1 / 54

VZNIK NÁDOROVÉHO ONEMOCNĚNÍ z hlediska molekulové patobiochemie Jaroslav Masopust

VZNIK NÁDOROVÉHO ONEMOCNĚNÍ z hlediska molekulové patobiochemie Jaroslav Masopust Ústav klinické biochemie a patobiochemie 2. Lékařská fakulta UK v Praze. Maligní tumor je genetické onemocnění Přechod normální tkáně do stavu invazívní nádorové choroby trvá obvykle 5 – 20 let

tayte
Download Presentation

VZNIK NÁDOROVÉHO ONEMOCNĚNÍ z hlediska molekulové patobiochemie Jaroslav Masopust

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. VZNIK NÁDOROVÉHO ONEMOCNĚNÍ z hlediska molekulové patobiochemie Jaroslav Masopust Ústav klinické biochemie a patobiochemie 2. Lékařská fakulta UK v Praze

  2. Maligní tumor je genetické onemocnění • Přechod normální tkáně do stavu invazívní • nádorové choroby trvá obvykle 5 – 20 let • Ovlivňují to hereditární genetické faktory a somatické genetické změny • Progresi podporuje postupné (!) hromadění • genetických změn • nekontrolovaný růstzpůsobený kupř.: • - trvalou aktivaci signální transdukce • růstového stimulu • - alteraci kritických bodů buněčného • cyklu • - deregulaci DNA-transkripčních • faktorů

  3. Počet buněk Progrese Generalizace - metastázy Klinické příznaky, Morfologické a laboratorní známky 1012 109 1 NÁDOROVÉ ONEMOCNĚNÍ ORGANISMUS Nádor „in situ“ TKÁŇ Nádorový FENOTYP BUŇKA Maligní transformace Nádorový GENOTYP CHROMOSOM

  4. mutace 1. 2. 3. 4. 1+2+3 1+2 1+2+3 1+2 1 1+2 1 1 1 1 1+2 Normální buňka 1 Nádorovýpotenciál Hromaděnímutací Maligní transformace

  5. Odezva organismu Somatické genetické změny Potenciál agresivity Hyper- Klonální Invazivní Metastázy plazie dysplazie progrese Angiogeneze čas aktivace onkogenů ztráta heterozygozity genetický karyotyp instability defekt v opravách DNA Dědičná predispozice

  6. NÁDOROVÝ GENOTYP výsledek nahromadění mutací (alterací) genů pro řízení * proliferace* diferenciace * zánikuBUNĚK

  7. GENY predisponující GENETICKOU INSTABILITU (Defekt v opravě chybné DNA pro poruchu v „opravném čtení“ při replikaci DNA) Gen na chromosomu 2 Gen pro HNPCC (Hereditární nepolymatózní kolorektální karcinom) mutace

  8. 5´ A C T T A G G C T A A C G T A G C G T G T GMe A T U C Gox A G C A G C A C Přímá obnova poškození Oprava baze vystřižením Oprava nukleotidu vystřižením Oprava „mis-match“ chyby (chybného párování bazí) Oprava přerušení jednoho vlákna Oprava přerušení dvojvlákna T T O O O OH O O T A G C 3´

  9. Genová instabilita může predisponovat premaligní buňku k proliferaci maligních dceřinných buněk • Instabilita se může projevovat na makroúrovni:(změny v karyotypu)nebo mikroúrovnI (oprava DNA-sekvence)

  10. Možné cesty k maligní transformaci • ZMĚNA SIGNALIZACE • NEADEKVÁTNÍ EXPRESE strukturálně normálního proteinu • UVOLNĚNÍ REPRESE • PORUCHA ZÁNIKU BUNĚK • GENETICKÁ NESTABILITA

  11. Genotoxický stres UV-záření Poškození DNA Bax Apaf-1 MDM2 p53 UbUb p53 Bcl-2 Kaskáda kaspas p53 ARF MDM2 p21CIP P P P c-Myc pRb c-Myc UbUb Apoptóza CyklinD1 CDK4 E2F Progrese cyklu E2F Degradace p53 Cyklin E CDK2 pRb

  12. EGF Protoonkogen pro receptor neu EGFR delece membrána val gln cytosol Onkogen pro receptor trvalá stimulace

  13. Růstový faktor receptor GRB SHC Ras SOS P P p PI3-kinasa P PI-4-P PI-4,5-P2 TEP-1 P p PDK Akt P p IKK-a 14-3-3 p50 IkB P P BcL-XL Bad NF-kB Bad BcL-XL p65 p50 p65 AntiapoptózaApoptózaAntiapoptóza

  14. NÁDOROVÝ FENOTYP MALIGNÍ TRANSFOMACE BUŇKY • Ztráta kontroly PROLIFERACE- alterace buněčného cyklu- antiapoptóza(„nesmrtelnost buňky“) - alterace v transdukci signálu • Ztráta kontaktubuňka-buňka • Invazivita • Alterace v metabolismu (anaerobní glykolýza, „uchvacování“ dusíku, lipolýza tvorba nádorových antigenů) • Podpora angiogeneze

  15. FOSFORYLACE (kinasy) „ZAPNUTÍ“ (aktivace) „VYPNUTÍ“ (inaktivace) PROTEIN-(Tyr, Ser, Threo) DEFOSFORYLACE (FOSFATASY)

  16. Promotor GEN pro růstový faktor Rb-protein Transkripční aktivátor (blokován) + ATP Cdk 4 mRNA Transkripce zahájena P Fosforylovaný Rb-protein se odpoutá od aktivátoru; ten se naváže na promotor

  17. 1. TGFs p15INK4b cdk4 p21Cip1/Waf1 2. cAMP a 3. Inhibice kontaktem p27Kip1 Růstové faktory Pos. aktivita komplexu cdk/cyklin P P P P P neg E2F pRb pRb E2F hypofosforylovaný P P P P P DP-1 negativně pozitivně DP-1 pRb E2F E2F Začátek transkripce DP-1 Začátek transkripce DP-1 E2F locus TATA E2F locus TATA Represe transkripce Aktivace transkripce

  18. Cdk1 (konc.) Cyklin (konc.) Cdk1 aktivita S M S M-fáze

  19. Kontrolní body cyklin B/ Cdk1- G0 Restrikční bod M G2 /cyklin D1 Cdk4/cyklin D2 Cdk6/cyklin D3 S G1 cyklin A/ cdk1 cyklin E/ Cdk2 cyklin A/ Cdk2

  20. G0 radiace M ATM P53 P21 CDK2 Cyklin A P CDK4 cyklinD2 P G1 E2F RB-P pro CDK2 cyklinE CDK7 Cyklin H Maf 1 P P CDK1 Cyklin B2-P P RB P P CDK4 Cyklin D1 E2F DD1 CDK1 Cyklin A CDK1 Cyklin A CDK1 cyklinA CDK2 Cyklin E E2F DP1 CDK7 Cyklin H Maf 1 CDK2 Cyklin A CDK1 cyklin B2-P CDK4 Cyklin D1-P P CDK2 Cyklin A cdc 25C 14-3-3 P P p21 CDK1 Cyklin B1 chk1 chk2 P P P E2F RB-P G2 p53 P P P S RB-P P P ATM CDK1 cyklin B2-P P CDK1 Cyklin B2 Cdc2 5C radiace cdc2 5C-P 14-3-3

  21. „NESMRTELNOST BUŇKY“ Normální somatická buňka má omezenou kapacitu proliferace danou určitým počtem možných dělení a řízenou opakovanou sekvencí konce DNA - TTAGGG tzv. telomery 1 cyklus = zkrácení o 1 telomer Nové nastavení umožňuje TELOMERASA Zvýšená aktivita telomerasy u nádorových buněk

  22. Přenos signálu z vnějšku do jádra buňky (Transdukce signálu) SIGNÁLmembr. Transdukční Transkrip . Transkripce receptor proteiny faktory genu mRNA PROTEIN (činnost)

  23. Kategorie členů signálních drah Receptory non-tyr. kinas: c-mas Membr. nerecept. tyrosin-kinasy c-sec, c-lok, c-fgr c-yes G-protein c-ras, c-gsp, c-gip Receptory růst. f. tyrosin-kinasy c-erbb, c-fms, c-ret c-ros, c-kit, c-nue Růstové fakt. PDGF (c-sis) FGF-like (c-int2) Protein-kinasy c-raf, c-mos, c-pim 1 Regulátory nukl. traskr. proteinů c-myc, c-myb, c-jun c-rel, c-erbA, c-fos

  24. Růstové faktory (I) Receptory růstových faktorů (II) Intracelulární oblast (tyrosinová protein-kinasa) (III) Intracel. transducery Druhý posel (fosforyl. protein) Intracel.receptor (II) Transkripční faktory (IV) DNA transkripce Proteiny kontroly buněčného cyklu (V) RNA mRNA PROTEIN

  25. WNT • Frizzled • Dishvelled • GSK3b • APC • b-katenin • TCF • MYC DRÁHY KANCEROGENEZE X X X Replikační životnost TGFb X SMADs Buněčný cyklus TERT INK4B RB E2Fs X X X X INK4A Cyk-CDK4 GRB2-SOS CykE-CDK2 X Cytokiny RAS p53 ARF ALT MDM2 BAX Změny genové exprese APOPTÓZA GPCR RAF MAPK X Mobilizace zdrojů MEK G-protein PP2A RSK Růstový faktor PTEN X elF4E RTK PI3K X X TOR X AKT

  26. Rovnovážný stav počtu buněk v tkáních Proliferace Zánik Počet buněk = - onkogeny x antionkogeny PRO apoptotické geny ANTI

  27. PROTINÁDOROVÁ IMUNITNÍ OBRANA (efektorové buňky) Specifické protilátky Y Y Cytotoxický T-ly Y cytokiny CTL Přirozený zabiječ NK LAK Aktiv. makrofág Lymfokiny akt. zabiječ

  28. Onkoproteiny APC-aktivace zvýšení produkce kostimulačních molekul aktivace a proliferace tumor-reaktivních buněk CD4+ a CD8+ produkce IL-12 podpora odpovědi Th1-buněk produkce IL-2 IFNg

  29. Renezance Burnetovy a Thomasovy teorie protinádorového imunologického dohledu („cancer immunoediting“) • Fáze eliminace: • NK, NKT, gdT rozpoznávají antigeny nádorových buněk produkce INFg kaskáda přirozené imunity(angiostatické chemokiny, stimulace NK a dendrit.bba IL 12) drť tumorových bb. fagocytována do uzlin; odtud difer. T-bb CD4+ a CD8+ putují k nádoru,rozpoznávají a ničí tumorové bb. (IFNg, IL 12, TNF, perforin) • 2. Fáze ekvilibrace:selekční tlak nové klony nádorových bb.:tvorba a ničení v rovnováze • 3. Fáze vymanění: selekční tlak vytvoří varianty unikající rozpoznání, ničící cytotox. T-bb. (apoptoza Fas-lig)

  30. Onkoprotein apoptóza proliferace inhibice diferenciace angiogeneze metastázy NFkB NFkB

  31. VGF PODPORAANGIOGENEZE VGFR PLCg FAK Ras DAG IP3 paxillin MAPK PKC Ca++ NOS NO Změna cyto- skeletu Migrace endo- télií Proliferace endotelií Permeabilita cévy Proliferace endotelií ANGIOGENEZE

  32. METASTATICKÝ (invazivní) FENOTYP • Zvýšení motility (invazivita) (průnik do stromatu a přes cévní stěnu) • Vytváření embolů v cirkulaci • Adherenceke stěně cévy • Průnik do parenchymu • Vytvoření metastázy(proliferace v místě, angiogeneze, odpověď na mikroprostředí) • Metastázy metastáz • Nádorová generalizace

  33. Maligní transformace, angiogeneze Motilita Invazivita Emboly v cirkulaci Adherencek endotelu Extravazace doparenchymu Proliferace angiogeneze Odpověď namikroprostředí Metastázy metastáz METASTÁZA

  34. GENETICKÉ ZMĚNY při rozvoji KOLOREKTÁLNÍHO KARCINOMU Chromosom 5q 18q 17p 8p Mutace delece delece delece delece APC K-ras BAT-26 b-katenin adenom pozdní adenom časný karcinom Normální epitel pozdní karcinom Období gestace 10-letí 2 – 5 let 2 - 5 let

  35. Možnosti detekce rizika • Mutace APC, K-ras, p53 genů….u většiny • Aneuploidie s delecí raménka chromosomu 1p, 5q, 8p, 18q, 17pu 85 % • Diploidie (15 %) s mutací BAT-26 …. u 95 % • „Dlouhá“ DNA(nepodléhá apoptóze).. až u 90 % Kolorektální karcinom je klinicky, fenotypově a genotypově hetorogenní: Multikomponentní stanovení

  36. Rozlišení nádorové DNA Soupravapro detekci tumoru: BAT-26 v stolici (PreGen 26)pozitivní u > 90% HPNC

  37. 5-fluorouracil 5-fluorodeoxyuridylát thymidylátsynthasa Irreversibilní blokáda dUMP dTMP N5,N10-methylentetrahydrofolát

  38. REZISTENCE vůči CHEMOTERAPII Genová amplifikace dihydrofolátreduktasy (DHFR): Je navozena jejím inhibitorem – methotrexátem (přežívající nádorové buňky amplifikují gen DHFR až 1000násobné kopie – nikoliv buňky normální) Amplifikace genu multidrug-transport protein neboli P170 Je to transmembránový fosfoprotein (ATP-pumpa):vytlačuje hydrofobní toxické látky z buňky ven (Je normálně v hepatocytech, enterocytech, renálních tubulech – součást ABC-transporterů ATP-binding casette transporter)

  39. Molekulárně genetické vyšetření při léčeníneuroblastomu Rezistence vůči chemoterapii - multidrug-resistence protein (MRP) - LRP, glutathion-S-transferasa - topoisomerasa, thymidylátsynthasa, metalothionein - zvýšená exprese bcl-2 Diferenciace primitivního neuroblastu na zralougangliovou buňku nervovým růstovým faktorem (NGF)(také jako TrkA-receptor) Neuroblastom ganglioneurom (benignější) Insulinový růstový faktor 2 (IGF-2) (nezralejší) neu (ErB-2) onkoprotein (nezralejší)

  40. Vývoj molekulových markerů urothelkarcinomu Superficiálnítumor Dobrá prognóza 9qDel Ta Ta 9pDel (INK4A) RAS Méně dobrá T1 T2-4 Normální urothel TP53 RB N+/M+ Tis Špatná prognóza Infiltrujícítumor T1 T2-4 5qDel, 3pDel 6qDel, 11pDel, 18qDel

  41. CHEMOPREVENCE VITAMINY: folát, vitamin E, D (membránové receptory) MINERÁLY: Ca, Se (selenomethionin) Látky z rostlin: diallylsulfid (setrvání v G-fázi), kurkumin, genistein (ze sóje: potlačuje ca-prostaty), indol-3-karbi- nol; isoflavonony, lykopen, polyfenon E …. Syntetické látky: raloxifen, 9-cis-retinová kys., (selektivní inhibitory estrogenních receptorů), inhibitory COX 2 ….

  42. Mechanismus CHEMOPREVENCE Anti-iniciace Anti-promoce, anti-proliferace * alterace metabo- lismu kancerogenu * podpora detoxikace kancerogenu * podpora opravy DNA * odstranění elektrofil- ních látek a reaktiv- ních forem kyslíku * odstranění reaktivních forem kyslíku * ovlivnění genové exprese * potlačování zánětlivé reakce preneoplastické buňky nádorové buňky iniciovaná buňka * potlačení proliferace * indukce diferenciace * navození apoptózy * podpora imunity * omezení angiogeneze

  43. HERCEPTIN (trastuzumab) Humanizovaná monoklonlní protilátka proti proteinu 2receptoru epidermálního růstového faktoru - Her-2/neu (c-erbB2) nadměrně exprimovaného (nádorová amplifikace genu) u některých epitelových nádorů (25 % karcinom prsu) Možné úspěšné léčení metastazujících karcinomů prsu(neopovídajících na antiestrogenovou terapii) Nutno dříve prokázat přítomnost HER-2 při biopsii nádoru a pak aplikovat Heceptin

More Related