moleculaire basis van kanker

Question 1

vierklassen van sleutelgenen voor kanker

Answer 1

1) (proto-)oncogenen = genen betrokken bij stimulering van celgroei & -proliferatie
proto = nog niet gemuteerd

2) tumorsupressorgenen = genen betrokken bij inhibitie van celgroei & -proliferatie

3) genen betrokken bij apoptose = genen die ontspoorde cellen laten zelfdoden

4) genen betrokken bij DNA-repair = genen die fouten in de DNA-replicatie herstellen

Question 2

schema van normale tot maligne

Answer 2

1. normale cel
2. DNA-schade
3. falen van DNA-repair
4. mutaties in somatische cellen
5. fysiologische gevolgen
   - verhoogde celgroei door inactivatie van tumorsupressor genen & activatie van pro-oncogenen
   - verlaagde apoptose door mutaties in apoptose regulerende genen
6. clonale expansie
7. andere factoren
   - angiogenese
   - immuno-editing
   - bijkomende mutaties
   - invasie & metastasering
8. maige neoplasie

Question 3

carcinogenese

Answer 3

= onstaan van maligne in epitheel
= meestal resultaat van progressieve accumulatie van mutaties

kanker fenotype = tot 1000 mutaties vooral passenger

1. driver mutaties = 1e initiërende mutatie
   - proto-oncogenen
   - tumorsupressorgenen
   - apoptose regulerende genen
2. passenger mutaties = mutaties met indirecte invloed
   - vb: eiwitten
3. zowel driver als passenger mutaties
   - DNA-herstel = genomische instabiliteit
   - carcinogenen = kankerverwekkende stoffen

Question 4

tumorheterogeniteit

Answer 4

1. tumor
2. verwerven van extra mutaties = subclonen
3. survival of the fittest
4. subclonen met groeivoordeel overleven
   - afhankelijkheid van groeifactoren
   - hoeveelheid antigenen
   - invasief & metastaserend potentieel
5. therapie
6. herval: subclonen die resistent zijn voor bepaalde therapieën vb: chemo & anti-oestrogeen

Question 5

epigenetische afwijkingen in tumorcellen

Answer 5

1. promotor methylatie
   - cytosine binnen CpG-eilandjes
   - voorkomen binding van RNA-polymerase
   - DNA silencing = voorkomen expressie van gen
2. histon modificaties
   - acetylaties, methylaties & fosforylaties
   - bepalen compactheid DNA ≈ activiteit
   - aanpassen door medicatie
3. moleculaire therapie
   - DNA-controles & silencing van bepaalde genen

Question 6

8 belangerijke wijziging in celfysiologie

Answer 6

= de 8 hallmarks

1) autonoom voldoende groeisignalen
2) ongevoelig voor groeiinhiberende signalen
3) gewijzing metabolisme
4) ontsnappen aan apoptosis
5) eindeloos replicatief potentieel
6) induceren angiogenesis
7) invaderen & metastaseren
8) ontsnappen aan immuniteitsysteem

Question 7

autonoom voldoende groeisignalen

Answer 7

1. proliferatie
   - zonder afh te zijn van externe stimuli
   - activatie van oncogenen -> oncoproteïnen
2. oncoproteïnen
   - groeifactoren & receptoren
   - cytoplasmatische componenten van signaal transductie cascades
   - transcriptie facotren
   - celcyclus componenten

Question 8

signaal transductiecascades

Answer 8

receptor tyrosine kinase pathway
wnt pathway
sonic hadgehog pathway

Question 9

groeifactoren

Answer 9

1. normale cellen
   - groeifactoren nodig voor proliferatie = controle
   - meest: paracrien = omliggende cellen
   - sommige: autocrien = zichzelf
2. mutaties
   - meestal geen mutaties
   - secundaire mutaties kunnen tot overexpressie leiden
   - autocriene loop

Question 10

groeifactorreceptoren

Answer 10

= vooral oncogenen voor receptoren idpv factoren

tyrosine-receptoren
1. extracellulair deel bindt met met groeifactoren = transiënte activatie
2. cytoplasmatisch domein geactiveerd = tyrosine kinase
3. tyrosine op eiwitten fosforyleren
4. mutaties
5. constitutief = blijvend actief

soorten
- 3 soorten HRAS, KRAS & NRAS
- 15% v/d kankers
- K = 30% longadenocarcinomen

Question 11

DNA-alternaties

Answer 11

1. substituties
   - substitutie = puntmutatie = 1 vervangen
   - indels = insertie & deletie = sequentie toevoegen/verwijderen
2. amplificaties
   - meerdere kopiën voor een bepaald gen
   - meer actief van gen
3. herschikkingen
   - aanpassingen aan chromosomen
   - inversie = omwisseling binnen 1 chromosoom
   - transclocatie = binnen 2 chromosomen
   - ontstaan 2 fusie genen, enkel 1 van belang

Question 12

aantonen van kankers

Answer 12

immuunhistochemie
1. antilichamen
- normaal = B-lymfocyten
- labo = monoclonaal
2. in of direct verbonden met enzymen
3. vorming rode kleurstof
4. aantoning kanker
5. keratine in epitheel dedecteren
6. onderscheid carcinomen of sarcomen

FISH = fluorecente in situ hybridisatie
1. dubbelstrenging DNA
2. verhitten
3. denaturatie
4. enkelstrengig DNA
5. probes toevoegen = fluorecenderde stoffen complimentair aan DNA
6. binding op DNA
7. hoeveelheid genen in kaart brengen
8. veel = sneldelende cellen = kankers

Question 13

algemene behandeling van kanker

Answer 13

1. chirurgie
   - kanker volledig wegnemen
   - bij makkelijke ligging
   - beligne = enkel tumor, maligne = omliggend weefsel door grillige omlijning
2. chemotherapie = bij metastases, leukemien & lymfomen
3. radiotherapie = moeilijke ligging
4. hormonale therapie
   - prostaatkanker -> testosteron gevoelig = anti-test
   - borstkanker -> oestrogeen gevoelig = anti-oes
5. targeted/precision therapie
6. angiogenese remmers
7. immunotherapie

Question 14

moleculaire behandeling door groeifactorreceptoren

Answer 14

1. EGFR = epidermal GRF
   - activatie door puntmutaties
   - 10-15% long-adenocarcinomen
2. HER2
   - actief door amplificatie = overexpressie van receptoren
   - 15-20% borstcarcinomen + klein deel maagadenocarcinomen
3. ALK
   - actief door inversie
   - fusie van ALK & EML4-gen = EML4-ALK-fusiegen
   - minder dan 5% van longadenocarcinomen
4. BRAF
   - activatie door substitutie
   - 50% melanomen
   - specifieke inhibitor

therapie:
1. HER2-amplificatie = behandeling door antilichamen = receptor blokkeren

2. EGFR & ALK = targeted/precision therapie
   - small molecules = inhibitie
   - leidt tot apoptosis & tumoregressie
   - geen definitieve genezeing
   - passenger mutaties = secundaire resistentie vb MET & HER2

Question 15

cytoplasmatische componente van signaaltransductie

Answer 15

MAP-kinase pathway
RAS = receptor tyrosine kinase pathway activeert

1. groeifactor x receptor
2. dimeer
3. receptor fosforyleert zichzelf
4. cascade activeer RAS
5. activatie van BRAF
6. MAP-kinase-kinase = MEK
7. fosforylatie van transcriptie facotren
8. celproliferatie
   - MEK inhibitor bestaat, enkel specifieke van BRAF werkt effectief

Question 16

CML

Answer 16

= chronische myeloïde leukemie

1. ABL
   - non-receptor tyrosine kinase = voorkomen in cytoplasma
   - initierende mutatie = vorming van BCR-ABL-fusiegen
   - ABL = chromosoom 9, BCR = 22
2. verloop
   - chronisch = mature cellen = 3-5 lobjes
   - chronische cellen = minder proliferatie
   - clonale expansie = vorming jonge cellen
   - overgang naar acute ML mogelijk
3. behandeling
   - door inhibitoren
   - lage toxiciteit & hoge efficientie
   - niet definitief = stamcellen blijven over
   - levenslange behandeling

Question 17

transcriptie factoren

Answer 17

= Burkitt-lymfoma

1. translocatie MYC-oncogen & immunoglonuline-zware-keten-gen
2. MYC-oncogen komt onder controle van de promotor van IZKG
3. overexpressie van MYC-oncogen
4. genen voor celgroei & proliferatie

Question 18

celcycluscomponenten

Answer 18

tussen G1 & S binding van cyclines op CDK als regulatie

1) cyclines
- cycline D = 3 types
- activatie door amplificatie of translocatie
- D1 = mantelcellymfoma & plasmocytoma = oudere patienten

2) CDK’s = cyclin dependent kinase
- actievatie door amplificatie van CDK4
- liposacromen & maligne hersentumoren

–> vormt complex
- geïnhibeerd door p16

Question 19

tumorsuppressorgenen

Answer 19

1. voorkomen
   - vooral bij kinderen
   - niet levenslang vatbaar
   - inhibieren van celgroei & -proliferatie
   - blastoma vb: neuro, nefro, …
2. retinoblastoma-gen
   - maligne tumor van netvlies
   - two-hit hypothesis = oncogenesis van Knudson
   - 40% famiaal = autosomaal dominant = 1e hit in kiemcel
   - 10.000x meer kans op osteosarcomen
   - 60% niet erfelijk = beide hits in somatische cellen

Question 20

retinoblastoma-gen bij onstaan van tumoren

Answer 20

1. rust = hypofosfyleerd RB-eiwit in complex met E2F transcriptie factor
2. inhibitie van overgang
3. fosforylering RB-eiwit
4. vrijkomen E2F
5. activatie overgang G1 -> S
6. HPV viraal eiwit E7
7. inhibitie van RB-eiwit binding op E2F
8. continue stimulus
9. cervic & keelamandel kanker

Question 21

p53

Answer 21

= guardian of the genome

1. TP53 tumorsupressor gen
   - activatie = fosforylering door DNA-schade
   - weinigschade = herstel, veelschade = apoptosis
   - kanker = beide kopieën actief
   - beide kopiën inactief: two-hit
   - 50% humane kankers
2. Li-fraument syndroom
   - 1e hit = kiembaanmutatie = erfelijk
   - 25x grotere kans op kanker
   - geinduceerd door virussen: E6-eiwit van HPV = afbraak van p53
   - hogere kans op: sacromen, borstcarcinoma, leukemie, adrenocorticaal carcinoma (bijnier), astrocytoma (hersenen)

Question 22

andere tumorsupressoren

Answer 22

1. APC-gen = WNT-pathway
   - familiaal = APC = adenomatous polyposis coli of FAP = familiale adenomateuze polyposis
   - -> dominant: 1e hit = kiembaanmutatie
   - spoaradisch = verlies van beide genen
   - 75% adenomen & colorectalen carcinomen
2. p16
   - pathogenese maligne tumoren vb: familiaal melanoma
   - inactivatie door deleties, puntmutaties & promotormethylatie in kiemcellen
3. PATCHED = PTCH = sonic-hedgehog pathway
   - syndroom van gorlin (kiembaanmutatie)
   - 40% v/d basaalcelcarcinomen
   - tegengaan door sonic hedgehog patthway-antagonisten
4. NF1 = neurofibromatotis type 1
   - familiaal
   - vele neurofibromen = kwaardaardig kunnen worden
   - PZS & huid

Question 23

naamgeving van genen

Answer 23

bij mens
- afkorting in hoofdletters
- cursief geschreven
- eiwit niet cursief

Question 24

gewijzigd metabolisme

Answer 24

Warburg-effect = aerobe glycolyse
1. mutaties in oncogenen & tumorsupressor genen
2. dysregulatie van signaaltransductie cascades
3. verhoogde opname glucose & glutamine = glucose honger
4. omzetten in lactaat in aerobe omstandigheden door glutamine

opsporten = PET-scan = positron emission tomography
- tumor visualiseren door toevoegen van F18-flueredeoxyglucose

Question 25

immuunglobulines

Answer 25

= antilichamen
= 2 zware ketens & 2 lichte ketens
–> zware ketens door immuun globuline zwareketen gen

productie = plasmocyten
–> groot GA

b-lymfocyten
- AB vast op celmembraan
- BCR = b-cel-receptor
- contact = omvorming tot plasmocut
- humoraal = in vloeistoffen

t-lymfocyt
- contact enkel ter plaatse = celgebonden
- TCR

Question 26

kankercellen ontsnappen aan apoptosis

Answer 26

1. dysregulatie van apoptosis genen
   - verminderd verlies van tumorcellen
   - hogere kans voor invaderen & metastaseren
   - inactivatie van p53
   - overexpressie van BCL2-familie door translocatie met Igh immunoglobuline zware keten gen = folliculair lymfoma
2. chemo & radiotherapie
   - induceren van apoptosis door DNA schade
   - bij wild type p53 = nog werkend
   - goeie werking testiskanker & ALL bij kinderen
   - slechte werking bij plaveiselcelcarcinoma long, hoogd & hals

Question 27

eindeloos replicatief potentieel

Answer 27

= immoratileit

normale cellen: max 60-70 keer delen
-> permanente rustfase = replicatieve senescentie
–> toenemende overdracht van mutaties voorkomen

1) activatie van tumorsupressorgenen
- p53 & p61
- retinoblasoma-gen in hypogefosforyleerde toestand = celcylus-arrest
- verstoord door mutaties op epigenetische mechanismen

2) verkorting van telomeren
- telomeren = uiteindes van chromosomen
- korter elke deling
–> tekort = geen deling meer mogelijk
- kiemcellen & stamcellen = oneindigdelen
–> enzym telomerase gaat verkorting tegen
=> kanker cellen hebben stem cell-like replicatief potentieel door reactivatie van enzym

Question 28

induceren van angiogenesis

Answer 28

angiogenesis = bloedvorming
- zonder aanpassingen = max tumor van 2mm & in situ
- evenwicht tussen pro- & anti-angiogenetische factoren
- factoren door tumoren of inflammatoire cellen

1. groei van tumor
2. hypoxie
3. mutaties in tumorsupressor genen & oncogenen
4. vijgeven van pro-angiogenetische factoren bij activatie van receptor-tyrosine-kinase cascase
   - VEGF = vascular endothelial GF
   - bFGF = basic fibroblastic GF
   - HIF1-alfa = hypoxia inducible factor - alfa
5. groei van bloedvaten
6. positieve feedback van bloeddvaten
   - IGF = insuline like GF
   - PDGF = patelet derived GF
7. therapie
   - antilichaam voor VEGF
   - enkele maanden effectief
   - tegen colon & borst adenocarcinoma

Question 29

kankercellen invaderen & metastaseren

Answer 29

1. verbreken van tumorcel-tumorcel-interacties
   - normale epitheelcellen = meerdere soorten adhesie moleculen vb: E-cadherine
   - veranderingen adhesie moleculen = dissociatie
2. degradatie van ECM
   - ECM = lamina basalis & intersitiële matrix
   - aanwezig: collageen, elastine, fibronectine, proteoglycanen = GAG = vooraad groeifactoren
   - afbraak door proteasen: MMP matrix-metalloproteïnase, cathespine D, plasmogeenactivator
3. adhesie van tumor aan nieuwe ECM
   - vb door cleavage collageen IV & laminine bij metappoproteinasen
4. migratie & invasie van tumorcellen
   - door: actine, mortiliteits- & chemotactische factoren
   - afbraak van collageen & laminine = vrijstelling groeifactoren
5. interactie tussen tumorcellen & stroma
   - stroma = immuunsysteem & fibroblasen
   - beste aangepaste subclonen voor specifieke omgeving overleven

Question 30

homing van tumorcellen

Answer 30

verspreiden van tumor

1. metastases langs bloedvat & lymfe
   - primaire locatie voorspeld metastase: eerste orgaan tegenkomen
   - GI tumoren -> v. porta -> lever
   - veel weefsel -> a. pulmonalis -> long
2. metastase door homing
   - geen primaire locatie: veel circulerende cellen maar weinig metastases
   - binding op ligand specifieke adhesie- of chemokinesreceptoren = expressie door endotheel
   - seed & soil-hypothese = geschikte micro-omgeving
   - slechte soil = sterk gevasculariseerd = milt & gladspierweefsel
   - prostaat -> bot, long -> hersenen & bijnier

Question 31

multi-step carcinogenese

Answer 31

• tumoren met speficieke translocaties = potent oncogeen
  –> CML = BRC-ABL-gen

+ bijkomende mutaties nodig vooraleer echte expressie
–> progressieve accumulatie van multipele mutaties leid tot volledige maligne
- leukemieën = enkele kankers
- plaveiselcelcarcinomen = vele duizenden (langdurig roken)

Question 32

multi-step carcinogenese van colon adenocarcinoma

Answer 32

1) normaal colon mucosa
2) inactivatie van APC-gen
–> erfelijk of door somatische mutaties
3) geen verandering
4) inactivatie van 2e APC-allel
5) vorming van micropoliep = microadenoom
6) mutaties van proto-oncogenen vb: KRAS-proto-oncogen
7) vorming van poliep
8) bijkomend verlies van tumorsupressorgenen vb p53 & SMAD2/4
9) beginnend invasief adenocarcinoma door lamina basalis
10) progressief meer mutaties & hogere expressie van telomerase
+ grove structurele chromosomale alteraties = delen van chromosmen

Question 33

multi-step carcinogenese van plaveiselcelcarcinomen 1

Answer 33

= mond muscosa
1) normaal squameus epitheel
- geen architecturale atypie = normale uitrijping naar opp
- geen celpleomorfisme = kleine & regelmatige celkernen
- geen zeldzame mitosefiguren enkel is basale membraan = precusor cellen, andere cellen = geen stijging mitose
- grens van basale membraan tussen epitheel & stroma

2) hyperplasie/hyperkertose = goedaardig
- dikker epitheel = hyperplasie
- keratine vorming op huid = hyperkeratose
- klinisch richtbaar als leukoplakie = vlak wit letsel door keratine
–> nog steeds reversibel

3) dysplasie
- zelfde afwijkingen als carcinoma in situ maar minder uitgesproken
–> niet meer reversibel = teveel mutaties

Question 34

multi-step carcinogenese van plaveiselcelcarcinomen 2

Answer 34

4) ernistige dysplasie/carcinoma in situ
- in situ = geen doorbraak basale membraan
- verlies van normale maturatie = differentiatie
- cel pleomorfie = variatie van grootte & vorm
- abnormale nucleaire morfologie = groter, donkerder (hyperchromasie), onregelmatife vormen, onregelmatig chromatine
- zowel in basale membraan als epitheel verhoogde mitose
–> suprabasale mitose figuren

5) invasief plaveiselcelcarcinoma
- inflitrerende nesten
- goede differentiatie = squameus epitheel nabootsen
+ keratinisatie
- reactief tumorstroma

6) metastasering
- vroegtijdeig = lymfogeen
- laattijdig = long, lever, bot, …

–> bronchi = pseudomeerlagig = respiratoir epitheel -> squameus -> …

Question 35

kleuren van basale membraan

Answer 35

= PAS kleuring = toont suikers duidelijk
–> glycoproteïnen in basale membraan

Question 36

basis immuniteit

Answer 36

observaties
- veel lymfocyten bij tymor
- toename van kanker bij patiënten met immuundeficiënties
–> immuunrepressiva gebruiken voor hogere kans op transplantatie acceptatie kan leiden tot plaveiselcelkankers
- aanwezigheid van tumorspecifieke T-lymfocyten & antilichamen
- effect imuuntherapie

Question 37

moleculaire spelers in de immuniteit

Answer 37

1) cytokines = peptiden (eiwitten) die communicatie toelaten tussen de cellen v/h immuunsysteem
–> vb: chemkines zijn chemotactisch = aantrekken van immuuncellen

2) MHC-molecules = major histocompatibility complex-molecules
- soort receptor waar (delen van) antigenen worden “gepresenteerd” aancellen van het immuunsysteem
+ cellen die gespecialiseerd zijn = anti-geen-presenterende cellen = dendritische cellen ≈ T-helpers
- MCH-klasse-1-antigenen komt voor in alle cellen
- MCH-klasse-2-antigenen komen enkel in dendritische cellen voor

Question 38

tumorantigenen

Answer 38

= voornaamelijkste genen die herkend kunnen worden door het immuunsysteem

1) eiwitten gecodeerd door gemuteerde cellen
- oncogenen
- tumorsupressorgenen (RAS & p53)
- passenger mutaties = versterken driver mutatie

2) overgeëxprimeerde of abnormaal geëxprimeerde eiwitten
- eiwitten die normaal enkel in zwakke mate voorkomen die in hogere concentraties voorkomen
- eiwitten die maar door bepaalde cellen gemaakt kunnen worden en toch ergens anders voorkomen
–> uitzondering: kanker-testis-antigen: enkel kiemcellen in testis = geen MCH-klasse-1-antigenen vb: MAGE & BAGE

3) antigenen geproduceerd door oncogene virussen
- HPV-virus
- EBV-virus

Question 39

anti-tumor-effectormechanismen

Answer 39

1) cytotoxische T-lymfocyten = vooral bij tumoren geïnduceerd door virussen
2) NK-cellen = eerste respons zonder voorafgaande sensitisatie
3) macrofagen = geactiveerd door NK & T
–> tumorcellen vernietigen door reactieve zuurstof radicalen

Question 40

ontsnappen aan immuunsurveillantie

Answer 40

1. selectieve tumorclonen
   - immuno-editing
   - enkel subclonen die immuunsysteem kunnen omzeilen overleven
2. geen/verminderde expressie van MHC-klasse I moleculen
   - geen herkenning door cytotoxische T-cellen
3. immunoregulatie door tumorcellen
4. mutaties aan receptoren of eiwitten van antigenen
   - elkaar nier herkennen

Question 41

immuunregulatie door tumorcellen

Answer 41

1. expressie van liganden
   - PD-L1 & 2 x PD-1 = programmed death receptor
   - activeerd apoptosis bij T-lymfocyten
2. expressie van immuunsupressieve factoren door kankercellen
   - vb: TGF-beta = transforming growth factor
3. inductie van Treg
   - expressie van stimulerende facotren voor regulatorische T-cellen
   - imuunsysteem inhiberen

Question 42

immunotherapie

Answer 42

1. werking
   - antilichamen tegen PD-1 & PD-L1
   - duur & lage slaagkans = 15-20%
   - erg goed bij mensen waarbij werkt
2. gebruik
   - hoge expressie van PD-L1
   - mutaties in DNA-repair genen
   - veel mutaties = roken & melanomen door UV-licht

Question 43

familiale kankersyndromen door afwijkingen van DNA-herstel-genen

Answer 43

1. HNPP = hereditary non-polyposis colon cancer syndrome = syndroom van lynch
   - MMR-genen = DNA-mismatch repair
   - specifiek: MSH2, MSH6, MLH1 & PSM2
   - 1e hit = autosomaal dominant
   - 10-100x meer mutaties
   - hogere kans colon adenocarcinoma
2. XP = xerodema pigmentosum
   - kiembaanmutatie
   - gebrek aan nucleotide-excisie herstel = nucleotide excision repair
   - UV-licht = pyrimidine dimeren van T x C
   - interfering met replicatie
3. familiale borstkanker
   - 10% van borstkankers = familiaal
   - 50% van familiale borstkankers = BCRA 1 of 2
   - borstkanker man & vrouw + prostaat & ovraium kanker

Question 44

kankerbevorderde inflammatie

Answer 44

kanker ≈chronische inflammatie
- inflammatoire cellen = effect op omgeving die stimulerend is = cytokines
- direcht of ondirecht = endotheelcellen

1. groeifactoren
   - vrijgave door leukocyten, stromale cellen of proteasen uit ECM
   - vb: EGF
2. invasie bevorderen
   - vrijgave door proteasen = adhesiemoleculen verbreken
   - vb: TNF & EGF
3. inductie van angiogensis door VEGF
4. ontsnappen aan immuundedectie door Treg & TGF-beta