geni e tumori 2009

GENETICA e TUMORIGENETICA e TUMORI

Dr.ssa Pressato Barbara - DSBSC

Geni e tumori

1. Evidenze storiche (T. Boveri, 1914)

2. Cumulo mutazioni (geniche e cromosomiche)

3. Oncogeni“mutazioni” “dominanti” (attivazione)Funzioni normali in relazione soprattuttoalla proliferazione cellulare

4. Geni oncosoppressori“mutazioni” “recessive” (inattivazione)Funzioni normali simili

Geni e tumori

1. Evidenze storiche (Th. Boveri, 1914)

Boveri anticipò i principi moderni della Biologia sui tumori proponendo i concetti di clonalità del tumore, di multistep delle carcinogenesi e in particolare della missegregazione dei cromosomi come componenti fondamentali della tumorigenesi.

Egli infatti, studiando lo sviluppo embrionale, propose che centrosomi anomali causano la formazione di fibre mitotiche multipolari. Questo porta ad aumento del rischio di missegregazione e di sbilancio dei cromosomi che possono contribuire alla progressione maligna.

Cellula eucarioteCellula eucariote

Segnali di stimolo Segnali di stimolo ↓ ↓ segnali inibitorisegnali inibitori

Ciclo cellulareCiclo cellulare

↓↓

Proliferazione controllata Proliferazione controllata

Definizione 1Definizione 1

Tumore : Tumore : neoformazione locale di tessuto, neoformazione locale di tessuto, atipica rispetto al tessuto di origine, incapace atipica rispetto al tessuto di origine, incapace di raggiungere una forma evoluta di sviluppo, di raggiungere una forma evoluta di sviluppo, capace invece di accrescimento autonomo, capace invece di accrescimento autonomo, progressivo, afinalistico, indipendente progressivo, afinalistico, indipendente dall’organismo ospite.dall’organismo ospite.

Caratteristiche: Caratteristiche: anaplasia,invasività, anaplasia,invasività, malignità.malignità.

Conseguenze: Conseguenze: locali e generali.locali e generali.

Definizione 2Definizione 2

La trasformazione neoplastica di una cellula La trasformazione neoplastica di una cellula normale richiede circa sei mutazioni normale richiede circa sei mutazioni successive specifiche in quella cellula.successive specifiche in quella cellula.

Il cancro si verifica in seguito a due meccanismi Il cancro si verifica in seguito a due meccanismi che si combinano tra loro:che si combinano tra loro:

- mutazioni che - mutazioni che ↑ la proliferazione cellulare↑ la proliferazione cellulare- mutazioni che intaccano la stabilità dell’intero - mutazioni che intaccano la stabilità dell’intero

genoma facendo ↑ il tasso di mutazione genoma facendo ↑ il tasso di mutazione complessivocomplessivo

Evoluzione in più stadi di Evoluzione in più stadi di un tumoreun tumore

Geni e tumori

1. Evidenze storiche (T. Boveri, 1914)

2. Cumulo mutazioni (geniche e cromosomiche)

2. Cumulo mutazioni (geniche e cromosomiche)

TRASFORMAZIONETRASFORMAZIONE PROGRESSIONEPROGRESSIONE

ONCOGENIONCOGENI

GENI GENI ONCOSOPPRESSORIONCOSOPPRESSORI

Geni oncosoppressoriGeni oncosoppressori

GENI COINVOLTI GENI COINVOLTI NELL’APOPTOSINELL’APOPTOSI

GENI COINVOLTI NELLA GENI COINVOLTI NELLA DIFFERENZIAZIONEDIFFERENZIAZIONE

GENI MUTATORIGENI MUTATORI Geni mutatoriGeni mutatori

Mutazioni cromosomiche non correlate ad Mutazioni cromosomiche non correlate ad effetti su singoli geni identificatieffetti su singoli geni identificati

Geni e tumori

1. Evidenze storiche (T. Boveri, 1914)

2. Cumulo mutazioni (geniche e cromosomiche)

3. Oncogeni“mutazioni” “dominanti” (attivazione)Funzioni normali in relazione soprattuttoalla proliferazione cellulare

ONCOGENIONCOGENI(geni responsabili di un tumore)(geni responsabili di un tumore)

1960 modelli animali1960 modelli animali

OncogeniOncogeni

1983 v-sis1983 v-sis

ONCOGENIONCOGENI

Geni (proto-oncogeni) le cui versioni Geni (proto-oncogeni) le cui versioni mutate (oncogeni) hanno azione che mutate (oncogeni) hanno azione che promuove la proliferazione cellulare. promuove la proliferazione cellulare.

La mutazione ha effetto dominante:La mutazione ha effetto dominante:

wild aawild aa

mutato Aa mutato Aa → NEOPLASIA→ NEOPLASIA

Funzioni dei proto-Funzioni dei proto-oncogenioncogeni Fattori di crescitaFattori di crescita Recettori sulla superficie cellulareRecettori sulla superficie cellulare Componenti di sistemi intracellulari di Componenti di sistemi intracellulari di

trasduzione del segnaletrasduzione del segnale Proteine nucleari che si legano al DNA, Proteine nucleari che si legano al DNA,

compresi i fattori della trascrizionecompresi i fattori della trascrizione Componenti del circuito delle cicline, chinasi Componenti del circuito delle cicline, chinasi

ciclina-dipendenti e inibitori delle chinasi che ciclina-dipendenti e inibitori delle chinasi che governano la progressione del ciclo cellularegovernano la progressione del ciclo cellulare

AttivazioneAttivazione

Amplificazione e conseguente Amplificazione e conseguente sovraespressione del gene (HSR)sovraespressione del gene (HSR)

AmplificazioneAmplificazione

Molte cellule cancerose Molte cellule cancerose contengono più copie di contengono più copie di geni normali sotto forma geni normali sotto forma di piccoli cromosomi di piccoli cromosomi sovrannumerari (double sovrannumerari (double minutes) o come minutes) o come inserzioni nei cromosomi inserzioni nei cromosomi normali (HSRs= regioni normali (HSRs= regioni a colorazione a colorazione omogenea).omogenea).

ERBB in tumori al seno, ERBB in tumori al seno, ovaio, colon, stomaco, ovaio, colon, stomaco, polmoni; NMYC in polmoni; NMYC in neuroblastomi.neuroblastomi.

AttivazioneAttivazione

Amplificazione e conseguente Amplificazione e conseguente sovraespressione del gene (HSR)sovraespressione del gene (HSR)

Mutazioni puntiformi (ras)Mutazioni puntiformi (ras)

Mutazioni puntiformiMutazioni puntiformi

HRAS: HRAS: codifica per una proteina coinvolta codifica per una proteina coinvolta nella trasduzione del segnale. Mp nella trasduzione del segnale. Mp mantengono sempre attivo quel segnale mantengono sempre attivo quel segnale provocando nella cellula un’eccessiva provocando nella cellula un’eccessiva risposta al segnale proveniente dal recettore risposta al segnale proveniente dal recettore (K colon, mammella, vescica, polmone).(K colon, mammella, vescica, polmone).

RET: RET: codifica per una tirosinochinasi (MEN2, k codifica per una tirosinochinasi (MEN2, k midollari della tiroide).midollari della tiroide).

AttivazioneAttivazione

Amplificazione e conseguente Amplificazione e conseguente sovraespressione del gene (HSR)sovraespressione del gene (HSR)

Mutazioni puntiformi (ras)Mutazioni puntiformi (ras) Traslocazioni cromosomiche che riarrangiano Traslocazioni cromosomiche che riarrangiano

all’interno di geni (bcr/abl,……)all’interno di geni (bcr/abl,……)

Geni chimericiGeni chimerici

Leucemia Mieloide Cronica

traslocazione t(9;22) che coinvolge gli oncogeni cABL (Ableson) sul cromosoma 9 e BCR (Brakpoint Cluster Region) sul cromosoma 22 (95% LMC) ABL e’ una tirosin Chinasi nucleare e citoplasmatica con funzioni di differenziamento, adesione e divisione cellulare.BCR e’ una serin/treonin Chinasi agente sul pathway di RAS “cromosoma Philadelphia (Ph)”

22

inv(16)(p13q22)

t(16;16)(p13;q22)

del(16)(q22)

MYH11 (16p13)CBF (16q22)

t(8;21)(q22;q22)

“LSI ETO/AML1 dual color dual fusion”

ETO [alias MTG8] (8q22)AML1 [alias CBFA2, RUNX1]

(21q22)

AttivazioneAttivazione

Amplificazione e conseguente Amplificazione e conseguente sovraespressione del gene (HSR)sovraespressione del gene (HSR)

Mutazioni puntiformi (ras)Mutazioni puntiformi (ras) Traslocazioni cromosomiche che riarrangiano Traslocazioni cromosomiche che riarrangiano

all’interno di geni (bcr/abl,……)all’interno di geni (bcr/abl,……) Trasposizione in un dominio di cromatina Trasposizione in un dominio di cromatina

attiva in seguito a traslocazioni che attiva in seguito a traslocazioni che riarrangiano all’esterno di geni ( t(8;14))riarrangiano all’esterno di geni ( t(8;14))

In ematooncologia sono molto rari i primi due mentre molto frequenti In ematooncologia sono molto rari i primi due mentre molto frequenti gli altri.gli altri.

Trasposizione in Trasposizione in domini attividomini attivi MYC nel linfoma di MYC nel linfoma di

Burkitt da t(8;14). Burkitt da t(8;14). Esso viene Esso viene trasposto in una trasposto in una zona attivamente zona attivamente trascritta nei trascritta nei linfociti B produttori linfociti B produttori di anticorpi, viene di anticorpi, viene quindi espresso a quindi espresso a livelli livelli esageratamente esageratamente elevati.elevati.

c-MYC/IGH Dual Fusion – Tri color probe

Geni e tumori

1. Evidenze storiche (T. Boveri, 1914)

2. Cumulo mutazioni (geniche e cromosomiche)

3. Oncogeni“mutazioni” “dominanti” (attivazione)Funzioni normali in relazione soprattuttoalla proliferazione cellulare

4. Geni oncosoppressori“mutazioni” “recessive” (inattivazione)Funzioni normali simili

ONCOSOPPRESSORIONCOSOPPRESSORI

Geni la cui attività è impedire la crescita tumorale. Geni la cui attività è impedire la crescita tumorale. La loro inattivazione ne fa perdere questa La loro inattivazione ne fa perdere questa capacità.capacità.

Si dividono in due categorie:Si dividono in due categorie: GatekeepersGatekeepers geni che regolano la proliferazione geni che regolano la proliferazione

cellulare (es. RB e p53) .cellulare (es. RB e p53) . CaretakersCaretakers geni coinvolti nel mantenimento geni coinvolti nel mantenimento

dell’integrità genomica (es geni MMR, BRCA1 e dell’integrità genomica (es geni MMR, BRCA1 e BRCA2).BRCA2).

Wild AAWild AAMutazione in eterozigosi Aa Mutazione in eterozigosi Aa → “predisposizione”→ “predisposizione”Mutazione in omozigosi aa Mutazione in omozigosi aa → NEOPLASIA→ NEOPLASIA

Studi su Studi su RetinoblastomaRetinoblastoma

Ipotesi di Knudson Ipotesi di Knudson (1971):(1971):

affinchè il tumore si affinchè il tumore si manifesti sono manifesti sono necessarie necessarie DUE DUE successive mutazioni successive mutazioni in un gene in un gene oncosoppressore.oncosoppressore.

60% casi sporadici60% casi sporadici40% casi familiari40% casi familiariRB1 codifica per una RB1 codifica per una

proteina nucleare proteina nucleare che controlla la che controlla la proliferazione proliferazione cellulare con effetto cellulare con effetto di inattivazionedi inattivazione

Alcuni esempiAlcuni esempi

RB: II mutazione: diversi RB: II mutazione: diversi meccanismimeccanismi

Monosomia (A)Monosomia (A) Monosomia acquisita Monosomia acquisita

corretta con duplicazione corretta con duplicazione del cromosoma con il del cromosoma con il gene mutato (B)gene mutato (B)

Ricombinazione mitotica Ricombinazione mitotica ©©

Delezione (D)Delezione (D) Mutazione puntiforme (E)Mutazione puntiforme (E)

2. Cumulo mutazioni (geniche e cromosomiche)

TRASFORMAZIONETRASFORMAZIONE PROGRESSIONEPROGRESSIONE

ONCOGENIONCOGENI

GENI GENI ONCOSOPPRESSORIONCOSOPPRESSORI

Geni oncosoppressoriGeni oncosoppressori

GENI COINVOLTI GENI COINVOLTI NELL’APOPTOSINELL’APOPTOSI

GENI COINVOLTI NELLA GENI COINVOLTI NELLA DIFFERENZIAZIONEDIFFERENZIAZIONE

GENI MUTATORIGENI MUTATORI Geni mutatoriGeni mutatori

Mutazioni cromosomiche non correlate ad Mutazioni cromosomiche non correlate ad effetti su singoli geni identificatieffetti su singoli geni identificati

GENI MUTATORIGENI MUTATORI

Hanno un ruolo generale Hanno un ruolo generale nell’assicurare l’integrità nell’assicurare l’integrità dell’informazione genetica. dell’informazione genetica. Le mutazioni di questi geni Le mutazioni di questi geni portano ad inefficiente portano ad inefficiente replicazione o riparazione replicazione o riparazione del DNAdel DNA

↓ ↓

instabilità cromosomicainstabilità cromosomica

2. Cumulo mutazioni (geniche e cromosomiche)

TRASFORMAZIONETRASFORMAZIONE PROGRESSIONEPROGRESSIONE

ONCOGENIONCOGENI

GENI GENI ONCOSOPPRESSORIONCOSOPPRESSORI

Geni oncosoppressori*Geni oncosoppressori*

GENI COINVOLTI GENI COINVOLTI NELL’APOPTOSINELL’APOPTOSI

GENI COINVOLTI NELLA GENI COINVOLTI NELLA DIFFERENZIAZIONEDIFFERENZIAZIONE

GENI MUTATORIGENI MUTATORI Geni mutatoriGeni mutatori

Mutazioni cromosomiche non correlate ad Mutazioni cromosomiche non correlate ad effetti su singoli geni identificatieffetti su singoli geni identificati

Trisomia 8

DiagnosiDiagnosiMDSMDS

Frequenza stimata: 15-20% (?) Frequenza stimata: 15-20% (?)

Si trova in Si trova in tuttitutti i tipi i tipi

Anomalia isolata 55%Anomalia isolata 55%

Con altra 20%Con altra 20%

In cariotipo complesso 25%In cariotipo complesso 25%

PrognosiPrognosi

IntermediaIntermedia

(?)(?)

1 – La trisomia 8 che si suppone acquisita è spesso CT8M 2 – La FISH su nuclei è essenziale per quantificare nei varitessuti la CT8M

3 – La prognosi intermedia attribuita alla trisomia 8 andrebbe riconsiderata (implicazioni cliniche rilevanti anche per la terapia)

Monosomia 7

DiagnosiDiagnosi

Frequenza :Frequenza :in RA (con anomalie) 5% in RA (con anomalie) 5%

in RAEB e RAEB-T 30%,in RAEB e RAEB-T 30%,

in CMML 20% in CMML 20%

((MDS secondarie)MDS secondarie)

PrognosiPrognosi

SfavorevoleSfavorevole

RISCONTRO DI RISCONTRO DI MUTAZIONI GENICHE/MUTAZIONI GENICHE/CROMOSOMICHECROMOSOMICHE

Che importanza ha?Che importanza ha?

Correlazioni “cariotipo/fenotipo”

Cariotipo/diagnosi

LMC Ph – t(9;22)(q34;q11)LMC-FB +8, i(17)(q10), +Ph, +19LMA-M2 t(8;21)LMA-M3 t(15;17)LMA-M4/5 Anomalie 11qLMA-M4eo Anomalie del 16LMA-M6 Cariotipi complessiLLC +12LLA del(6), anomalie del 14Burkitt L t(8;14) e variantiSarcomi Anomalie del 12Meningiomi +22Carcinomi Cariotipi complessi, con

alcune anomalie tipiche

Cariotipo/prognosi

LMC-FB i(17)(q10), +PhLMA-M2 t(8;21)LMA-M4/5 Anomalie 11q23 (MLL)SMD Anomalie 11q23 (MLL)LMA-M4eo Anomalie del 16LMA -7LLC +12LLA Anomalie 11q23 (MLL)

Quante scelte per la Quante scelte per la cellula?cellula?

Quanti meccanismi?Quanti meccanismi?

CANCRO AL COLON

il II tumore per frequenza in uomini e donne dopo il tumore del polmone e della mammella

Sono descritti tre diversi tipi:• sporadico: circa il 70% dei casi• ereditario: circa il 10% dei casi• familiare: circa il 25% dei casi

Sporadico

da adenoma neoplastico

da malattie precancerose

(RCU, MC)

Ca colon-retto

Famigliare

FAP S.di GardnerS. di Turcot

S. di Linch I II con Ka multipli

poliposico non poliposico

FamigliareSporadico

adenocarcinoma

PoliposiPoliposiFamigliari:Famigliari: FAPFAP S.GardnerS.Gardner S. di TurcotS. di Turcot S. di Peutz JeghersS. di Peutz Jeghers M. di CowdenM. di Cowden Poliposi linfoidePoliposi linfoide

Sporadiche:Sporadiche: P. metaplasticaP. metaplastica P. adenomatosa non P. adenomatosa non

famigliarefamigliare P. di Cronkhite- CanadaP. di Cronkhite- Canada

Polipi:- Neoplastici (P. di Cronkhite- Canada, FAP, S.Gardner, S. di Turcot)- Amartomatosi (poliposi giovanile, S.PeutzJeghers, P. di Cronkhite- Canada)- Infiammatori (RCU, MC)- Iper o metaplastici

DA: ANN INTERN MED 2002, 137:603-612

CANCRO del COLON-RETTO EREDITARIO POLIPOSICO