ONCOGENEZA Definitie boala canceroasa Boala canceroasa este caracterizata

ONCOGENEZA

Definitie boala canceroasa • Boala canceroasa este caracterizata prin prezenta in organism a unei populatii celulare cu origine monoclonala care este in expansiune continua prin crestere autointretinuta. • Celulele maligne nu se mai supun controlului mecanismelor fiziologice de reglare a proliferarii celulare. • In acest context poate apare cu mare probabilitate o subpopulatie capabila de a migra si de a se adapta la alte micromedii straine generand tumori secundare (metastaze).

Modalitati prin care pot rezulta celule canceroase • • • cresterea activitatii de proliferare a unuia sau mai multor tipuri celulare; reducerea potentialului de diferetiere al anumitor celule; impiedicarea apoptozei (moartea celulara programata); dotarea cu potential invaziv si de colonizare a unor teritorii rezervate altor celule; anularea cerintelor pentru factorii de crestere si a raspunsului la factorii inhibitori produsi de celule.

Caracteristicile celulei canceroase • • cresterea necontrolata; proprietatea de imortalitate (celulele maligne se multiplica nedefinit in culturile celulare iar celulele normale pierd capacitatea de diviziune si dupa aproximativ 50 de generatii mor); • reactivitatea redusa la mecanismele de feedback (ce controleaza cresterea normala in vivo si in culturi); • cresterea in gramezi dezordonate (in mod normal celulele ce se divid cresc in strat monocelular); • pierderea proprietatii de inhibitie de contact; • respiratia anaeroba.

CANCERUL – BOALA GENETICA? • Studiul cancerului reprezinta o prioritate pe plan mondial datorita faptului ca acesta se situeaza pe locul al doilea ca mortalitate si morbiditate; • Datele obtinute din cercetari efectuate asupra etiologiei cancerului sugereaza ca in 50 -90% din totalul cancerelor umane sunt implicati factorii de mediu – si din acestia 90% ii reprezinta factorii chimici, restul fiind datorat factorilor fizici si biologici; • Modificarile produse de acesti factori la nivel genomic si transmiterea ereditara sustin ipoteza naturii genetice a cancerului

CANCERUL – BOALA GENETICA? • La ora actuala este unanim acceptata teoria genetica a cancerului; • Ea considera ca numeroase modificari genetice acumulate la nivelul unor gene critice existente in genomul tuturor celulelor normale conduc la alterarea sistemelor de control si reglare ale diviziunii celulare; • Consecinta este proliferarea necontrolalata a unor celule comparativ cu celulele normale din care provin; • Aceasta alterare este transmisibila ereditar.

Conditii genetice precursoare ale cancerului • • Sunt reprezentate de: anomalii cromozomiale sau genetice, afecţiuni transmise ereditar cu risc de cancerizare, diverse distrofii şi afecţiuni benigne(adenoame, polipi) Transmiterea de oncogene care pot determina apariţia unor stări clinice şi biologice precursoare sau a unor cancere: transmiterea directă a genei BRCA 2 la bărbaţi produce ginecomastie unilaterală cu ectazie canaliculară urmată de malignizare. Anomalii cromozomiale: trisomia 21, sindromul Klinefelter( sindrom XXY), sindromul de deleţie al cromozomului 13. Trisomia 21 se asociază cu un risc mai mare de apariţie a leucemiei acute şi a tumorilor solide( 10 -20 x). Sindromul de deleţie a cromozomului 13 se asociază cu risc mare de retinoblastom bilateral. Sindroamele polipozice colice ereditare(Turcot, Gardner) se asociază cu un risc foarte mare de malignizare.

Conditii genetice precursoare ale cancerului • Sdr. Peutz-Jeghers( predispune la cancer de colon, mamar având ca markeri fenotipici: pete hiperpigmenate punctiforme în regiunea periorală, mucoasa bucală, extremităţi) • Xeroderma pigmentosum ( afecţiune ereditară rară cu transmitere recesivă caracterizată prin defect de reparare a ADN-ului) determină cancere cutanate multiple în copilărie la persoanele expuse la radiaţia UV. Iniţial la naştere băşicuţe, mici umflături, eritematoase, apoi hiper sau hipopigmentate. La 3 -4 ani apar tumori benigne cutanate care se transformă în epitelioame, melanoame, cancere ale pleoapei, corneei asociat cu retard psihic, epilepsie. • Anemia Fanconi( transmitere ereditară, având ca markeri fenotipici: anemie, microcefalie, înălţime mică, rinichi în potcoavă, pigmentare cutanată, anomalii oculare) predispune la leucemii acute mieloide, cancere epidermoide ale joncţiunilor cutaneo-mucoase, cancer de ficat.

Conditii genetice precursoare ale cancerului • Sindrom de ataxie –teleangectazie(transmitere ereditară, constă în: ataxie cerebeloasă progresivă, teleangectazii oculare şi cutanate, deficit imunitar) predispune la apariţia de limfoame. • Neurofibromatoza Recklinghausen( transmitere dominant autosomală) – neurofibroame, pete pigmentare cafenii, molluscum- evoluează frecvent spre sarcoame şi predispun la apariţia de glioame cerebrale. • Cancerele ereditare multiple: sindromul Li-Fraumeni ( defect al p 53) se asociază cu un risc crescut de cancere mamar, de colon, cerebral, sarcoame, leucemie. Boala Cowden poate determina pe lângă hamartoame cutanate, cancer mamar( 30 -50%), tiroidian. • Boală inflamatorie intestinală(rectocolita ulcerohemoragică), boala Crohn prezintă risc crescut pentru neoplasmul de colon. • Gastrita cronică atrofică are risc de malignizare

CANCERUL–BOALA GENETICA? • In 1911 Peyton Rous a descoperit ca injectarea unui extract din celulele tumorale de la gaini bolnave producea tumori maligne la gaini sanatoase.

Genele implicate in carcinogeneza • Sunt de numarul sutelor; • Primul indiciu ca celulele eucariotelor superioare pot contine gene specifice care produc cancer au rezultat din studiile mecanismelor moleculare virale care produc tumori la animale; • La sfarsitul anilor 70 studiul capacitatii transformante a virusului care produce sarcomul aviar (VSR) de catre Peyton Rous a dus la edificarea conceptului de oncogena si intelegerea mecanismului procesului malign; • Astfel unele retrovirusuri (si virusuri acut transformante) poarta in genomul lor impreuna cu genele proprii si o gena care poate transforma celulele normale gazdei in celule canceroase. Ea a fost numita oncogena virala (v-onc).

Genele implicate in carcinogeneza • Principalele tipuri de gene implicate in carcinogeneza sunt: - oncogenele - genele supresoare ale cresterii tumorale(antioncogene); - genele de stabilitate(antimutationale) - genele micro. ARN(ARNmi)

1. Oncogenele • Sunt variante mutante ale unor gene normale implicate in crestere si diferentiere-protooncogenele. • Aceste prototoncogene se activeaza prin mutatii dominante cu castig de functie care modifica comportamentul de multiplicare al celulei. • Oncogenele pot fi oncogene virale(v-onc) si oncogene celulare(c-onc).

1 a. Oncogenele virale • Oncogenele virale sunt fragmente de ADN viral capabile in anumite conditii sa induca transformarea tumorala • Celulele canceroase pot sa apara in urma actiunii virusurilor tumorale specifice • Virusurile tumorale sunt de doua tipuri: • Cu genom ADN (ex. papilloma si adenovirusurile) • Cu genom ARN (retrovirusuri).

Virusuri ADN tumorale • Virusuri s. ADN(genom de 8 kb): • -vs. papilloma-epidermodisplazie veruciforma si asociat cancer de col uterin(tulpinile high risk 16, 18, 31, 45) • Virusuri complexe(genom de 100 -200 kb): • EBV(Human herpes virus 4) asociat cu limfom Burkitt, limfom Hodgkin • Virusul HV 40 -mezotelioame • HV tip 8 -sarcom Kaposi • HBV virus este vs. ADN dar are comportament asemanator cu vs. ARN in ceea ce priveste modul de replicare. ADN este transcris in ARN atat pentru fabricarea proteinelor virale cat si pentru replicare genomica. ARN-ul genomic este transcris apoi in ADN genomic: reverstranscriptie.

Virusuri ADN tumorale • Hepatita VHB este o problema de sanatate majora datorita corelatiei stranse intre prezenta de HBs. Ag(surface antigen of the hepatitis B virus) la purtatorii cronici si a HCC(Hepatocellular carcinoma). In Taiwan studii au aratat ca purtatorii de Ag. HBs au un risc de a dezvolta HCC de 217 ori mare decat nepurtatorii. • 51% din decesele la puratorii de antigen sunt produse de ciroza hepatica si HCC comparativ cu decesul prin aceeasi cauza la populatia generala care este de 2%.

Retrovirusuri • • • RSV-tumori aviare HTLV-1 -leucemia adultilor cu limfocite T; HTLV-2 -leucemia cu celule paroase; HTLV-3, actual HIV-SIDA; VHC – cancer hepatic

Infectarea si transformarea unei celule prin retrovirus

Infectarea si transformarea unei celule prin retrovirus • 1. Legarea la un receptor de suprafata specific; • 2. Preluarea prin endocitoza sau prin fuziune directa cu membrana plasmatica; • 3. Catena sens de ARN este copiata de catre revers transcriptaza in catena antisens de ADN. Aici polimeraza actioneaza ca o ADN polimeraza ARN-dependenta. • Deoarece revers transcriptaza este o ADN polimeraza, ea are nevoie de un primer. • Acesta este un ARNt care este incorporat in particula virala de la celula gazda anterioara;

Infectarea si transformarea unei celule prin retrovirus • 4. ARN este inlocuit si degradat de o RNA-za virala. Revers-transcriptaza actioneaza ca o ADN-polimeraza ADN dependenta si copiaza noul ADN intr-o molecula dublu catenara. Aceasta forma de ADN a retrovirusului este cunoscuta sub denumirea de provirus; • 5. ADN dublu catenar este circularizat si integrat in ADNul celulei gazda, folosind o integraza. Acest ADN va fi copiat de fiecare data cand ADN-ul celular este copiat, iar provirusul se comporta ca o gena celulara normala; • 6. ARN genomic din catena sens este copiat din ADN integrat de catre ARN polimeraza II a celulei gazda, care copiaza in mod obisnuit o gena in ARNm. ARN genomic este apoi prelucrat la extremitati.

Structura unui retrovirus • La fiecare extremitate sunt situate secventele repetitive(TR); • TR nu codifica proteine; • La capatul 5‘ se gaseste regiunea U 5 iar langa capatul 3‘ regiunea U 3. • PBS este primer binding site; • t. RNA se ataseaza in acest punct atunci cand revers transcriptaza initiaza copierea ARN. • LTR contin promotori sau stimulatori ai transcriptiei. • Virus ARN matur/ADN proviral al unui retrovirus

Structura unui retrovirus • Genomul unui retrovirus contine 3 gene : -gag (codifica miezul viral); -pol (codifica revers transcriptaza virala); -env (codifica proteinele capsulei virale si oncogena virala: v-onc).

The Rous Sarcoma Virus (RSV) Structura RSV • gag, codifica proteina capsidei • pol, codifica revers transcriptaza • env, codifica proteina de invelis (anvelopa) • v-src, codifica o tirozinkinaza, o enzima ce ataseaza grupari fosfat la reziduurile Tir ale diferitelor proteine din celulele gazda si pot deveni oncogenice.

1 b. Protooncogenele • Sunt gene din celulele normale implicate in controlul cresterii, proliferarii si diferentierii celulare normale prin produsii pe care ii codifica; • Ele sunt secvente de ADN ce codifica proteine localizate in diferite compartimente celulare si care se exprima in diferite stadii ale ciclului celular;

Protooncogenele • Au introni, ceea ce oncogenele retrovirale nu au; • Au inalt grad de conservare structurala, fapt ce evidentiaza rolul lor important in viata celulei; • Au ereditate mendeliana; • Sunt intotdeauna pozitionate in acelasi loc in genom; • Nu au secvente LTR, fata de v-onc, care sunt intotdeauna inconjurate de secvente LTR;

1 c. Oncogenele celulare • Oncogenele celulare sunt derivate din genele normale celulare – protooncogenele; • Accidental, in urma unor modificari care le afecteaza structural sau functional, ele se pot transforma in oncogene, determinand o proliferare celulara intensa si transformarea maligna a celulei purtatoare; • Produsul genic al unei oncogene este o oncoproteina.

Oncogenele celulare-clasificare • Dupa functia indeplinita si localizarea celulara oncoproteinele celulare se clasifica in 7 clase: 1. factori de crestere: sis, hst, int 1, int 2; 2. proteinkinaze cu sau fara functie de receptor: erb B 1, Kit; 3. receptori fara activitate tirozinkinazica: c-mas; 4. proteine G membranare: H-ras, K-ras, N-ras; 5. Serin/treonin kinaze citoplasmatice: c-mos, c-raf ; 6. reglatori cu localizare citoplasmatica: c-crk; 7. factori de transcriere: c-erb.

Clase de oncoproteine 1. factori de crestere: sis, hst, int 1, int 2 Codifica proteine ce sunt descarcate in spatiul extracelular. Oncogenele contribuie la malignizare prin activarea permanenta si exagerata a receptorilor membranari care amorseaza proliferarea sau diferetierea; 2. proteinkinaze cu sau fara functie de receptor: 30% din oncogenele descrise pina in prezent codifica proteine cu activitate kinazica, in marea lor majoritate receptori ai factorilor de crestere. Moleculele acestor oncoproteine sunt capabile sa declanseze, in absenta ligazilor specifici, fosforilarea reziduurilor tirozinice care furnizeaza permanent si necontrolat semnale intracelulare care promoveaza proliferarea nelimitata. Exemple : • erb B 1 – specifica domeniul kinazic al receptorului pentru factorul de crestere epidermal (EGFR) • Kit – receptorul factorului de crestere al macrofagelor (MGFR)

Clase de oncoproteine 3. receptori fara activitate tirozin kinazica protooncogena c-mas care codifica receptorul angiotensinei; 4. proteine G membranare Familia protooncogenelor ras (H-ras, K-ras, N-ras) codifica proteine mici cu greutate moleculara de 21 Kdaltoni cu proprietatea de a lega si hidroliza adenozin trifosfatul (ATP); 5. Serin/treonin kinaze citoplasmatice Genele c-mos produc reglarea desfasurarii meiozei normale; Genele c-raf stimuleaza mitogeneza;

Clase de oncoproteine 6. reglatori cu localizare citoplasmatica c-crk fosforileaza tirozina; 7. factori de transcriere Sunt cunoscuti peste 20 de factori de transcriere care sunt alcatuiti din 2 domenii funtionale ce produc legarea la ADN si activarea trascriptiei. Exemplu : cerb A codifica proteina Erb A care este receptor al hormonilor tiroidieni.

2. Gene supresoare ale cresterii tumorale (antioncogene) • Sunt gene care prin produsii lor inhiba proliferarea celulara; • Mutatiile cu pierderea functiei duc la cresterea si prolifererea celulara necontrolata si apoptoza ineficienta; • Genele au un caracter recesiv • Inactivarea ambelor alele ale unei GST schimba comportamentul celulei devenind mutant(LOH-lost of heterozigosity).

3. Gene de stabilitate (antimutationale) • Sunt gene responsabile de integritatea genomului si de fidelitatea transferului de informatie; • Corecteaza leziunile ADN spontane sau induse de agenti fizici, chimici sau biologici; • Pierderea functiei ambelor alele (comportament recesiv) are ca rezultat esecul repararii leziunilor ADN; • Aceasta duce la aparitia unui numar mare (de ordinul miilor) de leziuni de ADN stabile, transmisibile la descendenti.

4. Gene micro. ARN • Nu codifica proteine • Codifica secvente de ARN monocatenar cu dimensiuni de 21 -23 nucleotide; • Acestea sunt implicate in reglarea posttranscriptionala a expresiei genice; • Actioneaza in 2 moduri: blocarea translatiei ARNm in proteine sau prin degradarea ARNm; • Functional actioneaza ca GST(au tinte critice anumite oncogene) sau ca oncogene(inhiba expresia unor GST)

Trasaturile generale cancerului • Caracterul clonal al cancerului • Cancerul – boala genetica 1 -Sindroame neoplazice transmise ereditar 2 - Sindroame ereditare asociate cu risc crecut de aparitie a cancerului

Caracterul clonal al cancerului-Dovezi A. Inactivarea unui cromozom X la femei in cadrul procesului de lionizare • Au fost investigate diferite femei care au dezvoltat diferite tumori si care erau heterozigote pentru polimorfismul G 6 PDH; • Aproape invariabil s-a gasit ca tesutul tumoral exprima doar una dintre cele doua alele G 6 PDH; • Acesta este un indiciu ca tumora a luat nastere dintr-o singura celula si nu din doua.

Caracterul clonal al cancerului-Dovezi B. Anomalii citogenetice caracteristice -Cromozomul Philadelphia apare in celulele maligne ale majoritatii pacientilor cu leucemie mieloida cronica (LMC). Faptul ca aceasta translocatie apare in toate celulele maligne ale unui individ cu LMC sustine notiunea de clonalitate a tumorii.

Cromozomul Philadelphia

Cancerul – boala genetica - Dovezi 1. Sindroame neoplazice transmise ereditar • Sunt cunoscute peste o suta de boli monogenice ale caror fenotipuri includ diferite forme de cancer; • Majoritatea sunt autozomal dominante; • Cancerele conditionate monogenic sunt relativ rare si se deosebesc de corespondetele lor determinate multifactorial (cancerele comune) prin urmatoarele caracterstici :

Sindroame neoplazice transmise ereditar - Caracteristici • • • Segrega in familii conform modelului ereditatii monogenice; In familiie mici, ca urmare a penetrantei, cel mai adesea incompleta a genei patologice, aceasta trasatura poate trece neobservata; De aceea afirmarea determinismului monogenic este posibila numai in urma investigarii unor familii numeroase sau prin cumularea datelor obtinute prin investigarea mai multor familii; Varsta la care debuteaza boala este redusa (cancere pediatrice), comparativ cu cele comune; Tumorile primare sunt multiple si multifocale, in timp ce neoplasmele comune sunt frecvent monocentrice.

Cancerul – boala genetica - Dovezi 2. Sindroame ereditare asociate cu risc crecut de aparitie a cancerului Aceste sindroame genetice se caracterizeaza prin : • Transmitere autozomal recesiva; • Fragilitate cromozomiala-prin instabilitate genetica; • Predispozitie la dezvoltarea unor cancere.

STABILITATEA GENETICA CELULARA Este mentinuta prin interventia mecanismelor care asigura : a. pastrarea integritatii structurale si functionale a ADN-ului prin : • - prevenirea erorilor din timpul replicarii si recombinarii; • - corectarea erorilor produse accidental sau prin actiunea unor agenti din mediul extern sau intern; • - protectia fata de actiunea unor produsi de metabolism (radicali liberi); b. segregarea riguros exacta a cromozomilor in cursul diviziunii celulare.

Instabilitatea cromozomiala IC constitutionala - sindroamele de « rupere comozomiala » ; IC dobindita

Instabilitatea cromozomiala dobandita • Instabilitatea dobandita prin agenti carcinogeni : • Celulele tumorale pot fi transformate malign ca urmare a expunerii la agentii care lezeaza ADN-ul; • Radiatiile cosmice, telurice, ultravioletele au o rata de mutageneza de 1/1. 000 mutatii / gena / diviziune celulara. Mutatiile sunt consecinta erorilor necorectate ale replicarii si recombinarii ADN-ului; • Substantele precarcinogene sunt metabolizate in carcinogeni potenti. De exemplu hidrocarburile policiclice aromatice (aflatoxina B) prin activare cu citocrom P-450 altereaza structura ADN-ului. • Infectii virale

Sindroame cu instabilitate cromozomiala • Fanconi Anaemia (FA) • Ataxia Telangiectazia (AT) • Bloom Syndrome (BS) • Xeroderma pigmentosum (XP)

Anemia Fanconi • Anemia Fanconi(AF) este o boala de instabilitate a genomului produsa prin mutatii ale genelor ce regleaza replicarea dependenta de inlocuirea segmentelor de ADN produsa prin lincajele dintre lanturile de ADN • AF apare prin alterarea unui complex de proteine nucleare specializate pe repararea leziunilor ADN. Proteinele AF coordoneaza un mecanism complex de reparare cuprinde cele 3 cai clasice de reparare: • Recombinarea omoloaga • Repararea nucleotidelor excizate • Repararea prin sinteza translezionala

Fanconi Anaemia (FA) Proteinele codificate de genele AF au roluri in: • Raspunsul la stresul oxidativ • Reglarea ciclului celular • Repararea ADN • Stabilitate cromozomiala • Supresie tumorala

Anemia Fanconi • Cea mai frecventă formă de insuficienţă medulară ereditară, autozomal recesiva • caracterizată prin statură mică, anomalii scheletale, anemie aplastică, • incidenţă crescută a leucemiei şi tumorilor solide • sensibilitate celulară crescută la agenţii toxici pentru ADN.

Fanconi Anemia (FA)

Fanconi Anemia (FA) A: gaps; B: breaks; C: deletion; D: triradials; E: quadriradials; F: complex figures; G: dicentric. Giemsa staining.

Ataxia telangiectazia • Afectiune genetica neurodegenerativa cu o incidenta 1/40000 – 1/100000 si in care frecventa heterozigotilor este de aproximativ 1%. • Heterozigotii au o predispozitie la cancer de 3 -4 ori fata de normal(limfom, leucemie) si afectiuni ale sistemului imunitar. • Gena ATM(11 q) este clasificata prima in topul genelor implicate in etiologia cancerului, chiar si inaintea genei BRCA 1 de pe cromozomul 17 q implicata in cancerul mamar.

ATM ataxia telangiectazia mutated • Roluri • Furnizeaza informatii • Gena ATM este localizata necesare producerii unei pe 11 q proteine care este localizata in nucleu si care controleaza ritmul cresterii si diviziunii celulare • Rol in dezvoltarea normala a sistemului nervos si imun • Recunoaste lanturile de ADN rupte sau avariate si le repara prin activarea unor enzime

Ataxia telangiectazia-Sindromul Louis– Bar • Ataxia se refera la coordonarea deficitara, • Telangiectazia se refera la micile dilatatii ale vaselor de sange.

rearrangement in 7 p 14, 7 q 35, 14 q 11, (localisations of receptor T genes, immunoglobulin superfamilly) or 14 q 32.

Mecanismele moleculare ale oncogenezei : • Activarea unei protooncogene; • Inactivarea GST; • Alterarea genelor de stabilitate.

I. Activarea unei protooncogene Mecanisme de activare: • • • Insertia virala; Amplificarea genica; Mutatia punctiforma; Translocatia cromozomiala; Transpozitia intr-o regiune cromozomiala activa.

1. Insertia virala • Reprezinta procesul de intergrare a genomului viral sub forma de provirus in genomul celulei gazda. • In functie de tipul de virus inserat avem 3 cazuri : 1. Retrovirusuri – sunt ribovirusuri(ARN) ce contin in genomul lor oncogene pe care le-au achizitionat din genomul celulelor parazitate. Dupa insertia lor in genomul celulei gazda (ca provirusuri), genomul retroviral este copiat cu ajutorul reverstranscriptazei virale si sunt copiate si oncogenele virale care sunt apoi traduse in oncoproteine ce vor interfera programele vitale celulei gazda.

1. Insertia virala 2. Retrovirusuri acut transformante - pot transforma rapid in cateva zile celulele in cultura si induc formarea tumorilor la gazde potrivite in aproximativ 2 -8 saptamini. • Replicarea este defectiva, necesita un virus helper • Genomul unui retrovirus tipic are trei gene : gag, pol, env care asigura infectivitatea si capacitatea replicativa. • Genomul unui retrovirus acut trasformant are pe langa cele trei gene clasice si o gena aditionala v-onc.

1. Insertia virala 3. Virusuri ADN sau ARN nepurtatoare de oncogene care intervin in cancerogeneza prin mecanismul de mutatie prin insertie; • Aceste oncogene nu au corespondenti celulari; • Provirusul se insera in acest caz in interiorul unei protooncogene pe care o activeaza , nu produce el insusi oncoproteine

2. Amplificarea genica • Este procesul prin care o protooncogena normala structural este amplificata intr-un numar foarte mare de copii (zeci-sute) astfel incat se va sintetiza o cantitate mare de oncoproteina; • Exemple de activare prin amplificare genica : trei familii de gene myc, erb B, ras; • In neuroblastom gena c-myc este amplificata in 50% din cazuri • iar in cancerul de san sunt amplificate erb B si c-myc in 20% din cazuri

3. Mutatia punctiforma • Este reprezentata de • substitutia unei singure baze azotate cu o alta baza azotata sau • deletia unei baze din structura unei protooncogene. Ea duce la sinteza unor proteine anormale sau trunchiate; • Mutatiile punctiforme pot fi localizate in regiunile structurale si duc la modificari calitative ale produsilor genici sau pot fi localizate in regiunile reglatoare si duc la modificari cantitative ale proteinelor;

3. Mutatia punctiforma • Exemple de mutatii punctiforme ce pot activa o protooncogena: • familia ras (H-ras, K-ras, N-ras) – si apar frecvent in cancerele de colon, pulmonar si vezica urinara; • Genele ret in neoplaziile endocrine multiple. • p-53 - rol in control ciclu celular (inhibitie) produce tranzitie perioada G→S - mutatii punctiforme in exonii 5 si 10 > 50% din cazurile de: -cancer de colon, san, vezica urinara si plaman -cancerul hepatic - mutatia G-249 -T

4. Translocatii cromozomiale (rearanjari) • Sub influenta factorilor mutageni pot apare modificari structurale de tipul translocatiilor ducand la modificarea pozitiei genelor pe cromozom. • Cel mai cunoscut rearanjament cromozomial specific neoplazic este cromozomul Philadelphia (Ph 1) – un cromozom mic, acrocentric observat la 90% din pacientii cu LMC. El este produs prin translocatie reciproca , balansata intre segmentele bratelor lungi ale cromozomului 9 uman si cromozomul 22(t 9 ; 22). • Punctul de ruptura de pe cromozomul 9 este situat intrun intron al protooncogenei (c-abl) spre capatul bratului q si care este translocat de pe cromozomul 9 pe cromozomul 22. • Are loc fuzionarea unei portiuni a protooncogenei cu o portiune a genei de pe cromozomul 22 (bcr) si se formeaza o gena hibrida (bcr/abl) care va duce la sinteza unei proteine hibride (Bcr/Abl) cu activitate tirozinkinazica crescuta.

4. Translocatii cromozomiale (rearanjari) • gena himera functionala (bcr/abl) • proteina himera(Bcr/Abl) activitate tirozin‑kinazica transformare celulara

5. Transpozitia intr-o regiune cromozomiala activa • Limfomul Burkitt este o tumora frecventa in copilarie si se intalneste relativ frecvent in regiunile cu malarie din Africa Centrala si Noua Guinee. • Un rol important in etiologie il au tintarii si virusul Ebstein Barr dar evenimentul central il constituie activarea unei protooncogene. S-a descoperit o translocatie caracteristica, reciproca intre cromozomul 8 si cromozomul 14 (t 8; 14) in 90% din cazuri.

Limfomul Burkitt - citogenetica

Limfomul Burkitt – alte aspecte • Mai pot apare translocatii (t 2; 8) in 5% din cazuri si t (8; 22) in 5% din cazuri.

5. Transpozitia intr-o regiune cromozomiala activa • Fiecare din cele trei apropie protooncogena c-myc de una din genele pentru imunoglobuline; ca urmare a noilor relatii spatiale c-myc este activata dobandind proprietati oncogenice; • In limfomul Burkitt nu apar gene himerice dar protooncogena este adusa intr-un mediu cromatinian de transcriptie activa.

II. Inactivarea genelor de supresie tumorala • GST codifica semnale antiproliferative si proteine care inhiba mitoza si cresterea celulara, avand ca rezultat apoptoza.

II. Inactivarea genelor de supresie tumorala • GST inhiba formarea tumorilor prin 2 mecanisme: - prin proteinele produse inhiba mitoza sau - prin mentinerea starii de heterozigotie a alelei normale; • Alterarea GST contribuie la malignizare doar atunci cand ambele ale sale sunt inactivate secvential sau se pierd. • Prin utilizarea sondelor de ADN s-a demonstrat ca progresia majoritatii tumorilor solide se coreleaza cu pierderea heterozigotiei; • Un exemplu de pierdere a starii de heterozigotie il constituie retinoblastomul care este o tumora rara (1/20000 de nasteri) a celulelor retiniene, care se manifesta in primii ani de viata. Exista doua forme maligne: forma ereditara si forma sporadica;

Inactivarea genelor de supresie tumorala. Retinoblastomul • Forma ereditara are transmitere autozomal dominanta. Copiii cu retinoblastom au risc mare sa dezvolte in adolescenta sau la varsta adulta alte neoplazii. Ei sunt purtatorii unei mutatii in celulele germinale unuia dintre parinti • Gena este localizata pe cromozomul 13 q 14 si se noteaza cu Rb. Celulele normale copiilor cu Rb ereditar sunt heterozigote pentru markerii ADN (au o alela normala); • In celulele tumorale starea de heterozigotie este pierduta datorita deletiei alelei normale.

Mecanisme ale heterozigozitatii in retinoblastom

Retinoblastomul • Gena RB 1 codifica o proteina RB cu rol in controlul ciclului celular si in controlul apoptozei. • Proteina RB fosforilata interactioneaza cu un factor de transcriptie, proteina E 2 F 1 care actioneaza in faza G 1 ca promotor al transcriptiei

BRCA 1 si BRCA 2 -cancer de san

BRCA 1 si BRCA 2 -cancer de san • Sunt GST care impreuna sunt raspunzatoare de producerea a 2 -3% dintre cancerele de san si de ovar; • Sunt gene autozomal dominante reprezentate de mutatii germinale • Riscul aparitiei cancerelor la femeile purtatoare este de 85 -90% pe parcursul intregii vieti si de 50% pana la 50 de ani. • Proteinele BRCA au rol in repararea ADN dar si in reglarea transcriptiei

Inactivarea genelor de supresie tumorala. Proteina p 53 • Produsul proteic este o proteina de 53 kilodaltoni; • Este localizata pe 17 p 13 • Este un factor de transcriptie cu nivel redus de expresie in conditii normale • Blocheza multiplicarea celulara daca: • -celula are ADN afectat sau • -daca exista alte tipuri de afectare celulara prin apoptoza.

Exemple de GST • • • gena APC (Adenomatosus Poliposis Coli) CR 5. mutatii ale acestei gene produc polipoza adenomatoasa familiala cu transmitere autozomal dominanta. Clinic se manifesta prin aparitia a sute de mici polipi adenomatosi, asimptomatici cu risc de a se transforma malign. gena DCC ( Deleted in Colorectal Carcinoma) – situata pe cr. 18. Pierderea heterozigotiei apare in 70 % din cancerele colorecatale si in 40 % din adenoamele de colon. Alterari ale DCC apar si in cancerul de pancreas, tumori cerebrale. gena MCC (Mutated in Colorectal Cancer) pe cr. 5 mutatii ale MCC apar in 40% din cancerele sporadice colorectale dar si in formele familiale gena WT 1 (Tumora Wilms 1) pe cr. 11 si se exprima in rinichi, aparat genital si splina gena Rb (Retinoblastom) cr. 13 gena NF 1 (Neurofibromatoza 1) – pe cr. 17 si raspunde de aparitia neurofibromatozei von Recklinghausen, un sindrom neoplazic familial gena NF 2 pe cr. 22 este responsabila de forma acustica a bolii gena BRCA 1 (Breast Cancer 1) pe cr. 17 si produce modificari in cancerul de san ereditar. gena p 53 (Protein 53 k. Dalton) pe cr. 17 este una dintre cele mai importante gene cu rol in inhibarea cresterii si proliferarii anarhice si impiedicarea aparitiei tumorilor.

III. Alterarea genelor de stabilitate (antimutationale) • Integritatea moleculelor de ADN este mentinuta de sisteme enzimatice multiple care corecteaza leziunile ADN aparute spontan sau induse de agenti fizici sau chimici; • Genele de stabilitate sunt implicate in integritatea structurala a moleculelor de ADN si conservarea informatiei genetice; • Mutatiile genelor ce codifica acest sistem de corectare a leziunilor ADN duce la instabilitate genomica; • Aceasta se coreleaza cu riscul crescut de dezvoltare a cancerului; • Mecanismele genelor antimutationale pot fi clasificate in primare, care actioneaza asupa leziunilor de ADN si secundare care previn acumularea unui numar critic de leziuni in genom

III. Alterarea genelor de stabilitate (antimutationale) • In 1993 a fost descrisa prima gena de susceptibilitate la cancerul de colon nonpolipozic: h. MSH 2 de pe cz. 2; • In 1994 a fost descrisa o alta gena de susceptibilitate pentru cancerul familial de colon: h. MLH 1 de pe cz. 2 si genele h. PMS 1 (cz. 2) si h. PMS 29 (cz. 7) implicate in susceptibilitatea la cancerul de colon; • Pierderea stabilitatii genomului poate fi considerata o stare precanceroasa. Ea poate fi constitutionala si se transmite ereditar.

Sfatul genetic in procesele maligne • Indivizii sunt considerati candidati pentru protocoalele de evaluare a factorilor de risc pentru cancer daca au un istoric personal si/sau familial(pe linie materna sau paterna) de trasaturi sugestive pentru cancerele ereditare.

Sfatul genetic in procesele maligne • Urmatoarele aspecte sunt sugestive pentru cancerele ereditare: • Varsta precoce a debutului ( cancerul de san in premenopauza) • Cancere primare multiple la acelasi individ( cancerul colorectal si endometrial) • Cancer bilateral in organe pereche, sau cancere multifocale(cancer de san bilateral sau cancer renal multifocal) • Aparitia aceluiasi tip de cancer la rude apropiate( mama, fiica si surorile cu cancer de san) • Cancere aparute in mai multe generatii ale unei familii( transmitere autozomal dominanta)

Sfatul genetic in procesele maligne • Aparitia unor tumori rare( retinoblastom, melanom ocular, cancer duodenal) • Aparitia cancerului in organe neobisnuite( cancer mamar la barbati) • Histologie tumorala neobisnuita( carcinom tiroidian de medulara) • Tumori rare asociate cu defecte congenitale( T. Wilms si anomalii genitourinare) • Grupuri etnice cunoscute a fi la risc pentru cancere ereditare(ereditatea ashkenazilor este asociata cu mutatii ale genelor BRCA 1/BRCA 2

Perspective noi in diagnosticul si tratamentul proceselor maligne • • • Metode de depistare precoce: Markeri tumorali specifici: PSA antigen specific prostatic CA 125 cancer ovarian, uterin CA 15 -3 cancer mamar CA 19 -9 cancer colon, VB CA 195 cancer pancreatic Translocatii cromozomiale-crz. Philadelphia Dozarea nivelului de exprimare al receptorilor estroprogesteronici in cancerul mamar-predictia raspunsului la tratamentul hormonal

Tratament specific cancer • Tratamentul cu anticorpi monoclonali • Ac monoclonali fata de Ag CD 20 in limfoamele non-Hodgkin-Zevalin • Ac mono fata de Ag CD 52 de pe suprafata limfocitelor T din LLC-Campath • Ac monocl fata de AG CD 33 in LMA-Mylotarg • Ac monocl fata de proteinele ERB B 2 amplificata in cancerul de san-Herceptin • AC impotriva EGFR(epidermal) in CCR-Erbitux • AC impotriva VEGF(vascular) in CCR si pulmonar-Avastin

Tratament specific cancer • Tratamentul cu molecule mici impotriva proteinelor oncogenetice • Gleevec-inhiba activitatea proteinei himerice BCR-ABL din LMC dar si PDGFR(fact crestere plachetar) si KIT in tumorile stromale gastrointestinale • Iressa si Tarceva inhiba specific EGFR in cancerele pulmonare • Terapia genica • Distrugere specifica a celulelor canceroase prin insertia unor virusuri oncolitice • Insertia unor GST • Inactivarea oncogenelor prin inhibarea selectiva a transcriptiei acestora

Urmarea… • In 1956, la 55 de ani dupa epocala sa descoperire, Peyton Rous a fost rasplatit cu premiul Nobel. Rous avea 87 de ani si din fericire a trait suficient pentru a fi onorat, deoarece premiul se acorda numai savantilor care sunt in viata…