor de oxido-reductive (având ca suport ionii de fier din structura chimică a fibrelor de azbest), care eliberează azbest), care eliberează radicali liberi de oxigenradicali liberi de oxigen (ROS=) reactivi’= (ROS=) reactivi’= induce leziuni induce leziuni ale ADN (inclusiv mutaţii tip DSB şi deleţii ale crs. 1p, 3p, 6q, 9q, 13q, 15 şi 22q), ale ADN (inclusiv mutaţii tip DSB şi deleţii ale crs. 1p, 3p, 6q, 9q, 13q, 15 şi 22q), perturbă mitoza şi segregarea cromozomilor inactivarea unor GST cu rol crucial perturbă mitoza şi segregarea cromozomilor inactivarea unor GST cu rol crucial în controlul ciclului celular şi apoptozei, fie activarea de protooncogene (în controlul ciclului celular şi apoptozei, fie activarea de protooncogene (fosfos, , junjun, , metmet, , frafra-1); acestea stimulează proliferarea celulelor mezoteliale prin mecanisme -1); acestea stimulează proliferarea celulelor mezoteliale prin mecanisme auto-/paracrine ce implică supraproducţia factorilor de creştere tisulari: auto-/paracrine ce implică supraproducţia factorilor de creştere tisulari: factor de factor de necroză tumorală alfanecroză tumorală alfa (TNFα), (TNFα), factor de creşterefactor de creştere epidermal epidermal (EGF), (EGF), plachetarplachetar (PDGF), (PDGF), hepatocitichepatocitic (HGF), (HGF), keratinocitickeratinocitic (KGF) etc. (KGF) etc. GENERAREA DE ROSGENERAREA DE ROS

Efectul indirectEfectul indirect: ca rezultat a fagocitozei fibrelor de azbest şi eliberării de : ca rezultat a fagocitozei fibrelor de azbest şi eliberării de

citokine, cu inducerea unui răspuns inflamator. citokine, cu inducerea unui răspuns inflamator. InflamaţiaInflamaţia poate la rândul său facilita creşterea, selecţia clonală şi expansiunea poate la rândul său facilita creşterea, selecţia clonală şi expansiunea

celulelor cu mutaţii, precum şi angiogenezacelulelor cu mutaţii, precum şi angiogeneza

Tipuri de azbest Tipuri de azbest

SerpentineSerpentine(93% of commercial use)(93% of commercial use)

AmphiboleAmphibole(7% of commercial use)(7% of commercial use)

ChrysotileActinolite, Amosite, Anthophyllite,

Crocidolite, Richterite, Tremolite

Factori de risc

• Asbestos is a generic term for a group of six mineral silicates

• Asbestos fibers are:

• Very strong

• Highly flexible

• Resistant to breakdown by acid, alkali, water, heat, and flame

• Non-biodegradable

• Environmentally persistent

Factori de risc

• Azbestul

• ROS

• Secreţie de TNFα> activare NFκB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells ) > supravieţuire după mutageneză

• Sinteză de AP1 (transcription factor activator protein 1)– stimularea proliferării şi favorizarea fenotipului malign

• Cocarcinogen: SV40 = inductor al AP1

II. Carcinogeneza biologică (15%)II. Carcinogeneza biologică (15%)

Virusuri cancerogene: 15-20% din cancereVirusuri cancerogene: 15-20% din cancere Virusuri ADN:Virusuri ADN:

PPapillomavirusuri [HPV]apillomavirusuri [HPV]: col uterin, orofaringe, cancere anale: col uterin, orofaringe, cancere anale Epstein-Barr virus [EBV]Epstein-Barr virus [EBV]: limfom malign Burkitt: limfom malign Burkitt, , hepatitis B virus [HBV]hepatitis B virus [HBV]- hepatocarcinomul- hepatocarcinomul Herpes virusHerpes virus - Sarcomul - Sarcomul [KSHV] [KSHV]

Virusuri ARNVirusuri ARN:: Retroviridae: Retroviridae:

human T-lymphotropic virus (HTLV) human T-lymphotropic virus (HTLV) human immunodeficiency virus (HIV)human immunodeficiency virus (HIV)

FlaviviridaeFlaviviridae hepatitis C virus (HCV)hepatitis C virus (HCV)

Helicobacter Helicobacter pyloripylori

Human PapillomavirusHuman Papillomavirus (HPV) (HPV)

70 de tipuri distincte genetic de HPV oncogene sunt: 16,18, 70 de tipuri distincte genetic de HPV oncogene sunt: 16,18, 33,34, 4433,34, 44Unele tipuri (de exemplu, 1, 2, 4, și 7) provoca papiloamelor Unele tipuri (de exemplu, 1, 2, 4, și 7) provoca papiloamelor scuamoase benigne (negi) la omscuamoase benigne (negi) la om

Geneza a mai multor tipuri de cancer:Geneza a mai multor tipuri de cancer:carcinom cu celule scuamoase de col uterincarcinom cu celule scuamoase de col uterinregiunea ano-genitalaregiunea ano-genitalacancer oropharyngian și cancer laringiancancer oropharyngian și cancer laringianE6 și E7 spori degradarea p53, provocând un bloc in apoptoza E6 și E7 spori degradarea p53, provocând un bloc in apoptoza și scăderea activității de inhibitor ciclului celular p21. E7 și scăderea activității de inhibitor ciclului celular p21. E7 asociază cu P21 si impiedica inhibarea acesteia a ciclinasociază cu P21 si impiedica inhibarea acesteia a ciclin

Structura genomului HPVStructura genomului HPV

Carcinogeneza Carcinogeneza HPVHPV

Efectul de proteine HPV E6 si E7 pe ciclului celular. E6 și E7 spori degradarea p53, provocând un bloc în apoptoza și a scăzut activitatea inhibitorului ciclului celular p21. E7 asociază cu p21 si previne sa de inhibare a complexului Cyclin/CDK4; E7 se poate lega la RB, restricție eliminarea ciclului celular.Efectul net al HPV E6 si E7 proteine este de a bloca apoptoza și înlăturarea restrictionări la proliferarea celulelor(see Fig. 7-29). (Modified from Münger K, Howley PM: Human papillomavirus immortalization and transformation functions. Virus Research 89: 213-228, 2002.)

Oncogene HPVmutagene prin inserţieOncogene HPVmutagene prin inserţie

Genomul HPVGenomul HPV

Cancerul de col uterinCancerul de col uterin

Epstein-Barr VirusEpstein-Barr Virus

Ilustrarea schemei prin care EBV induce limfomul Burkitt.

[TITLE][TITLE]

Presented By Philip James Johnson, MD at 2013 ASCO Annual Meeting

Virusul hepatiei BVirusul hepatiei B

Ciclul Ciclul HBV HBV

Virusul hepatitei BVirusul hepatitei B- mutageneza inserţională- mutageneza inserţională

HBV este un hepadnvirus - HBV este un hepadnvirus - Virionul const[Virionul const[nene ADN dublu spiral ADN dublu spiral 3,5kb 3,5kb cu anvelopa lipidică. Genomul conţinecu anvelopa lipidică. Genomul conţine 4 gene: 4 gene:

- Gena C – - Gena C – “ core protein”= HBc“ core protein”= HBc - gens P- codifică ADN polimeraza- gens P- codifică ADN polimeraza - gena S- codifică antigenul de suprafaţă (AgHBs)- gena S- codifică antigenul de suprafaţă (AgHBs) - - gena Xgena X codifică proteina X cu funcţie necaracterizată- codifică proteina X cu funcţie necaracterizată- inserţieinserţie

mutaţionalămutaţională integrarea în genom şi dereglarea genelor endogene integrarea în genom şi dereglarea genelor endogene→ → instabilitate genomică tinte posibile: gena telomerase revers instabilitate genomică tinte posibile: gena telomerase revers transcriptase (TERT) şi MLL4 gene.transcriptase (TERT) şi MLL4 gene.

HBx este o secvenţă de 115 aa un acid pleiotropic transcritor- in HBx este o secvenţă de 115 aa un acid pleiotropic transcritor- in citoplasma activează”în cascadă” expresia a factorilor transcriptori citoplasma activează”în cascadă” expresia a factorilor transcriptori NF-NF-κκB, NF AP şi AP1 dereglând mai multe procese celulare precum B, NF AP şi AP1 dereglând mai multe procese celulare precum proliferarea celulară şi apoptoza şi alte căi de semnal.proliferarea celulară şi apoptoza şi alte căi de semnal.

HBV lucrează in cooperare cu aflatoxina cre este un carcinogen chimicHBV lucrează in cooperare cu aflatoxina cre este un carcinogen chimic

[TITLE][TITLE]

Presented By Philip James Johnson, MD at 2013 ASCO Annual Meeting

Virusul hepatitei CVirusul hepatitei C

HCVHCV este un retrovirus cu un singur lanţ de ARN care NU se este un retrovirus cu un singur lanţ de ARN care NU se integrează în genomul gazdeiintegrează în genomul gazdei

Carcinogeneza HCV este determinată de procesul inflamator cronic Carcinogeneza HCV este determinată de procesul inflamator cronic indus de distrugerea celulară şi fibroza hepaticăindus de distrugerea celulară şi fibroza hepatică

Activarea căile de semnal precum Activarea căile de semnal precum p38, MAPK şi NF-p38, MAPK şi NF-κκB B care care elibează alte citokinne şi alterarea apoptozei. Alte activări de căi elibează alte citokinne şi alterarea apoptozei. Alte activări de căi biologice prin inflamaţie includ proteinele non structurale de tipNS3 biologice prin inflamaţie includ proteinele non structurale de tipNS3 şi NSSA ce acţionează prin stres oxidativ.şi NSSA ce acţionează prin stres oxidativ.

Un rol direct ?- in cooperare cu HCB- core protein E1 şi E2+ Un rol direct ?- in cooperare cu HCB- core protein E1 şi E2+ sttatoza in absenţa procesului inflamatorsttatoza in absenţa procesului inflamator

[TITLE][TITLE]

Presented By Philip James Johnson, MD at 2013 ASCO Annual Meeting

[TITLE][TITLE]

Presented By Philip James Johnson, MD at 2013 ASCO Annual Meeting

HepatocarcinogenHepatocarcinogenezaeza-- un proces multistadial un proces multistadial

Normal liver

Hepatitis CHepatitis BEthanolNASHCholestatic

Liver Cirrhosis

Dysplastic Nodules

HCC

Carcinogeneza hepaticaCarcinogeneza hepatica

Procesul inflamator cronic- inflamatia cronică ca răspuns la obezitatea care Procesul inflamator cronic- inflamatia cronică ca răspuns la obezitatea care iniţiază sindromul metabolic si stimulează progresia de la statoză la iniţiază sindromul metabolic si stimulează progresia de la statoză la sindromul non achoolic fatty disease (NAFLD)sindromul non achoolic fatty disease (NAFLD)

TNF activează proto-oncogene precum NF-TNF activează proto-oncogene precum NF-κκB, JNK, mTOR şi kinase de B, JNK, mTOR şi kinase de semnal extracelular.semnal extracelular.

IL-6 extercită efecte proliferative şi antiapoptotice prin activarea STAT3.IL-6 extercită efecte proliferative şi antiapoptotice prin activarea STAT3.

[TITLE][TITLE]

HepatocarcinogenezaHepatocarcinogeneza

MecMecanismul anismul oncogenezei oncogenezei

retrovirusurilorretrovirusurilor

Ciclul de replicare retrovirale începe atunci când glicoproteine retrovirale plic se leaga de receptorii Ciclul de replicare retrovirale începe atunci când glicoproteine retrovirale plic se leaga de receptorii specifici celulare si medieze fuziune a membranelor celulare virale și, ca rezultat eliberarea de specifici celulare si medieze fuziune a membranelor celulare virale și, ca rezultat eliberarea de capsida virale în celulă.Retrovirale ARN genomului este apoi neacoperite, inversa transcrise în o capsida virale în celulă.Retrovirale ARN genomului este apoi neacoperite, inversa transcrise în o copie ADN dublu catenar, și integrate în genomul celulei gazdă, în cazul în care acesta își are copie ADN dublu catenar, și integrate în genomul celulei gazdă, în cazul în care acesta își are reședința ca un provirus. Transcrierea rezultatelor provirusuri în producerea de ARN viral, care pot fi reședința ca un provirus. Transcrierea rezultatelor provirusuri în producerea de ARN viral, care pot fi traduse in proteine virale. Aceste proteine virale împacheta, apoi ARN-ului viral genomice în virioni traduse in proteine virale. Aceste proteine virale împacheta, apoi ARN-ului viral genomice în virioni infectiosi, care sunt eliberate din celula. (Caracteristici generale comune de retrovirusuri sunt infectiosi, care sunt eliberate din celula. (Caracteristici generale comune de retrovirusuri sunt ilustrate, există variații ale proceselor de teze de retrovirusuri între diferite.)ilustrate, există variații ale proceselor de teze de retrovirusuri între diferite.)

Carcinogeneza indusă de ARN virusuriCarcinogeneza indusă de ARN virusuri

Virusul HIVVirusul HIV

HIV-1 and HIV-2 are members of the Lentivirus genus of HIV-1 and HIV-2 are members of the Lentivirus genus of retrovirusesretroviruses

Mecanismele carcinogenezei viraleMecanismele carcinogenezei virale

Virusul poate provoca modificări directe oncogenetic de numeroase Virusul poate provoca modificări directe oncogenetic de numeroase mecanisme, inclusiv următoarele:mecanisme, inclusiv următoarele:

   - - activarea de protooncogeneactivarea de protooncogene→oncogene→oncogene în în celula normală; celula normală;  -inhibarea gena supresoare funcție  -inhibarea gena supresoare funcție care afectează modificările care afectează modificările epigenetice, de exemplu, de metilare cauzând inhibarea epigenetice, de exemplu, de metilare cauzând inhibarea transcriptiei;transcriptiei;  -   - consolidarea deteriorarării ADN-uluiconsolidarea deteriorarării ADN-ului - care acționează sinergic cu - care acționează sinergic cucu mutaţiile iie, induse de radiaţiicu mutaţiile iie, induse de radiaţii- apoptoza inhibarea celulelor deteriorate;- apoptoza inhibarea celulelor deteriorate;interfereze cu mecanismele de repararea ADN-ului;interfereze cu mecanismele de repararea ADN-ului;• rezistent la gazdă ale organismului mecanismelor imune efectoare• rezistent la gazdă ale organismului mecanismelor imune efectoare

Helicobacter pyloriHelicobacter pylori

Carcinoame gastrice şi limfoame gastriceCarcinoame gastrice şi limfoame gastriceTratamentul infecției cu Tratamentul infecției cu H. pyloriH. pylori cu rezultate antibiotice in regresie a cu rezultate antibiotice in regresie a limfomului, în cele mai multe cazurilimfomului, în cele mai multe cazuriTulpinile de boala cauzatoare de conţin o "insulă de patogenitate" care Tulpinile de boala cauzatoare de conţin o "insulă de patogenitate" care conține conține cagAcagA (gena citotoxina asociat A), gena și un sistem secretorie, care (gena citotoxina asociat A), gena și un sistem secretorie, care injecteaza proteine cagA în celulele gazdăinjecteaza proteine cagA în celulele gazdăO altă genă asociată cu virulenta este Vaca, care codifica o toxina care O altă genă asociată cu virulenta este Vaca, care codifica o toxina care cauzeaza vacuolizare celulară şi apoptoza.cauzeaza vacuolizare celulară şi apoptoza.

Infecția este asociată cu adenocarcinoame gastrice de tip intestinal, printr-o Infecția este asociată cu adenocarcinoame gastrice de tip intestinal, printr-o secvență care implică gastrite cronice, atrofie multifocala cu secreția de secvență care implică gastrite cronice, atrofie multifocala cu secreția de acid gastric mai mic, metaplazie intestinală, displazie, si carcinomacid gastric mai mic, metaplazie intestinală, displazie, si carcinom

III.III. CCarcinogeneza chimică (65%)arcinogeneza chimică (65%)

Carcinogenii chimic - clasificareCarcinogenii chimic - clasificare

Varitate de substanţe carcinogene clasificate în 10 grupe:Varitate de substanţe carcinogene clasificate în 10 grupe: Hidrocarburile policiclice aromatice (PAH)Hidrocarburile policiclice aromatice (PAH) Aminele aromaticeAminele aromatice Nitrozaminele şi nitrozamideleNitrozaminele şi nitrozamidele Azo coloranţiiAzo coloranţii Compuşii hidrazo şi azoxiCompuşii hidrazo şi azoxi CarbamaţiiCarbamaţii Compuşii halogenaţiCompuşii halogenaţi Produşii naturaliProduşii naturali Carcinogeni inorganiciCarcinogeni inorganici Compuşi diverşi ( agenţii alkilanţi, aldehide, fenolii)Compuşi diverşi ( agenţii alkilanţi, aldehide, fenolii)Acesti compusi au capacitatea de a fi sau deveni Acesti compusi au capacitatea de a fi sau deveni electronofilicelectronofilic ii (avizi de eletroni) care (avizi de eletroni) care

interacţionează cu grupările interacţionează cu grupările nuclofilicenuclofilice ( bogate în electroni) precum ADN şi proteine formând ( bogate în electroni) precum ADN şi proteine formând fie fie aducţi covalenţaducţi covalenţi i fie fie leziuni oxidative.leziuni oxidative.

Aceste tipuri de leziuni ADN, dacă nu sunt reparate înainte de următorul ciclu de replicare a ADN Aceste tipuri de leziuni ADN, dacă nu sunt reparate înainte de următorul ciclu de replicare a ADN determină erori de replicare ADN şi fixarea leziunii ca substituţie nuclotidică. Dacă compuşii determină erori de replicare ADN şi fixarea leziunii ca substituţie nuclotidică. Dacă compuşii reactivi electronofilici lezează proteine celulare –cheie rezultă citotoxicitatea şi moartea celulară reactivi electronofilici lezează proteine celulare –cheie rezultă citotoxicitatea şi moartea celulară necrotică sau determină o reacţie inflamatorie a micromediului care suţine proliferearea şi necrotică sau determină o reacţie inflamatorie a micromediului care suţine proliferearea şi supravieţuirea celulelor iniţiate.supravieţuirea celulelor iniţiate.

SubstanSubstanţţele chimice: aminele heterocicliceele chimice: aminele heterociclice

Diol epoxideDiol epoxide

Metabolismul carcinogenilorMetabolismul carcinogenilor

Activare și detoxificare prin 2 căi:Activare și detoxificare prin 2 căi:ETAPA I: Faza ETAPA I: Faza I „de OXIDARE”I „de OXIDARE” –(„ –(„activare metabolicăactivare metabolică”)- prin enzime de ”)- prin enzime de fază I care catalizează hiodroxilarea/oxidarea atomilor de carbon, nitrogen şi fază I care catalizează hiodroxilarea/oxidarea atomilor de carbon, nitrogen şi atomii de sulfur (cum ar fi mono-oxigenases, oxidazelor, reductases, atomii de sulfur (cum ar fi mono-oxigenases, oxidazelor, reductases, dehidrogenases, și esterazele) actionează introducând sau mascarea grupe dehidrogenases, și esterazele) actionează introducând sau mascarea grupe funcționale pe substratul mamă. Cel mai importanta component al fazei I funcționale pe substratul mamă. Cel mai importanta component al fazei I sistemul enzimatic este citocromul P450 mono-oxigenase CYP) – sistemul enzimatic este citocromul P450 mono-oxigenase CYP) – CYP A1CYP A1 o o superfamilie constând din formarea de hemoproteine care catalizează superfamilie constând din formarea de hemoproteine care catalizează oxidarea de atomi de carbon, azot și sulf. Oxidarea prin P 450 enzimele pot oxidarea de atomi de carbon, azot și sulf. Oxidarea prin P 450 enzimele pot produce fie compusi electrophili instabi (epoxizi) sau compuși stabili hidroxilaţi produce fie compusi electrophili instabi (epoxizi) sau compuși stabili hidroxilaţi care pot servi ca substraturi pentru enzimele de conjugare apoi transferază. care pot servi ca substraturi pentru enzimele de conjugare apoi transferază. CYP1A2 demonmstrează expresie variabilă. CYP1A2 demonmstrează expresie variabilă. FAZA II: FAZA II: faza a II-faza a II- „de CONJUGARE” (detoxifierea„de CONJUGARE” (detoxifierea a a compusilor oxidancompusilor oxidanţţii, , polari din faza I). Intervin Enzime precum: polari din faza I). Intervin Enzime precum: UDP-glucuronozil, UDP-glucuronozil, sulfontransferaes, metiltransferaza, glutatione S-transferazelesulfontransferaes, metiltransferaza, glutatione S-transferazele și și acetiltransferazeleacetiltransferazele care catalizează conjugarea metaboliţilor sau conjugaţii care catalizează conjugarea metaboliţilor sau conjugaţii instabili astfel încât produsele lor pot fi excretateinstabili astfel încât produsele lor pot fi excretate. Ex: aflatoxina B1. Ex: aflatoxina B1

Fazele carcinogenezeiFazele carcinogenezei

Faza I-a Faza I-a „„de de activare” activare” a unui carcinogena unui carcinogen

În faza IÎn faza I, , o varietate de enzime acționează pentru a introduce grupe o varietate de enzime acționează pentru a introduce grupe reactive și polare în substraturi lor. Una din modificările cele mai reactive și polare în substraturi lor. Una din modificările cele mai comune este hidroxilarea catalizată de citocromul P-450-dependent comune este hidroxilarea catalizată de citocromul P-450-dependent care oxideză ţinte multiple. care oxideză ţinte multiple.

Aceste enzime complexe Aceste enzime complexe pot pot acționa pentru a încorpora un atom de acționa pentru a încorpora un atom de oxigen în hidrocarburi neactivate, care pot duce fie la introducerea de oxigen în hidrocarburi neactivate, care pot duce fie la introducerea de grupări hidroxil sau grupări hidroxil sau mmecanismul de reacțieecanismul de reacție a P-450 oxidaze obținute a P-450 oxidaze obținute N-, O-și S-dezalchilarea substraturi. prin reducerea oxigenului N-, O-și S-dezalchilarea substraturi. prin reducerea oxigenului citocrom-legat și generarea unei specii oxyferryl foarte reactive, citocrom-legat și generarea unei specii oxyferryl foarte reactive, conform schemei următoareconform schemei următoare::

Faza II-a de metabolizare a aunui Faza II-a de metabolizare a aunui carcinogencarcinogen

Faza II - conjugareFaza II - conjugare

În reacțiile ulterioare de fază II , acești metaboliți xenobiotice activate sunt În reacțiile ulterioare de fază II , acești metaboliți xenobiotice activate sunt conjugate cu specii încărcate cum ar fi conjugate cu specii încărcate cum ar fi glutationglutation ( GSH ) , sulfat , glicină , ( GSH ) , sulfat , glicină , sau acid glucuronic . Site-uri pe medicamente care apar reacțiile de conjugare sau acid glucuronic . Site-uri pe medicamente care apar reacțiile de conjugare sunt carboxil ( - COOH ) , hidroxil ( - OH ) , amino ( NH2 ) , și sulfhidril ( - sunt carboxil ( - COOH ) , hidroxil ( - OH ) , amino ( NH2 ) , și sulfhidril ( - SH ) grupuri . Produse de reacții de conjugare au crescut greutate moleculară SH ) grupuri . Produse de reacții de conjugare au crescut greutate moleculară și tind să fie mai puțin activi decât substraturi lor , spre deosebire de faza și tind să fie mai puțin activi decât substraturi lor , spre deosebire de faza reacții I, care de multe ori produc metaboliți activi . Adaosul de grupe reacții I, care de multe ori produc metaboliți activi . Adaosul de grupe anionice mari ( cum ar fi GSH ) detoxifica electrofile reactive și produce anionice mari ( cum ar fi GSH ) detoxifica electrofile reactive și produce metaboliți mai polari care nu pot difuzează prin membrana , și poate , prin metaboliți mai polari care nu pot difuzează prin membrana , și poate , prin urmare , să fie transportat activ .urmare , să fie transportat activ .Aceste reacții sunt catalizate de către un grup mare de transferaze amplă Aceste reacții sunt catalizate de către un grup mare de transferaze amplă specificitate , care, în combinație pot metaboliza aproape orice compus specificitate , care, în combinație pot metaboliza aproape orice compus hidrofob care conține grupe nucleofil sau electrofil [ 1 ] Una dintre cele mai hidrofob care conține grupe nucleofil sau electrofil [ 1 ] Una dintre cele mai importante clase de acest grup este . Cea a glutation S - transferazele importante clase de acest grup este . Cea a glutation S - transferazele ( GST ) .( GST ) .Enzima MechanismInvolved [ 8 ] co-factor [ 8 ] Localitate [ 8 ] Enzima MechanismInvolved [ 8 ] co-factor [ 8 ] Localitate [ 8 ] methylationmethyltransferaseS - methylationmethyltransferaseS -

Faza III- a de metabolizare a unui carcinogenFaza III- a de metabolizare a unui carcinogen

Etapa III - modificarea continuare și excrețiaEtapa III - modificarea continuare și excreția

După reactii de faza II, conjugaților xenobiotice poate fi metabolizat După reactii de faza II, conjugaților xenobiotice poate fi metabolizat în continuare. Un exemplu în continuare. Un exemplu :: gglutation conjugă la acetilcisteină lutation conjugă la acetilcisteină (acidul mercapturic) conjugați (acidul mercapturic) conjugați Aici, γ-glutamat și reziduuri glicin în Aici, γ-glutamat și reziduuri glicin în moleculă glutation sunt îndepărtate prin gama glutamil moleculă glutation sunt îndepărtate prin gama glutamil transpeptidazei și dipeptidases.. În etapa finală, reziduul cistina din transpeptidazei și dipeptidases.. În etapa finală, reziduul cistina din conjugat este acetilat.conjugat este acetilat.Conjugați și metaboliții acestora pot fi excretate din celule în faza a Conjugați și metaboliții acestora pot fi excretate din celule în faza a III-a metabolismului lor, cu grupe anionice care acționează ca III-a metabolismului lor, cu grupe anionice care acționează ca etichete afinitate pentru o varietate de transportatorii membrana de etichete afinitate pentru o varietate de transportatorii membrana de proteine rezistenței multidrog (MRP) familie . Aceste proteine sunt proteine rezistenței multidrog (MRP) familie . Aceste proteine sunt membri ai familiei transportatorilor ATP-casetofon obligatorii și pot membri ai familiei transportatorilor ATP-casetofon obligatorii și pot cataliza de transport ATP-dependente de o mare varietate de anioni cataliza de transport ATP-dependente de o mare varietate de anioni hidrofobe și, astfel, să acționeze pentru a elimina produsele de faza hidrofobe și, astfel, să acționeze pentru a elimina produsele de faza II, la mediul extracelular, în cazul în care acestea pot fi metabolizat II, la mediul extracelular, în cazul în care acestea pot fi metabolizat sau excretat mai mult. sau excretat mai mult.

Model conceptual al carcinogenezei prin Model conceptual al carcinogenezei prin fumul de ţigară:fumul de ţigară:

PKA, protein kinase A.PKA, protein kinase A.

Aducţii ADNAducţii ADN

Benzopyrene DNA adducts

Erori frecvente la nivel ADNErori frecvente la nivel ADN

Mutaţiile frecvente la nivel sunt:Mutaţiile frecvente la nivel sunt:- - Pierderea unei baze purinice sau pirimidinice (AP) site-uri (site-uri Pierderea unei baze purinice sau pirimidinice (AP) site-uri (site-uri abasic);abasic);- Modificări de bază, cum ar fi alkyla- Modificări de bază, cum ar fi alkylarearea sau deamidations care sau deamidations care transformă citozina, adenina și guanina la uracil, hipoxantin și xantină, transformă citozina, adenina și guanina la uracil, hipoxantin și xantină, respectiv.respectiv.- Mutageneza fotochimică prin lumină UV poate genera dimeri - Mutageneza fotochimică prin lumină UV poate genera dimeri pirimidinice, dimerii astfel de pirimidină pirimidinice, dimerii astfel de pirimidină cyclobutanecyclobutane (CPDs) și (6-4) (CPDs) și (6-4) pirimidină photoproducts pyrimidone (6-4PPs).pirimidină photoproducts pyrimidone (6-4PPs).- Agenți chimici și specii reactive de oxigen (ROS) poate modifica - Agenți chimici și specii reactive de oxigen (ROS) poate modifica baze.baze.Erori de replicare și de conversii de bază pot genera perechi de Erori de replicare și de conversii de bază pot genera perechi de nucleotide nepotrivire.nucleotide nepotrivire.Eșecuri în metabolismul ADN-ul normal de topoizomeraze și nuclează Eșecuri în metabolismul ADN-ul normal de topoizomeraze și nuclează sau radiații ionizante poate genera monocatenar și dublu-pauze sau radiații ionizante poate genera monocatenar și dublu-pauze Strand.Strand.

FAZELE CARCINOGENEZEIFAZELE CARCINOGENEZEI

InIniţiereaiţierea

IniţiIniţierea- primulerea- primul pas pas înîn carc carciinogeneznogenezăă

IniţiereaIniţierea este procesul rapid ireversibil prin care se produc modificări este procesul rapid ireversibil prin care se produc modificări „discrete“ dar permanente ale ADN–ului celular sau „discrete“ dar permanente ale ADN–ului celular sau alterarea ireversibilăalterarea ireversibilă a a structurii genetice a unei celule, rezultând o celulă cu potenţial evolutiv structurii genetice a unei celule, rezultând o celulă cu potenţial evolutiv spre o clonă malignă. spre o clonă malignă.

Cel puţin trei funcţii celulare sunt importante în Cel puţin trei funcţii celulare sunt importante în iniţiereiniţiere: : metabolizarea carcinogenului, metabolizarea carcinogenului, repararea ADN-ului şi repararea ADN-ului şi proliferarea celularăproliferarea celulară. .

Caracteristici iniţieriiCaracteristici iniţierii:: - mutaţie ireveersibilă- mutaţie ireveersibilă - mutaţia este - mutaţia este “fixată“fixată” în succesiunea generaţiilor celulare” în succesiunea generaţiilor celulare - mutaţiile sunt cumulative- mutaţiile sunt cumulative

II. II. Promoţia- Promoţia- al doilea pasal doilea pas

PromoţiaPromoţia este al doilea pas al carcinogenezei. Promoţia este este al doilea pas al carcinogenezei. Promoţia este procesul prin procesul prin care celula deja iniţiată dobândeşte capacitatea de diviziune selectivă şi de care celula deja iniţiată dobândeşte capacitatea de diviziune selectivă şi de expansiune clonală prin dereglarea creşterii şi diferenţieriiexpansiune clonală prin dereglarea creşterii şi diferenţierii . .

Expansiunea clonală a unei celule iniţiate ca o consecinţă a evenimentelor Expansiunea clonală a unei celule iniţiate ca o consecinţă a evenimentelor care care modifică expresia genelor modifică expresia genelor prin care conferă celulelor deja iniţiate un prin care conferă celulelor deja iniţiate un avantaj de proliferare „selectivă”. avantaj de proliferare „selectivă”.

Promorii celulariPromorii celulari prezintă următoarele trăsături prezintă următoarele trăsături Nu sunt mutageni şi nu sunt Nu sunt mutageni şi nu sunt per seper se carcinogeni carcinogeni Îşi mediază efectele biologice fără activare metabolicăÎşi mediază efectele biologice fără activare metabolică Determină reducerea perioadei de latenţă pentru formarea tumorală după Determină reducerea perioadei de latenţă pentru formarea tumorală după

expunererea la un iniţiator tumoral.expunererea la un iniţiator tumoral. Cresc numărul tumorilor formateCresc numărul tumorilor formate Determină geneza tumori în asociaţie cu un iniţiator a cărui acţiune nu este Determină geneza tumori în asociaţie cu un iniţiator a cărui acţiune nu este

suficientă singură să inducă carcinogenezasuficientă singură să inducă carcinogeneza..

Fazele carcinogenezei umaneFazele carcinogenezei umane

III. III. ProgresProgresiaia

Progresia tumoralăProgresia tumorală este descrisă ca stadiul prin care o leziune benignă este descrisă ca stadiul prin care o leziune benignă devine capabilă de creştere necontrolată, invazia ţesuturilor adiacente şi a devine capabilă de creştere necontrolată, invazia ţesuturilor adiacente şi a forma metastaze la distanţă. forma metastaze la distanţă.

În timpul progresiei, tumorile dobândesc abilitatea de:În timpul progresiei, tumorile dobândesc abilitatea de:

- creştere, distrugere a matricii extracelulare- creştere, distrugere a matricii extracelulare

- invazie a stromei- invazie a stromei

- - angiogenezaangiogeneza

- locomoţie- locomoţie

- metastazare- metastazare

Acentuarea instabilităţii genice şi alterarea cariotipului reprezintă emblemeleAcentuarea instabilităţii genice şi alterarea cariotipului reprezintă emblemele progresieiprogresiei

ProgresProgresia =ia = inva invazia locală +angiogeneza +zia locală +angiogeneza + metastazareametastazarea

Ruleta mutaţiilor geniceRuleta mutaţiilor genice

GENELE CANCERULUIGENELE CANCERULUI - - 11. . Proto oncogeneProto oncogene

- 2. Genele supresoare de tumori (GST)- 2. Genele supresoare de tumori (GST)

- 3. Genele de reparare ADN- 3. Genele de reparare ADN

Analiza recentă A ÎNTREGULUI GENOM al celulelor Analiza recentă A ÎNTREGULUI GENOM al celulelor canceroase,canceroase,

în diferite tipuri de tumori maligneîn diferite tipuri de tumori maligne::

a)a) Modificările genetice, foarte numeroase (˃1.000 !), sunt distribuite aleator în Modificările genetice, foarte numeroase (˃1.000 !), sunt distribuite aleator în genom:genom:

unele, relativ puține, afectează gene „cheie” = unele, relativ puține, afectează gene „cheie” = „GENE CANCER” (~400) „GENE CANCER” (~400) → → dereglarea mecanismelor de control a proliferării celulare → tumoră dereglarea mecanismelor de control a proliferării celulare → tumoră („(„driver mutationsdriver mutations” = mutații conductoare/ transformante);” = mutații conductoare/ transformante);

altele nu influențează proliferarea (altele nu influențează proliferarea („passenger mutations”).„passenger mutations”).

83

11. . ONCOGENELEONCOGENELE

Genele care contribuie la instalarea fenotipului Genele care contribuie la instalarea fenotipului malignmalign

Tumorile rezultă din suprapunerea proceselor care controlează: creşterea, Tumorile rezultă din suprapunerea proceselor care controlează: creşterea, localizarea şi mortalitatea celulelor. Controlul normal al mecanismelor care localizarea şi mortalitatea celulelor. Controlul normal al mecanismelor care conduc la cancer se produce prin mutaţii la nivelul a 3 categorii de gene:conduc la cancer se produce prin mutaţii la nivelul a 3 categorii de gene:

1. 1. Proto-oncogeneProto-oncogene- acesteaa codifică componentele căilor de semnalizare, în - acesteaa codifică componentele căilor de semnalizare, în forma lor mutantă care le face forma lor mutantă care le face „oncogene dominante” „oncogene dominante” stimulând proliferarea stimulând proliferarea celularăcelulară

2. 2. Genele supresoare de tumori Genele supresoare de tumori (GST) (GST) care codifică proteine a căror care codifică proteine a căror funcţie pierdută conduce la de-reglarea controlului ciclului celular în sensul funcţie pierdută conduce la de-reglarea controlului ciclului celular în sensul inhibării progrsiei celulelor , degradăii proteinelor, aderarea celulkară şi inhibării progrsiei celulelor , degradăii proteinelor, aderarea celulkară şi mortalitatea; În general exacerbează comportamentul inhibitor.mortalitatea; În general exacerbează comportamentul inhibitor.

3. 3. Genele de reparare a ADN-Genele de reparare a ADN- sunt gene ale căror proteine menţin sunt gene ale căror proteine menţin integritatea genomică şi împiedică mutaţiile spontane prin pierderea funcţiilor cu integritatea genomică şi împiedică mutaţiile spontane prin pierderea funcţiilor cu promovarea instabilităţii genice.promovarea instabilităţii genice.

1. O1. Oncogenelencogenele

OncogeneleOncogenele sunt gene sunt gene mutante care joca un rol esential in formarea mutante care joca un rol esential in formarea tumorilor, acestea actioneaza dominant jucândtumorilor, acestea actioneaza dominant jucând un rol esenţial în un rol esenţial în controlarea proliferării celulare, codificarea factorilor de creştere şi factorii controlarea proliferării celulare, codificarea factorilor de creştere şi factorii transcripţionali. Acestea promovează creşterea autonomă a celulelor transcripţionali. Acestea promovează creşterea autonomă a celulelor canceroase iar corespondentul lor celular normal se numesc canceroase iar corespondentul lor celular normal se numesc protooncogeneprotooncogene. .

„ „DominantDominant” se referă la caracteristuica prin care o mutaţie la nivelul unei ” se referă la caracteristuica prin care o mutaţie la nivelul unei singiure alele poate determina un efect.singiure alele poate determina un efect.

Oncogenele se formează când Oncogenele se formează când protooncogeneleprotooncogenele sunt modificate (mutate). sunt modificate (mutate). Genele celulare normale sunt denumite protooncogene, iar variantele lor Genele celulare normale sunt denumite protooncogene, iar variantele lor activate - activate - oncogene celulareoncogene celulare (c- (c-onconc). Activarea acestor gene este rezultatul ). Activarea acestor gene este rezultatul unor mutaţii cu câştig de funcţie.unor mutaţii cu câştig de funcţie.

Aceste gene stimulează continuu, exagerat creşterea conducând la Aceste gene stimulează continuu, exagerat creşterea conducând la creşterea necontrolată şi la transformarea malignă. Oncogenele au efect creşterea necontrolată şi la transformarea malignă. Oncogenele au efect dominant la nivel celular ca atare o singură alelă mutantă (activată) este dominant la nivel celular ca atare o singură alelă mutantă (activată) este suficientă pentru modificarea fenotipului celular. În prezent, sunt suficientă pentru modificarea fenotipului celular. În prezent, sunt cunoscute peste 100 de oncogene. cunoscute peste 100 de oncogene.

1. ONCOGENELE

Rezultă prin Rezultă prin activarea activarea protooncogenelorprotooncogenelor ←mutații / ←mutații / hiperexpresie.hiperexpresie.

Activarea oncogenelor Activarea oncogenelor ← ← mutații mutații dominantedominante ce determină ce determină „„câștig câștig de funcție”de funcție”

““DOMINANT” – DOMINANT” – o mutaţie într-o o mutaţie într-o alelă determină un efectalelă determină un efect..

Produc cantități mari de Produc cantități mari de oncoproteineoncoproteine** → → proliferare proliferare celulară crescută.celulară crescută.

activareactivare

n n o o x A ↑x A ↑ONCOPROTEINEONCOPROTEINEcâștig funcție

Protooncogene(represate)

Ex. SRC, RAS, MYC, ERK

Proliferare celulară crescută

Inhibitori ai:Inhibitori ai:oncoproteineloroncoproteinelor

• Ac. Monoclonali (umanizați)• Ac. scFv („intracorpi”)• aptameri(oligopeptide scurte)

Inhibitori ai Inhibitori ai transcripției transcripției oncogenelor:oncogenelor:

• oligonucleotide antisens• ribozime

89

Activare de oncogene=semnalizarea proliferativă susținută

(exacerbarea capacității proliferative)

Factori de creștere

Receptori TK

RAS

MEK

MAPK

Proteine semnalizare intracelulară

Factori de transcripție

Celulă stromă

Activare fără ligand (ex. EGFR) Hiperpexpresie (ex. HER2)

x

Cantități crescute (ex., VEGF)

Cantități crescute

ACTIVARE GENE

PROLIFERARE CELULARĂ

Activare fără receptori x

ACTIVARE A ONCOGENELORACTIVARE A ONCOGENELOR

CANTITĂȚI CRESCUTE

ONCOPROTEINE

INHIBITORI:• Ac. Monoclonali (umanizați)• Ac. scFv (intracorpi)• aptameri

← AVASTIN

← ERBITUX← HERCEPTINautocrin

paracrin

90

1. 1. OOncogenele- gene proproliferativencogenele- gene proproliferative

PROTO-ONCOGENEPROTO-ONCOGENE ------------- ------------- ONCOGENEONCOGENE

~~ 150 de oncogene identificate in cancere 150 de oncogene identificate in cancere

Mecanismele de activare ale oncogenelor suntMecanismele de activare ale oncogenelor sunt:: --Mutaţie punctiformă;Mutaţie punctiformă;

                    -- Translocație cromozomială la o parte activă a genomului; Translocație cromozomială la o parte activă a genomului; - - Amplificarea (realizarea de copii multiple ale c-ONC); Amplificarea (realizarea de copii multiple ale c-ONC); - - Inserarea unui virus oncogen la un loc adiacent; Inserarea unui virus oncogen la un loc adiacent; - - Eliminarea / pierderea unei gene, segment cromozomiale sau a Eliminarea / pierderea unei gene, segment cromozomiale sau a unui cromozom întreg;unui cromozom întreg;

- Supresia - Supresia / pierderea controlului gena supresoare / pierderea controlului gena supresoare..

Mecanismele de activare a oncogenelorMecanismele de activare a oncogenelor

1. Activarea oncogenelor prin mutaţii punctiforme: RET, RAS1. Activarea oncogenelor prin mutaţii punctiforme: RET, RAS 2. Activare prin mutaţii cromozomlale2. Activare prin mutaţii cromozomlale 3. Activare oncogene pin translocaţii cromozomiale- gena BCL-ABL 3. Activare oncogene pin translocaţii cromozomiale- gena BCL-ABL

(LMC)(LMC) 4. Activarea oncogenelor prin4. Activarea oncogenelor prin amplificare genică: MYC şi ERBamplificare genică: MYC şi ERB 5. Activare de oncogene prin pierderea expresii genelor mARN 5. Activare de oncogene prin pierderea expresii genelor mARN

(reglarea posttranscriptională a exoresiei genice)(reglarea posttranscriptională a exoresiei genice) 6. Activarea oncogenelor prin nserţie virală: HTLV16. Activarea oncogenelor prin nserţie virală: HTLV1

Categorii de oncogeneCategorii de oncogene

1.1. FactoriFactori de crede creştereştere: PDGFB: PDGFB

2.2. Receptori factori de creştereReceptori factori de creştere: EGFR (Her2): EGFR (Her2)

3.3. Proteine de semnalizare intracelularăProteine de semnalizare intracelulară: : aa. . proteine tirozinkinazice-proteine tirozinkinazice-tirozinkinaze- ABL,SRCtirozinkinaze- ABL,SRC

bb. . serintreozinkinaze- serintreozinkinaze- AKT1,RAF1,MOS,PIM1AKT1,RAF1,MOS,PIM1

cc.. care cuplează GTP care cuplează GTP

4. 4. Factori de transcripţieFactori de transcripţie: AP1 şi translaţia ADN: AP1 şi translaţia ADN

5. 5. De remodelare a cromatinei-De remodelare a cromatinei- modificarea gradului de condensare a modificarea gradului de condensare a cromatinei: MLT1 (AALL1)cromatinei: MLT1 (AALL1)

6. 6. Reglatori ai ciclului celularReglatori ai ciclului celular: BCL2, BCL-XL: BCL2, BCL-XL

SecreSecreţţia factorilor de creia factorilor de creşştere celularitere celulari

Factorii de creştere celulariFactorii de creştere celulari

Factorii de creştere celulariFactorii de creştere celulari (growth factors) sunt polipeptide produse de (growth factors) sunt polipeptide produse de celule care stimulează sau inhibă prolifearea fie pe aceiaşi celulă sau pe celule care stimulează sau inhibă prolifearea fie pe aceiaşi celulă sau pe alte celule.alte celule.

Interacţinează cu celula prin receptori în membrana celularăInteracţinează cu celula prin receptori în membrana celulară

Factori de creştere: Factori de creştere: Epidermal (EGF),Epidermal (EGF), al al PPlachetelor (PDGF),lachetelor (PDGF), FiFibroblastic broblastic (FGF), Insulinic (IGF)(FGF), Insulinic (IGF)

Receptorii factorilor de creştere prezintă o porţiune extracelulară, Receptorii factorilor de creştere prezintă o porţiune extracelulară, transmembranară şi intracelulară)transmembranară şi intracelulară)

[TITLE][TITLE]

Presented By S. Gail Eckhardt, MD at 2011 ASCO Annual Meeting

Normal (1x)~ 25,000-50,000 HER2

receptors

Overexpressed HER2 (10-100x)

up to ~ 2,000,000 HER2 receptors

Excessive cellular division

Exemplu: sExemplu: supraexpresia receptorului upraexpresia receptorului HER2 HER2 in cancerul mamarin cancerul mamar

Pegram MD, et al. Cancer Treat Res. 2000;103:57-75. Ross JS, et al. Am J Clin Pathol. 1999;112(suppl 1):S53-S71. Slamon DJ, et al. Science. 1987;235:177-182.

HER2 is overexpressed in ~ 25% of breast cancers

Activarea Activarea EGFR EGFR poate implica activarea căilor de poate implica activarea căilor de semnal în amonte care includ Ksemnal în amonte care includ K--rasras

Categorii de oncogeneCategorii de oncogene

1.1. FactoriFactori de crede creştereştere: PDGFB: PDGFB

2.2. Receptori factori de creştereReceptori factori de creştere: EGFR (Her2): EGFR (Her2)

3.3. Proteine de semnalizare intracelularăProteine de semnalizare intracelulară: : aa. . proteine tirozinkinazice-proteine tirozinkinazice-tirozinkinaze- ABL,SRCtirozinkinaze- ABL,SRC

bb. . serintreozinkinaze- serintreozinkinaze- AKT1,RAF1,MOS,PIM1AKT1,RAF1,MOS,PIM1

cc.. care cuplează GTP care cuplează GTP

4. 4. Factori de transcripţieFactori de transcripţie: AP1: AP1

5. 5. De remodelare a cromatinei-De remodelare a cromatinei- modificarea gradului de condensare a modificarea gradului de condensare a cromatinei: MLT1 (AALL1)cromatinei: MLT1 (AALL1)

6. 6. Reglatori ai ciclului celularReglatori ai ciclului celular: BCL2, BCL-XL: BCL2, BCL-XL

TransducTransducţţia semnaluluiia semnalului

Transducţia semnaluluiTransducţia semnalului la nivel celular se referă la semnalizarea de la la nivel celular se referă la semnalizarea de la exteriorul celulei în interiorul celulei pe calea:exteriorul celulei în interiorul celulei pe calea:

mişcării ionilormişcării ionilor în interiorul sau spre exteriorul celulei prin canalele ionice în interiorul sau spre exteriorul celulei prin canalele ionice cu modificarea potenţialului electric al celulei care este convertit în semnal cu modificarea potenţialului electric al celulei care este convertit în semnal prin celuăprin celuă

cuplarea ligant-receptorcuplarea ligant-receptor determină evenimente precum fosforilarea prin determină evenimente precum fosforilarea prin intermediul tirozinkinazelor şi/sau serine/ troninkinaze; fosforilarea intermediul tirozinkinazelor şi/sau serine/ troninkinaze; fosforilarea proteinelor determină modificări în activitatea enzimelor şi conformaţei proteinelor determină modificări în activitatea enzimelor şi conformaţei proteiceproteice..

Activarea acestor cActivarea acestor căăi conduce la: i conduce la: proliferare celularproliferare celularăă, diferentiatiere, , diferentiatiere, migration/motilitmigration/motilitate, ate, adeziune, perturbarea apoptozei, supravie adeziune, perturbarea apoptozei, supravieţţuire uire lungălungă şşi activarea transcripi activarea transcripţieiţiei genice genice..

CCăi de semnal biologic la nivelul celulei ăi de semnal biologic la nivelul celulei malignemaligne

Mecanismele de control ale ciclului celularMecanismele de control ale ciclului celular

CCăăile de semnal celulareile de semnal celulare

„ „ O cale a canceruluiO cale a cancerului” poate fi definită ca un sistem reglator a cărui activare sau inactivare de o mutaţie ” poate fi definită ca un sistem reglator a cărui activare sau inactivare de o mutaţie genetică sau sau epigenetică este esenţială pentru dezvoltarea unui cancer umangenetică sau sau epigenetică este esenţială pentru dezvoltarea unui cancer uman ..

Aceste „ căi ale cancerului” includ:Aceste „ căi ale cancerului” includ: calea MAPKcalea MAPK ( în majoritatea cancerelor) implică oncogenele ( în majoritatea cancerelor) implică oncogenele RAS, RAF, MEK şi ERK necesară RAS, RAF, MEK şi ERK necesară

pentru proliferarea celulelor normale ca şi a multor tipurii de celule canceroase.pentru proliferarea celulelor normale ca şi a multor tipurii de celule canceroase. calea P13calea P13 K K ( oncogenele PI3K, AKT şi genelke supresoare PTEN, CTMP) funcţioneaază în controlul ( oncogenele PI3K, AKT şi genelke supresoare PTEN, CTMP) funcţioneaază în controlul

metabolismului celular, particular în cel al transportului şi utilizării glucozei şi în reglarea creşterii celulare, metabolismului celular, particular în cel al transportului şi utilizării glucozei şi în reglarea creşterii celulare, particular în biosinteza proteinelor şi prevenirea apoptozei. Aceste căi implică activarea receptorilor particular în biosinteza proteinelor şi prevenirea apoptozei. Aceste căi implică activarea receptorilor tirozinkinazici.tirozinkinazici.

calea TP53calea TP53-- proteina p53 este în centrul reţelei implicate în activări inactivări; implică oncogenele MDM2, proteina p53 este în centrul reţelei implicate în activări inactivări; implică oncogenele MDM2, HDM2 şi genele supresoare TP53, ATM,BAX.HDM2 şi genele supresoare TP53, ATM,BAX.

Calea RB1Calea RB1 ce implică oncogenele ciclina D1, CDK4(MYC) şi genele supresoare p16,p15,p57ce implică oncogenele ciclina D1, CDK4(MYC) şi genele supresoare p16,p15,p57 .. Calea TGFß Calea TGFß (în carcinoame, leucemii , sarcoame de părţi moi) include inactivarea genelor supresoare (în carcinoame, leucemii , sarcoame de părţi moi) include inactivarea genelor supresoare

SMAD2, SMAD4, RUNX).SMAD2, SMAD4, RUNX). Calea Jak/STATCalea Jak/STAT ( în anumite carcinoame, leucemii şi limfoame)( în anumite carcinoame, leucemii şi limfoame) implică oncogenele STAT3,i STAT 5 şi implică oncogenele STAT3,i STAT 5 şi

genele suprsoare STAT1, SOCS1genele suprsoare STAT1, SOCS1 Căile NFκBCăile NFκB ( în leucemii şi carcinoame) implică oncogenele REL şi gena supresoare CYLD( în leucemii şi carcinoame) implică oncogenele REL şi gena supresoare CYLD Calea WNTCalea WNT ( colon, mamar gastric, hepatic) oncogene:WNT1, ßcatenin, genele supresoare APC, AXIN.( colon, mamar gastric, hepatic) oncogene:WNT1, ßcatenin, genele supresoare APC, AXIN. Calea SHHCalea SHH ( cancere cutanate, cerebrale, plămân), oncogene SHH, SMO, GLI1, genele supresoare ( cancere cutanate, cerebrale, plămân), oncogene SHH, SMO, GLI1, genele supresoare

PTCH1, PTCH2 şi SUFU.PTCH1, PTCH2 şi SUFU. Calea NOTCHCalea NOTCH ( exprimată în limfoamele T, unele carcinoame), implică oncogenele şi genele supresoare ( exprimată în limfoamele T, unele carcinoame), implică oncogenele şi genele supresoare

NOTCH1.NOTCH1. Activarea acestor cActivarea acestor căăi coni condduce la: uce la: proliferare celulara, diferentiatiere, migration/motility, adeproliferare celulara, diferentiatiere, migration/motility, adezziune, iune,

perturbarea apoptozei apoptosis, enhanced survival si activarea transcriptei geniceperturbarea apoptozei apoptosis, enhanced survival si activarea transcriptei genice

Proliferarea celularProliferarea celularăă- etape- etape

Celula normalaCelula normala necesită semnale de stimulare a creşterii pentru a prolifera. necesită semnale de stimulare a creşterii pentru a prolifera. Aceste semnale sunt transmise pe calea receptorilor transmembranari, care Aceste semnale sunt transmise pe calea receptorilor transmembranari, care se leagă de liganzi precum factorii de creştere, componentele matricii se leagă de liganzi precum factorii de creştere, componentele matricii extracelulare, molecule de adeziune intercelulare şi moleculele de extracelulare, molecule de adeziune intercelulare şi moleculele de interacţiuneinteracţiune

Proliferarea celulelor normaleProliferarea celulelor normale parcurge următoarele etape: parcurge următoarele etape: 1. 1. legarea unui factor de creşterelegarea unui factor de creştere de un de un receptor specificreceptor specific localizat la nivelul localizat la nivelul

membranei celularemembranei celulare 2. 2. activarea limitativă şi tranzitorieactivarea limitativă şi tranzitorie a factorului de creştere care activează un a factorului de creştere care activează un

semnal de transducţie prin sinteza unei proteine la nivelul feţei interne a semnal de transducţie prin sinteza unei proteine la nivelul feţei interne a membraneimembranei

3. 3. transmiterea unui semnal de transduceretransmiterea unui semnal de transducere prin intermediul citozolului prin prin intermediul citozolului prin intermediul mesagerilor secundari sau a intermediul moleculelor de senal care intermediul mesagerilor secundari sau a intermediul moleculelor de senal care activează direct transcripţiaactivează direct transcripţia

4.4.inducţia şi activarea unor factori reglatoriinducţia şi activarea unor factori reglatori nucleari care iniţiază transcripţia nucleari care iniţiază transcripţia ADN.ADN.

5.5.Intrarea şi progresiaIntrarea şi progresia celulei în cadrul ciclului celular, având ca rezultat celulei în cadrul ciclului celular, având ca rezultat diviziunea celulară.diviziunea celulară.

..

Căile de semnal esenţiale la nivel celularCăile de semnal esenţiale la nivel celular

Calea protein-kinazelor: ligant (factor de creştereCalea protein-kinazelor: ligant (factor de creştere→receptor→ →receptor→ activare→dimerizare→autofosforilare→ activare→dimerizare→autofosforilare→ RAS/RAF/ MEK/ RAS/RAF/ MEK/ MAPKMAPK→activare→activare factor de transcripţie nuclear→ expresie factor de transcripţie nuclear→ expresie genicăgenică

Calea fosfatidil-inositol-3-kinaza: Calea fosfatidil-inositol-3-kinaza: PTEN/ PI3K/ AKT/ mTORPTEN/ PI3K/ AKT/ mTOR

Protein kinaze C (Protein kinaze C (PKCPKC))

calea Ras-Raf-MEK-MAPKcalea Ras-Raf-MEK-MAPK calea P13K-Akt-TOR calea P13K-Akt-TOR ccalea PKCalea PKC

22. . GENELE SUPRESOARE DE TUMORIGENELE SUPRESOARE DE TUMORI (GST)(GST)

[TITLE][TITLE]

Presented By Martine J. Piccart-Gebhart, MD, PhD at 2012 Annual Meeting

Ciclului celular. Un ciclu de diviziune necesită o înaltă fidelitate duplicarea ADN-ului Ciclului celular. Un ciclu de diviziune necesită o înaltă fidelitate duplicarea ADN-ului în timpul fazei S a ciclului celular și segregarea corectă a cromozomilor in timpul în timpul fazei S a ciclului celular și segregarea corectă a cromozomilor in timpul mitozei duplicate, sau faza M. Înainte și după faza S și M fază, tranzitele de celule, mitozei duplicate, sau faza M. Înainte și după faza S și M fază, tranzitele de celule, prin "gap" fazele, numit G1 și G2.Tranziție adecvată prin aceste etape este controlată prin "gap" fazele, numit G1 și G2.Tranziție adecvată prin aceste etape este controlată de acțiunea specifice cyclin / CDK complexe.de acțiunea specifice cyclin / CDK complexe.

2. 2. GGene supresoare de tumoriene supresoare de tumori (GST (GST))

Genele supresoare de tumoriGenele supresoare de tumori (GST)(GST) determină inhibarea proliferării determină inhibarea proliferării celulare. Versiunile mutante GST din celulele canceroase au activitatea celulare. Versiunile mutante GST din celulele canceroase au activitatea pierdută. Ambele copii alele trebuie să fie inactivate înainte ca funcţia pierdută. Ambele copii alele trebuie să fie inactivate înainte ca funcţia genei supresoare de tumori să fie pierdută, rezultând absenţa unei proteine genei supresoare de tumori să fie pierdută, rezultând absenţa unei proteine normale (recesive). normale (recesive). > 40 GST identificate in genom!> 40 GST identificate in genom!

GST sunt gene care blochează dezvoltarea neoplaziilor maligneGST sunt gene care blochează dezvoltarea neoplaziilor maligne prin prin reglarea creşterii şi proliferării celulare. GST sunt deci gene normale a reglarea creşterii şi proliferării celulare. GST sunt deci gene normale a căror funcţie este inactivată prin mutaţii care trebuie să se producă în căror funcţie este inactivată prin mutaţii care trebuie să se producă în ambele alele. ambele alele.

RECESIV= ambele alele alegenei trebuie sa fie mutate (pierdute ) ca RECESIV= ambele alele alegenei trebuie sa fie mutate (pierdute ) ca defectul fenotipic să aparădefectul fenotipic să apară

DDouă evenimente sau mutaţii trebuie să se producă în prima şi apoi în a ouă evenimente sau mutaţii trebuie să se producă în prima şi apoi în a doua alelădoua alelă . (inactivare alelică). (inactivare alelică)

Sunt gene recesive-Sunt gene recesive-. . sstudiile citogenetice au permis identificarea mai tudiile citogenetice au permis identificarea mai multor mecanisme de inactivare a celei de-a doua copii a unei gene multor mecanisme de inactivare a celei de-a doua copii a unei gene supresoare a creşterii tumorale în cancerele ereditare: supresoare a creşterii tumorale în cancerele ereditare:

Mecanisme de inactivare a celei de-a doua copii Mecanisme de inactivare a celei de-a doua copii a alelei unei GSTa alelei unei GST

DeleţiiDeleţii Recombinări somaticeRecombinări somatice Pierderea unui cromozom asociată cu duplicaţia cromozomului restantPierderea unui cromozom asociată cu duplicaţia cromozomului restant Creşterea expresei unor gene micro ARNCreşterea expresei unor gene micro ARN Pierderea heterozigozităţii (LOH)Pierderea heterozigozităţii (LOH)

CLASIFICARE:CLASIFICARE:- Receptori membranari- PTCHReceptori membranari- PTCH- Proteine citoplasmatice- APC, NF1Proteine citoplasmatice- APC, NF1- Proteine nucleare. TP53, RB1,VHL, WT1 ( gene gatekeper- “portar”)Proteine nucleare. TP53, RB1,VHL, WT1 ( gene gatekeper- “portar”)

Genele suprsoare de tumori (GST)Genele suprsoare de tumori (GST)- - antiproliferativeantiproliferative

Genele supresoare tumoralGenele supresoare tumoral (GST) sunt gene gene normale recesiv care (GST) sunt gene gene normale recesiv care sunt inactivate prin mutaţii în două alele și suprimarea fenotipului malign. sunt inactivate prin mutaţii în două alele și suprimarea fenotipului malign. Negativ reglementa promovarea gene. > 40 GST în genomului!Negativ reglementa promovarea gene. > 40 GST în genomului!mecanismul de:mecanismul de:         - Eliminarea cromozomial         - Eliminarea cromozomial         - Somatice recombinările         - Somatice recombinările         - Pierderea cromozomial         - Pierderea cromozomial

CategoriCategoriii::

GENE GATE KEPPERGENE GATE KEPPER (Gene portar) de reglare-implicate în controlul (Gene portar) de reglare-implicate în controlul ciclului celular: APC, VHL, p53, Rb, WT, PTEN, NF1, BRCA1, BRCA2 ciclului celular: APC, VHL, p53, Rb, WT, PTEN, NF1, BRCA1, BRCA2 (repararea ADN-ului, transcriere).(repararea ADN-ului, transcriere).

GENE CARE TAKERGENE CARE TAKER sau “îngrijitor” - "de reparare", implicate în funcția de sau “îngrijitor” - "de reparare", implicate în funcția de stabilitate genomice, de reparare prin excizie nucleare: XP-A, hMSH2, stabilitate genomice, de reparare prin excizie nucleare: XP-A, hMSH2, hMSH LH1 (ADN mismach de reparații), WRN-H (genomicstability), BRM hMSH LH1 (ADN mismach de reparații), WRN-H (genomicstability), BRM (sensibilitate la rupere cromozom), FANC, TTD-A radiosensibilitate ((sensibilitate la rupere cromozom), FANC, TTD-A radiosensibilitate (

GENELE SUPRESOARE TUMORALE (GST)(„GATKEEPERS” – „portar” )

GST în mod normal: GST în mod normal: → → blochează proliferarea blochează proliferarea celulară celulară și și activează apoptozaactivează apoptoza

GST sunt GST sunt inactivateinactivate prin prin două mutații recesivedouă mutații recesive → → pierderea funcției pierderea funcției proteinelor proteinelor codificate*codificate*

Unele persoane se nasc cu o Unele persoane se nasc cu o mutație germinală (Na) →mutație germinală (Na) →PG la PG la cancer →cancer → cacancere ereditare și ncere ereditare și familialefamiliale

două două mutațiimutații recesiverecesive: : NNNN→N→Na→aaa→aa

aa xx x a x a PROTEINE PROTEINE ANORMALEANORMALE

pierderefuncție

Gene supresoareTumorale.

Ex. PTCH, APC, NF1,TP53

Proliferare celulară crescută

Mutații germinale Mutații germinale → → predispoziție

genetică la cancer

Terapie genică:Terapie genică:• inserția unor GST (ex., TP53)

Reducerea apoptozei

114

Sustragerea (insensibilitatea) la supresorii proliferării

Program antiproliferativ

GST : gena RB ↔ gena TP53 *proteine pRB + p53

Blocare ciclu celular în interfază

Activare senescență și

apoptoză Semnale Semnale inhibitorii inhibitoriiextracelulare intracelulare

matrice celule vecine alterare ADN

Activareaproliferării

celulare

Blocarea apoptozei

ANORMALE

116

Inactivarea genelor supresoare - ipoteza “celor Inactivarea genelor supresoare - ipoteza “celor două lovituri”două lovituri”

Revisiting the two-hit hypothesis. In Knudson's classic “two-hit” hypothesis of Revisiting the two-hit hypothesis. In Knudson's classic “two-hit” hypothesis of retinoblastoma (bottom left), loss of both tumor suppressor alleles is required for tumor retinoblastoma (bottom left), loss of both tumor suppressor alleles is required for tumor progression. In the PTEN paradigm (top center and bottom right), one hit is sufficient for progression. In the PTEN paradigm (top center and bottom right), one hit is sufficient for cancer susceptibility, whereas a double hit actually opposes tumorigenesis through induction cancer susceptibility, whereas a double hit actually opposes tumorigenesis through induction of irreversible growth arrest (senescence).of irreversible growth arrest (senescence).

Replicarea ADN și diviziune PROLIFERARE CELULARĂ

INTENSĂ

ONCOGENE(activarea

protooncogenelor)

GENE SUPRESOAREDE TUMORI„gatekeepers”

GENE DE STABILITATE(repararea ADN)

(„caretakers”)

ARN

Proteină

GENE DE REGLARE

micro ARN

ʘ ͜ ʘg

ʘ ͜

ʘg

ʘ ͜ ʘg

C L O N ĂC L O N Ă

Semnale inhibitorii

GENE LANDSCAPER

MICROMEDIU

SENESCENȚĂ /MOARTE

CELULARĂ

Reparare

3. GENELE DE STABILITATE (reparare, „caretakers” ) 4. GENELE LANDSCAPERS („peisagist”)5. GENELE micro ARN “oncomics”

TUMORĂ

INSTABILITATE GENOMICĂ: favorizează apariția de noi mutații și

aberații cromozomiale

”oncomirs”

118

3. Gene de reparare-”3. Gene de reparare-”caretakerscaretakers””

Genele de reparareGenele de reparare ale ADN afectează proliferarea sau supravieţuirea indirect prin influenţarea ale ADN afectează proliferarea sau supravieţuirea indirect prin influenţarea capacităţii organismului de a repara leziuni neletale în alte gene incluzând protooncogenele, capacităţii organismului de a repara leziuni neletale în alte gene incluzând protooncogenele, genele supresoare tumoral şi genele care reglează apoptozagenele supresoare tumoral şi genele care reglează apoptoza . .

Unele defecte în mecanismele de reparare a ADN pot predispune la mutaţii în genom şi astfel, la Unele defecte în mecanismele de reparare a ADN pot predispune la mutaţii în genom şi astfel, la transformarea neoplazică. Această predispoziţie la mutaţii se numeşte transformarea neoplazică. Această predispoziţie la mutaţii se numeşte fenotip mutatorfenotip mutator iar iar genele implicate în mecanismele de reparare se numesc şi genele implicate în mecanismele de reparare se numesc şi gene mutatorgene mutator..

Cu unele excepţii, sunt necesare mutaţii în ambele alele ale genelor de reparare ale ADN pentru Cu unele excepţii, sunt necesare mutaţii în ambele alele ale genelor de reparare ale ADN pentru a induce ceea ce se numeşte a induce ceea ce se numeşte instabilitate genomicăinstabilitate genomică - adică capacitatea de achiziţii sau reparare - adică capacitatea de achiziţii sau reparare a mutaţiilor în absenţa unor factori cauzatori. În acest sens, genele mutator pot fi considerate a mutaţiilor în absenţa unor factori cauzatori. În acest sens, genele mutator pot fi considerate gene supresoare. Incapacitatea mecanismelor de reparare a ADN poate predispune la mutaţiigene supresoare. Incapacitatea mecanismelor de reparare a ADN poate predispune la mutaţii

În celulele canceroase mutaţiile au fost identificate în genele care reglează ciclul celular În celulele canceroase mutaţiile au fost identificate în genele care reglează ciclul celular (protooncogene(protooncogene ş şi genele supresoare de tumori) sau de reparare a leziunilor ADN ( genele de i genele supresoare de tumori) sau de reparare a leziunilor ADN ( genele de reparare).reparare).

Mutaţiile funcţionale ale genelor de reparare ale ADN accelerează acumularea mutaţiile genelor Mutaţiile funcţionale ale genelor de reparare ale ADN accelerează acumularea mutaţiile genelor supresoare şi protooncogenelorsupresoare şi protooncogenelor..

De exemplu, gena ATM (pe cromozomul 11) codifică o proteină implicată în detecţia leziunilor De exemplu, gena ATM (pe cromozomul 11) codifică o proteină implicată în detecţia leziunilor ADN, cu un rol important în progresia celulei în ciclul celular. Rupturile dublu-catenare (DSB) ADN, cu un rol important în progresia celulei în ciclul celular. Rupturile dublu-catenare (DSB) multiple conduc la o rată crescută a rearanjamentelor cromozomiale determinând sindroame multiple conduc la o rată crescută a rearanjamentelor cromozomiale determinând sindroame precum sindromul ataxie telangiectazie asociat cu ataxie cerebeloasă progresivă, creşterea precum sindromul ataxie telangiectazie asociat cu ataxie cerebeloasă progresivă, creşterea incidenţei anumitor malignităţi precum: limfoamele şi leucemiilor şi creşterea răspunsului la incidenţei anumitor malignităţi precum: limfoamele şi leucemiilor şi creşterea răspunsului la tratamentul cu radiaţii ionizante . tratamentul cu radiaţii ionizante .

Pr Y.-J. Pr Y.-J. BIGNONBIGNON

Rupturi ADNRupturi ADN

Single strand Single strand breaksbreaks

Double strand Double strand breaksbreaks

Liniile de apărare contra mutaţiilor ADNLiniile de apărare contra mutaţiilor ADN

Sunrt 3 linii de apărare care care protejează contra mutaţiilor ADN:Sunrt 3 linii de apărare care care protejează contra mutaţiilor ADN:

- alimentaţia- consumul de antioxidanti (legume, - alimentaţia- consumul de antioxidanti (legume, fructe)fructe)

- metabolosmul celular- faza de conjugare- enzimele - metabolosmul celular- faza de conjugare- enzimele celulare (ex. superoxid dismutaza)celulare (ex. superoxid dismutaza)

- genele de reparare ale ADN (genele “caretaker”) - genele de reparare ale ADN (genele “caretaker”)

3. Genele de reparare ale ADN “care 3. Genele de reparare ale ADN “care taker”taker”

Sunt 5 tipuri de reparare a defectelor (mutaţiilor) ADN:Sunt 5 tipuri de reparare a defectelor (mutaţiilor) ADN:

1.1. Reparare într-un singur timp (Reparare într-un singur timp (one step repairone step repair))2.2. Reparare prin excizia nucleotidelor (Reparare prin excizia nucleotidelor (basebase excision repairexcision repair))3.3. Reparare prin excizia bazelor Reparare prin excizia bazelor (base excision repair)(base excision repair)4.4. Repararea defectelor de împerechere Repararea defectelor de împerechere (mismatch repair)(mismatch repair)5.5. Repararea prin recombinare (Repararea prin recombinare (recombinationalrecombinational repair)repair)

Genele de reparare Genele de reparare protejează de acţiunea protejează de acţiunea

mutagena si instabilitatea mutagena si instabilitatea genicagenica

Eşecul mecanismelor de reparareEşecul mecanismelor de reparare

Fiecare celula are 2 copii ale BRCA1 si BRCA2

BRCA2BRCA1

Incidenta mutatiilor BRCA1/2

1 in 800 women in the general population

5-10% of all women with breast cancers

~18% of women with breast cancers <50 and one close relative with breast cancers <50

2% of all women of Ashkenazi Jewish ancestry

Mutația Mutația BRCA1/2 BRCA1/2 crește riscul pentru cancerul crește riscul pentru cancerul mamar debutat precocemamar debutat precoce

Riscul in populatia generalăRiscul in populatia generală

Risc ereditar Risc ereditar

5050 ani ani

2%2%

33%-50%33%-50%

7070 ani ani

7%7%

56%-87%56%-87%

4040 ani ani

10%-20%10%-20%

0.5%0.5%

Angelina Jolie has double mastectomy due to cancer Angelina Jolie has double mastectomy due to cancer

genegene

14 Ma14 Mayy 2013, 2013, Angelina Jolie reveals she had Angelina Jolie reveals she had preventive double mastectomy after discovering preventive double mastectomy after discovering cancer genecancer gene"But it is one I am very happy that I made. My "But it is one I am very happy that I made. My chances of developing breast cancer have chances of developing breast cancer have dropped from 87 percent to under 5 percent. I can dropped from 87 percent to under 5 percent. I can tell my children that they don’t need to fear they tell my children that they don’t need to fear they will lose me to breast cancer."will lose me to breast cancer."

3. Gene de 3. Gene de repararereparare: BRCA-1 caretaker: BRCA-1 caretaker

Rolurile genei BRCA-1Rolurile genei BRCA-1::

- - Repararea ADN-ului defecteRepararea ADN-ului defecte             - Inactivarea cromozomului X             - Inactivarea cromozomului X             -              - Repararea mutatiilor Repararea mutatiilor TP53 TP53             - Instabilitate genică            - Instabilitate genică

4. 4. Gene de stabilitate- gena supresoare p53 Gene de stabilitate- gena supresoare p53 “gardianul genomului”“gardianul genomului”

“gatekeeper“gatekeeper””

Gena p53Gena p53 este inactivată in 70% din tumorile maligne prin: este inactivată in 70% din tumorile maligne prin:

- deleţie şi mutaţie punctuală- deleţie şi mutaţie punctuală

- inactivare prin oncogena celulară- inactivare prin oncogena celulară

- inactivare prin oncogeneză virală- inactivare prin oncogeneză virală

U.M.F IAŞIU.M.F IAŞI ZILELE ONCOLOGIEI IEȘENEZILELE ONCOLOGIEI IEȘENE

INSTABILITATE GENOMICĂINSTABILITATE GENOMICĂ

Caracteristica esențială a Caracteristica esențială a tumorilor → achiziția celor 8 tumorilor → achiziția celor 8 capacități distinctive capacități distinctive

Determină Determină creștereacreșterea ratei ratei mutațiilormutațiilor:: creșterea creșterea sensibilitățiisensibilității la la

agenții mutageni;agenții mutageni; alterarea unor componente a alterarea unor componente a

sistemului de menținere a sistemului de menținere a integrității genomuluiintegrității genomului;;

compromiterea compromiterea sistemului sistemului supresorsupresor care monitorizeză care monitorizeză integritatea genomului și integritatea genomului și declanșează apoptoza.declanșează apoptoza.

INFLAMAȚIA TUMORALĂINFLAMAȚIA TUMORALĂ

Inflamația tumorală, prezentă din stadiile Inflamația tumorală, prezentă din stadiile inițiale ale tumorii (!), are efect inițiale ale tumorii (!), are efect paradoxal de paradoxal de stimulare a progresiei stimulare a progresiei tumorilor incipientetumorilor incipiente → furnizează → furnizează molecule bioactivemolecule bioactive:: factori de creștere factori de creștere → → ↑proliferarea↑proliferarea factori de supraviețuire factori de supraviețuire → → ↓apoptoza↓apoptoza factori proangiogenetici factori proangiogenetici enzime extracelulareenzime extracelulare

Favorizează angiogeneza, invazia, metastazarea

CARACTERISTICI FAVORIZANTE

132

5. Genele landscaper (peisagist) 5. Genele landscaper (peisagist)

Genele landscaperGenele landscaper codifică produsul genelor care controlează micromediul în care codifică produsul genelor care controlează micromediul în care

celulele cresc. Creşterea celulelor depinde atât de interacţiunile intercelulare cât şi celulele cresc. Creşterea celulelor depinde atât de interacţiunile intercelulare cât şi interacţiunea dintre celulă şi proteinele matricii extracelulare. Aceste mecanisme îşi interacţiunea dintre celulă şi proteinele matricii extracelulare. Aceste mecanisme îşi exercită controlul prin reglarea proteinelor matricii extracelulare, a markerilor exercită controlul prin reglarea proteinelor matricii extracelulare, a markerilor celulari de suprafaţă, moleculelor de adeziune celulară şi factorilor de creştere celulari de suprafaţă, moleculelor de adeziune celulară şi factorilor de creştere celulară. celulară.

Produsul codificat de aceste gene contribuie la creşterea tumorală prin Produsul codificat de aceste gene contribuie la creşterea tumorală prin supravegherea supravegherea micromediului stromalmicromediului stromal conducând la proliferarea celulară conducând la proliferarea celulară necontrolatănecontrolată

Celulele comunică unele cu altele atât prin contact direct cât şi prin intermediul Celulele comunică unele cu altele atât prin contact direct cât şi prin intermediul moleculelor implicate în moleculelor implicate în transducţiatransducţia semnalului biologic. Anomalii ale celulelor semnalului biologic. Anomalii ale celulelor stromale provenind din produsul genelor codificate de defectul genelor stromale provenind din produsul genelor codificate de defectul genelor landscaperlandscaper pot induce anomalii ale creşterii celulare în epitelii, conducând la la apariţia pot induce anomalii ale creşterii celulare în epitelii, conducând la la apariţia carcinoamelor. carcinoamelor.

Replicarea ADN și diviziune PROLIFERARE CELULARĂ

INTENSĂ

ONCOGENE(activarea

protooncogenelor)

GENE SUPRESOAREDE TUMORI

(„gatekeepers”)

GENE DE STABILITATE(repararea ADN)

(„caretakers”)

ARN

Proteină

GENE DE REGLARE

micro ARN

ʘ ͜ ʘg

ʘ ͜

ʘg

ʘ ͜ ʘg

C L O N ĂC L O N Ă

Semnale inhibitorii

GENE LANDSCAPER

MICROMEDIU

SENESCENȚĂ /MOARTE

CELULARĂ

Reparare

ÎN CANCER SUNT IMPLICATE 5 CATEGORII DE GENE(„driver mutations” – mutații conductoare)

TUMORĂ

134

Activare de oncogene, inactivare de gene Activare de oncogene, inactivare de gene supresoare= cancersupresoare= cancer

Cancerul o boală a perturbării semnalelor Cancerul o boală a perturbării semnalelor biologicebiologice

Creşterea celulara, metabolismul, moarte, diferențiere, invazia circulație și Creşterea celulara, metabolismul, moarte, diferențiere, invazia circulație și sunt controlate de cai de semnalizare intracelulara.sunt controlate de cai de semnalizare intracelulara.Semnalizare intracelular este mecanismul prin care indicii prezente în Semnalizare intracelular este mecanismul prin care indicii prezente în mediul extracelular sunt transmise / interpretate de celula.mediul extracelular sunt transmise / interpretate de celula.Aceste indicii externe pot fi factori de creștere care semnalează o celula Aceste indicii externe pot fi factori de creștere care semnalează o celula pentru a imparti, proteine extracelulare matrice care promovează pentru a imparti, proteine extracelulare matrice care promovează supraviețuirea, hormoni care schimba metabolismul celular, de citokine care supraviețuirea, hormoni care schimba metabolismul celular, de citokine care instrui celula pentru a diferenția, sau semnale care promovează motilitatea instrui celula pentru a diferenția, sau semnale care promovează motilitatea si capacitatea de invazive.si capacitatea de invazive.Aceste cai sunt inițiate de liganzi obligatorii la, și acționând receptorii lor Aceste cai sunt inițiate de liganzi obligatorii la, și acționând receptorii lor inrudit, care sunt, de obicei, proteinele membranare plasmatice.inrudit, care sunt, de obicei, proteinele membranare plasmatice.Activarea receptorilor inițiază o cascadă de evenimente de semnalizare, Activarea receptorilor inițiază o cascadă de evenimente de semnalizare, inclusiv activarea kinazelor proteice și / sau lipide, precum și recrutarea de inclusiv activarea kinazelor proteice și / sau lipide, precum și recrutarea de proteine adaptor, activarea factorilor de transcriptie și schimbări în proteine adaptor, activarea factorilor de transcriptie și schimbări în citoscheletului.citoscheletului.

BOALA CANCEROASĂ ESTE O BOALĂ A GENELOR LA BOALA CANCEROASĂ ESTE O BOALĂ A GENELOR LA NIVEL CELULAR !NIVEL CELULAR !

produsă de produsă de multiplemultiple mutații somatice mutații somatice și și modificări epigeneticemodificări epigenetice, , dobânditedobândite;;

2 tipuri de mutaţii genice:2 tipuri de mutaţii genice:

- a) activarea genelor responsabile de coordonarea proceselor - a) activarea genelor responsabile de coordonarea proceselor celulare- activarea de oncogenecelulare- activarea de oncogene

- b) inhibarea proliferării celulare- inactivarea de GST- b) inhibarea proliferării celulare- inactivarea de GST

prin aceste evenimente, prin aceste evenimente, o clonă celulară o clonă celulară capătă capătă un set comun un set comun de capacități distinctivede capacități distinctive și și

formează formează o tumorăo tumoră,,

care care evoluează multistadialevoluează multistadial, , crește necontrolat și crește necontrolat și disemineazădiseminează..

137

Derereglarea oncogenelor şi genelor Derereglarea oncogenelor şi genelor supresoare în cursul progresiei tumoralesupresoare în cursul progresiei tumorale

II. . ONCOGENONCOGENE activate prin:E activate prin:

- mutaţii punctuale- mutaţii punctuale

- amplificare genică “- amplificare genică “Caracter dominantCaracter dominant””

- translocaţii cromozomiale - translocaţii cromozomiale 1 eveniment este1 eveniment este

- expresia unei oncogene virale - expresia unei oncogene virale suficientsuficient

II. II. GENE SUPRESOARE DE TUMORIGENE SUPRESOARE DE TUMORI (GST) sunt inactivate de: (GST) sunt inactivate de:

- dubla deleţie genică “- dubla deleţie genică “Caracter recesivCaracter recesiv””

- mutaţii punctiforme şi deleţia genică - mutaţii punctiforme şi deleţia genică 2 evenimente2 evenimente

- pierderea expresiei genice - pierderea expresiei genice sunt necesaresunt necesare

. Interacţiune cu o oncogenă celulară activată. Interacţiune cu o oncogenă celulară activată

- interacţiune cu o oncogenă virală activată- interacţiune cu o oncogenă virală activată

Replicarea ADN și diviziune

DEZVOLTAREA EMBRIONARĂ CREȘTEREA

ÎNLOCUIREA CELULELOR SENESCENTE ȘI REPARAREA LEZIUNILOR

GENE PROLIFERATIVE(protooncogene)

GENE ANTI-PROLIFERATIVE

(supresoare)

GENE DE STABILITATE

(repararea ADN)

ARN

Proteină

GENE DE REGLARE

micro ARN

ʘ ͜ ʘg

ʘ ͜

ʘg

ʘ ͜ ʘg

C L O N ĂC L O N Ă

Semnale inhibitorii

GENE LANDSCAPER

MICROMEDIU

SENESCENȚĂ /MOARTE

CELULARĂ

Reparare

CONTROLUL PROGRESIEI

PRINCICLUL

CELULAR

CONTROL GENETIC AL PROLIFERĂRII ȘI CREȘTERII CELULARE

NORMAL

139

MUTAȚIILE SOMATICEMUTAȚIILE SOMATICE::

modificări în modificări în secvenţa de nucleotide/ structura ADNsecvenţa de nucleotide/ structura ADN

(informaţia genetică);(informaţia genetică); se produc:se produc:

postnatalpostnatal (dobândite), (dobândite),

spontan spontan ─ în cursul replicării ADN sau diviziunii ─ și/sau─ în cursul replicării ADN sau diviziunii ─ și/sau

sub acțiunea unor sub acțiunea unor agenți mutageni agenți mutageni exogeni sau endogeni;exogeni sau endogeni;

sunt sunt definitivedefinitive,,

se acumulează în timp → se acumulează în timp → creștereacreșterea frecvenței cancerelor la vârsta a frecvenței cancerelor la vârsta a III-a.III-a.

A). În CANCER se produc multiple mutații somatice și modificări epigenetice,

dobândite

140

MODIFICĂRILE EPIGENETICE=MODIFICĂRILE EPIGENETICE= Modularea expresiei Modularea expresiei genelor fără mutatii ! genelor fără mutatii ! Modificările epigenetice sunt REVERSIBILE !!!Modificările epigenetice sunt REVERSIBILE !!!

NU interesează secvenţa de nucleotide a ADNNU interesează secvenţa de nucleotide a ADN (informaţia (informaţia genetică) (genetică) (““epiepi”= ”= în plus) ci modifica expresia genelor.în plus) ci modifica expresia genelor.

AcesteaAcestea remodelează conformația cromatineiremodelează conformația cromatinei (ADN+histone(ADN+histone)), , producândproducând::

2 cai majore de epigeneză:2 cai majore de epigeneză:

11. . modificarea proteinelor asociate ADN care ajuta la modificarea proteinelor asociate ADN care ajuta la impachetarea in nucleuimpachetarea in nucleu

decondensareadecondensarea cromatinei → ACTIVAREA unor gene cromatinei → ACTIVAREA unor gene

o acetilarea histonelor,acetilarea histonelor,

o 2. adaugarea de radicali metil la bazele de cisteină 2. adaugarea de radicali metil la bazele de cisteină lângă guanină în regiunea promotoare- regiunile inactivate lângă guanină în regiunea promotoare- regiunile inactivate sunt hipermetilate cele cu dommenii active sunt sunt hipermetilate cele cu dommenii active sunt hipometilate.hipometilate. 141

Modificări epigeneticeModificări epigenetice

Termenul de Termenul de epigeneticepigenetic se referă la orice informaţie implicată în se referă la orice informaţie implicată în reglarea expresiei genelor reglarea expresiei genelor ce NU codifică secvenţa însăşi a ADN şi care ce NU codifică secvenţa însăşi a ADN şi care poate fi transmisă în succesiunea generaţiilor de celule odată cu poate fi transmisă în succesiunea generaţiilor de celule odată cu diviziunea celulară. diviziunea celulară.

Epigenetica implică reglarea proceselor critice intracelulare care Epigenetica implică reglarea proceselor critice intracelulare care modifică informaţia genetică în genom utilizând alte informaţii decât modifică informaţia genetică în genom utilizând alte informaţii decât secvenţa ADN.secvenţa ADN.

Reglarea epigenetică implică cel puţin trei mecanisme interconectate:Reglarea epigenetică implică cel puţin trei mecanisme interconectate: (1) (1) metilarea Ametilarea ADDNN (2) (2) modificările posttranslaţionale ale histonelor şimodificările posttranslaţionale ale histonelor şi (3) (3) alterările cromatinei ce acţionează la distanţă precum alterările cromatinei ce acţionează la distanţă precum

modificările proteinelor specifice care se leagă de secvenţele modificările proteinelor specifice care se leagă de secvenţele insulatorii. insulatorii.

b)b) Modificările epigeneticeModificările epigenetice (potențial reversibile !) sunt mai numeroase (potențial reversibile !) sunt mai numeroase decât mutațiile somatice.decât mutațiile somatice.

b)b) Numai Numai un număr limitat de modificări genetice un număr limitat de modificări genetice (mai puțin de 10) (mai puțin de 10) sunt sunt absolut necesare absolut necesare inițierii creșterii tumorale (obișnuit 2-4 mutații) și inițierii creșterii tumorale (obișnuit 2-4 mutații) și supraviețuirii / expansiunii tumorii (5-6 mutații)supraviețuirii / expansiunii tumorii (5-6 mutații)

Nu se știe încă dacă este importantă Nu se știe încă dacă este importantă ordinea achizițieiordinea achiziției sau sau combinația combinația lor lor

143

MODIFICĂRI EPIGENETICE- modificare expresiei genelor:

Inhibitori ai:- metilării ADN (azacitidina; decitabina).- histon-dezacetilazelor –HDAC (ex., acidul hidroxamic)

MODIFICĂRI REVERSIBILE !!!

Metilarea ADN

promotor

condensarea cromatinei → INACTIVAREA

GENEI

INACTIVARE GENE(de ex., genele

antiproliferative)

144

EVOLUȚIA MULTISTADIALĂ A CANCERELOR

Nu există Nu există gene specificegene specifice a căror mutații să conducă la dezvoltarea a căror mutații să conducă la dezvoltarea unui anumit tip de cancer.unui anumit tip de cancer.

Cancerul este Cancerul este determinatdeterminat de de mutații multiplemutații multiple care afectează însă care afectează însă numai anumite gene (oncogene + GST)numai anumite gene (oncogene + GST)

Fiecare tip celular este caracterizat printr-o Fiecare tip celular este caracterizat printr-o combinațiecombinație de mutații de mutații, , în care în care o anumită o anumită „genă gatekeeper„genă gatekeeper” are ” are un rol dominantun rol dominant (ex., (ex., APC APC – – cancere acolo-rectale; cancere acolo-rectale; VHL – VHL – cancere renale.cancere renale.

145

CRC: Understanding progression

Presented By Alan Venook at 2014 ASCO Annual Meeting

Cancerele au Cancerele au o o evoluție multistadialăevoluție multistadială determinată, probabil, de determinată, probabil, de oo secvență de evenimente geneticesecvență de evenimente genetice, în care anumite evenimente sunt , în care anumite evenimente sunt mai frecvent asociate cu un anumit stadiu evolutiv (ex., cancerele mai frecvent asociate cu un anumit stadiu evolutiv (ex., cancerele acolo-rectale).acolo-rectale).

147

Cancerogeneza in cancerul colo-rectalCancerogeneza in cancerul colo-rectal

Colon cancer carcinogenesisColon cancer carcinogenesis

Normal Normal epitheliumepithelium

Hyper-Hyper-proliferativeproliferativeepitheliumepithelium

EarlyEarlyadenomaadenoma

Inter-Inter-mediatemediate

adenomaadenoma

LateLateadenomaadenoma CarcinomaCarcinoma MetastasisMetastasis

Loss ofLoss ofAPCAPC

ActivationActivationof of K-rasK-ras

Deletion Deletion of 18qof 18q

Loss ofLoss ofTP53TP53

Other Other alterationsalterations

Adapted from Fearon ER. Adapted from Fearon ER. CellCell 61:759, 1990 61:759, 1990

Slide 8

Presented By Alan Venook at 2014 ASCO Annual Meeting

Cancerul mamar-fazele carcinogenezeiCancerul mamar-fazele carcinogenezei

Cancerul bronho-pulmonarCancerul bronho-pulmonar

‹›

CONFIDENTIAL153

Furnizarea și integrarea informațiilor moleculare complete în tratamentul cancerului

Tumor-Tissue Samples

BiomarkerPathology LabTissue Bank

The New Family of Diseases Perception / Molecular Portraits

Slide 10

Presented By Roman Thomas at 2014 ASCO Annual Meeting

EXACT chemosensitivity testing Ergebnis

‹›Tehnologia de secvențiere

• Secvențiere tip next-generation– Folosind platforma Illumina HiSeq2000 NGS– Sunt necesare programe bioinformatice sofisticate, putere

semnificativă a calculatorului şi capacitate de stocare a datelor– Poate detecta simultan:

• Înlocuitori de bază ai mutațiilor• Mici deleții/inserții• Rearanjamente• Copii ale numărului de modificări

– Sensibilitatea şi specificitatea pentru țesutul FFPE este >99%, pentru > 5% frecvență alelică

158

‹›

Secvențierea de ultimă generație poate fi utilizată pentru a identifica toate modificările prezente în genele cancerului

159

14-21 zile

Fluxul de lucru al genomului de cancer profilat

‹›Folosirea secvențierii de ultimă generație pentru a oferi un profil genomic optimizat în vederea luării deciziilor clinice

Testul bazat pe secvențiere Next-Generation al companiei Fondation Medicine•Un profil molecular complet

– Analiză moleculară optimizată pentru a detecta toate categoriile de modificări cunoscute

•Precis şi de încredere– > 99% sensibilitate şi specificitate

Cantitate mică de țesut, probe de rutină– Necesită doar o cantitate mică de ADN aflată de regulă în probele de tip FFPE, de

rutină

Acționabil (driver) – Raport interpretativ, aprobat de către experții în oncologie şi genomică, ce

faciliteză includerea celor mai recente descoperiri molecurare în vederea îngrijirii pacientului

•Oferă mai multe opțiuni de tratament– Identifică ~ 3X mai multe modificări genomice față de panelurile țintite obișnuite

sau teste “hotspot”.

160

‹›

CONFIDENTIAL 161

[TITLE][TITLE]

Presented By Martine J. Piccart-Gebhart, MD, PhD at 2012 Annual Meeting

Cancerogeneza- rezumatCancerogeneza- rezumat

Carcinogeneza umană este un proces multistadial atât la nivel fenotipic Carcinogeneza umană este un proces multistadial atât la nivel fenotipic cât şi genotipic, care reflectă acumularea unui număr de alterări genetice cât şi genotipic, care reflectă acumularea unui număr de alterări genetice ce conduc la transformarea progresivă a celulei normale spre o celulă ce conduc la transformarea progresivă a celulei normale spre o celulă malignămalignă. .

Acest proces de durată poate fi arbitrar împărţit în mai multe etape: Acest proces de durată poate fi arbitrar împărţit în mai multe etape: iniţierea tumorală, promoţia tumorală, conversia malignă şi progresia iniţierea tumorală, promoţia tumorală, conversia malignă şi progresia tumorală. tumorală.

Cancerul este o boală cu mecanism genetic activ la nivel celular. Alterările Cancerul este o boală cu mecanism genetic activ la nivel celular. Alterările genetice pot lua forma mutaţiilor, deleţiilor sau amplificărilor ADN, dar genetice pot lua forma mutaţiilor, deleţiilor sau amplificărilor ADN, dar pot fi întâlnite şi rearanjări cromozomiale sau alterarea numărului de pot fi întâlnite şi rearanjări cromozomiale sau alterarea numărului de cromozomi.cromozomi.

În acelaşi timp, cancerul este o boală a alterării expresiei genice, incluzând În acelaşi timp, cancerul este o boală a alterării expresiei genice, incluzând o arie complexă de evenimente epigenetice (modificări în statusul de o arie complexă de evenimente epigenetice (modificări în statusul de metilare a ADN, rezultând în activarea/supresia unor gene din regiunea metilare a ADN, rezultând în activarea/supresia unor gene din regiunea respectivă). respectivă).

Progresia de la un ţesut normal spre un cancer invaziv are loc în decurs de Progresia de la un ţesut normal spre un cancer invaziv are loc în decurs de 5-20 ani şi este influenţată atât de factori de mediu, cât şi de factori 5-20 ani şi este influenţată atât de factori de mediu, cât şi de factori genetici (ereditarigenetici (ereditari sau nu), metabolici, hormonali sau imunologici sau nu), metabolici, hormonali sau imunologici

ConcluziiConcluzii

Cancerul este o boală a genelor la nivel celularCancerul este o boală a genelor la nivel celular Majoritatea carcinogenilor sunt mutageniMajoritatea carcinogenilor sunt mutageni Acumularea mutaţiilor în timp este responsabilă pentru transformarea unei Acumularea mutaţiilor în timp este responsabilă pentru transformarea unei

celule normale în celuaă malignă.celule normale în celuaă malignă. Mutaţia în Mutaţia în promoterpromoter-ul genei determină alterarea reglării sale iar mutaţia -ul genei determină alterarea reglării sale iar mutaţia

regiunii de codare alterează funcţia sa prin modificaea produsului.regiunii de codare alterează funcţia sa prin modificaea produsului. Carcinogenii includ: radiaţiile, agenţi infecţioşi şi substanţele chimiceCarcinogenii includ: radiaţiile, agenţi infecţioşi şi substanţele chimice Activarea oncogenelor (mutaţii ale protonocogenelor) & inactivarea genelor Activarea oncogenelor (mutaţii ale protonocogenelor) & inactivarea genelor

supresoare de tumorisupresoare de tumori Apoptoză, autocrinie, independenţa la semnalele replicative, angiogeneză, Apoptoză, autocrinie, independenţa la semnalele replicative, angiogeneză,

invazie şi metastazareinvazie şi metastazare Celula trebuie considrată în micromediul său-rolul micromediului (stromei) în Celula trebuie considrată în micromediul său-rolul micromediului (stromei) în

progresia tumoralăprogresia tumorală Analiza genomului în totalitateAnaliza genomului în totalitate Celula Celula stemstem

PRPROFILAXIA CANCERULUIOFILAXIA CANCERULUI

PrevenPrevenţţia primaria primarăă

Prevenţia primarăPrevenţia primară, conform definiţiei , conform definiţiei Organizaţiei Mondială Organizaţiei Mondială a Sănătăţiia Sănătăţii ( (OMSOMS) este „) este „depistarea pacienţilor înainte de depistarea pacienţilor înainte de declanşarea bolii”. declanşarea bolii”.

Scopul principalScopul principal al prevenţiei primare îl reprezintă al prevenţiei primare îl reprezintă diminuarea frecvenţei cancerelor prin identificarea şi, diminuarea frecvenţei cancerelor prin identificarea şi, eventual, suprimarea factorilor de risceventual, suprimarea factorilor de risc

Prevenţia primarăPrevenţia primară se poate concentra pe întreaga populaţie se poate concentra pe întreaga populaţie (strategia populaţională) ca şi spre populaţiile cu risc (strategii (strategia populaţională) ca şi spre populaţiile cu risc (strategii populaţionale cu risc crescutpopulaţionale cu risc crescut)) şi strategii individuale şi strategii individuale ( (la persoanele la persoanele cu risc crescut).cu risc crescut).

Metode de prevenMetode de prevenţţie primarie primarăă

EducaEducaţţie sanitarie sanitarăă Norme de reglare a carcinogenilor profesionaliNorme de reglare a carcinogenilor profesionali Măsuri fiscaleMăsuri fiscale Restricţii publicitare la factori carcinogeniRestricţii publicitare la factori carcinogeni Restricţii temporo-spaţiale a consumului de toxiceRestricţii temporo-spaţiale a consumului de toxice

Un pachet de tigUn pachet de tigărări din Australiai din Australia

““The European Code Against CancerThe European Code Against Cancer”” o capanie de o capanie de rreeducere a cancerelor cu 15% prin educaţie !ducere a cancerelor cu 15% prin educaţie !

PrevenţiePrevenţie primara primara::

1.1. A nu fumaA nu fuma

2.2. Limitarea consumului de alcool la 28g/zi adică ¼ sticlă de vin şi ½ din Limitarea consumului de alcool la 28g/zi adică ¼ sticlă de vin şi ½ din această camtitate la femeiaceastă camtitate la femei

3.3. Evitarea expunerilor exagerate la razele de soare.Evitarea expunerilor exagerate la razele de soare.

4.4. Respectarea normelor de igienă ţi protecţie la locul de muncă.Respectarea normelor de igienă ţi protecţie la locul de muncă.

5.5. A se mânca peşte, fructe şi legume ca şi alte alimente bogate în fibre.A se mânca peşte, fructe şi legume ca şi alte alimente bogate în fibre.

6.6. Combaterea obezităţii (efort fizic zilnic) şi scăderea grăsimilor din Combaterea obezităţii (efort fizic zilnic) şi scăderea grăsimilor din alimente.alimente.

Depistare precoceDepistare precoce::

7. 7. A se prezenta la medic în prezenţa celor “7 semne de alarmă”.A se prezenta la medic în prezenţa celor “7 semne de alarmă”.

8.8. A se prezenta la doctor pentru acţiunile curente de screening A se prezenta la doctor pentru acţiunile curente de screening ..

Recomandări de prevenţie a cancerului prin Recomandări de prevenţie a cancerului prin măsuri de dietămăsuri de dietă

Condiţia corporalăCondiţia corporală A fi cât mai slab posibil fără a atinge valori ale greutăţii sub limite normaleA fi cât mai slab posibil fără a atinge valori ale greutăţii sub limite normale

Activitatea fizicăActivitatea fizică A fi activ fizic cel puţin câte cel puţin 30 de minute în fiecare ziA fi activ fizic cel puţin câte cel puţin 30 de minute în fiecare zi Alimente şi băuturi care favorizează creşterea ponderalăAlimente şi băuturi care favorizează creşterea ponderală A se limita consumul de alimente cu conţinut energetic crescut ( alimentele bogate în găsimi şi /sau adăugarea de zahăr şi/sau A se limita consumul de alimente cu conţinut energetic crescut ( alimentele bogate în găsimi şi /sau adăugarea de zahăr şi/sau

sărace în fibre)sărace în fibre)

Alimentele din planteAlimentele din plante A mânca o cantitate cât mai mare de legume, fructe, cereale totale şi păstăi (ex. fasole)A mânca o cantitate cât mai mare de legume, fructe, cereale totale şi păstăi (ex. fasole)

Alimente animaleAlimente animale Limitarea consumul de carne roşie ( precum vită, porc şi miel) şi evitarea cărnii procesate (conservate, prăjite)Limitarea consumul de carne roşie ( precum vită, porc şi miel) şi evitarea cărnii procesate (conservate, prăjite) Băuturile alcooliceBăuturile alcoolice Dacă totuşi se consumă alcool se va limita cantitatea la două pahare/zi la bărbat şi un pahar/zi la femei ( 1pahar = 10-13 g de Dacă totuşi se consumă alcool se va limita cantitatea la două pahare/zi la bărbat şi un pahar/zi la femei ( 1pahar = 10-13 g de

etanol))etanol))

Conservarea, procesarea şi prepararea alimentelorConservarea, procesarea şi prepararea alimentelor A se limita consumul de alimente sărate şi conservarea alimentelor prin sărare (clorură de sodiu)A se limita consumul de alimente sărate şi conservarea alimentelor prin sărare (clorură de sodiu)

Suplimentele alimentareSuplimentele alimentare A nu se utiliza vitamine, cofactori, microminerale, etc. pentru protecţia împotriva canceruluiA nu se utiliza vitamine, cofactori, microminerale, etc. pentru protecţia împotriva cancerului

Alăptarea la sânAlăptarea la sân Este recomandat pentru femei să alăpteze exclusiv la sân cel puţin 6 luni şi apoi să se diversifice alimentaţia sugarului cu alte lichide Este recomandat pentru femei să alăpteze exclusiv la sân cel puţin 6 luni şi apoi să se diversifice alimentaţia sugarului cu alte lichide

şi alimenteşi alimente

Pacienţii vindecaţi de cancerPacienţii vindecaţi de cancer După încheierea tratamentului oncologic, pacienţii vindecaţi trebuie să urmeze măsurile de prevenţie şi supraveghere recomandateDupă încheierea tratamentului oncologic, pacienţii vindecaţi trebuie să urmeze măsurile de prevenţie şi supraveghere recomandate

Adaptat după World Cancer Research Fund in Colaboration with AmericanInstitute for Cancer Adaptat după World Cancer Research Fund in Colaboration with AmericanInstitute for Cancer Research in in Kampman E ESMO Nutrition and Cancer, 2011Research in in Kampman E ESMO Nutrition and Cancer, 2011