Jak powstaje

Jak powstaje

rak ?

rak ?

Kinga Budzikur Biotechnologia

Kinga Budzikur Biotechnologia

rok III, gr I

rok III, gr I

Świat Nauki 1996; 11

Świat Nauki 1996; 11

Kilka słów o raku

Kilka słów o raku



Termin ten odnosi się do ponad

Termin ten odnosi się do ponad

100 postaci choroby

100 postaci choroby



Każda tkanka może ulec

Każda tkanka może ulec

zezłośliwieniu

zezłośliwieniu



Każdy nowotwór ma złośliwy ma

Każdy nowotwór ma złośliwy ma

unikalne cechy

unikalne cechy

Prawa które rządzą

Prawa które rządzą

rozwojem raka

rozwojem raka



Komórki raka pochodzą od wspólnego

Komórki raka pochodzą od wspólnego

przodka, który w pewnym momencie zwykle

przodka, który w pewnym momencie zwykle

kilkanaście lat przed tym zanim guz stał się

kilkanaście lat przed tym zanim guz stał się

wyczuwalny- zapoczątkował program

wyczuwalny- zapoczątkował program

pogram nie prawidłowego namnażania.

pogram nie prawidłowego namnażania.



Transformacja złośliwa takiej kómórki

Transformacja złośliwa takiej kómórki

polega na akumulacji mutacji w pewnych

polega na akumulacji mutacji w pewnych

klasach genów.

klasach genów.

GENY SĄ KLUCZEM DO ZROZUMIENIA

GENY SĄ KLUCZEM DO ZROZUMIENIA

PROCESÓW POWSTAWANIA RAKA

PROCESÓW POWSTAWANIA RAKA

Rozwój nowotworu i jego

Rozwój nowotworu i jego

stadia

stadia

1

1

.Komórka zmieniona

.Komórka zmieniona

genetycznie

genetycznie

2

2

. Hiperplazja

. Hiperplazja

Genetyczna mutacja,

Genetyczna mutacja,

która zwiększa

która zwiększa

skłonność komórek do

skłonność komórek do

namnażania. Podczas

namnażania. Podczas

gdy normalnie

gdy normalnie

pozostałyby w stanie

pozostałyby w stanie

spoczynku

spoczynku

Zmieniona komórka i jej

Zmieniona komórka i jej

potomne wyglądają

potomne wyglądają

poprawnie ale dzielą się

poprawnie ale dzielą się

nadmiernie (

nadmiernie (

wykazują

wykazują

hiperplazję

hiperplazję

). Po latach

). Po latach

jedna z tych komórek

jedna z tych komórek

ulega kolejnej mutacji

ulega kolejnej mutacji

która rozluźnia kontrolę

która rozluźnia kontrolę

wzrostu komórkowego

wzrostu komórkowego

3

3

. Dysplazja

. Dysplazja

4

4

. Rak

. Rak

przedinwazyjny

przedinwazyjny

5

5

. Rak inwazyjny

. Rak inwazyjny

Oprócz nadmiernej poliferacji

Oprócz nadmiernej poliferacji

potomstwo

tej

komórki

potomstwo

tej

komórki

odbiega

pod

względem

odbiega

pod

względem

kształtu

i

orientacji

od

kształtu

i

orientacji

od

normalnych

komórek..

normalnych

komórek..

Po

Po

pewnym

czasie

zachodzi

pewnym

czasie

zachodzi

ponownie rzadka mutacja

ponownie rzadka mutacja

Komórki

są

coraz

bardziej

Komórki

są

coraz

bardziej

nieprawidłowe pod względem

nieprawidłowe pod względem

wzrostu

i

wyglądu.

Nie

wzrostu

i

wyglądu.

Nie

naruszył

granic

między

naruszył

granic

między

tkankami . Nowotwór może

tkankami . Nowotwór może

pozostać długo w takim stanie

pozostać długo w takim stanie

z czasem mogą jednak zajść

z czasem mogą jednak zajść

dodatkowe mutacje

dodatkowe mutacje

Gdy

zmiany

genetyczne

Gdy

zmiany

genetyczne

umożliwią inwazję na tkankę

umożliwią inwazję na tkankę

znajdująca się w pobliżu i

znajdująca się w pobliżu i

rozsiewanie

komórek

rozsiewanie

komórek

nowotwór jest w pełni złośliwy

nowotwór jest w pełni złośliwy

Zakłócenia sygnalizacji

Zakłócenia sygnalizacji



Protoonkogeny

Protoonkogeny

stymulują wzrost komórki,

stymulują wzrost komórki,

gdy ulegną mutacji stają się kancerogenami

gdy ulegną mutacji stają się kancerogenami



Geny supresorowe

Geny supresorowe

hamują podziały w

hamują podziały w

komórce

komórce

Niektóre onkogeny zmuszają komórki do

Niektóre onkogeny zmuszają komórki do

nadprodukcji

czynników

wzrostowych

nadprodukcji

czynników

wzrostowych

(mięsaki i glejaki). Uwalniają one wtedy

(mięsaki i glejaki). Uwalniają one wtedy

nadmierne

ilości:

-

-

nadmierne

ilości:

-

-

PDGF

–

PDGF

–

płytkopochodny czynnik wzrostu

płytkopochodny czynnik wzrostu

- TGF

- TGF

α

α

Czynniki te powodują nadmierną poliferację

Czynniki te powodują nadmierną poliferację



Onkogeny zakłócające przesyłanie

Onkogeny zakłócające przesyłanie

sygnałów w cytoplaźmie

sygnałów w cytoplaźmie

należą do

należą do

rodziny

rodziny

ras

ras

. Białka kodowane przez

. Białka kodowane przez

prawidłowe geny ras

prawidłowe geny ras

- przekazują sygnały stymulujące do

- przekazują sygnały stymulujące do

receptorów czynnika wzrostu.

receptorów czynnika wzrostu.

-

-

zmutowane wersje tych białek

zmutowane wersje tych białek

ciągle napędzają podziały

ciągle napędzają podziały



Onkogeny

Onkogeny

rodziny

rodziny

myc

myc

zmieniają

zmieniają

aktywność

czynników

aktywność

czynników

transkrypcyjnych

transkrypcyjnych

w jądrze.

w jądrze.

Hamowanie genów

Hamowanie genów

supresorowych

supresorowych



Informacje hamujące odbierane przez

Informacje hamujące odbierane przez

normalną komórkę docierają do jądra, w

normalną komórkę docierają do jądra, w

komórkach nowotworowych szlaki te mogą

komórkach nowotworowych szlaki te mogą

być zniszczone. Dzieki temu

być zniszczone. Dzieki temu

komórki rakowe

komórki rakowe

są niewrażliwe na silne sygnały hamujące.

są niewrażliwe na silne sygnały hamujące.



Wzrost różnych rodzajów komórek hamuje

Wzrost różnych rodzajów komórek hamuje

TGF-

TGF-

β

β

jednak niektóre

jednak niektóre

komórki

komórki

nowotworowe nie mają receptora dla tego

nowotworowe nie mają receptora dla tego

czynnika wskutek inaktywacji genu.

czynnika wskutek inaktywacji genu.



Liczne komórki nowotworowe pozbawione

Liczne komórki nowotworowe pozbawione

są genu

są genu

p13

p13

kodującego białko, które w

kodującego białko, które w

odpowiedzi na TGF-

odpowiedzi na TGF-

β

β

wyłacza cykl życiowy

wyłacza cykl życiowy

komórki

komórki

Szlaki sygnalizacyjne w prawidłowej

Szlaki sygnalizacyjne w prawidłowej

komórkowe

komórkowe

Komórki rakowe namnażają się nadmiernie ponieważ z
powodu mutacji genetycznych szlaki stymulujące (

zielony

)

wysyłają zbyt dużo sygnałów start, albo szlaki hamujące
(

czerwone

) nie mogą przekazać sygnałów stop.

Zegar cyklu

Zegar cyklu

komórkowego

komórkowego

Wczesna G1

R

Późna G1

S

G2

M

Cykl komórkowy

Cykl komórkowy



Sa dwa podstawowe składniki zegara :

Sa dwa podstawowe składniki zegara :

cykliny i cyklinozależne kinazy

cykliny i cyklinozależne kinazy

asocjują ze

asocjują ze

sobą i inicjują wejście w poszczególne fazy

sobą i inicjują wejście w poszczególne fazy

cyklu komórkowego

cyklu komórkowego



Zdolność do przejścia całego cyklu mogą

Zdolność do przejścia całego cyklu mogą

ograniczać różne białka hamujące np.:

ograniczać różne białka hamujące np.:

p13.

p13.

Blokują one aktywność kinaz zależnych od

Blokują one aktywność kinaz zależnych od

cykliny D i w ten sposób uniemozliwiają

cykliny D i w ten sposób uniemozliwiają

podział komórki

podział komórki



W raku szyjki macicy indukowanym przez

W raku szyjki macicy indukowanym przez

infekcję komórek wirusem brodawczaka

infekcję komórek wirusem brodawczaka

ludzkiego –

ludzkiego –

białko p53

białko p53

jest unieczynnione ,

jest unieczynnione ,

co eliminuje ograniczenia cyklu

co eliminuje ograniczenia cyklu

komórkowego

komórkowego

Uszkodzenie

Uszkodzenie

zabezpieczeń

zabezpieczeń



W przypadku

W przypadku

uszkodzenia podstawowych

uszkodzenia podstawowych

komponentów zegara lub rozregulowania

komponentów zegara lub rozregulowania

systemów kontrolnych a także uaktywnienie

systemów kontrolnych a także uaktywnienie

onkogenu lub unieczynnienie genu

onkogenu lub unieczynnienie genu

supresorowego

supresorowego

komórka powinna ulec apaptozie.

komórka powinna ulec apaptozie.



Komórki rakowe wynalazły kilka sposobów

Komórki rakowe wynalazły kilka sposobów

uniknięcia apoptozy:

uniknięcia apoptozy:

-inaktywacja białka p53

-inaktywacja białka p53

-nadmierne ilości Bcl-2

-nadmierne ilości Bcl-2

Komórki zdolne uniknąć apoptozy będą mniej

Komórki zdolne uniknąć apoptozy będą mniej

podatne na leczenie przywrócenie tej zdolności

podatne na leczenie przywrócenie tej zdolności

podniosłoby efektywność leczenia

podniosłoby efektywność leczenia

Nieśmiertelność

Nieśmiertelność

komórek

komórek



W większości komórek

W większości komórek

nowotworowych zostaje

nowotworowych zostaje

aktywowany gen kodujący

aktywowany gen kodujący

enzym

enzym

telomerazę

telomerazę

.

.



Dzięki temu komórki mogą

Dzięki temu komórki mogą

dzielić się w nieskończoność

dzielić się w nieskończoność

czyli stają się

czyli stają się

nieśmiertelne

nieśmiertelne

Gdyby można było
zablokować
telomerazę w
komórkach
rakowych,
doprowadziło by to
do ich śmierci.

Dlaczego nowotwory

Dlaczego nowotwory

pojawiają się wcześniej ?

pojawiają się wcześniej ?

Dziedziczenie zmutowanego genu od

Dziedziczenie zmutowanego genu od

jednego z rodziców:

jednego z rodziców:

- zespół Li-Fraumeni zmutowana wersja

- zespół Li-Fraumeni zmutowana wersja

genu p53

genu p53

-

-

Xeroderma pigmentosum

Xeroderma pigmentosum

-

-

BRCA1 i BRCA2; Wiadomo, że

BRCA1 i BRCA2; Wiadomo, że

kontrolują one dzielenie się komórek

kontrolują one dzielenie się komórek

nabłonka gruczołowego sutka, który

nabłonka gruczołowego sutka, który

wyściela przewody mleczne (w jajniku

wyściela przewody mleczne (w jajniku

komórki nabłonka pokrywającego

komórki nabłonka pokrywającego

powierzchnię jajnika).

powierzchnię jajnika).

Podsumowanie

Podsumowanie

Mimo dobrej wiedzy na temat procesu

Mimo dobrej wiedzy na temat procesu

nowotworowego nowe podejścia lecznicze są

nowotworowego nowe podejścia lecznicze są

wciąż zawodne. Jedną z przyczyn jest fakt ze

wciąż zawodne. Jedną z przyczyn jest fakt ze

komórki rakowe tylko nieznacznie różnią się od

komórki rakowe tylko nieznacznie różnią się od

prawidłowych. Tak więc sprzymierzeniec i

prawidłowych. Tak więc sprzymierzeniec i

przeciwnik są zbudowani podobnie i każdy atak

przeciwnik są zbudowani podobnie i każdy atak

skierowany przeciwko nowotworowi może

skierowany przeciwko nowotworowi może

uszkodzić normalne tkanki.

uszkodzić normalne tkanki.

Jednak istnieją subtelne różnice, unikalne cechy

Jednak istnieją subtelne różnice, unikalne cechy

nowotworów które stanowią obiekt zainteresowań

nowotworów które stanowią obiekt zainteresowań

lekarzy, genetyków a także koncerny

lekarzy, genetyków a także koncerny

farmaceutyczne

farmaceutyczne

Dziękuje za uwagę

Dziękuje za uwagę