ONKOGENETIKA Spojuje: - lékařskou genetiku - buněčnou biologii - molekulární biologii - cytogenetiku - virologii
Důležitost spolupráce různých specialistů při 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 let Bilaterální nádory prsu a ovaria první diagnosa do věku 50 let Duplicity - 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 GENY 1) 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 PROTOONKOGENŮ c-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
CHRONICKÁ MYELOIDNÍ LEUKEMIE (CML) 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)
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 (G 0 ) (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.
RETINOBLASTOM 1 : 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 nesou inaktivní 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 SYNDROM 1:50 000 autozomálně 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 7 500 autozomálně 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
NEUROFIBROMATÓZA autozomálně 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 000x recesivní 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 PIGMENTOSUM 1 : 250 000 autozomálně recesivní - defekty reparačních genů - klinické příznaky: kůže přecitlivělá na sluneční záření, rakovina kůže, hojné nádory
ATAXIE TELEANGIEKTÁZIE 1 : 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 SYNDROM 1 : 100 000 autozomálně recesivní - klinické příznaky: zpožděný růst, citlivost ke slunečnímu záření, nádory různého typu FANCONIHO ANÉMIE 1 : 350 000 autozomálně recesivní - klinické příznaky: pancytopenie, anémie způsobená ubýváním kostní dřeně, myeloidní leukémie
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.