Predavanje 12.1.2009 M Robert Zorec 1
1. Opredelitev 2. Lastnosti rakave celice 3. Lastnosti maligne novotvorbe 4. Nekateri sistemski znaki maligne neoplazme (patofiziologija neoplazme) 5. Strategije za zdravljenje rakave bolezni 6. Izpitne teme 7. Priprava imunohibridomov Robert Zorec 2
1. Opredelitev Kljub temu, da imamo v telesu prek 200 tipov celic, praktično iz vseh lahko nastanejo neoplastične celice, ki imajo podobne lastnosti. Proces neoplazije vodi prek nastanka preneoplastične lezije v neoplazijo. Iz te pa se v procesu klonalne evolucije razvije progresivna neoplazija, kjer celice dosežejo sposobnost rasti, heterogenost, sposobnost invazije in metastaziranja. Robert Zorec 3
2. Lastnosti rakave celice Spremenjena rast celic (nesmrtnost celic, avtokrina homeostatično neodvisna celica, avtonomno uravnavanje celičnega ciklusa) Odsotnost kontaktne inhibicije poveča gibljivost celic (nastanek večplastnih gmot, spremenjena struktura citoskeleta, večja gibljivost membranskih gliko proteinov). Poveča se delež negativno nabite površine na membrani: povečana odbojnost. Odsotnost struktur, npr. E-kadherina prepreči nastanek inhibitornih dejavnikov v citosolu (p16, p27), ki preprečijo aktivacijo kompleksov CDK in s tem prehod nadzornih točk v celičnem ciklusu (G1-S). Na desni celice CHO: uporabljajo v izdelavi bioloških zdravil. Robert Zorec 4
2. Lastnosti rakave celice Spremembe površine plazmaleme in adhezivnost celic (spremembe v glikolipidih in glikoproteinih, slabše povezovanje celic med seboj je tudi posledica večje gibljivosti glikoproteinov v plazmalemi:spremembe citoskeleta, klonalne celice izločajo manj fibronektina, ki povezujejo celice med sabo, poveča se ekspresija integrinov, ki povezujejo celice z zunajceličnim matriksom) Spremenjena površina rakavih celic in imunski odziv: nove antigene lahko imunski sistem prepozna (tumorje specifični antigeni) ali pa ne (s tumorji povezani antigeni: običajno prisotni v embriogenetskem razvoju (onkofetalni antigeni, α-fetoprotein) ali pa med diferenciacijo (difrenciacijski antigeni, CD(10) ali CALLAzgodnji limfociti B; levkemije, PSA-prostata). Tkivno specifični antigeni, virusni antigeni. Presnovne lastnosti rakavih celic (zvečan anabolizem zaradi povečane ekspresije encimov in bolj učinkovitih izoencimov) Gnetske spremembe: neučinkoviti reparativni mehanizmi genoma ( npr. izguba ali mutacija encimov popravljanja DNK, razlike v uspešnosti popravljanja poškodb!!!) Robert Zorec 5
3. Lastnosti maligne novotvorbe Benigni in maligni tumorji se ločijo po hitrosti rasti Anaplazija, displazija? Hitrost rasti: večja, če je stopnja diferenciacije nizka. Nanjo vpliva frekvenca delitev (mitotični indeks) upoštevajoč trajanje celične delitve, prisotnost hormonov in rastnih dejavnikov (karcinom dojke in nosečnost) in velikost in prekrvljenost tumorja (inducirana angiogeneza, vpliv na bilanco angiogenih dejavnikov: stimulacija angiogenih, inhibicija angiostatičnih: trombospondin 1 in p53; kombinacija, neposredno, posredno vplivanje na angiogenezo). Robert Zorec 6
Slika desno: nodularni baziliom, redko metastazira z vraščenimi žilami prof. dr. Igor Bartenjev ( v ZDA 3 od 10 odraslih lahko dobi to obliko neoplazije, razlog izpostavljenost UV, nastanek timinskih dimerov, nepopolno popravilo, nastanek mutiranih genov antionkogenov, UV sevanje inhibira imunski sistem lokalno). Robert Zorec 7
. Lastnosti maligne novotvorbe eterogenost celic pri progresivni neoplaziji (genetska in v morf. lastnostih): nekatere imajo lastnosti t.i. izvornih matičnih celic in prispevajo k razvoju rezistence na radioterapijo: P. Dirks: Stem cells and brain tumours, Nature, 444:687, 2006). Robert Zorec 8
Prof. dr. Igor Bartenjev, dermatoskopija Melanom s prostim očesom (levo) in s povečavo - izrazita heterogena morfologija Robert Zorec 9
3. Lastnosti maligne novotvorbe Invazivnost rakavih celic je posledica pritiskov razraščajoče mase celic in učinkov njihovih presnovkov na okolico. To je zapleten proces, kjer je več stopenj: oddeljevanje posameznih celic od mase, vezava celic na zunajcelični matriks, razgradnja zunajceličnega matriksa (kolagenaza IV, katepsini, heparanaza...metaloproteinaze), migracija rakavih celic, ki vodi v intravazacijo prek razgradnje bazalne lamine. Vstop skupkov celic v žile. Adhezija na oddaljenih mestih od primarnega tumorja. Metastaziranje je nastajanje sekundarnih zasevkov po ekstravazaciji. Širjenje po žilah, sidranje na površino žil je ključnega pomena. Proces preoblikovanja strukture, kjer se skupki tumorskih celic vežejo na notranjo steno žile. Mesto metastaziranja je težko predvidljivo, a obstajajo tropizmi (določeno z anatomskimi posebnostmi, prek interakcij s specifičnimi površinami endotelija v tkivih, vloga tkivnih kemotaktičnih dejavnikov, ki spodbujajo ali zavirajo zasidranje rakavih celic na endotelij). Christofori (2007). Division of labour. Nature, 446:735; 4 skupni geni, ki vplivajo na remodeliranje žil, sodelujejo pri metastziranju: epiregulin, COX-2, MMP-1/2) Robert Zorec 10
Povzeto po Christofori, Nature (2007); epiregulin je ligan receptorja z a epidermalni Rastni faktor (EGFR), COX-2 cikooksigenaza-2, celjenje ran, vnetni procesi, MMP 1 metaloproteinaza 1 in 2, vloga pri nastajanju novih žil. Gupta et al (2007) 446: 765-770 (primarna raziskava). Delecija vseh teh 4 genov v celicah raka dojke MDA-MB-231 (selektivno metastazirajo v pljučih), prepreči ekstravazacijo (celice tumorja so ujete v kapilarah v pljučih in ne vstopijo v parenhim, a njihov delitveni potencial se ne zmanjša). Potrditev s farmakološkimi inhibitorji za proteine teh genov. Cetixumab, protitelo proti EGFR, Celecoxib, inh. COX-2, GM6001 nespecifični inhibitor metaloproteinaz. orej obstajajo geni ki promovirajo astanek primarnega tumorja in geni, aterih vloga je vezana na preoblikovanje il in s tem na metastaziranje. akšni so selektivni pritiski za nastanek utacij, ki favorizirajo selekcijo teh genov tumorski celici, ni znano? Robert Zorec 11
4. Nekateri sistemski znaki maligne neoplazme (patofiziologija neoplazme) in masa neoplazme (1 cm 3, cca 1 dm 3 ). Te so posledica neposrednega (neposreden fizični stik tumorja, kar povzroča kompresijo tkiva (bolečina), povzroča obstrukcije za pretoke po žilah, izvodilih,... Drugi sistemski znaki so posledica posrednega delovanja. Zaradi nekrotičnega razpada tkiva tumorja se lahko pojavijo infekcije. Na bolj oddaljena tkiva tumorske celice delujejo tudi prek izločanja ektopičnih hormonov in citokinov (paraneoplastični sindromi, kaheksija). Robert Zorec 12
5. Strategije za zdravljenje rakave bolezni Resekcija, radioterapija, kemoterapija (stranski učinki) Uvedbe novih adjuvantnih terapij, ki temeljijo na novih specifičnih tarčah (kinazna aktivnost abl, COX-2, metoproteinaze, inhibitorji angiogeneze, ojačanju imunskega sistema (biološka zdravila, tehnologijah rekombinantne DNA, celične vakcine, napredni medicinski izdelki...). Priprava imunohibridomov. Robert Zorec 13
Začetni melanom z regresijo, dermoskopija: prof. dr. Igor Bartenjev Robert Zorec 14
6. Izpitne teme Lastnosti rakave celice (mehanizmi spremenjene rasti, mehanizmi spremenjene kontaktne inhibicije, mehanizmi spremenjene gibljivosti in adhezivnosti, spremembe v sestavi površine membrane, imunogenost, presnovne lastnosti in stabilnost genoma rakave celice). Lastnosti maligne novotvorbe (stanje diferenciacije, mehanizmi hitrosti rasti, mehanizmi prekrvljenosti). Heterogenost in progresija maligne novotvorbe. Mehanizmi invazivnosti. Mehanizmi metastaziranja. Nekateri mehanizmi sistemskih znakov maligne bolezni. Patofiziološki temelji in izhodišča za zdravljenjerakavih bolezni. Robert Zorec 15