Molekulární biologie
11. Molekulární podstata nádorových onemocnění
Osnova
základní vlastnosti nádorové buňky
onkogeny, protoonkogeny, nádorové supresory
dědičné nádory
Hlavní zdroje:
S. Rosypal, Úvod do molekulární biologie 1-4
Masarykova Universita Brno
ISBN 80-902562
B. Staveley, Principles of Cell Biology
Memorial University of Newfoundland
http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/CBhome.html
Wikipedia
Rakovina - Úvod
Komplexní onemocnění vycházející z poruch buněčného cyklu
Způsobena maligním nádorem
- v civilizovaném světě je šance na vznik rakoviny zhruba u 50% populace
- druhá nejčastější příčina úmrtí po kardiovaskulárních nemocech
- vývoj rakoviny je postupný proces kumulace změn - vyšší riziko s věkem
Nádor (tumor, neoplazma, novotvar)
patologický útvar tvořený v tkáni mnohobuněčného organismu, jehož růst se vymkl kontrole. Dělení
buněk není omezováno žádným regulačním mechanismem
Kancerogeneze = Karcinogeneze
Proces vzniku a vývoje nádoru
www.fis.org
Benigní nádor
- pomalý růst
- podobnost s původní tkání
- ohraničenost
- většinou neohrožují život
- utlačuje okolní tkáň
Maligní nádor
- vysoká proliferace
- změny v morfologii, velikosti a tvaru buněk
- nižší stupeň diferenciace
- tvorba metastáz
Rakovina - Úvod
Adenom/Adenokarcinom: nádor vzniklý z epitelu. Nezhoubný nádor se označuje jako adenom, zhoubný jako adenokarcinom.
Typy
1. (Adeno) Karcinomy
- z epitheliálních buněk
- 90% všech rakovin
- např. kůže, játra, slinivka, štítná žláza, plíce, prsa, prostata, tlusté střevo, vaječníky, ledviny...
2. Sarkomy
- v podpůrných tkáních
- např. kost, chrupavka, sval...
3. Krevní a lymfatické
- nevyskytují se jako pevné útvary
- lymfomy a leukémie
Epitel kryje vnější nebo vnitřní povrchy organizmu a má žlázovou funkci. Fylogeneticky nejstarší typ tkáně. Vzniká ze všech 3
zárodečných listů.
Endotel - jednovrstevný dlaždicový epitel (vrstva buněk) vystýlající vnitřní povrch cév a srdce. Mezodermální původ.
Rakovina - Úvod
Roční úmrtnost na vybrané typy rakoviny
www.clevelandclinicmeded.com
Cigarety a rakovina
Rakovina kůže
- vrstva epiteliálních buněk z bazální vrstvy začne přerůstat okolní buňky a tvoří tumor
- defektní mechanizmy kontroly buněčného cyklu
Tumory vznikají nekontrolovaným dělením při ztrátě rovnováhy mezi proliferací a diferenciací
Stádia rakoviny
Rakovina není monogenní onemocnění
• Odhadem 4-7 událostí nezbytných pro nádorovou transformaci buňky
• Desítky možných genů, jejichž mutace povede k podpoře vzniku rakoviny
Klonální expanze transformované buňky
Nádor je komplexní tkáň
1. Nádorové stroma:
• Podpůrné buňky – zejm. Fibroblasty - udržují
tvar, vylučují extracelulární matrix
• Nové cévní zásobení (endotheliální buňky) transport
živin a kyslíku, možnost invaze a
metastází
• Buňky imunitního systému - indukce zánětu
2. Nádorový parenchym:
• Vlastní nádorové buňky
• Heterogenní, k mutacím dochází i během jeho
růstu
Obecné vlastnosti nádorové buňky
1. Soběstačnost v produkci růstových signálů
2. Necitlivost k signálům zastavujícím buněčný cyklus
3. Poškození apoptózy
4. Neomezený replikační potenciál
5. Posílení angiogeneze
6. Tvorba metastáz
Byly porušeny překážky buněčné proliferace
→
Neomezené dělení buňky a její „nesmrtelnost“
Speciální vlastnosti nádorové buňky při in vitro kultivaci
1. Nepotřebují ukotvení
- většina zdravých buněk potřebuje podklad a v kultuře tvoří monolayer
- rakovinné buňky dokážou růst v suspenzi
2. Snížená citlivost ke kontaktním signálům (kontaktní inhibice)
- zdravá buňka se přestane dělit, pokud není místo (v kultuře tvoří pouze monolayer)
- rakovinná buňka se dělí dál a utlačuje okolní tkáň (v kultuře přerůstá do více vrstev, 3D útvary)
Angiogeneze
- tvorba vlastního cévního zásobení
- tumor potřebuje cévní zásobení pro výživu, okysličení a odvod živin, v opačném případě roste pouze
max. 1-2 mm
- toto kontroluje vypouštěním směsi angiogenních faktorů (např. VEGF a FGF)
Duhovka (iris) je dobře prokrvená
Cornea - rohovka
Metastáze a invaze
- primární nádory lze odstranit chirurgicky
Invaze
migrace a penetrace rakovinných buněk do
sousední tkáně
Metastáze
migrace rakovinných buněk krevním oběhem
do vzdálených tkání a tvorba sekundárních
ložisek
- změny adheze a produkce proteáz,
degradujících proteiny bazální laminy
Extravasation is the movement of cells from the capillaries to the tissues surrounding them
Metastáze a invaze
- rakovinné buňky mohou v sekundárních ložiscích přetrvávat ve stádiu dormance, těžko odhalitelné
zobrazovacími metodami - relaps onemocnění po letech
Telomery
Opakující se sekvence na konci každé chromatidy
Pro obratlovce: sekvence TTAGGG (opakuje se asi 2500x u lidí)
Při každé replikaci dojde ke zkrácení chromatidy. To může být dorovnáno enzymem telomerázou
U většiny lidských somatických buněk telomeráza není aktivní
Aktivní telomeráza znakem nádorových a kmenových buněk – až 90%
Neomezený replikační potenciál rakovinných buněk
Molekulární podstata rakoviny
Změny v genech, které hrají roli v kontrole buněčného cyklu a opravách DNA
1. Proto-onkogeny
- geny stimulující proliferaci
- při mutacích způsobujících jejich hyperaktivitu je nazýváme onkogeny
- "Gain-of-function" mutace
- často geny signalizační kaskády růstových faktorů
- např. Ras, Myc...
- aktivace je dominantní - stačí porucha v jedné alele pro rozvoj rakoviny
2. Tumor-supresory
- geny zastavující buněčný cyklus
- při rakovině často nefunkční
- "Loss-of-function" mutace
- např. p53, Rb1, BRCA1 a BRCA2...
- aktivace je recesivní - nutný defekt v obou alelách pro vznik rakoviny
CELL CYCLE
CELL CYCLE
Protonkogeny a nádorově supresorové geny kódují proteiny, které se účastní řízení růstu
buněk
1. Růstové faktory
- např. PDGF, EGF...
2. Receptory pro růstové faktory
- např. PDGFR, EGFR...
3. Nitrobuněčné přenašeče
- např. Ras, Src...
4. Transkripční faktory
- např. Myc, Fos...
5. Regulátory apoptózy
- např. proteinové rodina Bcl2
6. Proteiny řídící buněčný cyklus
- např. cykliny a cyklin-dependentní kinázy
7. Proteiny zapojené do oprav DNA
- např. BRCA, ATM, ATR, γH2AX...
TF
CDK
cyclin
Apoptóza
Bax
Bim
Bad
Bcl-2 Bcl-xL
PDGF - Platelet-derived growth factor, EGF - Epidermal growth factor
Patologická aktivace protoonkogenů
Interfáze
G1 fáze - období růstu buňky
postup fází G1 je řízen dvěma kontrolními body:
a) bodem restrikce (kontrola velikosti buňky, vnější signály)
b) kontrolním bodem sledujícím stav DNA
S fáze – replikace DNA
G2 fáze – růst buňky, příprava na mitózu
kontrolní bod G2 sledující poškození DNA - kontrola struktury DNA
Buněčný cyklus
Mitóza
M kontrolní bod
- kontrola sestavení mitotického vřeténka
CDK- cykliny
heterodimerní protein kinázové komplexy zajišťující fosforylaci proteinů
nezbytných pro průběh buněčného cyklu
Cykliny
regulační podjednotky komplexu
zapínají kinázovou (fosforylační) aktivitu CDK
- jejich hladiny se během cyklu pravidelně kolísají
ve specifických fázích cyklu podléhají degradaci
proteolýzou
CDK (Cyklin dependentní kinázy)
- katalytické podjednotky komplexu
aktivovány ve spojení s cykliny
aktivita (nikoli koncentrace) během cyklu kolísá
Inhibitory CDK
Řízení buněčného cyklu
G1/S Checkpoint
G2/M Checkpoint
kontrola DNA
Antiproliferační signálizace (RB inhibuje cyklus v G1 vazbou na E2F)
Typy mutací
a) bodová mutace, b) amplifikace genu, c) chromosomální translokace, d) lokální přestavby DNA, e)
inzerční mutageneze
Oprava DNA
www.publichealthunited.org
Oprava DNA
www.microbiology.columbia.edu
- homologní rekombinace (HR) je přesnější než nehomologní spojování konců (NHEJ), vyžaduje však
přítomnost templátové DNA (řetězec sesterské chromatidy se objeví až v S/G2 fázi; méně často slouží
jako templát druhý chromozom v G1 - nesesterská chromatida)
Tumor-supresor RB
Retinoblastoma protein (pRB) inhibuje přílišné dělení buněk (proliferaci) zastavením buněčného cyklu
HDAC - Histon deacetylázy - potlačují expresi (zabalují chromatin) - HDAC1, HDAC2, HDAC3...
- zabraňuje přechodu do S-fáze buněčného cyklu tím, že váže a
inhibuje transkripční faktory E2F rodiny
- dokud je Rb vázán na E2F, buňka zůstává v časné G1 nebo G0 fázi
- v proliferujících buňkách komplex CycD+CDK4,6 fosforyluje pRB,
čímž uvolňuje E2F → vstup do S-fáze
- komplex Rb-E2F také přitahuje HDAC k chromatinu, které redukují
transkripci faktorů podporujících přechod do S-fáze → suprese
syntézy DNA
V nádorových buňkách pRB často nefunguje a E2F je
stále volný → neregulovaná proliferace
a) mutace v RB genu - neváže se na E2F
b) virový protein E7 vyvazuje pRB
c) overexprese cyklinu D nebo CDK 4,6 nebo
ztráta inhibičního p16 → nadměrná fosforylace RB
nature.com
Dědičné typy rakoviny - mutace RB
- mutace v jedné alele se nachází již v pohlavní buňce → ve všech somatických buňkách potomka
- mutace v druhé alele může nastat během života
- nefunkční RB protein byl poprvé popsán v souvislosti s nádorem oka (retinoblastoma), roli hraje v různých
typech nádorů
Pro vznik nádoru v oku je potřeba
mutace v obou alelách - často u dětí
(two-hit model)
pouze v buňkách oka (či
jiné tkáně) a ne ve
spermiích a vajíčkách
Two-hit model
Pro vznik retinoblastomu je potřeba dvou genetických změn
- Na základě srovnání dědičné a sporadické formy retinoblastomu definoval roku 1971 Alfred Knudson
"two-hit" teorii
- výzkumníci v oboru rakoviny nejprve této teorii nevěnovali pozornost, jelikož dědičná rakovina je velmi
vzácná
- tato teorie však stála za objevem tumor-supresorových genů ve všech typech rakoviny
"Very often we learn fundamental things from unusual cases." (A. Knudson)
http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/19649/title/-Two-Hit--Hypothesis/
- p53 indukuje transkripci p21, který se váže na CDK2 - inhibuje přechod do S fáze
- vazba s Mdm2 inhibuje jeho aktivitu
- HATs (např. p300/CBP, PCAF) mohou v odpovědi na stres acetylovat p53 → zvýšení aktivity
- HDAC1, 2 a 3 mohou snížit aktivitu p53 deacetylací
- 50% nádorů má mutaci nebo deleci p53
- mutace p53 znamená většinou negativnější prognózu
u nádorového onemocnění
Tumor-supresor p53
The guardian of the genome
HDAC - Histon deacetylázy potlačují expresi HDAC1, HDAC2, HDAC3...
HAT - Histon acetyl transferázy aktivují expresi Gcn5, p300/CBP, PCAF, SRC-1, ACTR, ESA1, MOZ...
Tumor-supresor p53
brzda vstupu do S-fáze zástava BC v G1 fázi umožnuje přestávku nutnou k opravám DNA
1) poškozené mutované buňky pokračují v buněčném
cyklu
2) umožní poškozeným buňkám vyhnout se apoptóze
3) vznik genetické instability,umožňující akumulaci
mutací
Li-Fraumeni syndrom
- Dědičné onemocnění
- Mutace nebo delece v 1 alele genu pro p53 způsobuje dědičnou predispozici k rakovině
- V rodině zvýšený výskyt rakoviny různých tkání a v nízkém věku
Koordinace tumor-supresorů RB a p53
- dvě hlavní dráhy zajišťující buněčnou odpověď na potenciální onkogenní stimuly
- signály (např. poškození DNA, aktivace onkogenů):
1. dráha p53
Indukce ARF, které oddělí MDM2 od p53
- aktivní p53 reguluje řadu genů, mj.:
- WAF1 → inhibice CDK → cell-cycle arrest
- BAX → indukce apoptozy
- p21 → inhibice CDK
2. dráha RB
Indukce INK4A → inhibice CDK (4,6) → inhibice
fosforylace RB → komplex RB+E2F zastavuje cyklus
RB se též může vázat na MDM2-p53 a regulovat
aktivitu p53
+ p21
Tumor-supresory BRCA1 a BRCA2
BReast CAncer 1 a 2 geny
- pomáhá opravovat poškození DNA, zejména DSBs (dvojzlomy)
journal.frontiersin.org
Tumor-supresory BRCA1 a BRCA2
- jen 5-10% rakoviny prsu je zapříčiněno mutací v BRCA
- nebezpečná mutace v BRCA zvyšuje vznik rakoviny prsu a vaječníku (ne všechny mutace jsou nebezpečné)
journal.frontiersin.org
Proto-onkogeny - signální dráha Wnt
postupná přeměna zdravé buňky tlustého střeva v nádorovou
1. Ztráta nádorového supresoru APC → stabilizace β-kateninu → tvorba polypa
a) změna transkripce (zvýšená transkripce genů podporujících proliferaci: cyclin D, c-myc...)
b) zvýšení adheze buněk (β-katenin spojuje E-kadherin a α-katenin)
2. "Gain-of-function" mutace Ras → benigní adenom
3. "Loss-of-function" mutace p53 → karcinom
Hoover BA, Journal of Young Investigators 2005
Nádory tlustého střeva:
p53 mutace v 70%
APC mutace v 70%
APC je negativní regulátor β-kateninu
Proto-onkogeny - receptory pro růstové faktory (GFR)
1. Konstitutivní aktivita
- vykazují kinázovou aktivitu i bez přítomnosti ligandu
2. Overexprese
- zmnožení počtu receptorů
EGFR
- karcinom prsu, žaludku, kolorekta
Her2
- karcinom prsu
c-Kit
- role v hematopoéze
- fyziologicky exprimován hl. na nezralých
krevních progenitorech
- rakovina kůže
nature.com
- SCF - stem cell factor; steel factor
- Trastuzumab = Herceptin
- Epidermal growth factor receptor
(EGFR; ErbB-1; HER1)
Léčba protilátkami nebo tyrosinkinázovými
inhibitory
Diagnostika receptorů může predikovat
léčebnou odpověď
členové rodiny EGF proteinů
Přehled faktorů kontrolujících proliferaci
wikipedia
BCL2 proteinová rodina
reguluje propustnost vnější mitochondriální membrány a tím řídí apoptozu
a) pro-apoptotické: Bax, Bim, Bad...
b) anti-apoptotické: Bcl-2, Bcl-xL...
Hlavní pro-růstové dráhy
- Ras - MEK - ERK
- PI3K - AKT
- JAK - STAT
- CDK + cykliny
Hlavní proti-růstové
mechanismy
- Fas ligand + receptor
- Kaspázy
- Cytochrom C
- p53 a p21
- Retinoblastoma
- APC
e.g., EGFR, Her2
1. Fyzikální karcinogeny
Zvýšený výskyt karcinomů a leukemií u:
- přeživších po výbuchu atomové elektrárny v Černobylu
- přeživších po útocích atomovou bombou na Hiroshimu a
Nagasaki
- horníků uranových dolů
vliv UV záření na vznik nádorů kůže
- UV paprsky excitují pyrimidinové báze DNA, které pak reagují navzájem a vytváří pyrimidinové dimery
- faktor podporující vznik a vývoj nádorů -defekty genů jejichž produkty působí jako nádorové
supresory, např nefunkční p53
Karcinogeny
Faktory, které způsobují nebo napomáhají karcinogenezi
2. Chemické karcinogeny
Anorganické karcinogeny:
azbest, chrom (6+)
Organické karcinogeny:
- Polychlorované bifenyly (barvy/laky)
- Dioxiny (produkty spalování organických látek)
- Benzen (rozpouštědla, motorové splodiny)
Léčiva:
- Chemoterapeutika
- Imunosupresiva
- Antibiotika (např. Chloramphenicol je
potencionální karcinogen)
Heterocyklické aminy
- tvoří se v mase jeho dlouhou tepelnou úpravou při vysoké teplotě
- karcinom žaludku a střev
Nitrosaminy
- vznikají v těle z aminů a dusičnanů
- do uzenin se přidávají dusičnany aby zadržovaly vodu v mase
- obsaženy též v pivu
- karcinom žaludku
2. Chemické karcinogeny - v potravě
a) Retroviry (RNA viry):
Jednořetězcová RNA – využívá reverzní transkripce
- obsahují ve svém genomu onkogen (akutně transformující viry)
- nebo aktivují protoonkogen, vedle kterého se integrovaly (pomalu transformující)
3. Biologické karcinogeny: onkogenní (nádorové) viry
Oncoviry
lidský lymfotropní virus typu I (HTLV-1)
- T-leukemie (lymfom) dospělých (ATTL), doba latence asi 30 let
- vysoká proliferační aktivita napadených buněk, větší pravděpodobnost mutací
Lentiviry
viry HIV-1 a HIV-2
nádory spojené s jejich infekcí - lymfomy a sarkomy
b) DNA nádorové viry
- neobsahují onkogeny, ale kódují proteiny, které interagují s tumor-supresory hostitelské buňky
- tlačí hostitelskou buňku do S fáze → zrychlení buněčného cyklu
Inaktivace p53 patří ke klíčovým událostem při transformaci buňky DNA viry
3. Biologické karcinogeny: onkogenní (nádorové) viry
Virus hepatitidy B (HBV)
- chronická infekce - integrace do chromozomu
- hepatocelulární karcinom (HCC) – až 20-30 let po infekci
Herpes viry - EB (Epstein Barrové virus)
- v jádře buňky v epizomálním stavu (extrachromosomální)
- Lymfomy a karcinomy
Papilomaviry (HPV xx)
- způsobuje rakovinu děložního čípku
- v benigních nádorech – ve formě episomů, v maligních integrace do genomu
- popsáno asi 100 odlišných typů papilomavirů - dělí se na „high-risk“ a „low-risk“ typy podle prognózy
Lidský papiloma virus ovlivňuje RB a p53
- virus produkuje proteiny,
které inhibují tumorsupresory:
- E6 → p53
- E7 → RB
Amesův test
Základní test na stanovení mutagenního potenciálu chemických sloučenin
- rakovina bývá spjata s mutacemi, proto látky způsobující mutace jsou pravděpodobně
též karcinogenní
- testování na myších je časově náročné (2-3 roky) a nákladné
- roku 1970 vynalezl Bruce Ames jednoduchý test na určení mutagenicity Bruce Ames
- bakterie Salmonella typhimurium
- auxotrofní mutant
- vyžadují histidin pro růst, ale
neumí jej syntetizovat kvůli mutaci
v genu pro jeho syntézu
- přirozeně se vyskytnou mutace a
vyskočí kolonie s funkčním genem
pro histidin
- čím karcinogennější látka - tím
více mutací - více kolonií
- extrakt z jater se přidává pro
zachycení mutagenicity metabolitů
testované látky
- např. benzo[a]pyren, není sám o
sobě mutagenní ale metabolity ano
Léčba rakoviny
1. Konvenční chemoterapeutika
cíl proliferující buňky, nespecifická, vždy stejné % proliferujících buněk
Cíle:
- poškodit DNA nádoru
- zástava proliferace
- apoptóza indukcí p53 nebo masivní damage (p53 nezávislé)
nádor více náchylný na obecné pro-apoptotické stimuly (genotox. látky, mitot. jedy, antimetabolity)
Nevýhody: ohromné vedlejší účinky (likvidace zdravých tkání - může vést až ke vzniku sekundární rakoviny)
2. Cílená terapie
selektivní pro nádorové buňky (specifické pro určitý buněčný proces), nízká toxicita k zdravým b.
Nevýhody:
- není 100% specifická pro danou molekulu
- cílová molekula větš. plní i fyziologickou funkci (část. výjimka fúzní gen)
- nutná identifikace molekulární podstaty - individualizovaná medicína (tailored medicine)
V onkologii cytostatická chemoterapie = podávání léků s cytotoxickým účinkem (syntetické či z
rostlin/plísní)
cytostatikum: látka tlumící růst a rozmnožování buněk zejm. nádorových tkání
Mechanismy působení konvenčních cytostatik
1. Alkylační látky
- atakují negativní náboj DNA a způsobují zlomy v DNA - zabraňují replikaci
- mohou indukovat vznik sekundárních leukemií
- Chlorambucil (lymfomy, CLL)
- Cyklofosfamid - nejpoužívanější
- Busulfan - předtransplantační myeloablace, CML
- Cisplatina - DNA damage, interkalace, aktivní intracelulárně, nefrotoxicita
2. Antimetabolity
- zasahují do syntézy nukleových kyselin
- cílí hlavně na proliferující buňky
- Metotrexát - blok syntézy purinu inhibicí dihydrofolátreduktázy (osteosarkom)
- Fludarabin - blok purinů - substituce adenosinu - fragmentace DNA, (AML, CLL)
- 5-fluoruracil - integrace do RNA
- Hydroxyurea - blok ribonukleotidreduktázy, inhibice pyrimidinu, CML
Mechanismy působení konvenčních cytostatik
3. Protinádorová antibiotika*
- Doxorubicin
- interkaluje mezi řetězce DNA
- indukuje vznik volných radikálů
- blokuje topoizomerázu II
4. Rostlinné alkaloidy
blokují tvorbu vřeténka vazbou na mikrotubuly
- Vinca alkaloidy (z Vinca rosea) - depolymerizace mikrotubulů - rozpad vřeténka, Kamptotecin blok
topoizomerázy I
- Taxány - (jehličí tisu), Paklitaxel - blok depolymerizace mikrotubulů (karcinom prsu, vaječníku)
*protinádorová antibiotika v tomto kontextu neoznačují antibaktriální látky
topoizomeráza: rozmotává DNA při replikaci
Cílená terapie - příklady
Monoklonální protilátky
- specifické protilátky (Ab) proti vybraným antigenům na povrchu buněk
a) Naked: po navázání mohou blokovat daný receptor, nebo aktivovat buňky imunitního
systému
b) Konjugované: s toxinem, radioizotopem, cytokinem
MAb - monoclonal
antibody
ADCC - antibodydependent
cell-mediated
cytotoxicity
CDC - complementdependent
cytotoxicity
Cílená terapie - příklady
Monoklonální protilátky
- Herceptin - anti-HER-2 (rak prsu 30% amplifikace genu pro receptor HER-2)
- Rituximab - anti-CD20, maligní B-lymfomy, B-lymf. CLL, folikulární lymfom
- Gemtuzimab - anti-CD33 (na větš. leuk. b.), AML, konjugace s ATB colcheamicinem
- Cetuximab - anti-EGFR, konjugace s toxinem, internalizace do buňky, kolorektalní karc.
Cílená terapie - příklady
Tyrozin kinázové inhibitory (TKIs)
- obsazení ATP vazebného místa
- vysoká strukturní variabilita umožňuje specifickou vazbu
- nevedou k úplnému vyléčení :(
- Gefitinib - karc. plic, ledvin, solidní tumory
- Erlotinib - karc. vaječníku
- Imatinib, Dasatinib, Nilotinib - léčba CML
Farnezyltransferázové inhibitory (FTIs)
inhibice funkce Ras (trvale zapnutý v nádorech)
- Lonafarnib, Tipifarnib, BMS-214662
Cílená terapie Chronické Myeloidní Leukemie (CML)
Over-exprese tyrozinkinázy Bcr-Abl v CML způsobuje:
• cytokin-independentní přežití a růst buňky, prokázána onkogenní adikce
• chrání buňku před apoptozou v odpovědi na růstové faktory nebo poškození DNA *
Evans et al. Cancer Res 1993; Druker, Blood 112, 2008, p 4810
TKI cílené na Bcr-Abl
inhibice MEK
FTI
X
Cílená terapie CML
F. Pellicano and T. Holyoake, Cancer Biomarkers 2007
Quiescentní kmenová buňka zodpovědná za relaps
Indukce vstupu quiescentní kmenové buňky do b. cyklu
V kombinaci s konvenční chemoterapií
Oxid arsenitý (As2O3, arsenic trioxide, 1865 Fowler solution)
- reversibilně snižuje expresi PML proteinu (growth arrest skrze represi mTOR) → indukuje LIC
buňky ke vstupu do cell cycle, bez vyvolání apoptózy
- léčba PML a CML
TIC
konvenční
chemo, TKIs
relaps
quiescence
cycling
konvenční
chemo, TKIs
regrese
Ito et al., Nature 2008
cílení na quiescentní leukemické buňky může být užitečnější než na proliferující b.
PML - Promyelocytic leukemia protein
Vybrané mutace v nádorových onemocněních:
Ras - 25% všech nádorů
aktiv telomeráza - 90% nádorů
K-Ras - 80% karcinom pankreasu
p53 - nejčastěji inaktivovaný v nádorech - různé nádory, Li-Fraumeni
p16 - melanom
Rb - retinoblastom
t(8;14) aktiv Myc - B-cell CLL, ALL, Burkittův lymfom
N-Myc amplif. - 30% neuroblastom
β-katenin (WNT) - kolorektální karcinom (mutovaný katenin necitlivý k APC, transkripce genů cc)
TGF-β, SMAD4 - rezistence k antiprolif signálům
Fas receptor - nádor
Bax - nádory trávícího traktu a leukemie
Bcl-2 translokace - folikulární lymfom
loss chr10, inakt PTEN- glioblastom
zisk chr7, dupl MET - karcinom ledvin
t(9;22) Bcr-Abl - CML, ALL (30%), vzácně AML
transl. RAR - akutní PML
autocrinní TGF - sarkom
autocrinní PDGF - glioblastom
overexpr EGFR/ERBB - karcinom prsu, žaludku, kolorekta
overepr HER2 - karcinom prsu (predikce - herceptin Ab proti receptoru HER2)
PML/RARA - váže histondeacetylázy, které znemožní transkripci ATRA cílových genů
Markery: CD20, CD30, CD33, CD52, CD90