Oncologia, lezione del 19 marzo 2007Prof Columbano a cura di Alex Pinna

[NB: i riferimenti a immagini e tabelle riguardano il I tomo della VI edizione del Robbins]

La volta scorsa abbiamo cercato di identificare le famiglie di geni le cui alterazioni sono possibilmente coinvolte nella genesi del cancro.Ricordiamo che i geni target del danno genetico sono divisi in 4 classi:

Proto-oncogeni Oncosoppressori Geni regolatori del sistema di riparo Geni regolatori dell’apoptosi

Abbiamo detto che i proto-oncogeni sono dei geni che fisiologicamente,svolgono un ruolo importante nel favorire la proliferazione cellulare (quando ve ne sia il bisogno), quindi svolgono la propria azione o in tessuti con un alto turn-over cellulare oppure in situazioni nella quale ci sia stato un danno che richiede una rigenerazione del tessuto.Ricordiamo: ONCOGENI geni trasformanti;PROTOONCOGENI controparte normale degli oncogeni.I protooncogeni (che normalmente sono dei geni espressi) possono esser in qualche modo transattivati ad oncogeni, i quali rappresentano la controparte “cattiva”. Noi possiamo considerare protooncogeni, tutti quei geni implicati in qualche modo a tutta questa serie di tappe coinvolte nella proliferazione cellulare, che vanno quindi dal primo segnale mitogenico (rappresentato dai fattori di crescita), fino all’ultimo, che è rappresentato da quei geni che codificano per le proteine che servono nei vari passaggi all’interno del ciclo; quindi la mutazione di uno qualsiasi di questi geni che sono coinvolti nei vari step dell’innesco del ciclo cellulare, può dar luogo potenzialmente ad un oncogene.Vediamo ora i meccanismi per i quali un protooncogene diventa un oncogene:

1. Alterazione nella struttura del protooncogene per: Mutazione puntiforme a carico di una delle basi che costituiscono una tripletta

codificante per un aminoacido, che a sua volta darà luogo ad una proteina; In seguito ad una traslocazione in cui delle sequenze geniche si mescolano tra di loro

dando luogo ad un gene ibrido che naturalmente codificherà per una proteina non esistente in natura, una proteina anomala. Se questa proteina anomala ad esempio possiede un’attività tirosinchinasica molto elevata, ovviamente accelererà i processi che portano alla proliferazione.

EFFETTO: PROTEINA ANOMALA

Abbiamo però altre situazioni che sono anche più comuni e in cui non si ha una modificazione della struttura del gene,ma si ha come risultato un’aumentata espressione del protooncogene. In questo caso, la proteina che si forma è una proteina normale, ma poiché questa è iperespressa (è come se si lasciasse un interruttore sempre acceso), questo favorirà la trascrizione del protooncogene che porterà a sua volta un’aumentata attività proliferativa.

2. Aumentata espressione del protooncogene con aumentata produzione di una proteina normale per:

Inserzioni Traslocazione di cromosomi Amplificazione genica

Ora rivediamo nel dettaglio tutti i meccanismi.

Mutazioni puntiformi:per quanto riguarda il gene RAS,di cui ne abbiamo parlato diffusamente nelle lezioni precedenti,sappiamo che è un gene la cui mutazione è molto comune ed è spesso associata a diversi tumori umani. In particolare, l’associazione tra mutazione del RAS e incidenza tumorale è particolarmente elevata in alcuni tumori, come ad esempio nell’adenocarcinoma del pancreas(90%), in cui praticamente in tutti i casi è presente questa mutazione; è presente in circa il 50% dei pazienti con adenomi del colon, nei tumori dell’endometrio e in misura inferiore nei tumori polmonari. La mutazione del RAS ricordiamo che è di tipo puntiforme.

Traslocazioni cromosomiche:durante la traslocazione, può accadere che un pezzo di cromosoma, andando a finire in un altro cromosoma, può andare a cadere sotto il controllo trascrizionale di geni che sono normalmente attivi (sempre dal punto di vista trascrizionale); questo sta a significare che mentre nel cromosoma di partenza (quello di origine, cioè nella situazione normale), il protooncogene veniva in qualche modo silenziato da delle sequenze adiacenti che si attivavano solo quando c’era effettivamente il bisogno di una risposta proliferativa. Invece in caso di una traslocazione, questo gene và sotto il controllo trascrizionale di un gene che lo stimola continuamente per cui avremo un iperespressione genica, derivata quindi da un eccessiva produzione di proteina normale.Nel caso di un alterazione della struttura del gene, quello che succede è che delle sequenze geniche che si trovavano in cromosomi diversi, in seguito a questa traslocazione, vengono in qualche modo a fondersi tra di loro, dando origine ad un gene ibrido, che naturalmente sarà responsabile della produzione di una proteina anormale.

Ora vediamo dei casi di tumori umani in cui noi possiamo osservare questi due meccanismi di attivazione, dovuti a traslocazioni cromosomiche:

I caso: linfoma di Burkitt (traslocazione 8-14)Il linfoma di Burkitt è un tumore indotto da virus. In questi individui noi osserviamo una traslocazione dei cromosomi 8 e 14. In questo caso il protooncogene interessato che è il myc (un fattore di trascrizione), viene deregolato in quanto o si ha una mutazione della sequenza regolatrice (quindi il gene myc funziona continuamente) oppure perché va a finire sotto il controllo di sequenze che non sono state alterate (tipo quelle del gene dell’ IgH) stimolandone la trascrizione. Questo caso non è valido solo per il linfoma di Burkitt, in quanto è un meccanismo abbastanza diffuso, tanto è vero che anche in altri linfomi noi osserviamo dei processi di traslocazione che portano ad un elevata espressione della ciclina D1,quindi anziché i fattori di trascrizione, in questo caso ad essere iperespressa sarà la ciclina D1,la quale verrà prodotta continuamente e si legherà alla CDK, fosforilerà l’ Rb e quindi stimolerà continuamente l’espressione genica.Altro esempio che abbiamo in parte citato e quello di linfomi a carico dei linfociti B, che riguarda questa traslocazione (14 - 18) e che è a carico del Bcl-2. In questo caso il Bcl-2 viene stimolato a produrre la proteina che sarà una proteina normale; questa proteina normale ha un azione anti-apoptotica, per cui, in seguito a questa traslocazione, i linfociti sopravvivono molto più a lungo di quanto non dovrebbero secondo il loro destino fisiologico.

figura pag 329 del libro:Come vedete,qui abbiamo il myc nel cromosoma 8, che in seguito a una traslocazione, va a posizionarsi nel cromosoma 14, sotto il controllo dei geni dell’Ig, i quali stimoleranno il myca trascrivere continuamente, quindi a produrre una maggiore quantità di questa proteina che comunque sarà una proteina normale.Il linfoma di Burkitt è un linfoma particolarmente presente in certe aree geografiche, come per esempio l’Africa (il 90% dei linfomi di Burkitt si hanno in Africa), e questo ha fatto pensare alla presenza di altri fattori che determinano l’insorgenza tumorale, in quanto l’infezione da questo virus è presente anche in altre zone, la cui popolazione però non và necessariamente incontro a tumori. Una delle ipotesi è che la presenza della malaria, in qualche modo agisca sul sistema immunitario favorendo l’aumento dei linfociti trasformati dal virus. La sequenza degli eventi dovrebbe essere la seguente:

1) Infezione virale di linfociti e trasformazione in linfoblasti;2) Deregolazione di c-myc per traslocazione cromosomica e trasformazione di una popolazione di linfociti in linfociti maligni (che iperesprimono il myc);3) Proliferazione in maniera incontrollata dovuta ad una diminuita risposta del sistema immunitario;

II caso: leucemia mieloide cronica (traslocazione 9-22)La traslocazione porta come risultato la formazione di una proteina anormale. Il gene importante è il gene abl, che in seguito a traslocazione si va a fondere con un altro gene che si chiama bcr; il risultato è un cromosoma aberrante (chiamato cromosoma Philadelphia) e la proteina che viene codificata da questo gene ibrido è una proteina anomala che ha come caratteristica una elevata attività tirosinchinasica (questa tirosinchinasi non è associata ai recettori di membrana, ma è una tirosinchinasi citoplasmatica).

Vediamo infine il meccanismo di AMPLIFICAZIONE GENICA; spesso questo meccanismo riguarda il gene myc( figura pag 330 del libro): la stessa copia del gene viene ripetuta tantissime volte nell’ambito dello stesso cromosoma, tanto è vero che facendo il bandeggio del cromosoma, ci troveremo davanti a delle zone omogenee, in quanto queste zone sono occupate da una serie enorme di copie dello stesso gene.La peculiarità sta nel fatto che non è lo stesso gene che lavora moltissimo, ma le tantissime copie di questo gene producono una proteina in normale quantità, ma dando come risultato una quantità di proteina in eccesso.L’amplificazione genica non è esclusiva del myc, in quanto anche nel tumore della mammella c’è un amplificazione del gene c-erb B2 e della ciclina D1.

Accanto a queste alterazioni (che riguardano spesso la struttura del gene,quindi la produzione di proteine anomale), sono state evidenziate altre modificazione definite come “epigenetiche”; queste modificazioni hanno alla base dei processi di ipermetilazione di alcune sequenze promotrici che portano all’inattivazione dei geni; se questi geni sono degli oncosoppressori, avremo il mancato controllo della proliferazione cellulare in quanto la proteina che dovrebbe controllarlo, non viene codificata.Questo tipo di processo è abbastanza frequente in diversi oncosoppressori, ma si è visto che certi tumori sono associati alla diminuzione della metilazione, perché in questo caso l’ipometilazione fa esprimere dei geni che normalmente sono inibiti e a seconda del gene di cui si tratta, la sua riespressione favorirà la proliferazione cellulare,quindi la crescita del tumore

TABELLA RIASSUNTIVA pag 321

Geni oncosoppressoriLa distinzione fondamentale tra alterazione dei geni oncogeni e alterazione dei geni oncosoppressori sta nel fatto che nel I caso si ha una produzione elevata di una proteina normale o di una proteina anomala (si ha un acquisto di funzione), nel II caso invece si ha una diminuzione del numero delle proteine che regolano negativamente (cioè ostacolano) la formazione del tumore (si ha quindi una perdita di funzione).Gli oncosoppressori hanno un nome non molto corretto dal punto di vista funzionale, in quanto dal nome, si potrebbe pensare che siano dei geni il cui ruolo sia quello di bloccare il cancro, mentre invece l’oncosoppressore è un gene che svolge una funzione di inibizione della proliferazione cellulare. Il fatto che una perdita di questi geni sia associata alla presenza di tumore ha fatto si che venissero chiamati oncosoppressori.Un’altra differenza importante è che per quanto riguarda i geni oncogeni, basta mutare un allele affinché l’oncogene possa esprimersi (la mutazione si esprime anche allo stato recessivo), mentre per i geni oncosoppressori, generalmente devono mutare entrambi gli alleli affinché venga perduto l’effetto oncosoppressore, quindi nel gene oncosoppressore l’allele normale è dominante rispetto a quello mutato.La maggior parte delle informazioni derivanti dallo studio degli oncosoppressori deriva dallo studio del gene retinoblastoma, la cui perdita viene riscontrata in 1 neonato ogni 20000; questo gene è

localizzato sul cromosoma 13. Affinché si abbia la formazione del tumore, entrambi gli alleli devono essere inattivati. E’ un tumore che colpisce prevalentemente la retina (da qui il nome), anche se in individui con questa mutazione è stato riscontrato un aumentato rischio di osteosarcomi e sarcomi di tessuti molli. Il retinoblastoma può comparire anche in individui che non hanno ereditato la mutazione (si ha un 60% di tumori detti sporadici), quindi vuol dire che le mutazioni sono insorte successivamente alla nascita. Il cancro si sviluppa soltanto quando si perde la condizione di eterozigosi (LOH = Loss Of Heterozigosi), cioè quando entrambi gli alleli sono mutati.Queste scoperte sono state fatte dal signor Knudson, che fu il primo ad ipotizzare la teoria del doppio colpo; secondo questa ipotesi, gli individui che nascono con la mutazione di un allele del gene retinoblastoma nella linea germinale e successivamente per un fenomeno casuale hanno una seconda mutazione (mutazione dell’altro allele), vanno incontro al tumore. Nei tumori sporadici invece, l’individuo nasce normale, và incontro ad una prima mutazione e successivamente va incontro ad una seconda mutazione, dando quindi la possibilità al tumore di svilupparsi.

Mutazioni di Rb e cancro:Alcuni dei quesiti che hanno sempre interessato coloro che studiavano queste problematiche erano:

Come mai se il gene Rb è così importante nel controllo del ciclo cellulare, la sua mutazione colpisce soltanto le cellule della retina?

Perché tutto sommato è così raro che la mutazione di Rb faccia in modo che si abbiano dei tumori?

Attualmente non vi è una risposta sicura a queste domande, ci sono diverse ipotesi: la prima delle quali ci dice che evidentemente nelle cellule della retina l’Rb è fondamentale (nel senso che se manca l’Rb, non c’è più controllo della crescita, quindi si ha proliferazione e si ha tumore), mentre verosimilmente negli altri organi, sia determinante la mutazione di altri geni affinché si abbia la trasformazione delle cellule. Un’altra ipotesi sostiene che la funzione del gene Rb (ricordiamo che il gene Rb fa parte di una famiglia che viene chiamata famiglia a tasca, di questa famiglia fanno parte anche i geni p107 e p130) negli altri organi venga svolta dei geni p107 e p130, quindi una modificazione del gene Rb in questi organi non avrebbe nessun significato.C’è da dire che non è necessario che l’ Rb venga mutato per avere una proliferazione tumorale, in quanto pur avendo il gene Rb normale, ma essendo in presenza di una mutazione ad esempio della ciclina (quindi una sua iperespressione), si ha una maggiore fosforilazione dell’Rb, per cui è come se l’Rb fosse stato disattivato. Infine, ci sono degli studi abbastanza recenti, in cui si sostiene che l’Rb ha anche un ruolo anti-apoptotico, cioè se si ha una delezione dell’Rb, la cellula muore, in quanto è vero che la cellula in questo stato può proliferare di più, ma va più facilmente incontro all’apoptosi, così che il cancro non si possa sviluppare. Il perché nella retina, le cellule che hanno subito la delezione del gene Rb non muoiano non si sa,però si è visto che in altri sistemi cellulari, la mancanza di Rb può portare alla morte della cellula; questo fatto spiegherebbe l’assenza di tumori nelle cellule in cui l’ Rb è stato deleto.

C’è da dire che l’Rb non è l’unico gene importante, perché ci possono essere alterazioni in tutta una serie di geni che producono proteine atte al controllo dell’entrata in ciclo della cellula, per cui qualsiasi mutazione riguardante il p16,il p21,il p27 e tutti quei inibitori dei complessi ciclino-chinasi, produrranno lo stesso effetto (morte della cellula), quindi anch’essi possono essere definiti degli oncosoppressori. In certi tumori umani associati ai virus, ad esempio negli herpes-papilloma virus, notiamo che questi virus producono delle proteine che si chiamano “e6” ed “e7”; queste proteine vanno ad inattivare o la p53 o il retinoblastoma. Il retinoblastoma viene inattivato mediante il legame con una proteina prodotta dal virus (questa proteina ha una sequenza aminoacidica molto simile a quella della proteina E2F, che agisce da fattore di trascrizione usato per la replicazione del DNA e che viene normalmente bloccato dall’ Rb), questo legame fa si che il fattore E2F rimanga libero e favorisca la replicazione del DNA.

Alcune modalità di inattivazione dell’Rb sono le seguenti:1) mutazione genetica;2) infezione virale;

3) aumento della fosforilazione per una iperespressione delle cicline;4) degradazione dell’Rb (per esempio ad opera di certe caspasi)

Questi esempi ci indicano che non necessariamente si deve avere una mutazione dell’Rb per avere la stimolazione della proliferazione, ma possono intervenire altri fattori che fanno si che questo avvenga.Un altro oncosoppressore molto noto è la p53,che viene definito come “guardiano del genoma”. Le mutazioni riguardanti la p53 (con evidentemente perdita di funzione), sono presenti in più del 50% dei casi di tumori umani. La perdita di funzione della p53 favorisce la proliferazione cellulare in quanto esso nella cellula induce l’apoptosi quando il danno all’interno del genoma è troppo grande per essere riparato, per cui in mancanza della p53 si ha lo sviluppo di cellule geneticamente alterate.Una caratteristica della p53 è che l’allele mutato si complessa a quello normale, inattivandolo completamente o facendolo comportare come un allele anomalo.Generalmente le mutazioni inattivanti la p53 sono acquisite dalla cellula somatica, infatti abbiamo pochi individui che nascono con la p53 mutata, uno di questi casi si ha negli individui affetti dalla sindrome di Li-Fraumeni. Questi individui sono generalmente predisposti ad un aumento nel numero generale di tumori in diversi organi; questi tumori tra l’altro compaiono prima di quanto non compaiano negli stessi organi di individui con una p53 normale.Anche la p53 fa parte di una famiglia che comprende altri 2 geni oncosoppressori che sono la p63 e la p73.In seguito ad un danno al DNA si attiva una chinasi (ATM) che fosforila la p53; una volta fosforilata si lega al DNA attivando geni inibitori della proliferazione come il p21, geni di riparo come il GADD45, e se tutto questo non basta,attiva poi il bax che induce l’apoptosi. Quando la p53 è mutata, questi danni non vengono identificati, il ciclo prosegue regolarmente e di conseguenza la cellula anomala prolifera acquisendo mutazioni aggiuntive e sviluppandosi come tumore maligno.Come fa la cellula a riprendere il ciclo cellulare se ha ancora la p53 che la blocca? Procede in questo modo: uno dei target della p53 è il gene mdm2 che codifica per la proteina mdm2. Questa proteina va a legare la p53 degradandola ed avviandola verso la strada dell’ubiquitina. Una volta degradata la p53, la cellula può riprendere il ciclo cellulare. Un eccesso di mdm2 determinerà (in condizioni normali) una totale degradazione della p53, stato che comporta un maggior rischio per la cellula di dividersi pur avendo il DNA danneggiato. Una iperespressione del mdm2 agisce quindi da oncogene, mentre in condizioni normali è essenziale per poter ripristinare il ciclo una volta che la p53 ha svolto le sue azioni di riparo.

p53 e tumori della pelleIl DNA (normale) di un cheratinocita normale, venendo esposto alle radiazioni ultraviolette (luce solare), subisce la formazione di addotti (nella fattispecie dimeri di timina), questi addotti vengono riparati dal NER, ripristinando una situazione normale. Può però succedere che alcuni di questi cheratinociti col DNA danneggiato, non vengano completamente riparati e vadano incontro a mutazioni. E’ possibile che una di queste mutazioni sia a carico della p53, siamo quindi nella condizione in cui un allele p53 sia mutato. Una successiva esposizione del cheratinocita alla radiazione ultravioletta favorisca la formazione di cheratosi attiniche, che è abbastanza frequente.La cheratosi attinica regredisce se si interrompe l’esposizione alle radiazioni, ma se le cellule vengono continuamente esposte alle radiazioni, si viene a creare una situazione che favorisce le cellule con l’allele p53 mutato, perché l’assenza della p53 favorisce lo svilupparsi di nuove mutazioni, ma soprattutto implica il fatto che le cellule danneggiate non vadano incontro ad apoptosi e proliferino continuamente aumentando il rischio di una mutazione all’allele p53 normale e a questo punto si passa allo stadio di carcinoma.In queste righe si evidenzia il ruolo fondamentale della p53, infatti, si può notare che mutazioni a carico del gene p53 che avvengono in stadi successivi, possono far evolvere una cellula da normale ad instabile e da instabile a cancerosa.Gli individui con mutazioni a carico del gene p53 hanno il 25% in più di possibilità di avere tumori, questi tumori non hanno una specificità d’organo e hanno la peculiarità di comparire più precocemente.

Un altro gene oncosoppressore è l’APC, una sua delezione si riscontra nel cancro associato a poliposi familiare. Questo carcinoma è frequente in individui nati con alterazione del gene APC e son caratterizzati dall’avere un numero enorme di polipi (lesioni benigne), alcune delle quali evolvono inevitabilmente a carcinoma. Abbiamo in questo caso un fenotipo caratterizzante dato dall’enorme quantità di lesioni precancerose presenti. Anche in questo caso il tumore è caratterizzato dalla perdita di entrambi gli alleli (la perdita di uno solo non basta) e l’elemento differenziale rispetto ad altri tumori è che anche i tumori sporadici (cioè quelli che si verificano in individui nati senza la mutazione dell’APC) sono caratterizzati dalla perdita dell’ APC.Si è visto in un colon normale che in seguito alla mutazione dell’APC, si ha inizialmente una sorta di iperplasia diffusa che progredisce a polipo adenomatoso, a seguire si ha un polipo displastico ( o adenoma di secondo tipo), finché si arriva al carcinoma vero e proprio che a sua volta è in grado di metastatizzare. Queste modificazioni fenotipiche sono state associate a mutazioni a carico del genoma.Vediamo ora perchè l’APC è così importante nel determinare questo tipo di tumore, che colpisce una percentuale non indifferente della popolazione.Normalmente l’APC codifica per una proteina che ha come compito fondamentale quello di legare la β-catenina, che a sua volta si lega di norma all’e-caderina al fine di stabilizzare il legame cellula-cellula. La β-catenina ha anche altre funzioni, come quella (se trasloca nel nucleo) di attivare dei protooncogeni quali il C-Myc e la ciclina D1 che stimolano la proliferazione cellulare.Se c’è l’APC, questa si lega alla β-catenina impedendole di arrivare a un concentrazione tale per cui possa traslocare nel nucleo e acquisire attività trascrizionale; inoltre la avvia verso la degradazione che avviene tramite ubiquitina.In assenza di APC, la β-catenina in eccesso rispetto alla quota che si lega all’e-caderina, si trasferisce nel nucleo dove stimola la proliferazione attivando vari protooncogeni.Ecco perché la mutazione dell’APC può spiegare l’iniziale iperplasia del colon, che a sua volta si traduce nella formazione di polipi, che a loro volta potranno evolversi nella formazione di un carcinoma.Ai carcinomi del colon dovuti a una mutazione dell’APC si aggiungono anche quelli generati da una mutazione della β-catenina.Ci sono delle mutazioni della β-catenina che fanno si che questa non sia in grado di legarsi all’APC.Per cui è come se l’APC non ci fosse, perché la mutazione della β-catenina ha reso impossibile il suo legame con l’APC e la sua degradazione. Quindi anche in questo caso la β-catenina trasloca nel nucleo stimolando la proliferazione.Mutazioni della β-catenina sono particolarmente frequenti nei carcinomi epatocellulari.

Tutti questi fattori sono inseriti in una via chiamata WNT pathway.La WNT pathway è stata studiata inizialmente nella drosophila; successivamente si è visto che questa via esiste anche nelle cellule di mammiferi.Normalmente accade che l’APC lega la β-catenina e la avvia verso la degradazione, a livello dei proteosomi. Quando arriva un particolare ligando, che si chiama WNT, questo si lega al recettore: a questo punto c’è tutta una serie di modificazioni per le quali l’APC si stacca dalla β-catenina, la quale trasloca nel nucleo e si associa ad un altro fattore di trascrizione, che si chiama TGF, e stimola la proliferazione di quei protooncogeni che a loro volta stimoleranno la proliferazione della cellula.La β-catenina è anche legata alla caderina, e questo serve a mantenere le cellule attaccate fra di loro.Nel caso di una mutazione che porti alla delezione dell’APC, la β-catenina non è degradata, e va nel nucleo attivando costantemente la proliferazione cellulare.Quindi, il carcinoma del colon associato a poliposi familiare è dovuto a una delezione dell’APCla quale fa si che la β-catenina induca l’espressione di geni che stimolano la proliferazione cellulare.

Un altro oncosoppressore può essere considerato il recettore del TGF-βFisiologicamente il ruolo di questo recettore è appunto quello di legare il TGF-β e di trasmettere dei segnali alla cellula affinché questa smetta di dividersi.

Nel caso in cui si abbia una mutazione di questo recettore, tale che non venga riconosciuto il fattore di crescita ( in questo caso negativo,cioè è contro la crescita ) è come se non ci fosse il TGF-β: la cellula non riconosce più dei segnali di controllo negativo, per cui essa si divide continuamente.Questo di seguito è il caso di carcinoma del colon non associato a poliposi familiare; questo carcinoma ha come fase molecolare un’alterazione a carico di geni che codificano per sistemi di riparo che vengono definiti mismatch. La mancanza di un efficiente sistema di riparo che corregga le mutazioni che potrebbero venire a formarsi nel DNA, fa si che possano essere colpiti altri bersagli.Uno di questi bersagli è il recettore del TGF-β; per cui, quando un individuo nasce con un alterazione al sistema di riparo, il fatto che il DNA non venga corretto efficacemente porta all’accumulo di altre mutazioni, una delle quali è a carico di questo recettore.A questo punto, quella cellula, non è più in grado di recepire dei segnali negativi che arrivano dall’esterno e continua a dividersi anche quando non dovrebbe farlo.

La stessa cosa potrebbe succedere se dovessimo avere delle mutazioni a carico delle proteine SMAD-2 e SMAD-4, in quanto esse si trovano a valle del recettore del TGF-β.Infatti, lo stesso recettore, dopo essersi legato al proprio ligando, favorisce il reclutamento di SMAD-2 e SMAD-4. Queste proteine vengono fosforilate, entrano nel nucleo e si legano a particolari sequenze del DNA.A questo seguono diverse risposte a livello cellulare:

Differenziamento Inibizione della crescita Riproduzione di matrice extracellulare Apoptosi

A noi interessano soprattutto l’inibizione della crescita e l’apoptosi. Infatti SMAD-2 e SMAD-4 trasmettono il segnale che arriva dall’attivazione del recettore e da un lato bloccano la proliferazione delle cellule, dall’altro inducono l’apoptosi delle cellule stesse.Entrambi questi due eventi sono negativi per delle cellule che vogliono sviluppare cancro: muoiono un maggior numero di cellule e le altre non riescono a dividersi.Se c’è una mutazione a carico del recettore, per cui non viene riconosciuto il TGF-β, tutta la trasmissione dei segnali non avviene e la cellula si divide e soprattutto non muore.Stessa cosa accade se il recettore del TGF-β è normale e la mutazione si presenta a carico delle proteine SMAD, poiché il segnale arriva ma non può essere trasmesso al DNA,in quanto i trasduttori del segnale stesso sono mutati.

Anche le caderine possono essere classificate come oncosoppressori.Queste sono delle molecole che tengono le cellule attaccate fra loro: una perdita delle caderine, favorisce il distacco di cellule che sono state già modificate, facilitando il loro allontanamento dal tumore primario, la loro invasione del tessuto circostante, la digestione della matrice extracellulare, la loro emissione in circolo ed eventualmente la capacità metastatica.La perdita delle caderine è stata osservata in diversi tipi di tumore,come quello dell’esofago, del colon, della mammella, dell’ovaio, della prostata.

Un’altra categoria di oncosoppressori è rappresentata dal gene PTEN.Queste proteine sono degli inibitori della proliferazione perché inducono il p27.p27 inibisce i complessi ciclino-chinasi, inibisce la produzione dell’Rb e quindi blocca il ciclo.In molti carcinomi, soprattutto in quelli dell’endometrio e nei glioblastomi, questo gene è deleto, per cui non può inibire la p27 e quindi non può inibire il ciclo cellulare: ciò spiega la aumentata crescita di queste cellule.

NF-1 è il gene che codifica per la neurofibromina. Questa ha un’azione GTPasica: favorisce il legame fra RAS e GDP, inattivando il RAS stesso. Mancando l’azione GTPasica il RAS rimane legato al GTP e stimola la via delle maf-chinasi che a loro volta stimola la proliferazione delle

cellule, ed è responsabile della neurofibromatosi che, tra le altre cose, porta alla formazione di centinaia di piccoli tumori.

Un altro oncosoppressore è il KLF6.Una mutazione di questo gene è stata riscontrata nel 70% dei tumori della prostata.Anche questo agirebbe inducendo gli inibitori dei complessi ciclino-chinasi quali la p21, per cui è chiaro che se questo gene è deleto, la proteina non potrà attivare il p21 e ancora una volta le cellule potranno dividersi in maniera più rapida.

L’INK4, anch’esso inibitore dei complessi ciclino-chinasi, è presente nel 20% dei melanomi familiari, nel 50% di adenomi pancreatici sporadici e carcinomi dell’esofago.

I geni che sembrano essere associati con l’insorgenza tumorale hanno quasi sempre un meccanismo d’azione comune: quello di bloccare il ciclo cellulare per cui la loro delezione fa si che le cellule non rispondano più a degli stimoli regolatori.Per concludere, gli oncosoppressori sono dei geni che regolano negativamente la crescita,la loro delezione porta alla perdita della loro funzione e quindi facilita la proliferazione cellulare.Alcuni di questi stimolano anche l’apoptosi.Nella maggior parte dei casi è necessario che ci sia la mutazione di entrambi gli alleli affinché il gene perda la propria funzione.

Geni del sistema di riparo.Ricordiamo a proposito il carcinoma del colon non associato a poliposi familiare: in questo caso i carcinomi non insorgono su polipi adenomatosi e gli individui nascono con un numero di polipi assolutamente normale: il problema sta nel fatto che l’evoluzione da polipo a carcinoma è molto rapida. Invece, nel caso del carcinoma del colon dovuto alla perdita dell’APC, gli individui nascono con centinaia di migliaia di polipi, su alcuni dei quali insorge in seguito il carcinoma.Dunque la differenza fondamentale che può essere riscontrata nel quadro clinico del paziente sta nel fatto che :

nel 1° caso, il carcinoma è caratterizzato da una fase di progressione estremamente rapida: questo è probabilmente dovuto a quel fenomeno di instabilità genomica creato dall’assenza di efficienti sistemi di riparazione del DNA. Una mutazione facilita la seconda, la terza, la quarta, la quinta (ecc..) per cui, l’evoluzione in senso neoplastico di queste lesioni risulta rapidissima;

nel 2° caso, in cui si riscontra la presenza di tantissime lesioni pre-neoplastiche iniziali,e la perdita dell’APC è come se favorisse il processo di iniziazione. L’enorme quantità di cloni pre-neoplastici facilita la possibilità che alcuni di questi (presumibilmente in modo random) possano evolvere a carcinoma.

Sempre parlando di mutazioni di geni dovute all’alterazione dei sistemi di riparo possiamo parlare dei geni BRCA-1 e BRCA-2 .Questi possono essere definiti come oncosoppressori. Sono coinvolti esclusivamente nei tumori della mammella a carattere familiare, (in tumori sporadici non ci sono mai). La loro funzione è poco chiara: sono sicuramente coinvolti nei cosiddetti “sistemi di riparazione per ricombinazione”.

L’atassia teleangectasica è una sindrome associata all’aumento di linfomi perché questi individui sono ipersensibili a possibili sostanze in grado di danneggiare il DNA. Quindi è un’alterazione generica dei sistemi di riparo che hanno come tratto comune quello di non portare alla mancanza della proteina ATM, che funziona da sensore, fosforilando la p53 e quindi attivando i meccanismi di riparo p53 dipendenti.

Geni preposti alla regolazione di fenomeni di morte cellulare per apoptosi

Alterazioni a carico del BCL-2: abbiamo dei linfomi a cellule b,nelle quali nell’80% dei casi avviene la traslocazione dei cromosomi 14 e 18;questi pazienti presentano una iperespressione del BCL-2. Il BCL-2 è un anti-apoptotico e questo può essere dimostrato: se prendiamo un campione di linfociti di un normale paziente e li mettiamo in coltura, questi muoiono se non vengono aggiunte alcune sostanze quali l’interleuchina. Invece i linfociti di pazienti affetti da iperespressione del BCL-2 sopravvivono in coltura anche in assenza di interleuchina. Evidentemente essi hanno acquisito qualche capacità che li rende più resistenti alla loro normale morte fisiologica.In termini pratici possiamo dire che questi linfociti, anziché morire dopo un certo periodo di tempo continuano a vivere: questo porta a un accumulo degli stessi linfociti e quindi alla formazione di un linfoma.

TABELLA RIASSUNTIVA pag 332

Per concludere parliamo di un altro aspetto, abbastanza scollegato da quanto è stato detto finora secondo il quale il cancro non è altro che l’espressione di una fuga della cellula dalla senescenza. Dunque la cellula tumorale avrebbe trovato in qualche modo il sistema per non invecchiare (in senso cellulare). Questo ha portato negli ultimi anni ad attribuire un ruolo molto importante a degli enzimi che si chiamano telomerasi:questi sarebbero i responsabili del fatto che una cellula non rispetti più quell’orologio biologico secondo il quale dovrebbe morire dopo un certo numero di cicli replicativi.Ci sono degli esperimenti vecchissimi che dimostrano che i fibroblasti umani si dividono per un centinaio di volte e dopodichè non si dividono più, avendo raggiunto la senescenza replicativi.Solo di recente si è trovata una possibile spiegazione a questo fenomeno.Noi sappiamo che tutte le cellule vanno incontro a un certo numero di cicli replicativi, numero che varia da un tipo cellulare all’altro, ma che rimane costante nell’ambito di ogni singolo tipo cellulare:questo fenomeno è stato definito come “senescenza replicativa”.Qualche anno fa è stato osservato che ogni volta che la cellula si divide si ha la perdita di un piccolo pezzo del tratto terminale del cromosoma (telomero), per cui il cromosoma si riduce man mano che la cellula si divide. Dunque ogni volta i telomeri si accorciano e vengono liberati dei frammenti di DNA che avrebbero un effetto inibitorio nei confronti della replicazione della cellula.Questo processo avviene fino a quando il rimaneggiamento del cromosoma arriva a un punto tale per cui è impossibile la replicazione cellulare. Successivamente si è osservato che le cellule germinali, che hanno una grande capacità di crescita, presentano invece la forte attività dell’enzima telomerasi, che previene la perdita de telomeri.Ogni volta che la cellula si divide il cromosoma ha sempre la stessa dimensione perché il telomero viene costantemente riformato.La telomerasi è assente nelle cellule somatiche (che non hanno capacità di replicazione illimitata).A questo punto, se abbiamo delle cellule germinali (caratterizzate da una crescita illimitata) che hanno una forte attività delle telomerasi e delle cellule adulte che non hanno le telomerasi, che succede se trasferiamo le cellule adulte con la telomerasi?Riusciamo ad aumentare l’estensione di vita della cellula adulta, dunque le telomerasi sono importanti nel proteggere dalla riduzione del telomero; riduzione che porterebbe alla perdita della capacità replicativa e, in ultima analisi, alla senescenza replicativa.Osservando le cellule tumorali si è visto che in esse si ha una riattivazione delle telomerasi: il tumore dunque presenta delle cellule che non vanno incontro a senescenza replicativa.

Ricordare di iscriversi al test di sabato 31 marzo entro lunedì 26 in istituto.