ΝΕΟΠΛΑΣΙΑ. Ραβαζούλα Παναγιώτα Οκτώβριος 2016

Transcript

1 ΝΕΟΠΛΑΣΙΑ Ραβαζούλα Παναγιώτα Οκτώβριος 2016

2 Ο καρκίνος είναι γενετική διαταραχή προκαλούμενη από μεταλλάξεις του DNA. Οι καρκίνοι παρουσιάζουν επιγενετικές μεταβολές λόγω επιπλέον μεταλλάξεων γονιδίων. Αυτές οι γενετικές και επιγενετικές αλλαγές μεταβάλουν την έκφραση ή την λειτουργία βασικών γονιδίων που ρυθμίζουν θεμελιώδεις κυτταρικές διεργασίες όπως η ανάπτυξη, επιβίωση και γήρανση

3 Αυτές οι γενετικές αλλαγές είναι κληρονομήσιμες, περνούν στα θυγατρικάκαρκινικά κύτταρα και υπόκεινται στην θεωρία επιλογής των ειδών του Δαρβίνου Η συσσώρευση μεταλλάξεων δημιουργεί σειρά ιδιοτήτων που αποτελούν τα χαρακτηριστικά του καρκίνου

4 Νεόπλασμα: Όγκος 1. Παρέγχυμα 2. Στρώμα Καλοήθη Κακοήθη Ονοματολογία

5 Σε σπάνιες περιπτώσεις τα κύτταρα του όγκου υφίστανται αποκλίνουσα διαφοροποίηση δημιουργώντας τους μικτούς όγκου (πλειόμορφο αδένωμα) Το τεράτωμα είναι είδος μικτού όγκου από ώριμα ή άωρα κύτταρα και ιστούς από περισσότερα του ενός βλαστικά δέρματα

6 Χαρακτηριστικά καλοήθων και κακοήθων νεοπλασμάτων Διαφοροποίηση (μορφολογική λειτουργική) Αναπλασία (πλειομορφισμός, απώλεια πολικότητας, πυρηνική ατυπία) Δυσπλασία= απώλεια της κυτταρικής ομοιομορφίας και του αρχιτεκτονικού προσανατολισμού.

7 Χαρακτηριστικά καλοήθων και κακοήθων νεοπλασμάτων-αρχέγονα καρκινικά κύτταρα Ρυθμός αύξησης Όπως οι φυσιολογικοί ιστοί έτσι και οι καρκίνοι περιέχουν κύτταρα με ιδιότητες αρχέγονων κυττάρων τα οποία είναι ανθεκτικά στις συμβατικές θεραπείες λόγω της έκφρασης παραγόντων όπως ο MDR-1/ παράγοντας αντίστασης σε πολλαπλά φάρμακα).

8 Χαρακτηριστικά καλοήθων και κακοήθων νεοπλασμάτων Τοπική διήθηση Μετάσταση (τρεις κύριες οδοί)

9 Αδένωμα θυρεοειδούς

10 Καρκίνωμα πνεύμονος

11 Επιδημιολογία Γεωγραφικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες Ηλικία Κληρονομικότητα 1. 1)σύνδρομα καρκίνου κληρονομούμενα με τον αυτοσωματικό επικρατούντα χαρακτήρα π.χ. ρετινοβλάστωμα, 2. 2)σύνδρομα ελαττωματικής επιδιόρθωσης του DNA κληρονομούμενα με τον αυτοσωματικό υπολειπόμενο χαρακτήρα π.χ. μελαχρωματική ξηροδερμία 3. 3)οικογενείς καρκίνοι με αβέβαιη κληρονομικότητα Επίκτητες προνεοπλασματικές νόσοι (ατροφική γαστρίτιδα, ελκώδης κολίτιδα, ακτινική κεράτωση)

12 Μοριακή βάση καρκινογένεσης ΜΗ ΘΑΝΑΤΗΦΟΡΑ ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΒΛΑΒΗ Πρωτοογκογονίδια Ογκοκατασταλτικά γονίδια Γονίδια ρυθμιστές απόπτωσης Γονίδια «επισκευαστές» γενετικών βλαβών ΠΟΛΥΣΤΑΔΙΑΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ - ΜΟΝΟΚΛΩΝΙΚΗ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΟΓΚΟΥ

13 Γονιδιακές βλάβες στον καρκίνο Σημειακές μεταλλάξεις που μπορεί να ενεργοποιούν ή να αδρανοποιούν τα παραγόμενα πρωτεϊνικά προϊόντα (γονίδιο ras)

14 Γονιδιακές βλάβες στον καρκίνο Ισόρροπες μετατοπίσεις (υπερέκφραση πρωτογκογονιδίων που αποσπάστηκαν από τους φυσιολογικούς ρυθμιστικούς μηχανισμούς και τοποθετήθηκαν στον έλεγχο ακατάλληλου υποκινητή. Λέμφωμα Βurkitt μετατόπιση 8/14 Το γονίδιο myc τοποθετείται δίπλα από το γονίδιο της βαριάς αλυσίδας των ανοσοσφαιρινών

15 Γονιδιακές βλάβες στον καρκίνο Απαλείψεις περιοχών χρωματοσωμάτων έχουν σαν αποτέλεσμα απώλεια συγκεκριμένων ογκοκατασταλτικών γονιδίων

16 Γονιδιακές βλάβες στον καρκίνο Γονιδιακή επαύξηση και υπερέκφραση γονιδίων (cerbb-2)

17 Γονιδιακές βλάβες στον καρκίνο Ανευπλοειδία Ορίζεται ο αριθμός των χρωμοσωμάτων που δεν είναι πολλαπλάσιο του 23 (για τον άνθρωπο) Συχνά είναι αποτέλεσμα λαθών στο σημείου ελέγχου κατά την φάση της μίτωσης Πειραματικά είναι δύσκολο να δειχθεί αν είναι αίτιο ή αποτέλεσμα της καρκινογένεσης.

18 ΜικροRNA (mirna) και καρκινογένεση Τα μικροrna αποτελούν μη κωδικοποιημένα μονής έλικας RNA μήκους ~22 νουκλεοτιδίων που δρούν ως αρνητικοί ρυθμιστές γονιδίων, αναστέλλοντας την γονιδιακή έκφραση μετα-μεταγραφικώς μέσω καταστολής της μετάφρασης ή μέσω διάσπασης του mrna

19

20 Επιγενετικές μεταβολές και καρκίνος Η επιγενετική είναι όρος που αναφέρεται σε αναστρέψιμες, κληρονομούμενες μεταβολές της γονιδιακής έκφρασης των καρκινικών κυττάρων που συμβαίνουν απουσία μεταλλάξεων, οφειλόμενες σε υπομεθυλίωση του DNA και υπερμεθυλίωση του υποκινητή. Η σιγή των ογκοκατασταλτικών γονιδίων φαίνεται ότι οφείλεται σε αυτή την μεταβολή

21 Χαρακτηριστικά γνωρίσματα του καρκίνου Αυτονομία σε μηνύματα ανάπτυξης Μη ανταπόκριση σε μηνύματα ανασταλτικά ανάπτυξης Αποφυγή απόπτωσης Ανεξάντλητο δυναμικό πολ/μού Συντηρούμενη αγγειογένεση Ικανότητα διήθησης, μετάστασης

22 Χαρακτηριστικά γνωρίσματα του καρκίνου Δύο αναδυόμενα χαρακτηριστικά (αναπρογραμματισμός του μεταβολισμού για την παροχή ενεργειας και παράκαμψης του συστήματος ανοσίας) Και Δύο αδειοδοτικά χαρακτηριστικά (αστάθεια του γονιδιώματος και η φλεγμονή)

23 ΠΡΩΤΟΟΓΚΟΓΟΝΙΔΙΑ Ογκογονίδια Ογκοπρωτεΐνες

24 Κυτταρικός πολλαπλασιασμός Σύνδεση αυξητικού παράγοντα και υποδοχέα στην κυτταρική μεμβράνη Ενεργοποίηση υποδοχέα Μετάδοση σήματος μέσα από την κυττοσόλη Επαγωγή και ενεργοποίηση ρυθμιστικών παραγόντων μεταγραφής του DNA Είσοδος και προώθηση του κυττάρου προς διαίρεση.

25 Πρωτεϊνικά προϊόντα ογκογονιδίων Αυξητικοί παράγοντες (PDGF, EGF) Υποδοχείς αυξητικών παραγόντων (cerb-b2) Μόρια μεταγωγής σήματος (ras πρωτεϊνη) Πυρηνικοί μεταγραφικοί παράγοντες (myc, jun, fos) κυκλίνες και CDKs πρόοδος κυτταρικού κύκλου.

26 Παράδειγμα οικογένειας RAS

27 Γονίδιο ΑΒL Πολλές κινάσες τυροσίνης μη συνδεόμενες με υποδοχέα λειτουργούν σαν μόρια μεταγωγής του σήματος. Ο ρόλος του BCR-ABL στην εξαλλαγή έχει επιβεβαιωθεί από την κλινική ανταπόκριση των ασθενών με χρόνια μυελογενή λευχαιμία στους αναστολείς της κινάσης BCR-ABL (Gleevec)

28

29 Ογκοκατασταλτικά γονίδια Μόρια με πυρηνική εντόπιση Rb, p53 Rb ενεργής, μη φωσφορυλιωμένη, εμπόδιο μετάβασης G1-S φωσφορυλιωμένη ανενεργής απελευθέρωση μεταγραφικών παραγόντων (Σποραδικές οικογενείς περιπτώσεις Υπολειπόμενα διπλό κτύπημα Μόρια σύνδεσης πρωτεϊνών ιών

30

31

32 Ογκοκατασταλτικά γονίδια p53 Φύλακας γονιδιώματος-σε βλάβη DNA ενεργοποίηση του p53 μέσω φωσφορυλίωσης Ενεργοποίηση γονιδίων που προκαλούν προσωρινή διακοπή του κυτταρικού κύκλου/μεταγραφή του CDKI CDKN1A9p21) Επάγει μόνιμη διακοπή του κύκλου σε γήρανση του κυττάρου μέσω ενεργοποίησης CDKI Επάγει την απόπτωση

33 Οδός του μεταμορφωτικού παράγοντα β (ΤGF-β) Αναστολέας πολλαπλασιασμού Δέσμευση με τους υποδοχείς του Ι και ΙΙ προκαλεί διμερισμό και ενεργοποίηση μεταγραφής CDKI Μεταλλάξεις συμβαίνουν στον υποδοχέα ΙΙ (καρκίνος παχέος εντέρου)

34 Αναστολή λόγω επαφής NF2, APC Σε καλλιέργεια τα φυσιολογικά κύτταρα όταν πολλαπλασιάζονται σχηματίζουν επίπεδη επιφάνεια. Οταν έρθουν σε επαφή σταματά ο πολλαπλασιασμός (Ε καντχερίνη). Τα ογκοκατασταλτικά γονίδια NF-2 και APC μεσολαβούν στην διατήρηση της αναστολής λόγω επαφής Στα καρκινικά κύτταρα ο μηχανισμός δεν λειτουργεί λόγω απώλειας των γονιδίων

35 Αδενωματώδης πολυποδίαση παχέος εντέρου-οδός β-κατενίνης Το γονίδιο APC αναστέλει τον πολλαπλασιασμό μέσω αποδόμησης της β- κατενίνης. Απώλειά του επιτρέπει την είσοδο β-κατενίνης στον πυρήνα που δρα σαν μεταγραφικός παράγοντας Ασθενείς με APC πολλαπλούς πολύποδες στο παχύ έντερο. Σε απώλεια της ετεροζυγωτίας του APC ένας από τους πολύποδες γίνεται κακοήθης

36 Αποφυγή κυτταρικού θανάτου Απόπτωση ή κυτταρικός θάνατος, Ονομάζεται η μεθοδική διάλυση των κυττάρων σε επιμέρους συστατικά, τα οποία στην συνέχεια προσλαμβάνονται και καταστρέφονται από γειτονικά κύτταρα.

37 Γονίδια ρυθμιστικά απόπτωσης

38 Γονίδια ρυθμιστικά απόπτωσης Λόγω της ευοδωτικής αποπτωτικής δράσης της ΒΗ-3 καταβάλλονται προσπάθειες ανάπτυξης αντινεοπλασματικών φαρμάκων που δρούν όπως οι ΒΗ-3

39 Αυτοφαγία Μια πρωτεϊνη η Berlin -1 απαραίτητη για την αυτοφαγία ανήκει στην λειτουργική περιοχή των πρωτεϊνών ΒΗ-3 που ρυθμίζουν την απόπτωση. Σε περιπτώσεις stress τα κύτταρα μπορεί να υποστούν απόπτωση ή αυτοφαγία μέσω Berlin -1

40 Ανεξάντλητο δυναμικό πολλαπλασιασμού

41 Αστάθεια του γονιδιώματος-γονίδια «επισκευής» DNA Msh-2 στο HNPCC Αποφυγή λανθασμένου ταιριάσματος βάσεων Μικροδορυφορική αστάθεια οι μικροδορυφόροι είναι διαδοχικές επαναλήψεις 1-6 νουκλεοτιδίων

42 Αστάθεια του γονιδιώματος- Γονίδια «επισκευής» DNA Γονίδια BRCA I, BRCA2 Δρούν εν μέρει στην επιδιόρθωση του DNA Είναι μεταλλαγμένα σε οικογενείς καρκίνους

43

44 Αγγειογένεση του όγκου Απαραίτητη σε όγκους > 1mm (Gimbrone et al, J Exp Med 1972) για την εξασφάλιση θρεπτικών συστατικών και οξυγόνου Ανάπτυξη κατά μήκος υπαρχόντων αγγείων Η διαδικασία ρυθμίζεται από αγγειο και αντι-αγγειογενετικούς παράγοντες Το αγγειογενετικό έναυσμα (αγγειογενετικός διακόπτης), αποτελεί η κατάσταση υποξίας του όγκου που ενεργοποιεί τον παράγοντα HIF-α οποίος επάγει με τη σειρά του την έκφραση των αγγειογενετικών παραγόντων και προκαλεί επίσης ελάττωση αναστολέων αγγειογένεσης (θρομβοσπονδίνη, αγγειοστατίνη.

45 Αγγειογένεση του όγκου Έκκριση αγγειογενετικών παραγόντων (VEGF) από κύτταρα όγκου (ενδογενείς), φλεγμονώδη κύτταρα στρώματος και στοιχείων διάσπασης ECM (πρωτεάσες) καθώς και από ενδοθηλιακά κύτταρα (IGF, PDGF, GMCSF) Συμβολή αιμοποιητικών κυττάρων μυελού οστών (VEGF, bfgf)

46 Εξέλιξη του όγκου Επιθετικότητα, δυναμικό κακοήθειας Εμφάνιση πληθυσμών με φαινότυπο ευνοϊκό για τοπική διήθηση, μετάσταση, ανταπόκριση σε ορμόνες, ευαισθησία σε χημειοθεραπευτικά Συσσώρευση μεταλλάξεων σε ήδη ασταθή κύτταρα

47 Μετάσταση (1) Πολυσταδιακή διαδικασία Πρώτο στάδιο: διήθηση εξωκυττάριας ουσίας

48 Μηχανισμοί διήθησης εξωκυττάριας ουσίας I. Επιθήλιο - Μεσεγχυματική Μετατροπή (Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT) II. III. Αμοιβαδοειδής κίνηση νεοπλασματικού κυττάρου Διήθηση από κυτταρικές αθροίσεις

49 Επιθήλιο-Μεσεγχυματική μετατροπή Μετάβαση από επιθηλιακό σε μεσεγχυματικό φαινότυπο (λειτουργικό και μορφολογικό) Απώλεια θέσεων σύνδεσης (δεσμοσώματα, ζώνες πρόσφυσης, αποφρακτικές ζώνες) από γειτονικά επιθηλιακά, απώλεια πολικότητας Απορρύθμιση έκφρασης (διακόπτης) πρωτεϊνών χαρακτηριστικών επιθηλιακών κυττάρων (E-Cadherin, Catenins, Οccludins, Claudins, Cytokeratins)

50 Χαρακτηριστικά Επιθήλιο - Μεσεγχυματικής Μετατροπής Σε διηθητικά όρια όγκου Δυναμική και αναστρέψιμη διαδικασία Αλλαγές προσωρινές, επαγόμενες από περιβάλλον όχι μεταλλάξεις Μετά διασπορά κυττάρων, αντιστροφή διαδικασίας (mesenchymal-epithelial transition, ΜΕΤ) Σχηματισμός όγκων με επιθηλιακά χαρακτηριστικά

51 Μετάσταση (1) Πολυσταδιακή διαδικασία Πρώτο στάδιο: διήθηση εξωκυττάριας ουσίας Αποκόλληση κυττάρων (E-cadherin) Σύνδεση με συστατικά ECM (έκφραση υποδοχέων λαμινίνης,τροποποίηση έκφρασης ιντεγκρινών) Διάσπαση Β.Μ., (MMPs, TIMPs) Μετανάστευση

52 Αnoikis Τα φυσιολογικά ενδοθηλιακά και επιθηλιακά κύτταρα όταν χάσουν την κυτταρο/κυτταρο ή κύτταρο/εξωκυττάρια ουσία διαντίδραση, ενεργοποιούν μηχανισμούς απόπτωσης. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται anoikis (απώλεια στέγης).

53 Αnoikis Στα νεοπλασματικά κύτταρα υπάρχει καταστολή της anoikis και αυτό είναι πιθανόν το προαπαιτούμενο για επιτυχή μετάσταση σε απομακρυσμένες θέσεις των καρκινικών κυττάρων.

54 Μετάσταση (2) Δεύτερο στάδιο: είσοδος σε λεμφικό ή αγγειακό δίκτυο

55 Είσοδος σε αγγειακό δίκτυο Προσανατολισμός καρκινικών κυττάρων προς αγγεία και κατευθυνόμενη κυτταρική μετανάστευση Μεμβρανικές προσεκβολές καρκινικών κυττάρων σε χάσματα ενδοθηλίου Ενεργός διαδικασία με χημειοτακτική μετανάστευση

56 Μετάσταση (2) Διάσπαση Β.Μ., ενδοθηλίου Συγκόλληση με κύτταρα αίματος, διαφυγή ανοσολογικής στόχευσης Αντίστροφή διαδικασίας για εξαγγείωση

57 Εγκατάσταση δευτερογενούς εστίας Αγγειακή λεμφική παροχέτευση πρωτοπαθούς εστίας Έκκριση κυτταροκινών, χημειοταξία Μικροπεριβάλλον «πρόσφορο» Μόρια - συνδέτες υποδοχέων κυττάρων όγκου

58 Εγκατάσταση δευτερογενούς εστίας Seed and soil hypothesis (Paget 1889) Η επιβίωση και ο πολλαπλασιασμός των καρκινικών κυττάρων στη θέση μετάστασης εξαρτάται από την συμβατότηταεναρμόνιση των καρκινικών κυττάρων με την ανεκτικότητα του οργάνου στόχου.

59 Εγκατάσταση δευτερογενούς εστίας Πρόσφατες μελέτες υποθέτουν ένα ακόμα στάδιο (στάδιο 0) που θα πρέπει να προστεθεί στην αρχή της διαδικασία: την δημιουργία μιας «προμεταστατικής φωλεάς» στη θέση/στόχο πριν τα πρώτα καρκινικά κύτταρα φθάσουν σε αυτή την απομακρυσμένη θέση. Κύτταρα προερχόμενα από τον μυελό των οστών κινούνται στην θέση μετάστασης και αλλάζουν το μικροπεριβάλλον της περιοχής σχηματίζοντας μια φωλεά. (Geiger T et al Bioch et Bioph Acta 2009)

60 Αναπρογραμματισμός του μεταβολισμού για παροχή ενέργειας Είναι συνηθισμένο χαρακτηριστικό γνώρισμα του καρκίνου γνωστό σαν αερόβια γλυκόλυση - φαινόμενο Warburg Παρατηρείται στους ταχέως αναπτυσσόμενους όγκους Άρχισαν να αναπτύσσονται φάρμακα που στοχεύουν σε αυτή την οδό.

61 Η φλεγμονή καταλύτης της κακοήθειας Σε εμμένουσα χρόνια φλεγμονή ως απόκριση σε μικροβιακές λοιμώξεις ή ως μέρος μιάς αυτοάνοσης αντίδρασης Όταν η φλεγμονή αναπτύσσεται ως απόκριση σε όγκους

62 Καρκινογόνοι παράγοντες (1) Ογκογενετικοί RNA ιοί HTLV-1: τροπισμός για CD4 T κύτταρα, tax πρωτεϊνη, ενεργοποίηση μεταγραφής γονιδίων IL-2, R, GM-CSF, αύξησης και ενεργοποίηση Τ κυττάρων

63

64 Καρκινογόνοι παράγοντες (2) Ογκογόνοι DNA ιοί HPV 50 υπότυποι, υψηλού και χαμηλού δυναμικού Ε6 και Ε7 πρωτεΐνες «πρώιμων» γονιδίων Ε7 + prb, απελευθέρωση Ε2F, ενεργοποίηση κυκλινών Ε6+ p 53 Επιπλέον αποδόμηση bax, ενεργοποίηση τελομεράσης

65

66

67 Καρκινογόνοι παράγοντες (3) Ογκογόνοι DNA ιοί ΕΒV: HBV: Β κύτταρα, χρόνια βλάβη αναγέννηση Ερπητοϊός του σαρκώματος kaposi αποκαλούμενος ανθρώπινος ερπητοϊός 8

68 Καρκινογόνοι παράγοντες (4) Ακτινοβολία: θραύσεις χρωμοσωμάτων, μεταλλάξεις, σχηματισμός διμερών πυριμιδίνης Χημικοί παράγοντες: Άμεση δράση: αλκυλιωτικοί παράγοντες, χημειοθεραπευτικά, ακυλιωτικοί παράγοντες Έμμεση δράση: προκαρκινογόνα, απαραίτητη μεταβολική ενεργοποίηση πολυκυκλικοί υδρογονάναθρακες, αρωματικές αμίνες, φυσικά προϊόντα (αφλατοξίνη), νιτροζαμίνες, αμίαντος, αρσενικό ενεργοποίηση αυξητικών παραγόντων, επαγωγή πολ/σμου, ηλεκτρονιόφιλες ουσίες

69

70 Άμυνα του ξενιστή στο όγκο Αντιγόνα του όγκου: Eιδικά αντιγόνα όγκων πχ ΜAGE 1 (αντιγόνο που σχετίζεται με το μελάνωμα) Αντιγόνα που σχετίζονται με τον όγκο Αντιγόνα ειδικά της κυτταρικής διαφοροποίησης πχ CD10, CD 20 σε Β- λεμφώματα

71 Άμυνα του ξενιστή στο όγκο- Αντινεοπλασματικοί μηχανισμοί: Κυτταροτοξικά Τ λεμφοκύτταρα σε νεοπλάσματα που σχετίζονται με ιούς Φυσικά φονικά κύτταρα Μακροφάγα Μηχανισμοί χυμικής ανοσίας με αντισώματα

72 Επιπτώσεις όγκου στον ξενιστή Πίεση γειτονικών δομών Λειτουργικές ανωμαλίες Καχεξία ( TNF-α, IL-1, protein mobilizing factor) Παρανεοπλασματικά σύνδρομα

73 Βιοχημικές μέθοδοι Καρκινικοί δείκτες PSA: καρκίνος προστάτη CEA: καρκίνος παχέος εντέρου, παγκρέατος, στομάχου και μαστού α-fp: ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα, βλαστικοί όγκοι όρχεων Παθολογοανατομική διάγνωση

74 Μοριακή διάγνωση FISH φθορίζων in Situ υβριδισμός: Χρησιμοποιεί ραδιοσεσημασμένους DNΑ ιχνηθέτες που εφαρμόζει σε κύτταρα στην μετάφαση, ο οποίος προσδένεται στην συμπληρωματική του αλληλουχία πάνω στο χρωμόσωμα PCR αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης: Προυπόθεση είναι η γνώση της αλληλουχίας του φυσιολογικού γονιδίου. Με την χρήση DNA πολυμερασών ενισχύεται το DNΑστόχος, παράγονται εκατομμύρια αντίγραφα τα οποία στην συνέχεια αντιπαραβάλλονται και συγκρίνονται με τα φυσιολογικά