Aπό το γονίδιο στη διάγνωση του κληρονοµικού καρκίνου Κούλης Γιαννουκάκος Ερευνητής Β Υπεύθυνος Εργαστηρίου Μοριακής ιαγνωστικής Ινστιτούτο Ραδιοϊσοτόπων & Ραδιοδιαγνωστικών Προϊόντων Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών Επιστηµών «ηµόκριτος»
Eκτιµώµενη επίπτωση του καρκίνου στην Ευρωπαϊκή Ένωση για το 2004 Boyle & Ferlay Annals of Oncology December 2004 Εuropean Society for Medical Oncology ESMO International Agency for Research in Cancer
Eκτιµώµενη επίπτωση του καρκίνου στην Ευρωπαϊκή Ένωση για το 2004 Boyle & Ferlay Annals of Oncology December 2004 Εuropean Society for Medical Oncology ESMO International Agency for Research in Cancer
Breast cancer incidence and mortality England France Germany Total EU USA Incidence n 34,176 35,726 48,098 210,631 211,300 Mortality n 10,846 10,811 17,692 73,592 39,800 Jemal A et al. CA Cancer J Clin 2003; 53: 5 26; Cancer Research UK. Cancer Stats Incidence & Mortality UK, April 2003; Ferlay et al. IARC Press, 1999
Number of new breast cancer cases diagnosed and age-specific rates per 100,000 population, UK, 1999 Number of new cases 6000 5000 number rates 450 400 350 Rate per 100,000 population 4000 300 3000 250 200 2000 150 1000 100 50 0 0-4 5-9 10-15- 14 19 20-24 25-29 30-35-40-45-50-55- 34 39 44 49 54 59 Age at diagnosis 60-64 65-69 70-74 75-79 80-85+ 84 0 Cancer Research UK, 2003
O καρκίνος του παχέος εντέρου είναι µία ασθένεια που συνδέεται µε τη γήρανση
Environmental vs. Hereditary Cancer 100 85 80 60 40 20 0 15 Cancer Etiology Environmental Hereditary
Causes of Hereditary Susceptibility to CRC Sporadic (65% 85%) Familial (10% 30%) Rare CRC syndromes (<0.1%) Familial adenomatous polyposis (FAP) (1%) Hereditary nonpolyposis colorectal cancer (HNPCC) (5%) Adapted from Burt RW et al. Prevention and Early Detection of CRC,, 1996
Περιβαλλοντικά Καρκινογόνα Κυρίως τρεις τύποι: Χηµικά (µόλυνση, κάπνισµα, αµίαντος) Φυσικά (ιοντίζουσα ακτινοβολία, µήιοντίζουσα???) Βιολογικά (ιοί π.χ.hpv)
DNA RNA πρωτεΐνη Μεταγραφή Μετάφραση Όλες οι διαγνωστικές µέθοδοι & Όλα τα φάρµακα στηρίζονται σε αυτή την αρχή
Κάθε γονίδιο αντιστοιχεί σε µία πρωτεΐνη
Καρυότυπος ανθρώπου
Ογκογονίδια, Ογκοκατασταλτικά Γονίδια & καρκινογένεση Ενεργοποίηση Ογκογονίδια π.χ. ras, myc, egfr, braf Απενεργοποίηση Ογκοκατασταλτικά γονίδια + πρωτεΐνες π.χ. p53, Rb, BRCA1, BRCA2 ανεξέλεγκτος κυτταρικός πολλαπλασιασµός Εµποδίζουν την, πέραν του φυσιολογικού, ανάπτυξη ενός ιστού Καταστέλλουν τον πολλαπλασιασµό κυττάρων µε βλάβεςστογονιδίωµάτους Εµποδίζουν τη µετάσταση
Αντιπροσωπευτικά ογκοκατασταλτικά γονίδια Τα τελευταία 15 χρόνια έχουν ταυτοποιηθεί πολλά ογκοκατασταλτικά γονίδια
classic tumor suppressor genes Cancer-preventive effects require a single functional gene -prototypic ts genes are recessive -require two-hit inactivation of both alleles (Knudson 1971, 1973) classical Knudson two-hit model arrow indicates mutational event, blue genes are inactivated
prb was the first classic tumor suppressor The disease: retinoblastoma Retinoblastoma is a cancer which develops in the cells of the retina -one of the less common cancers of childhood -accounts for only about 3 out of every 100 cancers occurring in children under the age of 15 years Children present with: -an abnormal appearance of the pupil which reflects light as a white reflex, like a cat's eye. -a squint.
Σωµατική µετάλλαξη Μεταγραφική σίγηση Απώλεια της λειτουργικότητας των BRCA πρωτεϊνών Μετα-µεταφραστική τροποποίηση Κληρονοµικός καρκίνος: Απενεργοποίηση των 2 αλληλοµόρφων µε µία κληρονοµούµενη και µία σωµατική µετάλλαξη Σποραδικός καρκίνος: 2 τυχαίες σωµατικές µεταλλάξεις. Απότοµη αύξηση οιστρογόνων: ταχύ κυτταρικό πολλαπλασιασµό των επιθηλιακών κυττάρων του µαστού µείωση ικανότητας επιδιόρθωσης του DNA στα επιθηλιακά κύτταρα του µαστού αύξηση της συχνότητας εµφάνισης σωµατικών µεταλλάξεων (π.χ. σε γονίδια ελέγχου του κυτταρικού κύκλου) όγκος
Είδη Μεταλλάξεων Σωµατικές (somatic mutations) Βρίσκονται σε ένα συγκεκριµένο ιστό Κληρονοµικές - γαµετικές (germ-line mutations) Βρίσκονται σε όλους τους ιστούς
Κυρίαρχα γονίδια Στις κυρίαρχες γενετικές παθήσεις ο ένας γονέας είναι φορέας παθογόνου µετάλλαξης στο ένα αλληλόµορφο το οποίο κυριαρχεί στο άλλο. Κάθε παιδί στην οικογένεια έχει 50% πιθανότητες να κληρονοµήσει το παθολογικό αλληλόµορφο και την ασθένεια Υποτελή γονίδια Και οι δύο γονείς (υγιείς) είναι φορείς είναι φορείς µιας παθογόνου µετάλλαξης. Κάθε παιδί έχει 25% πιθανότητες να κληρονοµήσει και τα δύο παθολογικά αλληλόµορφα µε αποτέλεσµα να νοσήσει. Συνήθως έχουµε την παρουσία κάποιας κληρονοµικής µετάλλαξης σε ένα ογκοκασταλτικό γονίδιο ή ογκογονίδιο όπως BRCA1, BRCA2, p53, MEN1, RET, P16, APC, MLH1, MSH2 κλπ. ΗανάπτυξητωνόγκωνστοΜΕΝ1 ακολουθεί την υπόθεση «των δύο χτυπηµάτων» του Knudson Πρέπει να απωλεστεί και το φυσιολογικό αλληλοµόρφο, οπότε έχουµε απώλεια ετεροζυγωτίας -LOH
Οικογενή καρκινικά σύνδροµα Σύνδροµο Γονίδιο Όργανα που αφορά Μαστού/ ωοθηκών BRCA1 Mαστός, ωοθήκες, παχύ έντερο, προστάτης BRCA2 Μαστός, ωοθήκες, προστάτης, πάγκρεας FAP APC Πολύποδες του παχέος εντέρου HNPCC MLH1, MSH2 Παχύ έντερο, ενδοµήτριο, ωοθήκες, Hereditary Nonpolyposis Colorectal Cancer PMS1, PMS2 ουρήθρα, γαστρικός καρκίνος MSH6 MEN Πολλαπλής Ενδοκρινούς Νεοπλασίας ΜΕΝ1 παραθυρεοειδής, υπόφυση, πάγκρεας RET φαιοχρωµοκύττωση, θυρεοειδής, παραθυρεοειδής Li-Fraumeni p53, brca, σαρκώµατα, λευχαιµία, εγκέφαλος Von-Hippel-Lindau VHL αµφιβληστροειδής, νεφροί, παρεγκεφαλίδα, νωτιαίος µυελός φαιοχρωµοκύττωση Peutz-Jegher STK11/LKB1 λεπτό έντερο, χείλη, χέρια, πόδια Cowden PTEN brca, θυρεοειδής, ωοθήκες, δέρµα κ.α.
ASCO grouped hereditary cancers/cancer genetic testing into three categories: Group 1 Familial Adenomatous Polyposis (FAP) Multiple Endocrine Neoplasia (MEN) 2A, 2B Retinoblastoma Von Hippel-Lindau (VHL) Group 2 Hereditary Nonpolyposis Colon Cancer (HNPCC) Hereditary Breast Ovarian Cancer Syndrome (HBOC) Li-Fraumeni Syndrome Group 3 Melanoma and melanoma-related syndromes Ataxia Telangiectasia related susceptibilities ASCO concluded that testing should only be offered to persons in the first two groups described above, in conjunction with the proper education and counselling about cancer genetic risk factors.
Κληρονοµικός καρκίνος: >1% στο γενικό πληθυσµό
Σύνδροµο καρκίνου µαστού-ωοθηκών H γενετική ανάλυση για τα γονίδια BRCA1 & BRCA2 σε οικογένειες µε ιστορικόκαρκίνουµαστού/ωοθηκών ξεκίνησε το 1995-1996 σε ερευνητικά πλαίσια Από το 2000 προσφέρεται ως εξέταση ρουτίνας σχεδόν σε όλες τις χώρες της Ευρώπης, την Αµερική, τον Καναδά, την Αυστραλία και το Ισραήλ Ο γενετικός έλεγχος έχει σώσει χιλιάδες ζωές ΒRCA1 & BRCA2: 1994 and beyond Νarod & Foulkes, Nature Review Cancer Sept. 2004
Καρκίνος του µαστού και των ωοθηκών PTEN, p53 και άλλα γονίδια Το ~70% σποραδικός καρκίνος Το ~30% οικογενής καρκίνος Το ~30% του οικογενούς καρκίνου του µαστού αποτελεί τον κληρονοµικό καρκίνο K.L. Nathanson et al, Nat Med 7 (2001) 552-556. Ο κληρονοµικός καρκίνος σχετίζεται µε µεταλλάξεις σε γονίδια υψηλής διεισδυτικότητας, όπως BRCA1, BRCA2 ή χαµηλής διεισδυτικότητας, όπως XRCC1, CHEK2.
Ανάλυση επικινδυνότητας των φορέων για καρκίνο του µαστού 55% µέχρι τα 60 χρόνια 82%» 75» King et al. Science 302, 643-646 Oct. 2003
H δια βίου επικινδυνότητα των φορέων µεταλλάξεων υπολογίστηκε στο 82% ανεξαρτήτως οικογενειακού ιστορικού King et al. Science 302, 643-646 Oct. 2003
Γενετικός έλεγχος του Ελληνικού πληθυσµού ΕΚΕΦΕ ηµόκριτος 2000-2003 Οικογενειακό ιστορικό (350 οικογένειες) 48 οικογένειες (57 Φορείς BRCA1 & 2) 18 µε 4 µέλη µε brca ή ovca 17 µε 3 µέλη 11 µε 2 µέλη 2 µε 1 µέλος Molecular Diagnostics Lab, NCSR Demokritos, GREECE
5382insC - BRCA1 Βρέθηκε σε 11 µη συγγενείς οικογένειες brca? I:1 I:2 GCGAGCAAGAGAATCCCAGGACAGAAAGGTAAAGC GCGAGCAAGAGAATCCCAGGACAGAAAGGTAAAGC II:1 lung75 II:3 II:2 brca wt GCGAGCAAGAGAATCCCAGGACAGAAAGGTAAAGC GCGAGCAAGAGAATCCCCAGGACAGAAAGGTAAAG III:3 III:1 III:1 III:2 brca47 Vitiligo III:4 mut IV:1 5382insC IV:2 brca47 5382insC Vitiligo IV:3 IV:4 IV:5 bil. brca 30 5382insC 5382insC Molecular Diagnostics Lab, NCSR Demokritos, GREECE
Γονιδιακές αναδιατάξεις (εξώνια 20 & 24) BRCA2 Κατανοµή τωνµεταλλάξεων στα γονίδια BRCA1 & BRCA2 που έχουν χαρακτηριστεί σε ελληνικές οικογένειες µε ιστορικόκαρκίνουµαστού/ωοθηκών Γαλάζιοι κύκλοι αναπαριστούν οικογένειες µεκαρκίνοτουµαστού και ωοθηκών και µαύροι κύκλοι µόνο µεκαρκίνοτουµαστού Konstantopoulou et al., Hum Mutat 2000 Ladopoulou et al., Cancer Lett 2002 Armakolas et al., Hum Mutat 2002 Ladopoulou et al Canc Genet Cytogenet 2002 Molecular Diagnostics Lab, NCSR Demokritos, GREECE
country-specific founder mutations 3452del4 3875del4 Cys61Gly 5382insC 185delAG 4446CtoT others 4184del4 Israel BRCA1 Molecular Diagnostics Lab, NCSR Demokritos, GREECE
Αγωγή που προτείνεται διεθνώς στις οικογένειες φορέων µεταλλάξεων στα γονίδια BRCA1 & BRCA2 Ασθενείς φορείς: Αµφοτερόπλευρη µαστεκτοµή - θεραπευτική αγωγή Yγιείς συγγενείς µη φορείς: καµία ιδιαίτερη προφύλαξη Yγιείς συγγενείς φορείς: Κατάταξη σε οµάδες υψηλού κινδύνου αυξηµένη επιτήρηση και προληπτικές εξετάσεις (ετήσια µαστογραφία) από νεαρή ηλικία (25-35) Χηµειοπροφύλαξη (αντισυλληπτικά χάπια Tamoxifen) ωοθηκεκτοµή µετά τα 40 Tεκνοποίηση ίνεται η δυνατότητα προεµφυτευτικής διάγνωσης Στην Αγγλία έγινε πολύ πρόσφατα η πρώτη προεµφυτευτική διάγνωση για κληρονοµικό καρκίνο σε γονιµοποιηµένα ωάρια από γονείς µεοικογενήαδενωµατώδη Πολυποδίαση
Κληρονοµικός µη-πολυποδιακός καρκίνος του παχέος εντέρου και του ορθού (Σύνδροµο Lynch) εν εµφανίζουν πολύποδες στο παχύ έντερο Οφείλεται σε µεταλλάξεις στα γονίδια επιδιόρθωσης της κακοσύζευξης (Mismatch repair genes MMR) MLH1, MSH2, MSH6, PMS1, PMS2 Φορείς µεταλλάξεων στα γονίδια αυτά εµφανίζουν 80% πιθανότητα να εκδηλώσουν καρκίνο Αυτοσωµικό επικρατές σύνδροµο Αποτελεί ~5% των καρκίνων του παχέος εντέρου Γυναίκες και άνδρες έχουν τις ίδιες πιθανότητες O µέσος όρος διάγνωσης του είναι τα 44 χρόνια σε σχέση µε τα64 χρόνια του σποραδικού καρκίνου του
Άλλοι τύποι καρκίνου που συνδέονται µε τοhnpcc
Pedigree with Classic Hereditary Non-Polyposis Colorectal Cancer.
Οικογενής Αδενωµατώδης Πολυποδιάση (σύνδροµο Gardner) Φορείς µεταλλάξεων στο γονίδιο APC εµφανίζουν σχεδόν 100% πιθανότητα να εκδηλώσουν καρκίνο (σπανίως και στο γονίδιο MYH) Αυτοσωµικό επικρατές σύνδροµο Συχνότητα εµφάνισης 1/8.000 Γυναίκες και άνδρες έχουν τις ίδιες πιθανότητες Εµφάνιση πολλαπλών (>100) αδενωµατωδών πολυπόδων στο παχύ έντερο καιστονορθόµετά την πρώτη 10ετία ζωής Οφείλεται σε µεταλλάξεις στο ογκοκατασταλτικό γονίδιο APC (χρωµόσωµα 5q21) Oυσιαστικά όλοι οι φορείς µεταλλάξεων θα αναπτύξουν καρκίνο µέχρι την ηλικία των 45 χρ.
Μέχρι την ηλικία των 10 χρόνων 15% των φορέων µεταλλάξεων στο γονίδιο APC θα έχουν αναπτύξει αδενώµατα Μέχρι την ηλικία των 20 χρόνων 75% Μέχρι την ηλικία των 30 χρόνων 90% Μέχρι την ηλικία των 45 χρόνων ~100% Ετήσια σιγµοειδοσκόπιση από την αρχή της εφηβείας Πρώιµηανίχνευσητωνπολυπόδων Προφυλακτική κολονεκτοµή
Σύνδροµο Peutz Jeghers Συχνότητα εµφάνισης 1/200.000 Στίγµατα µελανίνης στην περιοχή γύρω απότοστόµα Πολύποδες PJ κατά µήκος της γαστρεντερολογικής οδού Κίνδυνος ανάπτυξης καρκίνου 93% µέχρι την ηλικία των 65 χρόνων
Γαστρεντερολογικοί καρκίνοι που συνδέονται µε το σύνδροµο Peutz Jeghers
Oικογενές Γονίδια Σποραδικό Περιβάλλον de la Chapelle Nature Review Cancer 2004
Σύνδροµα Πολλαπλής Ενδοκρινούς Νεοπλασίας 1 & 2 Μultiple Endocrine Neoplasia 1 & 2 Marx, Nature Reviews Cancer, May 2005
Σχηµατική αναπαράσταση του γονιδίου ΜΕΝ1 10 εξώνια 9kb Πρωτεΐνη Μενίνη, 610 αµινοξέα
Μεταλλάξεις του γονιδίου RET (MEN2) και κίνδυνος εµφάνισης καρκίνου Κωδικόνιο/ Εξώνιο Αµινοξύ Ασθένεια Τµήµα της πρωτεΐνης RET Συσχέτιση γoνοτύπουφαινοτύπου 609/10 Cys-Arg MEN2A/FMTC Εξωκυτταρικό Χαµηλός κίνδυνος 611/10 Cys-Tyr MEN2A/FMTC Εξωκυτταρικό Ενδιάµεσος 618/10 Cys-Phe/Gly/Arg/Ser/Tyr MEN2A/FMTC Εξωκυτταρικό Ενδιάµεσος 620/10 Cys-Phe/Arg/Ser/Tyr MEN2A/FMTC Εξωκυτταρικό Ενδιάµεσος 630/11 Cys-Arg MEN2A Εξωκυτταρικό Χαµηλός 634/11 Cys-Arg/Gly/Ser/Phe/Trp/Tyr MEN2A/FMTC Εξωκυτταρικό Ενδιάµεσος 768/13 Glu to Asp FMTC Ενδοκυτταρική περιοχή κινάσης Χαµηλός 790/13 Leu-Phe MEN2A Ενδοκυτταρικό Χαµηλός 791/13 Tyr-Phe MEN2A Ενδοκυτταρικό Χαµηλός 804/14 Val to Leu FMTC Ενδοκυτταρική περιοχή κινάσης Χαµηλός 833 Ala - P phenylalanine MEN2B Ενδοκυτταρικό Υψηλός 883 FMTC Ενδοκυτταρικό Υψηλός 891/15 Ser-Ala Ενδοκυτταρικό Χαµηλός 918/16 Met-Thre [43] MEN2B Θύλακας αναγνώρισης υποστρώµατος υψηλότερος
Οφέλη από τη γενετική ανάλυση Οι υγιείς συγγενείς µη-φορείς δεν χρειάζεται να ακολουθούν προγράµµατα πρόληψης Όσον αφορά τους ασθενείς φορείς η γενετική ανάλυση µπορεί να οδηγήσει: στην πρόληψη µε τιςκατάλληλεςπαρεµβάσεις στην πρώιµη ανίχνευση του όγκου και την καλύτερη διαχείριση του ασθενούς