Presentazione standard di PowerPoint - Profs Area Scienze...

Genetica 6

L’ epigenetica

L’ epigenetica studia le modifiche fenotipiche EREDITABILI nell'espressione del genecausate da meccanismi diversi dai cambiamenti nella sequenza genomica. Unsegnale epigenetico è pertanto un qualsiasi cambiamento EREDITABILE che non alterala sequenza nucleotidica di un gene, ma altera la sua attività.

Tra i possibili meccanismi che possono provocare effetti epigenetici si annoverano:

• modificazioni del DNA (metilazione delle citosine da parte delle metiltrasferasi)• modificazione delle proteine (modificazioni degli istoni, quali acetilazione,

metilazione etc)

Questi processi alterano l'accessibilità fisica alle regioni del genoma sulle quali silegano proteine e enzimi deputati all'espressione genica e quindi alteranol'espressione del gene

L’ epigenetica

Epigenetics and epigenomics

The term epigenetics refers to heritable changes in gene expression (active versusinactive genes) that does not involve changes to the underlying DNA sequence; achange in phenotype without a change in genotype.

In eukaryotes, chromatin is at the heart of most epigenetic processes. The epigenomerefers to these states at the whole genome level.

Chromatin states vary from cell type to cell type and along chromosomes. Typically, amulti-cellular organism will be characterized by one genome, but by as manyepigenomes as there are cell types.

While genomic information is uniform in the different cells of complex organisms, theepigenome controls the differential expression of genes in specific cells. The programmingof gene expression profiles is therefore dependent on the epigenome. An epigenetic systemshould be heritable, self-perpetuating, and reversible

The epigenome is composed of two modules:i) a component that is part of the covalent structure of DNA, methylated cytosines

located in the dinucleotide sequence CG;ii) a noncovalent module of the epigenome, the chromatin and its associated chromatin

modifying and remodeling activities.

Epigenome

Self-propagating transcriptional states that aremaintained through feedback loops andnetworks of transcription factors (TFs) are themost common type of trans epigenetic states.

If a TF activates its own transcription, it yieldsan epigenetic state that is self-sustaining afterthe originating stimulus is removed.

After each cell division, inherited TFs resumetheir trans function on regulatory DNAsequences.

3-1 Epigenome.pdf

Nutrizione ed Epigenoma

http://learn.genetics.utah.edu/content/epigenetics/nutrition/

Since the human genome was sequenced, the term‘‘epigenetics’’ is increasingly being associated withthe hope that we are more than just the sum of ourgenes.

Might what we eat, the air we breathe, or even theemotions we feel influence not only our genes butthose of descendants? The environment cancertainly influence gene expression and can lead todisease, but transgenerational consequences areanother matter.

Although the inheritance of epigenetic characters cancertainly occur—particularly in plants—how much isdue to the environment and the extent to which ithappens in humans remain unclear

(3-4 Epigenetics and progeny.pdf)

Wrong definition of EPIGENOME!!

Nutrition and DNA methylation

http://learn.genetics.utah.edu/content/epigenetics/nutrition/

The Avy metastable epiallele resulted from the insertion of an intracisternal A particle (IAP), an endogenous retroviral element, upstream of the transcription start site of the Agouti gene!!!

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2822875/

Metastable epialleles are identical alleles that are variably expressed dueto epigenetic modifications that are established very early indevelopment.

They are most often associated with retroelements and transgenesis.

They are exceptions that prove the rule!

Metastable epialleles

For every case of stress/food/environment memory, the possibility of an epigeneticbasis must be confirmed. By definition, this requires that the phenomenon is bothstable and heritable (through cell divisions), yet independent of DNA sequence changeand thus at least in principle reversible.

A truly transgenerational stress memory is very likely to be epigenetic, but this may nothold for somatic stress memory because of the shorter duration.

The term ‘epigenetic mechanisms’ has been adopted by the scientific literature toencompass all of the parameters that impact on the structure of chromatin, includingDNA methylation, whether or not they are stably inheritable. This term provides aconvenient label for chromatin modifications (both on histones and DNA) and thus ishard to eradicate, but this wide definition has caused considerable confusion.Consequently, in the scientific field, the view has gained acceptance that the term‘epigenetic mechanisms’ should only be used when referring to truly epigeneticphenomena.

Lämke and Bäurle Genome Biology (2017) 18:124

Epigenetic phenomenonA stable and heritable (through cell divisions) change in gene expression that isindependent of DNA sequence changes and is, in principle, reversible.

Epigenetic modificationA term commonly used to describe a change in nucleosome structure caused by histonemodifications, histone variants, or modification (methylation) of the DNA. Thesechanges are not necessarily epigenetic (see ‘epigenetic phenomenon’) in the sense thatthey are stable through cell divisions, but (such as symmetrical DNA methylation) somemight be.

Lämke and Bäurle Genome Biology (2017) 18:124

Epigenetic phenomenon/modification

The prevailing assumption is that mammalian DNA methylation is located almostexclusively in the CG context. However, in particular in embryonic stem cells, a handful ofstudies have detected non-CG methylation (mCHG and mCHH, where H= A, C or T) thatcomprises almost 25% of all cytosines at which DNA methylation is identified

There are widespread differences in the composition and patterning of cytosinemethylation between human embryonic stem cells and fetal fibroblasts (fibroblasts are the most

common cells of connective tissue in animals).

Nearly one-quarter of all methylation identified in embryonic stem cells are in a non-CGcontext. Methylation in non-CG contexts show enrichment in gene bodies and depletionin protein binding sites and enhancers.

Human DNA methylome in stem cells and fibroblasts

Non-CG methylation disappear upon induced differentiation of the embryonic stemcells, and is restored in induced pluripotent stem cells.

There are hundreds of differentially methylated regions proximal to genes involved inpluripotency and differentiation, and widespread reduced methylation levels infibroblasts is associated with lower transcriptional activity.

Human DNA methylome in stem cells and fibroblasts

Fragmentation

Genome research, 19(6), 959-66

Methylation map at single base resolution in 2 cellular lines

MethylC-Seq analysis of 2 cellular lines (2 biologicalreplicates)

Human stem cellsH1

FibroblastsIMR90

Billion of reads 1.16 1.18

Gbp 87.5 91.0

Average coverage(per strand)

14.2 X 14.8 X

• H1 and H9, two human embryonic stem cell lines, show non-CG methylation in conserved positions

• IMR90 induced pluripotent stemcells (iPS) show restoration of non-CG methylation

• IMR90: fetal lung fibroblasts

• Cells H1 induced to differenziate with BMP4 (bone morphogeneticprotein 4) loose non-CG methylation, like the IMR90

In the H1 stem cells we detected abundant DNA methylation in non-CG contexts (mCHG and mCHH, where H=A, C or T)

DNA methylation sequence context is displayed according to the key and the percentage methylation at eachposition is represented by the fill of each circle.

non-CG methylation is a fundamentalcharacteristic of stem cells.

Relative methylation density withingene bodies as a function of gene expression, in H1

High expression Low expression

• positive correlation between gene expression and mCHGor mCHH density.

• highly expressed genes containing threefold higher non-CG methylation density than non-expressed genes

Promoter methylation and expression

High expressed genes

Promoter methylation levels are inversely related with the level of gene expression

Highly expressed genes have a lower promoter methylation (mCG, mCHG o mCHH) level compared to low expressed genes

Low expressed genes

• 200 different cell types

• Only 1 genome

DNA methylation is erased in the paternal and maternal genomes after fertilization and is deposited again at later developmental stages, in serum embryonic stem cells (ESCs) and in primed cells (epiblast-derived stem cells (EpiSCs) and epiblast-derived stem cell-like cells (EpiSCLCs)). DNA methylation is reduced during primordial germ cell (PGC) development. Similarly, the silencing histone marks (for example, trimethylation of histone H3 at lysine 27 (H3K27me3) and H3K9me2) increase post-implantation and are reduced in 2i-cultured ESCs and PGCs. H3K4me3 is present in broad domains in the oocyte but is restricted to transcription start sites after fertilization.

KEY POINTS1. DNA methylation patterns change through

development: naive pluripotency, pre-implantation epiblasts and primordial germ cells are associated with global DNA demethylation, whereas post-implantation epiblasts and epiblast-derived stem cells (EpiSCs) have high levels of DNA methylation.

2. Exit from naive pluripotency and embryonic stem cell differentiation is accompanied by progressive restriction of chromatin accessibility and histone acetylation.

The interplay of epigenetic marks during stem cell differentiation and development. Nature Reviews Genetics 18, 643–658 (2017)

http://philschatz.com/anatomy-book/contents/m46036.html

LA GENETICA DEI TUMORI(Cap 21 Pierce)

Popolazione USA 2009: 300 milioni.

Tasso di morte annuale negli USA: 8 su 1000. 2 su 1000 muoiono di

tumore

Neoplasia (o tumore)

Si definisce Neoplasia:

“…una massa abnorme di tessuto la cui crescita supera quella dei tessuti normali eprogredisce anche dopo la cessazione degli stimoli che l’hanno evocata” .

L’elemento cruciale di tutte le neoplasie è la refrattarietà agli stimoli predisposti alcontrollo della crescita.

Quando le normali cellule sono danneggiate, esse vengono eliminate mediante apoptosi(morte cellulare programmata). Le cellule cancerogene evitano l'apoptosi e continuano ariprodursi in maniera irregolare.

La cellula neoplastica

Trasformazione: salto da normale a maligno -passaggi intermedi non identificabili-

Il fenotipo maligno può essere caratterizzato da:

1) Comportamento in coltura

Immortalità: crescono in modo indefinito in netto contrasto con le cellule normali che possonoreplicarsi esclusivamente un numero finito e definito di volte (40-60, numero di Hayflick) e poientrano nella fase di senescenza. Cellule HeLa (Henrietta Lacks morta nel 1951 di carcinomacervicale) crescono ancora in coltura.

Perdita della dipendenza dall’ancoraggio: le cellule normali crescono se ancorate ad una superficie; lecellule trasformate crescono bene anche in un mezzo semifluido come l’agar molle

Perdita della inibizione da contatto: le cellule normali crescono fino a formare un monostratocompatto. Le cellule trasformate continuano a crescere le une sulle altre in maniera del tuttodisordinata.

Perdita dell’orientamento dipendente dal substrato: le cellule maligne che crescono su un substratodotato di una trama hanno perso in parte almeno la capacità di allinearsi seguendo la trama.

Diminuita necessità di fattori di crescita: generalmente se li producono da sole

Comportamento in coltura

Dr.ssa Elisabetta RovidaUniversità di Firenze

I fibroblasti sono cellule tipiche e più numerose del tessuto connettivo, in grado di produrre le componenti della matrice extracellulare. I fibroblasti possono dare origine ad altre cellule come le cellule ossee, gli adipociti e cellule muscolari, tutte di origine mesodermica. Si trovano anche nel tessuto cicatriziale, possiedono una modesta capacità migrante e possono intervenire nella cicatrizzazione.

2) Differenze strutturaliMancata differenziazione: le specifiche caratteristiche della cellula normale sono espresse in modo incompiuto - si parla di

anaplasia, sdifferenziazione o dedifferenziazione. La cellula tumorale non diventa matura dedifferenziandosi, ma nascegià come cellula poco differenziata e non differenzia o differenzia poco.

Crescita rapida:

- aumento della basofilia citoplasmatica (più RNA -> più proteine)

- mitosi numerose e anomale (numero di mitosi proporzionale alla velocità di crescita)

Caratteristiche bizzarre: (importante perché l’atipia tende ad essere proporzionale al grado di aggressività)

− dimensioni e forma delle cellule anomale (la cellula maligna è di solito tondeggiante e irregolare)

- il nucleo è grosso (aumento del rapporto nucleo/citoplasma; alterazioni cromosomiche)

- superficie della cellula spesso pullula di microvilli

- Secrezioni diventano disordinate (cellule ad anello con castone di adenocarcinoma mucoso)

(adenocarcinoma: neoplasia indifferenziata e quindi maligna del tessuto epiteliale, che prende origine dall'epitelioghiandolare)

Anomalie più disparate: comparsa di nuove strutture (complesso ribosoma lamella nella leucemia a cellule capellute;corpo di Auer nella leucemia mieloide acuta).


3) Comportamento dopo il trapiantoImpiegando animali opportuni che non rigettino il trapianto, le cellule trasformate se iniettate sotto cute danno luogo atumori; mentre le cellule normali muoiono o sopravvivono senza crescere.

4) Alterazioni funzionali e biochimicheMotilità e chemiotassi: le cellule trasformate sono più mobili di quelle normali, che di solito stanno ferme. Questacaratteristica spiega l’invasività (più sono mobili e più sono invasive)

Alterazioni relative alla superficie cellulare:

- ridotta adesione intracellulare (invasività)

- comunicazioni intracellulari compromesse (gap junction)

- aumentata sensibilità all’agglutinazione mediata da lectine (usato in laboratorio)

- tendenza a rilasciare molecole di superficie (enzimi per farsi strada nella matrice extracellulare, coagulazione)-marcatori tumorali

Alterazioni biochimiche:

- aumentato fabbisogno di asparagina

- anomalie legate alla eccessiva crescita e immaturità

- teoria di Warburg (i tumori fanno glicolisi con produzione di acido lattico anche in aerobiosi)


Neoplasie Maligne

• Proliferazione cellulare incontrollata

• Invasione del tessuto sano circostante

• Possibilità di metastatizzare

Neoplasia: classificazione

Neoplasie Benigne

• Proliferazione cellulare circoscritta

SarcomaTumore del tessuto connettivo, vale a dire del tessuto di sostegno dell'organismo.

CarcinomaTumore maligno di origine epiteliale.

TeratomaNeoformazione che origina da cellule indifferenziate (embrionali), ancora in possessodella capacità di evolvere verso la formazione di tessuti diversi da quelli dell’organo in cuisi sviluppano.

Invasione Locale:• una neoplasia benigna rimane localizzata nella sede di origine, e spesso (nei fibromi e

adenomi) si espande lentamente sviluppando una pseudocapsula fibrosa che la separadal tessuto circostante

Metastasi:• caratteristica principale per distinguere un tumore maligno (importanti eccezioni:

basalioma della cute e la maggior parte dei tumori primitivi del SNC)• Generalmente più un tumore è voluminoso e più alta sarà la probabilità che abbia

metastatizzato

Caratteristiche delle Neoplasie

I meccanismi della metastasi

Per metastasi si intende l’autotrapianto spontaneo delle cellule neoplastiche che, distaccatesi daltumore primario, raggiungono con varie modalità uno o più siti distanti da quello dove ha sede iltumore primario e vi si impiantano dando origine alla formazione di tumori secondari.

Le metastasi identificano in modo inequivocabile un tumore come maligno, in quanto le neoplasiebenigne non danno metastasi.

Con poche eccezioni, tutti i tumori possono metastatizzare (gliomi, carcinoma basocellulare della cute,altamente invasivi ma non metastatizzano)

Non è detto che capacità di metastatizzare sia correlata alla capacità di invadere localmente.

In generale, più il tumore è aggressivo, cresce rapidamente e presenta elevate dimensioni, più èprobabile che metastatizzi o che abbia già metastatizzato. Esistono però numerose eccezioni. Talvoltatumori piccoli, ben differenziati e a lenta crescita danno metastasi diffuse, mentre tumori che cresconorapidamente possono rimanere localizzati per anni

I meccanismi della metastasi

Vie di diffusione del tumore:

• Diffusione locale per continuità e contiguità o seguendo la via“di minore resistenza”

• Impianto diretto in cavità o superfici del corpo(transcelomatica), peritoneo, pleura, pericardio; es:carcinomaovarico

Disseminazione per via linfatica. La disseminazione delle metastasiai linfonodi segue le vie naturali del drenaggio linfatico. escarcinomi. Ruolo attivo dei linfonodi contro le cellule del tumore.

Disseminazione per via ematica. Es sarcomi

I sarcomi sono tumori del tessuto connettivo, vale a dire del tessuto di sostegno dell'organismo

I meccanismi della metastasi Le vie della penetrazione in circolo delle cellule neoplastiche:

1. Infiltrazione diretta da parte del tumore

2. Invasione da parte di singole cellule

3. Rilascio all’interno di lacune vascolari prive di rivestimento endoteliale

4. Diapedesi inversa

5. Penetrazione nei linfatici

diapedèsi indica il processo attraverso cui i leucocitimigrano, attraversando le pareti dei vasi sanguigni,in risposta a segnali chimici infiammatori.

I linfociti

I linfociti, sia a cellule B che a cellule T, circolano costantemente nei linfonodi. Vi entrano con la circolazionesanguigna e attraversano la rete di vasi sanguigni grazie ad un processo chiamato diapedesi.

I linfociti derivano dalla linea linfoide delle cellule staminali multipotenti presenti nel midollo osseo e aseconda del luogo, all'interno dell'organismo, nel quale avviene la maturazione cellulare, si ottengono duelinee linfocitarie ben distinte: i linfociti B (prendono il loro nome da un organo degli uccelli chiamato "borsadi Fabrizio" e dal fatto che nell'uomo essi prendono origine dal midollo osseo - bone marrow -) e i linfociti T(da timo).

Il luogo di maturazione dei linfociti risulta appunto diverso a seconda delle caratteristiche che questi hanno;il linfocita T infatti matura pienamente nel timo, mentre i linfociti B e NK (Natural Killer, i nostri linfociti"ancestrali") hanno piena maturazione nel midollo osseo, ovvero dove nascono.

I linfociti B, in seguito a stimolazione, sono capaci di proliferare e trasformarsi in cellule effettrici, leplasmacellule, queste ultime capaci di liberare anticorpi.

Sedi di impianto delle metastasi

Sede del tumore primario Sede di impianto delle metastasi

Mammella e prostata ossa

Polmone Ogni distretto, encefalo compreso

Colon-retto Fegato-polmone

Testicolo Polmone, fegato

Ovaio Cavità addominale, peritoneo e diaframma

• dei geni - le lesioni di particolari geni (proto-oncogeni e genioncosoppressori) sono causa del cancro;

• della cellula - il tumore si sviluppa da una singola cellula che inizia aproliferare fuori controllo (processo microevolutivo clonale);

• dei tessuti - il tumore si sviluppa attraverso vari stadi (progressioneneoplastica) che sovvertono gradualmente l’organizzazione del tessuto. Lamalignità coincide con l’invasività e la metastasi.

Il Cancro è una Malattia…

Sir Percival Pott è stato il primo che ha collegato l’elevata incidenza delcancro dello scroto riscontrato negli spazzacamini con l’esposizione cronica allafuliggine.

Epidemiologia dei tumori

Ruolo dell’attività lavorativa


Ruolo del sesso: Incidenza e mortalità riferita alla sede e al sesso dei tumori più frequenti


Andamento nel tempo: I tassi di mortalità si sono modificati nel corso degli anni.


Ruolo dell’età: in generale i tumori aumentano con l’aumentare dell’età. Alcuni tumori tuttaviasono caratteristici di una fascia di età

✓ La maggior parte dei carcinomi si manifesta in età avanzata.

✓ Leucemia acuta e tumori cerebrali (neuroblastoma) sono frequenti nell’infanzia


• la maggior parte dei tumori ha uno sviluppo clonale (originante da unasingola cellula mutata)

• una singola mutazione non sembra però essere sufficiente a sviluppareuna neoplasia…

• …l’accumulo di mutazioni nella stessa cellula “Progressione Tumorale”porta allo sviluppo neoplastico.

Neoplasie: Principi generali

L’evoluzione clonale

L’inizio di una neoplasia si verifica quando unamutazione determina un’accelerazione delladivisione cellulare. Attraverso l’evoluzioneclonale (dovuta al fatto che le cellule mutate sidividono più in fretta), si accumulano mutazionimultiple che consentono alle cellule di diventaresempre più aggressive e di aumentare ilpotenziale proliferativo

Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005

Per progressione s’intende:

“comparsa di modificazioni qualitative stabili ed irreversibili in uno opiù caratteri di un tumore in accrescimento”.

Ogni tipo di tumore analizzato sino ad ora rivela multiple alterazionigenetiche coinvolgendo sia l’attivazione di oncogeni che la perdita di genioncosoppressori.

Progressione tumorale

Progressione tumorale

• L’introduzione di geni (oncogeni attivati) in cellule normali induce latrasformazione delle stesse: perdita di inibizione da contatto eproliferazione incontrollata;

• Topi transgenici o knock-out sviluppano neoplasie ad elevataincidenza;

• Aumentato rischio di sviluppare una neoplasia di tipo familiare(mutazione di BRCA-1 e 2 è stata correlata ai tumori della mammellae dell’ovaio a caratteristica familiare);

• Ereditabilità di mutazioni genetiche di un singolo allelepredispongono la progenie allo sviluppo della neoplasia (gene Rb nelretinoblastoma).

Evidenze Genetiche della Cancerogenesi

Micro-modificazioni:

• Delezione, sostituzione etc. di una singola base.

Macro-modificazioni:

• Delezione, duplicazione, traslocazione;• Attivazione, amplificazione e riarrangiamento genico;• Variazione del numero dei cromosomi ed aumento del

contenuto nucleare di DNA.

Le Lesioni Genetiche del Cancro

I Proto-oncogeni sono geni normali che controllano numerosi processi biologici cellulari quali lacrescita, la divisione ed il differenziamento, e che possono diventare oncogenetici a causa dimutazioni o di un aumento dell’espressione. I proto-oncogeni codificano per proteine che regolano ilciclo cellulare e il differenziamento. Possono anche essere coinvolti nella trasduzione del segnale diavvio della mitosi.

Cioè, gli Oncogeni sono la versione mutata dei proto-oncogeni che codificano per:• Fattori di Crescita (e Recettori degli stessi);• Trasduttori del Segnale (ras);• Fattori di Trascrizione Nucleari (myc);• Cicline e Chinasi Cicline-Dipendenti (cdk4)…..

…in pratica tutte le tappe del controllo della proliferazione cellulare !!!

I proto-oncogeni sono “dominanti” in quanto è sufficiente la mutazione di un allele per latrasformazione delle cellule.

Oncogeni

I geni onco-soppressori sono geni normali che interrompono la divisione ed il ciclo cellulareagendo in diversi punti chiave di tali processi.

Codificano per:• Fattori che inibiscono la crescita (BRCA-1 e suo recettore ad esempio);• Molecole che Regolano l’Adesione Cellulare (DCC e APC);• Regolatori della Trasduzione del Segnale (NF1 come disattivatore di RAS);• Regolatori del Ciclo Cellulare (p21, p16 come inibitori delle cicline);• Regolatori dell’apoptosi (bcl-2 vs. bax e bad)

Gli onco-soppressori sono “recessivi” in quanto è richiesta una doppia mutazione (mutazione inentrambi gli alleli) affinchè si possa perdere la loro funzione oncosoppressoria.

Geni onco-soppressori

I geni BRCA1 e BRCA2 garantiscono la stabilità del DNA e aiutano a prevenire la crescitaincontrollata delle cellule. Mutazioni di questi geni sono state collegate all’insorgenzadi tumori al seno ed al cancro ovarico. I nomi BRCA1 e BRCA2 derivano da breastcancer susceptibility gene 1 and breast cancer susceptibility gene 2.

Secondo le stime del rischio di vita, circa il 60% delle donne (6 su10) che hanno ereditato una mutazione dannosa in BRCA1 oBRCA2 svilupperà il tumore al seno nel corso della propria vita.

Per quanto riguarda il tumore dell’ovaio, dal 15 al 40% delle donneche hanno ereditato una mutazione dannosa in BRCA1 o BRCA2svilupperà questo tumore nel corso della propria vita .

Leucemia mieloide cronica: traslocazione reciproca fra braccio lungo cromosoma 22 ed estremità braccio lungocromosoma 9 -> cromosoma 22 più corto (Filadelfia) e fusione c-ABL (tirosina kinasi ) con BCR e conseguente maggiorattività cancerogena (proliferazione cellulare) della proteina codificata


Principali effetti di Bcr-Abl

NUCLEO

Bcr-Abl 1. Stimolo alla proliferazione

4. Diminuzione della funzione

di ABL a livello nucleare:

instabilità genomica

Paxillin

F-actin

2. Diminuzione

dell’adesione allo

stroma emopoietico

Abl

3. Ridotta morte

apoptotica

Ciclo cellulare

RAS

Courtesy of Novartis Oncology

Nelle cellule ematopoietiche l’attività perpetua e incontrollata della Bcr-Abl aumenta lo stimolo allaproliferazione, mentre riduce la trasmissione del segnale di apoptosi (morte cellulare programmata) emodifica, riducendola, l’adesione cellulare alla matrice del midollo osseo.

L'Imatinib mesilato è un farmaco prodotto dalla Novartis, usato per il trattamento di certi tipi dicancro. Imatinib è stato commercializzato dall'industria farmaceutica Novartis con il nome "Gleevec"negli Stati Uniti e Glivec in Europa. Viene chiamato anche CGP57148B oppure STI571 soprattuttonelle vecchie pubblicazioni.

Imatinib è usato nel trattamento di leucemia mieloide cronica (LMC), leucemia linfoblastica acuta(LLA) Ph+, di tumori stromali gastrointestinali (GISTs) e di pochi altri tumori maligni in cui uno dei treenzimi bloccati da imatinib (ABL, KIT, PDGFR) è coinvolto nell'origine del tumore. Infatti imatinibrappresenta il primo esempio in oncologia ed ematologia di un farmaco ideato razionalmente ediretto specificamente contro la proteina anomala (Bcr-Abl ad esempio, prodotta dal cromosomaPhiladelphia o Ph) che causa un tumore umano (la LMC in questo caso).

Questo esempio dimostra come la conoscenza delle lesioni genetiche che danno origine ai diversitumori sia un indispensabile prerequisito per lo sviluppo di terapie efficaci.

Goldman JM, Milo JV, NEJM 2001; 344:1084-1086

ProteinaBcr-Abl

Substrato

Substrato

Effettore

P

Y

Y

PP

P

ProteinaBcr-Abl

Substrato

Substrato

Effettore

Y

YY = Tirosina

P = Fosfato

ATP Glivec

GLIVEC: Meccanismo d’azione


BCR-ABL: mutazioni puntiformi


La mutazione puntiforme T315I è da considerarsi "famigerata" in quanto nè Imatinib (Glivec) nè Nilotinib(Tasigna) entrambi farmaci di ricerca Novartis, sono in grado di superarla. Fortunatamente interessa un quotapiccolissima di tutti in pazienti con Leucemia Mieloide Cronica (si stima un 2-3% circa)Solitamente la T315I interessa il P-Loop che si trova in una zona molto sensibile dell'attacco alla tasca e ingenerale tutte le mutazioni in quel settore sono critiche e difficilmente superabili


Traslocazione reciproca fra cromosomi 8 e 14 causa linfoma di Burkitt (tumore cellule B) perché sposta c-MYC (stimola divisione cellulare) in una zona dove vengono espressi geni per le immunoglobuline, attivandolo in quelle cellule

Mutazioni in svariati geni contribuiscono allaprogressione del cancro del colon-retto.

Progressione lenta, possono essere necessari da 10a 35 anni per il passaggio da benigno a maligno.

Fasi precoci: inattivazione di APC -> aumentovelocità divisione cellulare e conseguenteformazione di polipo.Proto-oncogene RAS rilascia fattori di crescita chestimolano la divisione cellulare. Ras mutato ->proteina piu’ efficace.Mutazioni nell’oncosoppressore P53 aumentanoancora la proliferazione


E’ oggi ampiamente riconosciuto che le neoplasie rappresentano unamalattia genetica, sebbene in realtà poche forme vengano ereditate

Gran parte dei tumori, infatti, costituisce il risultato di mutazionisomatiche che si accumulano nel corso della vita attraverso mutazionispontanee oppure in risposta a mutageni ambientali

Neoplasie: conclusioni

Gli Organismi Geneticamente Modificati(per approfondimenti, consultare Genetica 8)

Con il termine Organismo Geneticamente Modificato (OGM) si intendono soltanto gli organismi in cuiparte del genoma sia stato modificato tramite le moderne tecniche di ingegneria genetica.

Sono pertanto definiti OGM anche quegli organismi che risultano da modificazioni che non prevedonol'inserimento di alcun gene aggiuntivo (es. sono OGM anche gli organismi nel cui genoma sono stati«spenti» dei geni), così come gli organismi in cui il materiale genetico inserito proviene da un organismo"donatore" della stessa specie.

Non sono considerati OGM tutti quegli organismi il cui patrimonio genetico viene modificato a seguitodi processi spontanei o indotti dall'uomo tramite altre tecniche che non sono incluse nella definizionedata dalla normativa di riferimento (ad esempio con radiazioni ionizzanti o mutageni chimici).

Cosa sono gli OGM

Direttiva 90/220/CE

Art. 2

Organismo Geneticamente Modificato: organismo il cui materiale genetico è

stato modificato in un modo che non avviene in natura mediante incrocio e/o

ricombinazione naturale. Nell’ambito di tale definizione:

• Una modificazione genetica è ottenuta almeno mediante l'impiego delle

tecniche elencate nell'allegato 1A, parte 1

• Le tecniche elencate nell’allegato 1A, parte 2, non sono considerate

tecniche che hanno per effetto una modificazione genetica

Cosa sono gli OGM?

Art. 3

Il presente decreto non si applica qualora la modificazione genetica sia ottenuta

con l’impiego delle tecniche elencate nell’allegato 1B

Art. 2

Organismo Geneticamente Modificato: un organismo, ad eccezione dell'uomo, il

cui materiale genetico è stato modificato in un modo che non avviene in natura

mediante incrocio e/o ricombinazione naturale. Nell’ambito di tale definizione:

• Una modificazione genetica è ottenuta almeno mediante l'impiego delle

tecniche elencate nell'allegato 1A, parte 1

• Le tecniche elencate nell’allegato 1A, parte 2, non sono considerate

tecniche che hanno per effetto una modificazione genetica

Cosa sono gli OGM?

Art. 3



Direttiva 2001-18-EC

(entrata in vigore nell’Ottobre 2002)

ALLEGATO 1A

Parte 1:

Le tecniche considerate tecniche di modificazione genetica, comprendono,

tra l'altro:

1) tecniche di ricombinazione dell'acido nucleico che comportano la

formazione di nuove combinazioni di materiale genetico mediante

inserimento in un virus, in un plasmide batterico o in qualsiasi altro

vettore, di molecole di acido nucleico prodotte con qualsiasi meno

all'esterno di un organismo, nonche' la loro incorporazione in un

organismo ospite nel quale non compaiono per natura, ma nel quale

possono replicarsi in maniera continua;

2) tecniche che comportano l'introduzione diretta in un organismo di

materiale ereditabile preparato al suo esterno, tra cui la

microiniezione, la macroiniezione e il microincapsulamento;

3) fusione cellulare, inclusa la fusione di protoplasti, o tecniche di ibridazione

per la costruzione di cellule vive, che presentano nuove combinazioni di

materiale genetico ereditabile, mediante la fusione di due o piu' cellule,

utilizzando metodi non naturali.

ALLEGATO 1A

Parte 2

Tecniche che non sono considerate tecniche di modificazione genetica

se non comportano il ricorso a molecole di DNA ricombinante o a organismi

geneticamente modificati:

• Fecondazione in vitro

• Coniugazione, trasduzione, trasformazione o qualsiasi altro processo

naturale

• Induzione della poliploidia

Art. 2

Organismo Geneticamente Modificato: organismo il cui materiale genetico è

stato modificato in un modo che non avviene in natura mediante incrocio e/o

ricombinazione naturale. Nell’ambito di tale definizione:

• Una modificazione genetica e' ottenuta almeno mediante l'impiego delle

tecniche elencate nell'allegato IA, parte 1

• Le tecniche elencate nell’allegato IA, parte 2, non sono considerate tecniche

che hanno per effetto una modificazione genetica

Art. 3



ALLEGATO 1B

Tecniche di modificazione genetica che devono essere ESCLUSE dal campo

di applicazione del presente decreto se non comportano il ricorso a organismi

geneticamente modificati come organismi riceventi o parentali:

• Mutagenesi

• Costruzione e impiego di ibridomi somatici di animali (es. anticorpi

monoclonali)

• Fusione cellulare (compresa la fusione di protoplasti) di cellule di piante che

possono essere ottenute mediante metodi tradizionali di riproduzione

• Autoclonazione di microrganismi non patogeni presenti in natura ….

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