BASI MOLECOLARI DELLA CANCEROGENESI

2. BASI MOLECOLARI DELLA CANCEROGENESI

3. Le neoplasie sono malattie geniche. Le alterazioni geniche possono essere causate da agenti ambientali oppure possono essere ereditate attraverso le cellule geminali.

4. LE ALTERAZIONI GENICHE INTERESSANO: 1. PROTO-ONCOGENI ? Fattori di crescita 2. GENI ONCOSOPPRESSORI ? Fattori inibitori della crescita cellulare 3. GENI CHE REGOLANO L�APOPTOSI

6. La cancerogenesi � un processo multifattoriale. PROGRESSIONE TUMORALE Acquisizione progressiva dei caratteri della malignit�: invasivit�, crescita incontrollata, capacit� di eludere il sistema immunitario). Il fenomeno risulta da una serie di successive alterazioni geniche.

7. ONCOGENI E NEOPLASIE Gli oncogeni sono geni i cui prodotti sono associati alla formazione delle neoplasie. I proto-oncogeni sono geni cellulari normali coinvolti nei processi di crescita e differenziazione.

8. I proto-oncogeni possono trasformarsi in oncogeni in seguito a: 1. Trasduzione all�interno di retrovirus (v-onc). 2. Alterazioni in situ che modificano la loro espressione e/o funzione con conseguente conversione in c-onc.

9. PRODOTTI PROTEICI DEGLI ONCOGENI FATTORI DI CRESCITA c-sis ? PDGF (Platelet Derived Growth Factor) Molte neoplasie secernono fattori di crescita ai quali esse stesse sono sensibili (stimolazione autocrina).

10. RECETTORI PER I FATTORI EDI CRESCITA -Famiglia delle tirosin-chinasi (v-erb B). -Famiglia dei recettori EGF (c-erb B1, sovraespresso nella maggior parte dei carcinomi squamosi del polmone; c-erb B2 (c-neu): adenocarcinomi della mammella, dell�ovaio, del polmone, dello stomaco.

11. PROTEINE CHE TRASDUCONO I SEGNALI 1. PROTEINE CHE LEGANO GTP -Famiglia ras -Proteine G

12. 2. TIROSIN-CHINASI NON ASSOCIATE A RECETTORI Gene c-abl Nella leucemia mieloide cronica, la traslocazione di c-abl e la sua fusione con bcr risulta nella creazione di un gene ibrido i cui prodotti sono dotati di una potente ed incontrollata attivit� tirosin-chinasica.

13. 3. FATTORI DI REGOLAZIONE NUCLEARI I proto-oncogeni myc, jun, fos e myb codificano per proteine del nucleo. Regolano la trascrizione di geni connessi con la fase replicativa. La versione mutata si associa con espressione incontrollata. Anomala espressione di myc: -Linfoma di Burkitt -Neuroblastomi -Carcinoma polmonare a piccole cellule

14. ATTIVAZIONE DEGLI ONCOGENI Meccanismi responsabili della conversione dei proto-oncogeni in oncogeni: 1. MUTAZIONI PUNTIFORMI. 2. TRASLOCAZIONI. 3. AMPLIFICAZIONI GENICHE.

15. MUTAZIONI PUNTIFORMI H-ras e K-ras -Esposizione a cancerogeni chimici

16. TRASLOCAZIONI 1. Dislocazione di geni in prossimit� di sequenze ad elevata attivit� promotrice-amplificatrice. Linfoma di Burkitt (traslocazione t8;14): Il frammento del cromosoma 8 che contiene c-myc � trasferito sul cromosoma 14 in prossimit� del gene che codifica per la catena pesante delle Ig, la cui attivit� trascrizionale � solitamente elevata.

17. 2. Fusione genica con altre sequenze codificanti. Leucemia mieloide cronica -La traslocazione t (9;22) ricolloca il gene c-abl presente sul cromosoma 9 nel locus bcr del cromosoma 22. Il gene ibrido c-abl-bcr che ne risulta codifica per una proteina chimerica ad attivit� tirosin-chinasica.

18. AMPLIFICAZIONI GENICHE N-myc neuroblastomi (da 3 a 300 copie) C-erb B2 30-40% delle neoplasie mammarie

20. GENI ONCOSOPPRESSORI o ANTI-ONCOGENI Le neoplasie possono insorgere in seguito ad attivazione di oncogeni promotori della crescita oppure in seguito ad inattivazione di geni che sopprimono la replicazione cellulare (geni oncosoppressori o anti-oncogeni).

21. Gene Rb (cromosoma 13q14) Retinoblastoma 40% familiare, 60% sporadico Teoria dei due mutanti (two hits): � necessario che entrambi gli alleli del locus Rb siano inattivi (duplice mutazione), perch� insorga il retinoblastoma.

22. Nei casi familiari una copia del gene Rb � ereditariamente alterata, mentre l�altra copia � normale. Il retinoblastoma insorge quando, in seguito a mutazione somatica nei retinoblasti, si verifica inattivazione dell�unica copia normale di Rb. Nei casi sporadici entrambi gli alleli normali vengono inattivati in seguito a mutazione somatica.

23. Il locus Rb pu� essere coinvolto anche nella patogenesi di altre neoplasie: i pazienti con familiarit� per il retinoblastoma hanno un rischio maggiore di sviluppare sarcomi ossei e dei tessuti molli.

24. I geni oncosoppressori codificano per fosfoproteine intranucleari che intervengono nella regolazione del ciclo cellulare. Esse si attivano defosforilandosi, ed in tal forma legano stabilmente i fattori di trascrizione, impedendo cos� alla cellula di entrare nella fase S.

25. Sotto lo stimolo dei fattori di crescita le chinasi ciclina-dipendenti catalizzano la fosforilazione della proteina Rb, che perde cos� la sua affinit� per i fattori di trascrizione che vengono rilasciati. Tale organizzazione del ciclo cellulare viene stravolta dalle mutazioni del gene Rb.

27. Altri geni oncosoppressori sono NF-1 e p53. NF-1: NEUROFIBROMATOSI TIPO 1. Il prodotto � un fattore di attivazione delle GTP-asi (GAP). Nella sua forma normale la proteina codificata da NF-1 � in grado di mantenere la proteina ras in stato di inattivit�. In seguito a mutazioni tale funzione viene perduta con conseguente incontrollata attivazione di ras.

30. p53 Mutazioni: carcinomi della mammella, del colon, del polmone. Un allele mutato determina elevate probabilit� di sviluppare una grande variet� di tumori. Una delle funzioni di p53 � quella di impedire la replicazione di cellule danneggiate da agenti mutageni.

31. L�arresto in fase G1 permette la riparazione del DNA, oppure la cellula va incontro ad apoptosi. La p53 non � in grado di indurre l�arresto in G1. Le cellule danneggiate continuano a dividersi e l�accumulo di mutazioni conduce alla trasformazione neoplastica.

32. BASI MOLECOLARI DELLA PROGRESSIONE NEOPLASTICA Una singola mutazione non � sufficiente per indurre cancerogenesi in vivo. Perch� una cellula possa divenire neoplastica � necessario che siano elusi tutti i meccanismi di controllo esercitati dalle tre classi di geni: Oncogeni, geni oncosoppressori e geni che regolano l�apoptosi.

33. ADENOMA ? CARCINOMA DEL COLON (ras, APC, p53, DCC)

34. GENI CHE REGOLANO L�APOPTOSI Bcl-2 Blocca i processi di morte cellulare programmata. La sovraespressione di bcl-2 determina un prolungamento della vita cellulare anche in cellule geneticamente danneggiate, che possono cos� subire altre mutazioni a carico di oncogeni e geni oncosoppressori.

35. LINFOMI FOLLICOLRI B La traslocazione t(14;18) pone Bcl-2 a contatto con il locus delle catene pesanti di Ig, ad alta attivit� trascrizionale, con conseguente sovraespressione di Bcl-2. Le cellule che si trovano sotto l�influsso di c-myc in assenza di fattori di crescita, vanno incontro ad APOPTOSI, fenomeno che pu� essere impedito se vi � sovraespressione di Bcl-2.

37. ALTERAZIONI CARIOTIPICHE NELLE CELLULE NEOPLASTICHE TRASCOLAZIONI BILANCIATE -Cromosoma Philadelphia t (9;22) Leucemia mieloide cronica (90%). -Traslocazione t (8;14) Linfoma di Burkitt (90%)

38. DELEZIONI Sono pi� comuni nei tumori solidi (non ematopoieitici). Il retinoblastoma si associa a delezione 13q14. I siti di delezione sono spesso in prossimit� di geni oncosoppressori.

39. AMPLIFICAZIONE GENICA -Regioni a colorazione omogenea (homogeneously staining regions, HSR) su singoli cromosomi. -Frammenti appaiati di materiale cromatinico in sede extra-cromosomica (�frammenti doppi�).

40. BIOLOGIA DELLA PROGRESSIONE TUMORALE La crescita delle cellule tumorali pu� essere influenzata da tre variabili: TEMPO DI DUPLICAZIONE. FRAZIONE DI CRESCITA (Growth Fraction, GF: percentuale di cellule in replicazione). ACCUMULO e PERDITA CELLULARE.

42. ANGIOGENESI NEOPLASTICA FATTORI ANGIOGENETICI TGF-a (Tumor Growth Factor). TGF-� (Tumor Growth Factor). EGF (Epidermal Growth Factor). PDGF (Platelet Derived Growth Factor). VEGF (Vascular-Endothelial G. Factor). FGF (Fibroblast Growth Factor).

43. PROGRESSIONE NEOPLASTICA ed ETEROGENEITA� PROGRESSIONE NEOPLASTICA: Progressivo aumento di aggressivit� e malignit�. Alterazioni sequenziali che determinano capacit� infiltrante, potere metastatico, attitudine ad eludere il sistema immunitario.

44. Una neoplasia, quindi, bench� monoclonale, � costituita da cellule eterogenee sia fenotipicamente che geneticamente.

45. MODALITA� DI INVASIONE E METASTASI 1. INFILTRAZIONE DELLA MATRICE EXTRACELLULARE. PERDITA DI COESIVITA� DELLE CELLULE (molecole di adesione, glicoproteine). ADESIONE A COMPONENTI DELLA MATRICE (le cellule si legano a laminina e fibronectina tramite recettori).

46. DEGRADAZIONE DELLA MATRICE (enzimi proteolitici, collagenasi tipo IV, catepsina D, attivatori del plasminogeno). MIGRAZIONE DELLE CELLULE NEOPLASTICHE.

47. 2. DISSEMINAZIONE ENDOVASALE ED IMPIANTO DELLE CELLULE NEOPLASTICHE. Nel torrente circolatorio le cellule neoplastiche si aggregano ed aderiscono a leucociti e piastrine (fattore di protezione).

48. Sede in cui gli emboli si arrestano e danno luogo a metastasi: -Caratteristiche di drenaggio venoso e linfatico della neoplasia. -Interazione con recettori organospecifici. -Microambiente: un tessuto ricco di inibitori delle proteasi pu� essere resistente alla colonizzazione neoplastica.