Vznik a charakteristika nádoru
Nádor je porucha
růstu,
buněčného dělení a
buněčné diferenciace
Mikroprostředí tkání a orgánů
Hormony
Růstové faktory
Buněčný
progenitor Chemokinové receptory
TNF/Fas receptory
Cytokinové receptory
TK receptory
Adhezivní receptory
STROMA
Signální interakce
Nádorová transformace je proces, během kterého buňka
akumuluje změny, díky kterým přestává reagovat na
regulační mechanizmy vnějšího prostředí
Nádor (tumor/neoplazma/novotvar)
patologický útvar vytvořený ve tkáni
mnohobuněčného organismu, jehož růst se vymkl
kontrole. Dělení buněk v nádoru není omezováno
regulačními mechanizmy.
Vznik krevní nádorové buňky:
Nádorová onemocnění
NÁDORY BENIGNÍ (nezhoubné)
•
rostou v původním ložisku, zachovávají
charakter tkáně, ze které vznikly
NÁDORY MALIGNÍ (zhoubné)
•
invazivní růst, poškozují strukturu a funkci
tkáně (infiltrace), indukují vlastní angiogenezu,
(Agresivní nádory jsou hypoxické, rostou rychleji než cévy, které
je zásobují kyslíkem – spouštějí hypoxií indukovanou signální dráhu, vedoucí k
produkci vaskulárního endotelového růst. faktoru (VEGF) – novotvorba
nádorových cév, autoktrinní/parakrinní stimulace)
•
metastazují
Maligní nádorová onemocnění
MALIGNÍ PROCES – VÍCESTUPŇOVÝ
•
několik na sobě nezávislých získaných změn v genomu jedné buňky
•
premaligní stadium / maligní stadium
•
mutace v protoonkogenech,
•
tumor-supresorových genech,
VROZENÉ PREDISPOSICE
Vnější signály ovlivňující osud buňky
SIGNÁLY
B. dělení
Přežití/apoptóza
diferenciace
Signální interakce
PŘENOS SIGNÁLU, PROTOONKOGENY, ONKOGENY
o
HORMON, RUSTOVÝ FAKTOR – LIGAND
(destičkový růstový faktor, stem cell
faktor, epidermální růstový faktor atd.)
RECEPTOR
Buněčná membrána
INTRACELULÁRNÍ DOMÉNA
PROTEINKINÁZA
PPP-
P
TRANSKRIPČNÍ FAKTORY
DNA
P
Genová exprese
-P
SIGNÁLNÍ DRÁHY
KASKÁDY FOSFORYLACÍ
Kinázy buněč. cyklu
Transkripční faktory – spouštějí specifický diferenciační
program
Pro-T
T buňky
CLP
SCL-, GATA2GATA1-, PU.1-,
GATA3++
HSC
SCL++, GATA2++
GATA1±
±, PU.1±
±,
GATA3±
SCL-, GATA2GATA1-, PU.1+,
GATA3+
CMP
SCL++, GATA2+
GATA1+, PU.1±,
GATA3-
Pro-B
SCL-, GATA2GATA1-, PU.1+,
GATA3-
GMP
SCL+, GATA2GATA1-, PU.1±
±,
GATA3-
MEP
B buňky
Monocyty
DNA
Granulocyty
Megakaryocyty
Erytrocyty
SCL++, GATA2++
GATA1++, PU.1±,
GATA3-
TRANSKRIPČNÍ FAKTORY
Genová exprese
Protoonkogen (potencionální onkogen) –
strukturní gen eukaryotické buňky, který kóduje protein
podílející se funkčně na regulaci dělení, diferenciace a
PBS buněk.
signální molekuly signálních drah receptorů, regulace
diferenciace.
Jejich aktivita je dočasná – transientní, aktivovány,
dostanou-li pokyn – signál
Onkogeny: Mutace vede k trvalé aktivaci
Postačí mutace jedné alely - jsou DOMINANTNÍ
AKTIVACE PROTOONKOGENŮ – ONKOGENY
mechanizmy
A
Translokace
B
Aktivace
mutací
Fůze AB
Mutace v genu
Amplifikace
Více genových kopií, zvýšená exprese
Onkogeny: Mutace vede k trvalé aktivaci
Postačí mutace jedné alely - jsou DOMINANTNÍ
Aktivace protoonkogenů
- kvantitativní změny exprese
- strukturní změny (mutace)
•Gain-of-function: získání nové funkce (častý případ fúzních genů)
Klasifikace protoonkogenů
- kódující růstové faktory (EGF)
- kódující receptory růst. faktorů (EGF-r)
- kódující G-proteiny (c-ras)
- kódující nereceptorové proteinkinázy
(Abl)
- kódující transkripční faktory (c-myc)
Role tumorových supresorů v kontrole buněčného cyklu a genomové
integrity
Buněčný cyklus savčí buňky – tumorové supresory kontrolují kontrolní body
M
STOP
G1
R
DNA damage
STOP
STOP
p53, p21, Rb
ATM, ATR, ……
G2
10
Inaktivované tumorové supresory u nádorů
Tumor supresorové geny: kontrolují (tlumí) buněčné
dělení/proliferaci.
Hlavní role tumor supresorů v každé (normální) buňce
je v zastavení (zpomalení) buněčného cyklu v kontrolních
bodech!!
Mutace u nádorů vedou k trvalé inaktivaci!!
Mutantní alely jsou geneticky RECESIVNÍ
Obě kopie genu musejí být mutovány, aby byl TS nefunkční
Loss-of-function: ztráta funkce (inaktivace genu nebo inaktivace
proteinu)
Dědičná a nedědičná forma nádoru
O povaze leukémie rozhoduje dominantní onkogen;
jaká je role inaktivovaných tumorových supresorů?
Chronické leukémie
Poruchy přežití/proliferace/apoptózy
Akutní leukémie
zablokovaná diferenciace
CLL – chronická lymfatická leukémie
• klonální proliferace a akumulace morfologicky „zrale“
vypadajících, ale (ne)funkčních lymfocytů
• porucha apoptózy
• infiltrace kostní dřeni narušuje normální krvetvorbu
Chronické myeloproliferativní syndromy
nadprodukce myeloidních buněk
se schopností vyzrávání
Akutní leukemie
Zablokovaná diferenciace
Driver mutace u chronických leukemií jsou většinou onkogenní kinázy.
Driver mutace u akutních leukemií jsou většinou onkogenní transkripční
faktory
PŘENOS SIGNÁLU, PROTOONKOGENY, ONKOGENY
o
HORMON, RUSTOVÝ FAKTOR – LIGAND
(destičkový růstový faktor, stem cell
faktor, epidermální růstový faktor atd.)
RECEPTOR
Buněčná membrána
INTRACELULÁRNÍ DOMÉNA
PROTEINKINÁZA
PPPMutace:
driver
passenger
P
TRANSKRIPČNÍ FAKTORY
DNA
P
Genová exprese
-P
SIGNÁLNÍ DRÁHY
KASKÁDY FOSFORYLACÍ
Kinázy buněč. cyklu
Typická translokace, vedoucí ke vzniku fúzního genu, který kóduje
nádorovou kinázu:
Translokace mezi chromozomy 9 a 22
BCR/ABL kináza je pouze v leukemických buňkách
BCR-ABL fúzní gen
BCR
„driver“ mutace
ABL
Signální dráhy u CML: Onkogen Bcr/Abl – tyrozinová kináza aktivuje
signální dráhy proliferace a přežití
BCR
ABL
Signální dráhy
Změna
adheze
Mitotická
aktivace
MALIGNÍ
FENOTYP
Inhibice
apoptózy
Glivec – Soutěží s ATP o vazebné místo
a stabilizuje inaktivní konformaci Bcr/Abl kinázy
• Změna konformace
struktury
X
Bcr/Abl
• Inaktivní konformace
kinázy nemá katalytickou
aktivitu
Moderní léčba – zablokování kinázové aktivity inhibitorem
http://youtu.be/nP8-9WWp5ZQ
ATP
Leukémie – akutní
blok diferenciace
blasty v kostní dřeni/periferní krvi
Vznik leukemického klonu
progenitor
normální
diferenciační
program
Akutní
leukémie
kmenová buňka
Blok diferenciace –
onkogenní mutace
transkripčních faktorů
Další genetické změny
Hierarchie diferenciace hematopoézy – příklady
liniově specifických transkripčních faktorů
C/EBPalpha
SCL++, GATA2+
GATA1+, PU.1±,
GATA3-
CD34-
CD34+
SCL++, GATA2++
GATA1±
±, PU.1±
±,
GATA3±
SCL-, GATA2GATA1-, PU.1+,
GATA3+
HKB
Multipotentní
progenitory
Multilineární
prekurzory
HKB= Hematopoetická kmenová buňka
Unilineární
prekurzory
Zralé buňky
Transkripční regulátory hematopoézy
TF mutace
Abnormální
exprese genů
Časná hematopoetická buňka
Zablokovaná diferenciace
hematopoetické buňky
LEUKEMOGENEZE
Akutní leukémie (AL)
cytogenetická
změna
fúzní gen
prognóza
ALL
t(9;22)(q34,q11)
BCR/ABL
špatná
AML
t(8;21)(q22,q22)
AML1/ETO
příznivá
AML
t(15;17)(q22,q21)
PML/RARα
příznivá
AML
inv(16)/t(16;16)
CBFb/MYH11
příznivá
AML
ALL
t(11;V)(q23,V)
MLL/různé
špatná
Fúzní geny u AL
Vlivem zmíněných translokací
dochází k narušení genů
kódujících podjednotky
α a β CBF heterodimerického
TF, který je důležitý
v procesu
exprese genů zodpovědných
za myeloidní diferenciaci.
• AML1-ETO, CBFβ-MYH11
• „Core binding Factor“ AML
• příznivá prognóza
t(8;21)
inv(16)
AML1/ETO
CBFβ/MYH11
CBFβ
CBFα
promotor
cílový gen
Akutní promyelocytární leukemie
• PML-RARα fúzní gen
•
•
•
•
•
•
PML – TS gen
RARα – TF aktivovaný RA
Nový fúzní protein – charakter TF
vyžadující vyšší dávky RA
Transkripční represor – zástava
diferenciace (vyzrávání promyelocytů
do granulocytů)
Průkaz PML-RARα do několika hodin
RT-PCR, Real time PCR
MLL („driver“ mutace)
Myeloidní – lymfoidní AL
Ale někdy (vzácně) vzniká myeloproliferace!!
Transkripční faktory se váží na DNA
a regulují genovou expresi
MLL
TF
Pol-II
RNA-polymeráza
HOX geny
Genová exprese
Maligní nádorová onemocnění
MALIGNÍ PROCES – VÍCESTUPŇOVÝ
•
několik na sobě nezávislých získaných změn v genomu jedné buňky
•
premaligní stadium / maligní stadium
•
mutace v protoonkogenech,
•
tumor-supresorových genech,
Jaká je role mutací TS v progresi leukémie? Hraje nějakou roli pořadí v jakém jsou
akumulovány mutace?
Role tumorových supresorů v kontrole buněčného cyklu a genomové
integrity
Buněčný cyklus savčí buňky – tumorové supresory kontrolují kontrolní body
M
STOP
G1
R
DNA damage
STOP
STOP
p53, p21, Rb
ATM, ATR, ……
G2
10
Inaktivované tumorové supresory u nádorů
Po zapnutí samotného onkogenu se indukuje tumor supresorová
bariéra, která je totožná s odpovědí buňky na poškozenou DNA
Po zapnutí samotného onkogenu se indukuje tumor supresorová
bariéra,
k plné transformaci (např. chronických lymfoproliferací a myeloproliferací)
je nutná i inaktivace některého klíčového tumorového supresoru.
Po inaktivaci tumorových supresorů mohou chronické proliferace
transformovat do akutních leukémií (blastická transformace).
Selekční tlak na inaktivaci tumorových supresorů (bariéry) u buněk
s aktivním onkogenem.
Download

null