Sammanfattningen s. 354 - 377 Flashcards
Beskriv de mutationer som leder cellen till neoplasi.
De mutationer som driver cellen till neoplasi kan antingen vara på tu- mörsuppressorgener så cellens försvar mot tumörbildning minskar eller på onkogener så cellens tendens att bli tumöraktig stiger, normalt väger tu- mörsuppression tyngre men med tillräckligt många mutationer kan cancer- tendensen bli större. Det nns fyra typer av mutationer som kan drabba våra gener.
Den första typen av mutation är aktiveringen av proto-onkogener till ak- tiva onkogener. Proto-onkogener är normalt bara gener som driver cellens mitos, de gener klassas som proto-onkogener för om de uppregleras (genom mutation) börjar cellen dela sig ovanligt mycket. Onkogener kan även kom- ma från andra organismer såsom viruset HPV som för in två gener E6 och E7 som är onkogener, detta hjälper virusets fortspridning men är för oss ett onkogen. De esta onkogener är dominanta.
Nästa mutation berör tumörsuppressorgener (även kallade gatekeeper- genes) som i motsats till proto-onkogener ska begränsa celldelning. Mutatio- ner som leder till en inaktivering av tumörsuppresorgener gör att det krävs mindre för att cellen ska gå i mitos men majoriteten av mutationerna är re- cessiva så dubbla mutationer krävs. Om en cell tappar båda sina alleler för en tumörsuppressorgen kallas det loss of heterozygosity. Om en mutation är dominant kallas den haploinsu cient vilket är när en vanlig allel ändrar sin fenotyp långsamt och till slut är den en dominant nedreglerande mutation som nns naturligt i en population.
Den tredje gruppen är mutationer av övervakningsgener som inte är direkt kopplade till cancerutveckling men spelar en roll för att bevaka och reparera genomet. Mutationer stänger av övervakningsgener så genomet inte längre kontrolleras efter fel och skador uppkommer lättare. Den här muta- tionen är oftast recessiv.
Den sista mutationen berör microRNA. microRNA är 19-24 nukleoti- der långa RNA-strängar som reglerar mRNA och kan öka och minska hur mycket de translateras. Det nns ca 1400 typer av miRNA som är närva- rande i translationen av i princip all mRNA. Mekanistiskt så binder miRNA till mRNA och binder den perfekt så klyvs mRNA vid bindningsplatsen och binder miRNA svagt metyleras mRNA så translation minskar, så aktivitet från miRNA minskar genuttrycket. miRNA skapar problem när den muterar och uttrycks i fel kvantitet gällande onkogener och tumörsuppressorgener.
De miRNA som verkar på tumörsuppressorgener kallas onkomiRNA och de som verkar på onkogener kallas tsmiRNA. Cancerdrivande mutationer uppre- glerar onkomiRNA så tumörsuppressorgener underuttrycks eller nedreglerar tsmiRNA så onkogener överuttrycks.
Varför säger man att cancer är en monoklonal sjukdom?
Cancer uppkommer från en individuell cell som ger upphov till alla can- cerceller, det är en monoklonal sjukdom. Flera egenskaper tyder på att cancer uppkommer från en unik cell: undersöker man kvinnor med cancer ser man att alla tumörceller har samma X-kromosom aktiverad vilket inte vore fallet om många celler tillsammans hade bidragit till cancer, alla cancerceller uppvisar samma antikroppsvariant och alla celler uppvisar liknande ovanliga translokationer. Trots att cancer uppkommer från en cell så blir cancern ändå väldigt heterogen, dottercellerna utvecklar många olika fenotyper så tumören ser i sutändan ut att bestå av olika celltyper. Varför cancern utvecklar olika fenotyper är man inte helt säker på men sannolikt beror det på en kombina- tion av 1) genetisk drift och epigenetiska förändringar, 2) tillgång till näring och närhet till blodkärl, samt 3) uppkomsten av stamceller vars dotterceller får gemensamma egenskaper.
Beskriv cancerstamceller.
Cancerstamceller är en speciell typ av cancercell, observera att cancerstam- celler är inte den första cancercellen utan det är en dottercell som börjar skapa många egna dotterceller. Cancertamceller liknar normala stamceller i att de skapar en dottercell och själva fortsätta mitosen, de är även mera resi- stenta mot cytostatika och strålning. Man ett att cancerstamceller är viktiga för progression och återfall av cancer och är därför viktiga terapeutiska mål.
Vilka är de sex hallmarks of cancer?
- Ständig tillväxtstimulering
- Förlorad tillväxthämning
- Metastasering
- Oändlig replikation
- Angiogenes
- Förlorad apoptosförmåga
Hallmarks of cancer: beskriv ständig tillväxtstimulering.
I de normala vävnader råder en homeostas mellan alla proteiner som dri- ver en process i olika riktningar, såsom den in ammatoriska processen vars proteiner är i balans med varandra. På samma sätt är pro-mitogena och anti- mitogena proteiner i balans så man kan njustera tendensen till mitos och det är viktigt för att bevara en vävnads struktur och cellernas funktion. Av de pro-mitogena generna är majoriteten proto-onkogener eftersom en muta- tion kan leda till ett överuttryck som förskjuter homeostasen åt det mitogena hållet.
Pro-mitogena gener kodar för receptorer för tillväxtfaktorer, receptorernas signalkaskader, proteiner i kärnan som reglerar transkription och proteiner som driver cellcykeln. Till exempel kan receptorer för tillväxtfaktorer mutera så de inte kan stängas av, uttrycks mera, eller är permanent aktiverade obe- roende av ligand. Cellen kan även skapa tillväxtfaktoren för sin receptor och autokrint driva sin egen tillväxt. På samma sätt kan signalkaskadens prote- iner muteras så de blir permanent aktiverade eller uttrycks mera och därför
ökar kaskadens domino-e ekt, de proteiner som driver negativ återkoppling av signalkaskaden kan också mutera och bli inaktiva.
Den vanligast muterande ge-
nen för ökad tillväxtstimulering är
RAS-genen som uttrycker pro-
teiner RAS, det är en GTPas
som aktiverar Ras-MAPK-vägen och
ökar transkription. Vid mutation
av RAS-genen blir RAS perma-
nent aktiverad (sk konstitutivt ak-
tivt) och ökar proteinsyntesen av
mitogena proteiner. Bland alla tu-
mörer har 30% av dem en mu-
terad RAS-gen och det är van-
ligast bland kolon- och pancrea-
scancer. E ekterna av en mute-
rad RAS är många, förutom mi-
togena proteiner så hämmas apop-
tos, cellmorfologin ändras mm. Om RAS muteras tillsammans medp53 får cellen en stark cancertendens.
Om tillväxtstimuleringen ökar för
mycket och för snabbt kan det
tvärtom vara negativt för en cancers utveckling. Blir cellen för mitogen kan den istället genomgå apoptos eller gå i senescens, det betyder ‘att bli gam- mal’ och innebär att cellen förblir permanent i G0 och aldrig mera delar sig.
Hallmarks of cancer: beskriv förlorad tillväxthämning.
Den här ‘hallmark’ är andra sidan av myntet för homeostasen av mitos, en förlorad tillväxthämning gör att cellen får en mindre förmåga att stoppa cell- delning. Kombinerat med ständig tillväxtstimulering förskjuts homeostasen kraftigt mot en ständig celldelning. De gener som hämmas är ofta tumorsupp- ressorgener men även gener som reglerar och kontrollerar celldelningen för skador och andra problem. De två mest kända tillväxthämmare är RB och p53
RB är ett protein som kontrolle- rar cellcykeln och tillåter övergång- en från G1 till S-fas. RB fosforylerar E2F som då bli inaktiverad, E2F vill aktivera transkription av S-fasgener så cellen går vidare i mitosen men det förhindras av RB. När RB själv blir fosforylerad så inaktiveras RB och E2F blir inte fosforylerd och är aktiv, E2F driver då transkriptionen av S-fasgener och cellen går vidare med mitosen. Till detta system nns proteiner p16INK4a som hämmar fos- foryleringen av RB, då ökar tenden- sen att gå till S-fasen.
Mutationer som påverkar RB kan uppkomma både på fosforyle- ringen av RB, p16INK4a, RB och E2F. Om någon av dessa gener muteras kan RBs förmåga att re- glera cellcykeln skadas allvarligt, mutationen av RB är dock reces- siv så båda allelerna måste mute- ra för att RB ska förlora sin funk- tion.
P53 är ett viktigt protein som kon-
trollerar stora delar av cellens väl-
mående och tillåter fortsatt levnad och celldelning beroende på cellens sta- tus, är cellen sjuk uttrycks mer p53 och cellen kan dö eller sluta dela sig. Att stänga av p53 är därför en stor framgång för en cancerutveckling.
Ca 50% av alla tumörceller har mutationer i sin p53-gen, vissa p53- mutationer är dominanta och en muterad allel räcker för att inaktivera p53. Dessa mutationer är ofta missense-mutationer så gener uttrycks fortfarande. Anledningen till att mutationen är dominant avslöjas av hur p53 fungerar. Ett p53-protein bildar en tetramer så fyra p53 sitter ihop i ett komplex som verkar på cellen. Antag nu att en allel är defekt och stör komplexets funk- tion, då kan vi ha 16 kombinationer mellan den friska och sjuka allelen, 15 av 16 kombinationer har minst en sjuk p53 och är därmed aktiverad. Detta kallas en dominant-negativ mutation. Alltså minskar p53s e ekt med 16
gånger.
Andra mutationer är inte lika dramatiska, p53-genen kan inaktiveras så den inte uttrycks och då är mutationen recessiv och kräver en ‘loss of he- terozygosity’ för att p53 ska inaktiveras. Dessutom kan p53-genen få nya funktioner av en mutation som bidrar till cancerutvecklingen. Regleringen av p53 sker med MDM2 som skyddar cellen från ett överut- tryck av p53, den ger en negativ återkoppling till p53 så i friska celler är mängden p53 lågt. Vid stress inhiberas MDM2 så detta inte sker. Paradoxalt så har cancerceller ofta väldigt höga mängder p53 utan att cellen regleras eller går i apoptos, orsaken är tvåfaldig. Å ena sidan kan p53 vara muterad så den inte längre har en negativ återkoppling och MDM2 förblir lågt, eller så hjälper en mutation på RB till. Som vi mins leder muterat RB till en ökning avE2F,E2Färäveneninducerareavp14ARF sominhiberarMDM2.Dvsnär E2F är högt stängs MDM2 av. På så sätt är även RB och p53 kopplade och synergeras, dvs om p53 får en gain of function’-mutation ökar dess e ekt av att RB inhiberar E2F.
Hallmarks of cancer: beskriv upphävd apoptos.
Tumörceller kan upphäva sin förmåga till apoptos genom p53 så att trots skador i genomet och andra stressfaktorer (såsom brist på ‘feel good’ signaler) så fortsätter tumörcellen att leva. Den kan även autofagocytera sig själv vid näringsbrist för att få näring och som på grund av det kan överleva behandling och ge ett återfall. En tumör kan även reglera sin tendens till nekros så tillväxtstimulerare och andra pro-onkogena ämnen frisätts i miljön.
Det nns ganska många vägar som leder till apoptos och en hel del av dem är reglerade av p53, så en mutation av p53 även viktig här. Alla apoptotiska signaler konvergerar mot mitokondrien där en gemensam apoptotisk väg tar vid.
Hallmarks of cancer: beskriv oändlig replikation.
Även om en tumörcell kan aktivera sin celldelning spelar det ingen roll för efter 50-70 replikationer kommer cellens telomerer vara så korta att cellen går i en kris: antingen blir den senescent eller går i apoptos. Detta måste en cancercell kunna övervinna för att bilda en tumör. När telomererna blir tillräckligt korta går cellen i en kris och det sker med hjälp av p53 och RB, två proteiner vi har blivit välbekanta med. Muteras dessa så kommer cellen inte gå in i en kris utan den kommer fortsätta sin celldelning och då tar andra system kontrollen. En anledningen till att vi har telomerer är så att cellen inte ska tro att kromosomändarna är ‘double-strand breaks’ och sätta ihop dem, så därför kommer det vara just det som händer. Cellen kommer slå ihop kromosomer slumpmässigt och genom era cellcykler bilda nya double-strand breaks som påverkar genomet helt godtyckligt. Om enzyemt telomeras reaktiveras under denna process kommer cellen få tillba- ka sina telomerer och cellen kan dela sig oändligt många gånger. Vi har en cancer.
Hallmarks of cancer: Beskriv angiogenes.
Syre, näringsämnen och avfall kan i vår kropps mikrologiska värld endast färdas ca 3mm genom vävnader, alltså måste alla celler ha en blodkärl inom 3 mm. För att en neoplasi, benign såväl som malign, ska kunna växa bortom ca 3mm i diameter måste neoplasin stimulera angiogenes så tumören kan växa sig större. Dessutom krävs en neoplasi för att kunna metastasera. Det är inte bekräftat men teorin är att det råder här också en homeostas mellan pro-angiogena och anti-angiogena substanser som bestämmer ifall angiogenes ska ske eller inte. De två vanligaste inducerare och hämmare av angiogenes är VEGF och TSP-1 respektive, även här spelar p53 en roll och stimulerar en hämning av angiogenes.
Neoplasier stimulerar angiogenes genom att tumörceller eller in ammato- riska celler utsöndrar pro-angiogena faktorer som kommer antingen a) stimu- lera närliggande blodkärl att skicka utskott mot neoplasin eller b) rekrytera endotelceller från benmärgen och skapar nya kärl (e.d. vaskulogenes). De blodkärl som bildas av en neoplasi är inte som vanliga blod- kärl, de är väldigt läckande, di- laterade och dåligt sammanfogade. Man kan tänka sig att en tu- mörs blodkärl är byggda utan struk- turell tanke eller känsla för vad som är lagom, det ska vara myc- ket blod och kärlen ligger kao- tiskt. En teori man har haft är att om man hämmar angiogenes så kan man hämma utvecklingen av tumö- rer över 2mm, ett läkemedel ut- vecklades med funktionen att den försökte hämma angiogenesen i tu- mörer. Läkemedlet är en antikropp mot VEGFR-2 så mängden pro- angiogena faktorer sjunker. Tyvärr såg man ingen e ekt på överlevnad vid behandling, kortsiktigt gav be- handlingen en normalisering av tu- mörens kärl så de liknade normala kärl i andra vävnader men långsik- tigt bättrades inte prognosen.
Anledningen till att terapin in-
te hjälpte tros vara att cancercellen
känner av den hypoxiska miljön som
orsakas av en något minskad angio-
genes, då packar cellen ihop sina sa-
ker och yttar. Cancerceller övergår
från epitelial form till mesenkymal
och vandrar ut från deras närvaran-
de position till ett bättre ställe där näring och syre nns i större mängd.
Hallmarks of cancer: beskriv metasasering.
Angiogenes har en till viktig uppgift för en malign cancers utveckling: det ger cancern förmågan att metastasera till nya vävnader. Vid cancer dör man inte för att tumörcellerna gör någon speci k sak utan för att cancern är på en så dålig plats (e.g. hjärnan) så när den växer till sig är e ekten så illa på kringliggande vävnad att man dör eller att cancern metastaserar sig så mycket att era organ slutar fungera för att cancern äter dem.
När cancerceller metastaserar [se gur 3.12 gör den det antingen ut i de kärl som skapats från angiogenesen eller genom lymfsystemet, cancer som har utvecklats långt brukar metastasera till lokala lymfkärl. När metastaser går ut i blodkärlen brukar de oftast fastna i den första kapillärbädden de går in i, dock ska det noteras att majoriteten av alla metastaser lyckas inte skapa nya tumörer.
Det som får en cancercell att metastasera är om miljön blir ogynnsam (hypoxisk), av in ammation samt av faktorer såsom TGF-β. En tumörcell är först epitelial och genomgår epitelial-till-mesenkymal övergång (EMT), då förlorar cellen sin strukturella polaritet, adhesionsproteiner mm. Då kan cel- len röra sig fritt ut till blodet och tillbaka in igen vid ett senare tillfälle. Då genomgår cellen den motsatta övergången MET.
Beskriv hur cancer behandlas samt hur man vill utveckla cancerbehandlingarna.
Idag behandlas cancer på era sätt: genom kirurgi, strålning, cytostatika, och det nns vissa målsökande behandlingar som jagar cancerceller medan de övriga är ospeci ka och tar både cancer och övrig vävnad. Det som är gemensamt för alla de här behandlingarna är att de inte är speci ka för cancer utan skadar hela organismen och trots de framsteg vi har i cancer är prognosen fortfarande ett myntkast om man överlever eller icke.
De absolut viktigaste uppdragen för oss kommer vara att förebygga can- cerprevalensen genom prevention, förbättra behandlingen för den enskilda patienten genom individualiserad behandling samt hitta sätt att detek- tera cancer tidiare i utvecklingen.
Det man försöker göra är att utveckla behandlingar som är 1) målsökan- de för cancerceller och lämnar friska celler ifred, 2) anpassad till den exakta cancerformen, 3) anpassad till individens unika tillstånd och förutsättningar samt 4) kunna upptäcka cancer i tidigare stadier för enklare behandling. För
att uppnå detta måste många problem övervinnas såsom att ha bra analy- tiska metoder för att bedöma en patients tillstånd, en ökad kännedom om cancerns natur för att bättre förstå cancer i detalj, och såklart behandlingar som kan särskilja på målceller och friska celler.
Några idéer för målsökande behandlingar har varit att hämma proteiner som är viktiga för cancerutveckling eller att skapa vaccin så immunförsvaret blir bättre på att bekämpa utvecklingen av tumörceller och så funderar man också på genterapi för att reparera skadade gener. Kort sagt vill man ut- veckla behandlingar mot varje hallmark av cancer, och ju er hallmarks som identi eras destå er mål för behandling nns det.
Beskriv cancerprevention.
Det absolut bästa sättet att bekämpa cancer är prevention, ca 1/3 av all cancer kan förebyggas innan den ens uppkommer. All cancer kan inte förebyggas men sett från era perspektiv är prevention den mest kostnadsef- fektiva metoden för att minska förekomsten av cancer. Världshälsoorganisa- tionen satte sig ned nyligen och tittade igenom era rapporter och fastställde tolv vägledningar för att minska förekomsten av cancer.
- Använd ej tobak, framför allt rökning
- Rök inte hemma
- Behåll en hälsosam kroppsvikt
- Var aktiv dagligen och begränsa tiden du är sittande
- Ät hälsosamt
- Begränsa eller undvik alkohol
- Undvik mycket sol, i synnerhet för barn
- Skydda dig mot cancerframkallande ämnen
- Minska radonhalter i ditt hem
- Kvinnor: Amning minskar moderns cancerrisk. Undvik hormonbehandling för klimakteriebesvär
- Barn: Vaccinering mot Hepatit B och C samt HPV för kvinnor
- Delta i screeningprogram
Hur diagnosticerar man cancer?
När frågeställningen cancer dyker upp tas patienten igenom era tester för att bedöma saken, man utför kliniska, radiologiska och laborativa under- sökningar men den absolut bästa är cell/vävnadsundersökningar. Att ta en biopsi från den relevanta vävnaden och titta på den under ett mikroskop är guldstandarden för bedömningen av cancer, alla andra avancerade analytiska metoder vi har är hjälpmedel: all cancer bekräftas genom mikroskopet. Själv- klart används histologiska färgningar, immunohistokemi är också en väldigt vanlig metod som används, men i slutändan sker bedömningen genom patologens mikroskop och där kan hen bedöma tumörens typ (ursprung fenotyp), malignitetsgrad (benign/malign) och stadium (in situ/invasiv). De vävnadsprover som tas förvaras sen i para n som har en sekel-lång
hållbarhet eller kan frysas ned och bevarad i -70 grader celsius är provet lagrad ca 20 år. Med para n kan man fortfarande titta på prover från 1940 och kvaliteten är den bästa, det är standard för nästan hela världen. Nack- delen är att det tar minst en arbetsdag att få svar då xeringstiden är lång och molekyler degraderas så DNA, RNA och proteinprover blir dåliga. Med frys- xering är hållbarheten mindre likaså kvalitén på den histologiska bil- den men alla molekyler blir perfekt bevarade och xeringstiden är minimal kanske någon timme för den totala processen.
Som sagt får patologen ett vävnadsprov med en frågeställning om det är cancer, då brukar det ingå speci ka frågor såsom
- Cancerfrågeställning
- Tumörtyp
- Primärtumör eller metastas eller recidiv
- Tumörens grad och stadie
- Specifika tumöregenskaper
Och då tar patologen främst tag i mikroskopen för att besva- ra detta med en PAD (Patolo- gisk Anatosik Diagnos). Det abso- lut vanligaste tecknet på att en väv- nad är neoplastisk och på vägen till en cancer är att är celler- na är utspridda som en matta och utan någon ordning [se gur 3.14]. På cellulär nivå tittar man istället på en cell och letar ef- ter cellatypi, det har tre känne- tecken: 1) en förstorad cellkärna i förhållande till cytoplasman, 2) en oregelbunden kärna, 3) mörk- färgade zoner där kromatinisering ökat.
Beskriv atypiska celler och vävnader.
Om celler kan vara atypiska kan man fråga sig om vävnader också kan vara det, och vi har redan nämnt utseendet av en ‘matta’ men det är ett speci kt fall. Generellt kan man säga att en viktig atypi för vävnader är dyplasi [se sida 266], men även då kan dysplasi vara ofarligt.
Tittar vi på en basalcellspapillom (en typ av hud äck) med frågeställning- en om det är malignt [se gur 3.16] tar man ett vävnadssnitt3 som man sedan tittar på och då det är ett papillom ser vi självklart ett hudlager större än hos resten av huden. Tittar vi på cellerna syns det även att de följer samma mönster som övriga hudceller och är en stark indikator på att papillomet är benign.
Jämför detta med en mera utvecklad dysplasi som blir till en neoplasi och sedan cancer. En neoplasi, eller en grov dysplasi, är samma sak som en cancer in situ [se gur 3.17 T.v.] och kännetecknas av en mera utbred cellatypi och ostrukturerade vävnader men det påminner fortfarande om hudepitel. När en neoplasi utvecklats till en fullbordig cancer [se gur 3.17 T.h.] är detta dock förvärrat och cellerna är helt atypiska och vävnaden påminner inte längre om hud, in ammation kan också förekomma och blodkärl är mer frekventa.