Molekulārā bioloģija un vēža diagnostikas jautājumi

1. Molekulārā bioloģija un vēža diagnostikas jautājumi

2. 1911.g. identificēja 1. vēža izraisošo vīrusu – Rous sarkomas vīruss (RSV, vistas retrovīruss), pētnieks saņēma Nobel prēmiju. • 1960....1980.g....

3. Kāpēc par to ir svarīgi runāt... • Apmēram 90 – 95 % audzēju ir sporādiski. • 5- 10 % pārmantoti. • Mutācijas dzimumšūnu gēnos pārmanto. • Mutācijas somatisko šūnu gēnos nepārmanto, bet tās izpaužas dzīves laikā (audzēji).

4. Karnceroģenēzes teorijas Standarta dogma: • Proto-onkogēni (Ras – melanoma) • Audzēja supersorgēni (p53 – pie dažādiem audzējiem) Modificēta dogma • DNS labotāj gēnu(repair gene) mutācijas noved pie nesalaboto mutāciju akumulācijas (xeroderma pigmentosum) Agrīnas – nestabilitātes teorija • Galvenie gēni, kas atbild par adekvātu šūnu vairošanos/dalīšanos ir “nederīgi” un rezultējās ar aneploīdijām (hromosomu skaita izmaiņām) mutācijām(Ph).

5. Audzēju ģenētisko izmaiņu cēloņi UVstarojums Kanceroģenētiskas ķimikālijas Radiācija Vesela šūna Vīrusi Bijāts DNS Punktveida mutācijas Translokācijas, delēcijas, amplifikācijas Noved pie DNS bojājuma, šūnu nekontrolētas proliferācijas Audzēja šūnas

6. Onkogēnu vīrusi • Cilvēka papillomas vīruss - HPV • Epšteina - Barravīruss (EBV) • Cilvēka herpes vīruss 8 (HHV8) • B hepatīta vīruss - HBV • C hepatīta vīruss - HCV • HTLV-I, HTLV-II

8. Audzēja šūnas genoma hromosomālās izmaiņas: aizberga redzamā daļa Reciprokās translokācijas Apļveida hromosomas Delēcija Duplikācija Termināla delēcija Insercija Inversija Robertsona translokācijas Izohromosomas http://www.tokyo-med.ac.jp/genet/cai-e.htm

9. Audzēja šūnu genoma nukleotīdu izmaiņas: aizberga neredzamā daļa Nukleotīdu aizvietošana Nukleotīdu delēcija Nukleotīdu insercija http://www.tokyo-med.ac.jp/genet/cai-e.htm

10. Onkogēni • Onkogēnus atklāja 1970.g. (vistas retrovīruss). • Onkogēni – ir šūnu proto – onkogēnu mutētās formas. • Proto – onkogēni kodē šūnu proteīnus, kas regulē normālu šūnu augšanu un diferenciāciju.

11. 5 proto – onkogēnu kodētie proteīni, kuri piedalās šūnu augšanas kontrolē • I klase:Augšanas faktori • II klase: Hormonu un augšanas faktoru receptori • III klase: Intracellulārisignālu pārnesēji (transduktori) • IV klase: Šūnas kodola transkripcijas faktori • V klase: Šūnu cikla kontrolējošie proteīni

12. Onkogēni Proto-onkogēni =ras Oncogēni = mutētieras • Vienmēr aktivē • Vienmēr stimulē proliferāciju • Tie ir dominējošie gēni

13. Proto-onkogēnu aktivācijas mehānisms Proto – onkogēns -> onkogēns

14. Aminoskābju pozīcija RAS saimes proteīnā (inaktivēta GTPase) aminoskābes pozīcija Ras gēns 12 59 61 audzējs c-ras (H, K, N) Gly Ala Gln normālašūna H-ras Gly Ala Leuplaušu ca Val Ala Gln urīnpūšļa ca K-ras Cys Ala Gln plaušu ca Arg Ala Gln plaušu ca Val Ala Gln zarnu ca N-ras Gly Ala Lys neiroblastoma Gly Ala Argplaušu ca Murine sarkomas vīruss H-ras ArgThr Gln Harvey strain K-ras SerThr Gln Kirsten strain

15. Hromosomu pārkārtošanās pie translokācijas Audzējs Translokācija Proto-onkogēns Burkitt limfoma t(8;14)80% gad.c-myc1 t(8;22) 15% gad. t(2;8) 5% gad. Hroniska mieloleikoze t(9;22) 90-95% gad.bcr-abl2 Akūta limfoleikoze t(9;22) 10-15% gad. bcr-abl2 1c-myc is translocated to the IgG locus, which results in its activated expression 2bcr-abl fusion protein is produced, which results in a constitutively active abl kinase

16. Gēnu amplifikācija (kopiju veidošanās) OnkogēniAmplifikācijaAudzēja veids c-myc ~20 leikoze un plaušu ca N-myc 5-1,000 neuroblastoma retinoblastoma L-myc 10-20sīkšūnu plaušu ca c-abl ~5 HML c-myb 5-10AML zarnu ca c-erbB ~30epidermoida ca K-ras 4-20zarnu ca 30-60virsnieru ca

17. Rezultāts: • Augšanas faktoru pārprodukcija; • Šūnu pārprodukcija ar kopiju signāliem: • Citu augšanas ceļu nekontrolēta stimulācija; • Šūnu augšana pie transkripcijas faktora paaugstināta līmeņa.

18. Audzēja supresorgēni (nomācējgēni) • Normāla funcija – inhibē šūnas proliferāciju; • Inhibīcijas trūkums/inaktivācija -> audzējs; • Abu gēnu kopijas būs defektīvas.

19. KNUDSON TWO HIT HYPOTHESIS IN FAMILIAL CASES Familial RB (%30) rb RB Vesela šūna rb RB rb RB LOH Supresora gēna inaktivācija 2 ceļos: inhereditāra un somatiska mutācija Audzēja šūna Vesela šūna

20. RB RB RB LOH RB Mutation KNUDSON TWO HIT HYPOTHESIS IN SPORADIC CASES Vesela šūna RB RB Audzēja šūna

21. Audzēja supersorgēni Rezutāts atkarīgs, kurš gēns ir ietekmēts Gēns/lokusFunkcijaĢimenes Sporādisks DCC (18q) šūnas virsmasnezināmskolorektālais mijiedarbība ca WT1 (11p) transcription Wilm’s tumor plaušu ca Rb1 (13q) transcription retinoblastoma sīkšūnu plaušu ca p53 (17p) transcription Li-Fraumeni sindromskrūts, zarnu, plaušu ca BRCA1(17q) transcriptional krūts cakrūts/olnīcu ca BRCA2 (13q) regulator/DNA repair krūts ca/aizkuņģa dziedzera ca

22. Daugther cell Gateway Mitosis Growth Factors CELL CYCLE DNA replication Cell cycle inhibitors Control Point Rb gene • Rb proteīns kontrolē šūnas ciklu G1 kontrolpunktā • Rb proteīns atbild par E2F transkripcijas factorsregulāciju • E2F nepieciešams enzīmu sintēzei un replikācijai • E2F - Rb saistīti = nenotiek transkripcija/replikācija • Growth factor --> Ras pathway --> G1Cdk-cyclin synthesized • Active G1 Cdk-cyclin kinase phosphorylates Rb • Phosphorylated Rb nevar itekmēt E2F --> S phase • Rb gēna traucējumi/delēcija • Rg gēna proteīna inaktivācija --> nekontrolēta šūnas proliferācija - > audzējs

23. p53 gēns • Fosforilēts p53 gēns aktivē p21 gēna transkripciju • p21 Cdk inhibitors (binds Cdk-cyclin complex --> inhibē kināzes aktivitāti) • Neļauj tālāk turpināties šūnas ciklam, DNA labošana • Ja bojājums nav salabots ->apoptoze • p53 gēna traucējumi/delēcija • P53 gēna proteīna inaktivācija --> nekontrolēts DNS bojājums --> Nekontrolēta šūnu proliferācija ->audzējs

24. Apoptoze • Kad šūna “ sajūt” stresu, kā piemēram DNS bojājumu u.c., tad ieslēdzas kaskāde, kas ieprogrammēta šūnas nāvei. • Apoptoze notiek pateicoties veselai proteīnu saimei ko sauc par caspase. • Apoptoze notiek ar TNF: FAS vai citu TNF receptoru saimes proteīnu iestaisti.

25. Ar apoptozes traucējumiem acociētās slimības

26. Apoptozes regulētāji...

27. Extrinsic or death receptor pathway Maniati et al. 2008 Fig 1 The molecular basis of apoptosis. Simplified overview

28. Multiplas gēnu mutācijas pie zarnu audzēja,ģenētiskas izmaiņas ->veicina audzēja izmaiņas Audzēja progresija

29. HERCEPTIN STI-571 Bilimsel Araştırmaların Kanserle Savaşa Katkısı HEREPTİN

30. Svarīgākie atklājumi bija specifikas hromosomu tranaslokācijas (hematoloģijā), piemērs, BCR-ABL onkogēns, kas kodē translokāciju starp 9. un 22. hromosomu (Filadelfijas translokācija).To aprakstījā jau 1960.g. >95 % slimniekiem ar hron.mieloleikozi atrod Ph. Jo mazāk šūnu kaulu smadzenēs ar Ph, jo lielāka dzīvildze. • Translokācija izraisa saistīšanos starp BCR (bcr, breakpointclusterregion) gēnu no 22. hromosomas ar ABL gēnu (c-abl, protoonkogēns) no 9. hromosomas. Izveidojas BCR-ABL gēns, kas nosaka tirozīnafosfoproteīnakināzes sintēzi.

31. Imatinib inhibēsaistīšanos ATP ar abl tirozīnkināzi

32. Mērķi...mērķterpija ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? HERCEPTIN STI-571

33. Molekulārā bioloģija un vēža diagnostikas jautājumi