ONKOGENETIKA

Spojuje:

- lékařskou genetiku

- buněčnou biologii

- molekulární biologii

- cytogenetiku

- virologii

• Důležitost spolupráce různých specialistůpři detekci hereditárních forem nádorů- (onkologů,internistů,chirurgů ,kožních lékařů)

• Onkolog- základní onkologická rodinná anamnéza- pravidelné kontroly: aktualizace údajů o rodinné anamnéze- sdělení pacientům: možnost dědičné etiologie onemocnění; molekulárně genetické vyšetření (je-li dostupné)

• Pacient- rozhoduje: molekulárně genetické vyšetření

informace příbuzným (familiární výskyt nádorů)- písemný souhlas k testování příp. genové mutace- testování zdravých příbuzných v riziku: od 18-ti let věku

(s výjimkou FAP)

Hlavní indikace ke genetickému vyšetření

1. Familiární formy karcinomů- nádory prsu, vaječníků,dělohy a nádory kolorekta u dvou nebo více příbuzných prvního nebo druhého stupně

2. Kombinace různých typů nádorů- které jsou neobvyklé, u příbuzných prvního a druhého stupně

a výskyt je v mladém věku; např. Li - Fraumeni syndrom

3. Cowdenův sy- nádory prsu, kolorekta, štítné žlázy, hamartomy sliznic a kůže

Vyšetření u sporadických forem:Unilaterální nádory prsu a ovaria diagnostikované do věku 35 letBilaterální nádory prsu a ovaria – první diagnosa do věku 50 letDuplicity - karcinom prsu, ovaria, dělohy a kolorekta v jakémkoliv věku

VÝVOJ MALIGNÍHO NÁDORU

• Rakovina jako genetická choroba- genetická choroba na buněčné úrovni- ve většině případů způsobena somatickými mutacemi, které vznikají

buď spontánně nebo jsou indukovány – fyzikálními faktory– chemickými karcinogeny– biologickými faktory

- aby karcinogen uskutečnil změny v příslušném genu (vedoucí k tvorbě ireverzibilního maligního nádoru), musí mít mutagenní účinky

- genotoxický karcinogen = vyvolává tvorbu maligního nádoru v somatických buňkách většinou genovými mutacemi

- negenotoxické karcinogeny = neindukují genové mutace, neporušují DNA, ale podporují expanzi potencionálních nádorových buněk vzniklých vlivem genotoxického karcinogenu

VÍCESTUPŇOVÝ VÝVOJ KARCINOMŮ• Latentní fáze – několik měsíců – roků– karcinogenní podnět nevyvolává tvorbu nádoru v jednom stupni –

geneticky pozmění normální buňku – zvýšená rychlost dělení:klonální expanze

Pouze 5% všech nádorů vzniká mutacemi v zárodečných buňkách.

DRUHY tzv. RAKOVINNÝCH GENŮ

• PROTOONKOGENY a ONKOGENY• TUMOR SUPRESOROVÉ GENY• MUTÁTOR GENY1) protoonkogeny a onkogeny

protoonkogen = strukturní gen euk. buňky, kóduje protein, podílející se funkčně na regulaci dělení buněk a jejich diferenciaci

- protoonkogeny: nutné pro normální růst, dělení a regulovanou diferenciaci buňky

(změny – mutace v protoonkogenu – ztráta těchto funkcí –neregulované dělení – tvorba maligního nádoru)onkogen = varianta protoonkogenu vyvolávající neoplastickou

transformaci buňky, účinek onkogenu na fenotyp –dominantní – i za přítomnosti své „protoonkogenní“ alely

AKTIVACE PROTOONKOGENŮc-onc c onc

• Specifické mutace- nukleotidová substituce – změna smyslu kodonu – aktivace

protoonkogenu - protoonkogeny z rodiny RAS

• Amplifikace- vytvoření kopií na chromozómu – zesílená exprese- častá (pokročilejší stádia vývoje tumoru)

• Chromozómová přestavba- translokace (poziční efekt) – nový silný promotor – stimulace transkripce

• Inzerční mutageneze a děje spojené s transdukcí virů- vsunutí DNA viru náhodně do různých oblastí genomu – inkorporace do protoonkogenu, příp. jeho blízkosti

Tyto mechanismy pouze v somatických buňkách. Výjimkou je gen RET- aktivovaný onkogen – lokalizován v zárodečných buňkách – příčina familiárního výskytu rakoviny.

RET gen (aktivovaný onkogen)

• FAMILIÁRNÍ MEDULÁRNÍ KARCINOM ŠTÍTNÉ ŽLÁZY (FMTC)• MNOHOČETNÉ ENDOKRINNÍ NEOPLAZIE (MEN2a a MEN2b)

• RET protoonkogen – 10q11

ONKOGENY VYSKYTUJÍCÍ SE V LIDSKÝCH MALIGNÍCH NÁDORECH

• RAS (G – proteiny)- vnímavý na mutace s tvorbou abnormálního proteinu- sarkomy, neuroblastom, retinoblastom, melanom, rakovina plic,

močového měchýře, prsu, leukemie, lymfomy

• SIS (Růstové faktory)- osteosarkom, fibrosarkom, gliom, karcinom prsu

• ERB – B (Receptory růstových faktorů)- skvamocelulární rakovina, adenokarcinom slinné a prsní žlázy

• dlouhé chronické období (preleukemická fáze), přítomná porucha myelopoézy (v krvi ještě nejsou typické změny)

• dramatický zvrat (blastická krize) – nastává nečekaně náhle, v krevním obraze nález velmi nezralých buněk myeloidní řady

• cytogenetický nález: chromozóm Ph – Philadelphia (22)

• CHRONICKÁ MYELOIDNÍ LEUKEMIE (CML)

• BURKITTŮV LYMFOM (BL)

- nádor vzniklý z T – lymfocytů, začíná v čelistech, postihuje děti

- častý nádor v tropických oblastech Afriky (1 : 10 000),

- sporadický výskyt po celém světě

- translokace t(8;14); t(2;8); t(8;22)

2) Tumor supresorové geny(antionkogeny)

tumor supresorové geny = udržují buňku ve stadiu klidu (G0)(antionkogeny)

- produktem jednoho z tumor supr. genů – protein p53 (pozitivně aktivuje CDK inhibitor p21) – ztráta p53 – nedostatečné množství inhibitoru – neregulovatelná proliferace buněk

- mutace alel tumor supresorových genů – inaktivace – neinhibuje dělení buňky

- mutantní formy tumor supresorových genů vznikají v zárodečných buňkách (dědičné) a jsou ve svém účinku na fenotyp buňky recesivní

Jedna normální alela je stále dostatečnou ochranou před vznikem rakovinného procesu.

• RETINOBLASTOM1 : 20 000

autozomálně dominantní typ dědičnosti

• choroba dětí; nádor sítnice• gen RB1 na 13. chromozómu (13q14)• inaktivace obou kopií genu RB1• dědičná forma – 1 rodičovský chromozóm – změna v oblasti genu

RB1 (nejčastěji delece)• somatická mutace v buňkách sítnice – tvorba nádoru• dědičná forma – bilaterální nádor sítnice (30 %)

– i nenádorové som. buňky organismu nesouinaktivní alelu RB1

• nedědičná forma – unilaterální nádor sítnice (15 %)– v 1 som. buňce min. 2 som. mutace inaktivující RB1– pouze nádorové buňky mají mutaci v obou alelách RB1

(nenádorové buňky standardní alely RB1)

SCHEMATICKÉ ZNÁZORNĚNÍ VZNIKU RETINOBLASTOMU

• LI - FRAUMENI SYNDROM1:50 000autozomálně dominantní typ dědičnosti

• vysoké riziko vzniku rozsáhlého spektra rakovinných procesů (nádor prsu, mozku, osteosarkom a leukemie), které se projevují v ranném dětském věku

• dispozice se dědí prostřednictvím alely genu TP53 s bodovou mutaci (17p13)

• FAMILIÁRNÍ ADENOMATÓZNÍ POLYPÓZA (FAP, APC)1:5 000 – 7 500autozomálně dominantní typ dědičnosti

• tvorba několika set až tisíců adematózních polypů uvnitř tlustého střeva a rekta; extrakolonické projevy

• výskyt polypů ve věku 40 – 50, preventivní kolektomie• bez kolektomie – malignita• APC gen, 5q21

• WILMSŮV TUMOR (WT)1:10 000

• nefroblastom• 8 % dětských nádorů, nejčastější solidní nádor u dětí• gen WT1: 11p13• familiární případy – oboustranné (ve věku 30 měsíců)• nádor složen z nediferencovaných buněk a vzniká maligní

transformací ledvinové kmenové buňky, která ztratila schopnost diferenciace

• nádor může být izolovaný nebo součástí některých syndromů, např. WAGR – WT, aniridie, závažné urogenitální anomálie, mentální retardace

• DĚDIČNÝ NÁDOR PRSU A VAJEČNÍKŮ

• 5 – 10 % nádorů prsu je dědičného původu• geny BRCA1 a BRCA2 predisponují jedince k rakovině prsu

• BRCA1: 17q21 – 40 % familiárních případů rakoviny prsu– 80 % familiárních případů rakoviny prsu a

vaječníků

• BRCA2: 13q12 – predisponuje k rakovině prsu– méně rozhodující při predispozici rakoviny

vaječníků– zvýšené riziko rakoviny pankreatu

a prostaty u mužů

• NEUROFIBROMATÓZAautozomálně dominantní typ dědičnosti• Typu 1 (NF1)

1 : 3 500 – gliom zrakového nervu, neurofibrom, neurofibrosarkom,astrocytom– gen NF1: 17q11.2– klinický obraz: početné benigní neurofibromy, kostní anomálie,

mentální retardace, skvrny barvy bílé kávy (na kůži)

• Typu 2 (NF2)1 : 50 000 – 100 000

– oboustranné akustické neurinomy – způsobují bolest hlavy, hluchotu, tinitus, parézu n. facialis a mentální poruchy

– gen NF2: 22q12

Mutace germinálních tumor supresorových genů, vedoucí k familiárním tumorům

3) mutátor geny

mutátor geny = integrita genetické informace– porucha : neefektivní replikace DNA – neefektivní

oprava– změny v těchto genech zvyšují všeobecný výskyt

mutací v buňkách 100 – 1 000xrecesivní charakter – mechanizmus „dvou zásahů“

• HEREDITÁRNÍ NEPOLYPÓZNÍ KOLOREKTÁLNÍ KARCINOM(HNPCC)

autozomálně dominantní typ dědičnosti

• predispozice vzniku rakoviny tlustého střeva• bez úvodního polypózního stádia• 10 – 15% všech nádorů tlustého střeva• mutace v genech MSH2, MLH1, PMS1 a PMS2• kromě kolorektálního nádoru zodpovídají tyto mutace za vznik

nádorů dělohy a žaludku • princip: mutace inaktivují proces reparace chybného párování bází

při replikaci

PŘÍKLADY DALŠÍCH DĚDIČNÝCH NÁDORŮ

• DĚDIČNÝ MELANOM- 5 – 10% případů kožního maligního melanomu je dědičných- mnohočetné primární nádory- vznik ve věku 20 – 30 let

DĚDIČNÝ MELANOM 1- gen CDKN2A; chromozóm 9

DĚDIČNÝ MELANOM 2- gen CDK4; chromozóm 12

DĚDIČNÉ DEFEKTY OPRAVY DNA(syndromy spontánní instability chromozómů)

• XERODERMA PIGMENTOSUM1 : 250 000

autozomálně recesivní - defekty reparačních genů- klinické příznaky: kůže přecitlivělá na sluneční záření,rakovina kůže, hojné nádory

• ATAXIE TELEANGIEKTÁZIE1 : 40 000 – 100 000

autozomálně recesivní

• hypersenzitivita na ionizační záření a radiomimetika

• karyotyp: zlomy a translokace chromozómů

• klinické příznaky: okulokutánní teleangiektázie, poruchy koordinace tělesných pohybů, imunodeficience, náchylnost k neoplázii T-lymfocytů, lymfomy

• BLOOMŮV SYNDROM1 : 100 000autozomálně recesivní

- klinické příznaky: zpožděný růst, citlivost keslunečnímu záření, nádory různéhotypu

1 : 350 000autozomálně recesivní

- klinické příznaky: pancytopenie,anémie způsobená ubývánímkostní dřeně, myeloidní leukémie

• FANCONIHO ANÉMIE

POUŽITÁ LITERATURA:

Sršeň Š., Sršňová K.: Základy klinickej genetiky. Osveta, Martin, 3. vydání, 2000.

Rosypal S.: Úvod do molekulární biologie. Třetí díl. 3. vydání, 2000.

Kolář Z. a kolektiv: Molekulární patologie nádorů.ISBN 80-86297-15-2.