Онкогенетика

Август 13, 2022

Главная
Медицина
Онкогенетика

Содержание

2. ОНКОГЕНЕТИКА направление генетики, изучающее причины и законы возникновения и функционирования опухоли.
3. ОПУХОЛИ Доброкачественные: Экспансивный медленный рост; Не прорастают в окружающие ткани; Имеют капсулу, отграничивающую опухоль от окружающих
4. ОПУХОЛЬ Новообразование, неоплазма - патологическое образование, характеризующееся неконтролируемым размножением клеток с нарушением их роста и дифференцировки,
5. Опухоли Саркомы (опухоль возникает в мезенхимальной ткани, например в костях, мышцах, соединительной ткани или в тканях
6. Основные причины смерти в популяции (по данным ВОЗ)
7. КАНЦЕРОГЕНЫ физические ультрафиолетовое и ионизирующее излучение; химические асбест, компоненты табачного дыма, афлатоксины (загрязнители пищевых продуктов) мышьяк
8. КАНЦЕРОГЕНЕЗ Канцерогенез — сложный патофизиологический процесс зарождения и развития опухоли. (син. онкогенез). Канцерогенез — сложный многоэтапный
9. Генетические аспекты канцерогенеза Генетический аппарат клеток обладает сложной системой контроля деления, роста и дифференцировки клеток Протоонкогены
10. Гены-супрессоры опухолей Функции генов-супрессоров противоположны функциям протоонкогенов. Гены-супрессоры оказывают тормозящее влияние на процессы клеточного деления и
11. Онкогены – мутировавшие протоонкогены Протоонкогены – в нормальных клетках стимулируют клеточное деление Примеры (EGFR, KRAS, MET,
12. .
13. Опухолевые супрессоры Gatekeepers (хранители клеточного цикла) - Контролируют клеточный рост и деление, останавливая клеточный цикл, вызывают
14. Клеточный цикл G1 – пресинтетический период S – синтетический период Автокаталитическая G2 – постсинтетический период интерфаза
15. Митотическая активность клеток различных тканей Постоянно делящиеся в обновляющихся тканях (клетки базального слоя покровного эпителия, в
16. АПОПТОЗ генетически запрограммированная гибель клеток многоклеточного организма. Роль апоптоза: необходим для нормального формирования органов в онтогенезе,
17. В норме апоптоз начинается с активации так называемых «рецепторов смерти» на поверхности мембраны клетки путем присоединения
18. Индукция апоптоза
19. Внешний путь активации апоптоза Внешний путь начинается со связывания CD95 со своим лигандом, CD95L. В результате
20. Внутренний путь активации апоптоза Внутренний путь апоптоза запускается различными воздействиями (отсутствие ростовых факторов, стресс и повреждение).
22. Современная двухударная модель канцерогенеза
23. Хромотрипсис
24. Хромоплексия
25. Сравнение хромотрипсиса и хромоплексии
26. Категис
27. Эволюционная теория Ч.Дарвина Раскрывает пути и закономерности эволюционного процесса видообразования Впоследствии она оказалась применима для других
28. Гетерогенность опухолевых клеток Существуют две основные гипотезы происхождения гетерогенности опухолевых клеток: различные субклоны опухолевых клеток возникают
29. Гетерогенность опухолевых клеток Естественная клональная эволюция происходит за счет внутренних механизмов и определяется драйверными мутациями (возникающими
30. Прогрессирование рака
31. Прогрессирование рака Constant population
32. Прогрессирование рака Advantageous mutant
33. Clonal expansion Прогрессирование рака
34. Saturation Прогрессирование рака
35. Advantageous mutant Прогрессирование рака
36. Wave of clonal expansion Прогрессирование рака
38. Борьба с гетерогенностью - Найти (targetable) события, которые произошли на ранней стадии и поэтому есть у
39. Мутации драйверы и мутации пассажиры
40. Возникающие генетические изменения в опухолевых клетках не всегда приводят к функциональным последствиям, часть из них нейтральны.
43. Генетические нарушения Делеции целых хромосомных районов, содержащих гены супрессоры опухолевого роста (потеря гетерозиготности); Дупликации или амплификации
44. ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ наследственные и ненаследственные изменения в экспрессии конкретного гена без каких-либо соответствующих структурных изменений в
46. Аномально метилированные промоторные районы (CpG-островки) составляют 100-400 в каждой опухоли.
47. Метилирование ДНК является ценным биомаркером для диагностики рака 1. Целый ряд генов, прямо или косвенно вовлеченных
48. Частоты метилирования генов-супрессоров при раке почки В опухолях метилирование VHL определено в 14.2%, RASSF1 – 52.8%,
49. Методы анализа метилирования 1. Метилчувствительная ПЦР (NotI, EagI, SacII, HpaII, HhaI) аналитическая чувствительность - 1: 2000
50. Системы молекулярных маркеров метилирования
51. Метилирование промоторных районов генов RASSF и р16 достоверно чаще происходит в клетках уротелиальных карцином с инвазией
52. Метилирование позволяет предсказать поведение опухоли (эффективность терапии, метастазирование): - метилирование WIT1 коррелирует с хеморезистентностью при ОМЛ;
53. Метилирование ДНК, как диагностический маркер онкологического заболевания, имеет ряд преимуществ перед другими маркерами Мы определяем положительный
54. Молекулярные маркеры, определяемые на ранних стадиях канцерогенеза.
55. Метилирование позволяет более точно классифицировать типы и подтипы опухолей: - гиперметилирование BRCA1 обнаружено при раке молочной
56. Структура хроматина и модификация гистонов (James Larkin et al., 2012)
57. Карта метилирования и ацетилирования гистонов при почечно-клеточных карциномах (James Larkin et al., 2012)
58. РНК-интерференция: процесс подавления экспрессии гена на стадии транскрипции, трансляции, деаденилирования ил деградации мРНК при помощи малых
59. МикроРНК - некодирующие РНК, состоящие из 18-24 нуклеотидов и регулирующие экспрессиюдо 30% генов человека. Микро РНК
60. Чиповые технологии для высокопроизводительного генотипирования Affymetrix Agilent technologies Genepix Asper Biotech Perkin Elmer Illumina
61. Белок р53 Фактор апоптоза p53 определяет повреждения ДНК останавливает синтез ДНК до тех пор, пока не
63. Белок р53 Синдром Ли Фраумени Наследственная предрасположенность к раку с вероятностью 90% до возраста 60 лет
64. Ретинобластома Злокачественная опухоль глаза, развивается преимущественно в детском возрасте из тканей эмбрионального происхождения. Диагностируется в возрасте
65. Ретинобластома Наследственная: Аутосомно-доминантный тип наследования У носителей гена RB 90% шанс развития ретинобластомы Опухоли в обоих
66. Ретинобластома Спорадическая: Мутации в обеих копиях гена RB1 Опухоль поражает только один глаз Риск опухолей другой
67. Ген RB1 Расположен на хромосоме 13q14 и кодирует белок pRB pRB – негативный регулятор клеточного цикла
68. Рак молочной железы В Европе ежегодно диагностируется 430000 новых случаев рака груди ~5% у лиц с
69. Критерии для постановки диагноза наследственного рака молодой возраст возникновения онкологического заболевания; Наследственный анамнез (наличие в семье
70. BRCA1 Повышенный риск других видов рака Рак груди 56%-87% (часто с ранним началом) Второй первичный рак
71. BRCA2 Другие виды рака: поджелудочной железы, меланома Рак груди (50%-80%) Рак яичников (15-27%) Рак груди (7%)
72. Экспрессия повышена в точке перехода из фазы G1 в фазу S и в течение фазы S
73. Скрининговые обследования: Маммография/МРТ Профилактическая мастэктомия ~90% снижение риска Профилактическая двусторонняя сальпингооофория ~96-98% снижение риска рака яичников
75. Показания: 2 родственников первой или второй степени с раком груди в возрасте до 50 лет 3
76. BRCA1 – ассоциированные опухоли – подходы к терапии - Пациенты хорошо отвечают на лечение фармакологическими ингибиторами
77. Тактика ведения пациентов с
79. Наследственный рак предстательной железы
80. Ключевые молекулярные маркеры рака предстательной железы Эпигенетические изменения Метилирование генов p16, HIC1, N33 и GSTP1 в
84. Скачать презентацию

Слайд 2

ОНКОГЕНЕТИКА
направление генетики, изучающее причины и законы возникновения и функционирования опухоли.

Слайд 3

ОПУХОЛИ
Доброкачественные:
Экспансивный медленный рост;
Не прорастают в окружающие ткани;
Имеют капсулу, отграничивающую опухоль от

окружающих тканей;
По гистологическому строению мало отличаются от тканей, из которых они произошли;
Не метастазируют;
Не рецидивируют после радикального удаления;
Не влияют на общее состояние организма.
Злокачественные:
Быстрый инфильтративный рост с прорастанием в окружающие ткани;
Метастазируют;
Рецидивируют;
Вызывают интоксикацию.

Слайд 4

ОПУХОЛЬ
Новообразование, неоплазма - патологическое образование, характеризующееся неконтролируемым размножением клеток с нарушением

их роста и дифференцировки, обусловленным изменением их генетического аппарата.

Слайд 5

Опухоли
Саркомы (опухоль возникает в мезенхимальной ткани, например в костях, мышцах, соединительной

ткани или в тканях нервной системы)
Карциномы (опухоль возникает в эпителиальной ткани - в эпителии клеток кишечника, бронхов или протоках молочных желез)
Злокачественные неоплазии гемопоэтической и лимфоидной ткани (лейкозы и лимфомы, захватывающие костный мозг, лимфатическую систему и периферическую кровь)

Слайд 6

Основные причины смерти в популяции (по данным ВОЗ)

Слайд 7

КАНЦЕРОГЕНЫ
физические
ультрафиолетовое и ионизирующее излучение;
химические
асбест,
компоненты табачного дыма,
афлатоксины (загрязнители

пищевых продуктов)
мышьяк (загрязнитель питьевой воды);
биологические
вирусы
бактерии
паразиты

Слайд 8

КАНЦЕРОГЕНЕЗ
Канцерогенез — сложный патофизиологический процесс зарождения и развития опухоли. (син. онкогенез).
Канцерогенез — сложный многоэтапный

процесс, ведущий к глубокой опухолевой реорганизации нормальных клеток организма.
Из всех предложенных к настоящему моменту теорий канцерогенеза, мутационная теория заслуживает наибольшего внимания. Согласно этой теории, опухоли являются генетическими заболеваниями, патогенетическим субстратом которых является повреждение генетического материала клетки (точечные мутации, хромосомные аберрации и т. п.). Повреждение специфических участков ДНК приводит к нарушению механизмов контроля за пролиферацией и дифференцировкой клеток и, в конце концов, к возникновению опухоли.

Слайд 9

Генетические аспекты канцерогенеза
Генетический аппарат клеток обладает сложной системой контроля деления, роста

и дифференцировки клеток
Протоонкогены
Протоонкогены это группа нормальных генов клетки, оказывающих стимулирующее влияние на процессы клеточного деления, посредством специфических продуктов их экспрессии.
Превращение протоонкогена в онкоген (ген, определяющий опухолевые свойства клеток) является одним из механизмов возникновения опухолевых клеток.
Это может произойти в результате мутации протоонкогена с изменением структуры специфического продукта экспрессии гена, либо же повышением уровня экспрессии протоонкогена при мутации его регулирующей последовательности (точечная мутация) или при переносе гена в активно транскрибируемую область хромосомы (хромосомные аберрации).

Слайд 10

Гены-супрессоры опухолей
Функции генов-супрессоров противоположны функциям протоонкогенов. Гены-супрессоры оказывают тормозящее влияние на процессы клеточного деления и

выхода из дифференцировки. Доказано, что в ряде случаев инактивация генов-супрессоров с исчезновением их антагонистического влияния по отношению к протоонкогенам ведет к развитию некоторых онкологических заболеваний.
Таким образом, система протоонкогенов и генов-супрессоров формирует сложный механизм контроля темпов клеточного деления, роста и дифференцировки. Нарушения этого механизма возможны как под влиянием факторов внешней среды, так и в связи с геномной нестабильностью — теория, предложенная Кристофом Лингауром и Бертом Фогельштейном.
По мнению некоторых ученых, ещё одной причиной возникновения опухолей мог бы быть врождённый или приобретённый дефект систем репарации клеточной ДНК. В здоровых клетках процесс репликации (удвоения) ДНК протекает с большой точностью благодаря функционированию специальной системы исправления пострепликационных ошибок. В геноме человека изучено, по крайней мере, 6 генов, участвующих в репарации ДНК. Повреждение этих генов влечёт за собой нарушение функции всей системы репарации, и, следовательно, значительное увеличение уровня пострепликационных ошибок, то есть мутаций (Lawrence A. Loeb).

Генетические аспекты канцерогенеза

Слайд 11

Онкогены – мутировавшие протоонкогены
Протоонкогены – в нормальных клетках стимулируют клеточное деление
Примеры

(EGFR, KRAS, MET, MYC)

Слайд 12

.

Слайд 13

Опухолевые супрессоры
Gatekeepers (хранители клеточного цикла)
- Контролируют клеточный рост и деление, останавливая

клеточный цикл, вызывают апоптоз
- Примеры: p53, RB1, APC, PTEN
Gatetakers (гены общего контроля)
- Связаны с репарацией ДНК, поломка ведет к накоплению мутаций
- Примеры: BRCA1, BRCA2, MLH1, MSH2

Слайд 14

Клеточный цикл
G1 – пресинтетический период
S – синтетический период Автокаталитическая
G2 – постсинтетический

период интерфаза

Слайд 15

Митотическая активность клеток различных тканей
Постоянно делящиеся в обновляющихся тканях (клетки базального

слоя покровного эпителия, в том числе эпителия ротовой полости, клетки эпителия кишечника, кроветворные клетки костного мозга, рыхлая и плотная соединительная ткани).
Не размножающиеся в обычных условиях, но делящиеся при процессах репаративной регенерации или в культуре (клетки печени, лейкоциты).
Утратившие способность делиться (нейроны, эритроциты, мышечные).

Слайд 16

АПОПТОЗ
генетически запрограммированная гибель клеток многоклеточного организма.
Роль апоптоза:
необходим для нормального формирования

органов в онтогенезе,
контролирует число клеток,
обеспечивает ликвидацию клеток с нарушениями структуры или функции генетического аппарата,
обеспечивает аутопрофилактику онкологических заболеваний.

Слайд 17

В норме апоптоз начинается с активации так называемых «рецепторов смерти» на

поверхности мембраны клетки путем присоединения к ним специальных молекул , например, фактора некроза опухолей TNF (tumor necrosis factor).
Сигналы выживания от окружения клетки и от внутренних сенсоров, контролирующих целостность клетки, в норме поддерживают механизм апоптоза в состоянии готовности.
Если клетка теряет контакт с окружением или в ней происходит невосстановимое внутреннее повреждение, клетка входит в апоптоз. Клетки, которые одновременно получают конфликтующие сигналы о продолжении или прекращении цикла деления также переходят в апоптоз.

АПОПТОЗ

Слайд 18

Индукция апоптоза

Слайд 19

Внешний путь активации апоптоза
Внешний путь начинается со связывания CD95 со

своим лигандом, CD95L. В результате этого происходит димеризация рецептора и, соответственно, его цитоплазматических доменов смерти, которые активируют внутриклеточный адаптерный белок FADD. Этот белок активирует прокаспазу 8, которая формирует смерть-индуцирующий сигнальный комплекс (DISK). Прокаспаза 8 активируется путем расщепления на более мелкие субъединицы, высвобождая каспазу 8. Каспаза 8 затем активирует другие каспазы, такие как каспаза 3 (исполняющая каспаза), которая расщепляет ДНК и другие субстраты, вызывая гибель клетки.

Слайд 20

Внутренний путь активации апоптоза
Внутренний путь апоптоза запускается различными воздействиями (отсутствие

ростовых факторов, стресс и повреждение). Активация этого пути ведет к повышению проницаемости наружной мембраны митохондрий с последующим выходом цитохрома C, который инициирует апоптоз.
Целостность митохондриальной мембраны регулируется про- и антиапоптотическими белками семейства BCL2. Активность проапоптотических белков, BAX и BAK ингибируется антиапоптотическими белками семейства BCL2 и BCL-XL. Третья группа белков (т.н. BH3-only белки: BAD, BID и PUMA) регулируют баланс между про- и антиапоптотическими членами семейства BCL2. BH3-only белки стимулируют апоптоз, нейтрализуя действие антиапоптотических белков (BCL2, BCL-XL). Когда суммарный эффект всех экспрессируемых белков BH3 «перекрывает» антиапоптотическое действие белков BCL2/BCL-XL, белки BAX и BAK активируются и формируют поры в митохондриальной мембране. Цитохром С выходит в цитозоль, где связывается с APAF-1, активируя каспазу 9.

Слайд 21

Слайд 22

Современная двухударная модель канцерогенеза

Слайд 23

Хромотрипсис

Слайд 24

Хромоплексия

Слайд 25

Сравнение хромотрипсиса и хромоплексии

Слайд 26

Категис

Слайд 27

Эволюционная теория Ч.Дарвина
Раскрывает пути и закономерности эволюционного процесса видообразования
Впоследствии она оказалась

применима для других биологических систем, включая процессы злокачественной трансформации. Согласно теории клональной эволюции опухолей (Novell 1976) изменчивость является ресурсом для образования новых опухолевых клонов, а естественный отбор – основой для выживания приспособленных агрессивных клонов опухолевых клеток
Следствием клональной эволюции опухоли является генерация внутриопухолевого разнообразия или внутриопухолевой гетерогенности, которая характерна для большинства опухолей

Слайд 28

Гетерогенность опухолевых клеток
Существуют две основные гипотезы происхождения гетерогенности опухолевых клеток:
различные

субклоны опухолевых клеток возникают из различных тканевых стволовых клеток, каждая из которых имеет свой тренд трансформации (поликлональная концепция),
различные клоны опухолевых клеток возникают из первоначального клона вследствие всевозможных генетических и/или эпигенетических изменений в процессе эволюции (моноклональная концепция)
Внутриопухолевая гетерогенность как следствие клональной эволюции объясняет определенные особенности опухолевого развития: наличие опухолевых клонов с индивидуальным набором признаков (например, варианты мутаций не одинаково распределены в опухолевых клетках), сосуществование морфологически различающихся структур в составе опухоли, наличие нейтральных отношений между опухолевыми клонами (без заметных фенотипических последствий), появление злокачественных клеток, устойчивых к лекарственному воздействию и, что самое главное, различный ответ опухолей на терапию. Эволюция и естественный отбор опухолевых клонов в процессе образования опухоли и последующий канцерогенез может быть назван естественной клональной эволюцией.

Слайд 29

Гетерогенность опухолевых клеток
Естественная клональная эволюция происходит за счет внутренних механизмов и

определяется драйверными мутациями (возникающими за счет ошибок репарации или репликации, под действием канцерогенов и др.), генетической нестабильностью и, главным образом, факторами микроокружения, формирующими среду для трансформации клеток и их выживания.
Следствием естественной клональной эволюции является формирование в опухоли пространственной внутриопухолевой гетерогенности, при которой морфологически слабо различающиеся опухолевые клетки могут образовывать различные морфологические структуры или представлять различные популяции, одни из которых могут получить селективное преимущество и привести к прогрессии опухоли. Приобретение клеточными популяциями новых генетических нарушений также может способствовать получению ими конкурентных преимуществ в условиях выборочного давления факторов стромального микроокружения.
Это преимущество может заключаться в увеличении скорости роста субпопуляции, приобретении способности к заселению новых ниш (инвазии и метастазированию) и «ускользанию» от действия противоопухолевых препаратов и иммунитета

Слайд 30

Прогрессирование рака

Слайд 31

Прогрессирование рака
Constant population

Слайд 32

Прогрессирование рака
Advantageous mutant

Слайд 33

Clonal expansion
Прогрессирование рака

Слайд 34

Saturation
Прогрессирование рака

Слайд 35

Advantageous mutant
Прогрессирование рака

Слайд 36

Wave of clonal expansion
Прогрессирование рака

Слайд 37

Слайд 38

Борьба с гетерогенностью
- Найти (targetable) события, которые произошли на ранней стадии

и поэтому есть у большинства клеток опухоли
Ультраглубокое секвенирование для поиска редких клонов
Определить доминантный клон. Биопсии рецедивов и метастазов. Повторные биопсии во время прогрессии, малоинвазивные методы диагностики (циркулирующие опухолевые ДНК)

Слайд 39

Мутации драйверы и мутации пассажиры

Слайд 40

Возникающие генетические изменения в опухолевых клетках не всегда приводят к функциональным

последствиям, часть из них нейтральны. В этой связи важной является концепция первичных и вторичных «драйверных» мутаций и мутаций «пассажиров», т.е. мутаций, повышающих приспособленность опухолевых клеток, и нейтральных или негативных нарушений, соответственно.

Слайд 41

Слайд 42

Слайд 43

Генетические нарушения
Делеции целых хромосомных районов, содержащих гены супрессоры опухолевого

роста (потеря гетерозиготности);
Дупликации или амплификации районов, содержащие клеточные протоонкогены, факторы роста и др.;
Микросателлитная нестабильность;
Транслокации, инверсии хромосомного материала, в результате которых могут образовываться химерные гены, имеющие онкогенные функции;
Мутации, которые могут активировать протонкогены (100) или инактивировать гены –супрессоры (150).

Слайд 44

ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
наследственные и ненаследственные изменения в экспрессии конкретного гена без

каких-либо соответствующих структурных изменений в его нуклеотидной последовательности.
Основные эпигенетические механизмы регуляции экспрессии генов:
Метилирование ДНК
Модификация гистонов
РНК-интерференция (изменение экспрессии микроРНК)

Слайд 45

Слайд 46

Аномально метилированные промоторные районы (CpG-островки) составляют 100-400 в каждой опухоли.

Слайд 47

Метилирование ДНК является ценным биомаркером
для диагностики рака
1. Целый ряд

генов, прямо или косвенно вовлеченных в канцерогенез, инактивируется посредством метилирования;
2.   Метилирование генов, вовлеченных в канцерогенез, не наблюдается в ДНК из нормальных тканей;
3.   Метилирование генов, вовлеченных в канцерогенез, может быть определено в биологических жидкостях организма и соответствует профилю метилирования ДНК, выделенной из соответствующей опухоли;
4. Частоты аномального метилирования множества генов значительно превышают частоты структурных повреждений тех же генов при канцерогенезе;
5.   Лабораторные исследования подтверждают, что метилирование является одним из наиболее ранних событий в канцерогенезе;
6.   Многочисленные исследования показывают, что метилирование ДНК, как биомаркер, является высоко специфичным и чувствительным;
7.   Разработаны методы, позволяющие проводить качественный и количественный анализ метилирования ДНК.

Слайд 48

Частоты метилирования генов-супрессоров при раке почки
В опухолях метилирование VHL определено в

14.2%, RASSF1 – 52.8%, FHIT – 54.3%, SFRP1 – 33.1% и CDH1 – 41.7% случаев.
Метилирование как минимум одного из исследованных генов обнаружено в 85.0%. Эти гены можно рассматривать в качестве компонентов системы маркеров метилирования при раке почки.

Слайд 49

Методы анализа метилирования
1. Метилчувствительная ПЦР (NotI, EagI, SacII, HpaII, HhaI)
аналитическая

чувствительность - 1: 2000
2. Метилспецифическая ПЦР
Трансформация цитозина в урацил бисульфитом Na
аналитическая чувствительность - 1: 1000
3. MethylLight – метилспецифическая ПЦР в реальном времени
аналитическая чувствительность - 1: 10000
4. Метилспецифическое секвенирование
5. Биологические микрочипы низкой и высокой плотности
(позволяют анализировать конкретные гены и искать новые дифференциально метилированные гены)
6. Высокотехнологичные методы анализа in silico (АИМС)
(позволяют искать новые дифференциально метилированные гены)

Слайд 50

Системы молекулярных маркеров
метилирования

Слайд 51

Метилирование промоторных районов генов RASSF и р16 достоверно чаще происходит

в клетках уротелиальных карцином с инвазией в подслизистый слой (рТ1) и может рассматриваться как маркер инвазивного роста опухоли. Аномальное метилирование промоторного района гена р14 ассоциировано с полифокальным ростом опухоли.

Метилирование CDH1 ассоциировано с прорастанием опухолью капсулы почки (Р = 0.024) и наличием метастазов на момент постановки диагноза (Р = 0.001). Метилирование RASSF1 чаще встречается в умеренно-, чем в высокодифференцированных первичных опухолях (Р = 0.047). Метилирование RASSF1 и CDH1 может рассматриваться в качестве неблагоприятного прогностического маркера на различных стадиях рака почки.

Метилирование RASSF1A, определенное в сыворотке крови пациентов с РМЖ во время терапии томоксифеном, свидетельствует о наличии метастазов, неэффективности лечения и крайне неблагоприятном прогнозе заболевания.

Метилирование MGMT коррелирует с успешным лечением глиом Темодалом.

Метилирование позволяет прогнозировать течение
заболевания и эффективность терапии.

Метилирование генов N33, CDH1, DAPK при раке желудка определяется во всей слизистой желудка, что свидетельствует о ее вовлеченности в опухолевый процесс.

Слайд 52

Метилирование позволяет предсказать поведение опухоли (эффективность терапии, метастазирование):
- метилирование WIT1

коррелирует с хеморезистентностью при ОМЛ;
- метилирование MGMT коррелирует с успешным лечением глиом кармустином, а В-клеточных лимфом – циклофосфамидом;
- метилирование DAP-киназы свидетельствует о благоприятном прогнозе при немелкоклеточном раке легкого;
- метилирование APC в плазме крови пациентов с аденокарциномами свидетельствует о коротком сроке выживаемости;
- метилирование RASSF1A, определенное в сыворотке крови пациентов с РМЖ во время терапии томоксифеном, свидетельствует о наличии метастазов, неэффективности лечения и крайне неблагоприятном прогнозе заболевания;
- метилирование генов-супрессоров, в том числе PCDHB и BLU, ассоциировано с плохой выживаемостью пациентов с нейробластомой, вне зависимости от амплификации N-myc.

Слайд 53

Метилирование ДНК, как диагностический маркер онкологического заболевания, имеет ряд преимуществ перед

другими маркерами
Мы определяем положительный сигнал – гиперметилирование ДНК в опухолевой клетке.
Потерю гетерозиготности или изменения в экспрессии гена в опухоле-вой клетке определить сложнее при наличии большого количества нормальной ДНК и РНК.
ДНК, содержащая метилированные районы, более стабильна, чем РНК и легко выделяется из большинства биологических жидкостей организма и фиксированных тканей.
Возникнув в опухоли однажды, метилирование поддерживается в течение жизни этой опухоли.

Слайд 54

Молекулярные маркеры, определяемые на ранних стадиях канцерогенеза.

Слайд 55

Метилирование позволяет более точно классифицировать типы и подтипы опухолей:

- гиперметилирование BRCA1 обнаружено при раке молочной железы и яичников, но его нет в колоректальных раках и при лейкозах;
- гиперметилирование VHL обнаружено только в светлоклеточных карциномах почки;
- гиперметилирование p15 обнаружено при ОМЛ и ОЛЛ, p16 – не метилирован;
- гиперметилирование p16 обнаружено при Ходжкинской лимфоме, p15 - не метилирован.
При ХМЛ метилирование обоих генов не выявлено.

Слайд 56

Структура хроматина и модификация гистонов (James Larkin et al., 2012)

Слайд 57

Карта метилирования и ацетилирования гистонов при почечно-клеточных карциномах (James Larkin

et al., 2012)

Слайд 58

РНК-интерференция: процесс подавления экспрессии гена на стадии транскрипции, трансляции, деаденилирования ил

деградации мРНК при помощи малых молекул РНК – микроРНК (miРНК) и коротки интерфирирующие РНК (siРНК)

Слайд 59

МикроРНК - некодирующие РНК, состоящие из 18-24 нуклеотидов и регулирующие

экспрессиюдо 30% генов человека.
Микро РНК экспрессируются во всех тканях и органах и участвуют в процессах канцерогенеза как в качестве онкогенов, так и генов-супрессоров опухолевого роста.

Слайд 60

Чиповые технологии
для высокопроизводительного генотипирования
Affymetrix
Agilent technologies
Genepix
Asper Biotech
Perkin Elmer
Illumina

Слайд 61

Белок р53
Фактор апоптоза
p53 определяет повреждения ДНК
останавливает синтез ДНК до тех пор,

пока не произошла репарация ДНК
если репарации ДНК не происходит, то запускается каспазный путь

Слайд 62

Слайд 63

Белок р53
Синдром Ли Фраумени
Наследственная предрасположенность к раку с вероятностью 90% до

возраста 60 лет
Мутация в p53
р53 – димер (частое явление для транскрипционных факторов)
Мутантный продукт одного аллеля связывает и инактивирует нормальный продукт другого аллеля

Слайд 64

Ретинобластома
Злокачественная опухоль глаза, развивается преимущественно в детском возрасте из тканей эмбрионального

происхождения.
Диагностируется в возрасте 1-3 лет
Распространенность ретинобластомы небольшая – примерно 1 случай на 20 000 новорожденных.
40% заболевания наследуются по аутосомно-доминантному типу
60% - спорадические мутации

Слайд 65

Ретинобластома
Наследственная:
Аутосомно-доминантный тип наследования
У носителей гена RB 90% шанс развития ретинобластомы
Опухоли в

обоих глазах
Высокий риск остеосаркомы и фибросаркомы

Слайд 66

Ретинобластома
Спорадическая:
Мутации в обеих копиях гена RB1
Опухоль поражает только один глаз
Риск опухолей

другой локализации отсутствует

Fig. 12.7

Слайд 67

Ген RB1
Расположен на хромосоме 13q14 и кодирует белок pRB
pRB –

негативный регулятор клеточного цикла
Активированный pRB предотвращает переход клетки из фазы G1 в фазу S
Если обе копии гена RB1 мутированы или отсутствуют, начинается неконтролируемый рост клеток

Слайд 68

Рак молочной железы
В Европе ежегодно диагностируется 430000 новых случаев рака груди
~5%

у лиц с мутациями в генах BRCA1 или BRCA2
Известно >3000 различных мутаций в генах BRCA1 и BRCA2
У женщин с мутациями гена BRCA1 риск рака груди составляет 50% (в норме 13%), и 16% риск рака яичников к 70 годам (в норме 1.6%).
Также повышает риск рака простаты у мужчин (у 1 из 6 мужчин с мутацией в гене BRCA1)

Слайд 69

Критерии для постановки диагноза наследственного рака
молодой возраст возникновения онкологического заболевания;
Наследственный анамнез

(наличие в семье 1 и более родственника I степени родства, страдающих злокачественным новообразованием);
накопление в семье злокачественных опухолей различной локализации и наличие первично-множественных опухолей у пациента и его родственников;
двухстороннее поражение парных органов;
Особый фенотип опухоли (трижды-негативный рак молочной железы, медуллярный рак щитовидной железы);

Слайд 70

BRCA1
Повышенный риск других видов рака
Рак груди 56%-87%
(часто с ранним началом)
Второй

первичный рак груди 64%

Рак яичников 16%-44%

Слайд 71

BRCA2
Другие виды рака: поджелудочной железы, меланома
Рак груди
(50%-80%)
Рак яичников
(15-27%)
Рак груди
(7%)
Первичный повторный рак

груди (50%)

Рак простаты(~30%)

Слайд 72

Экспрессия повышена в точке перехода из фазы G1 в фазу S

и в течение фазы S
Белки BRCA активируются, когда ДНК повреждена
Участвуют в репарации двухцепочечной ДНК
Относятся к онкосупрессорам

BRCA1 и BRCA2

Слайд 73

Скрининговые обследования:
Маммография/МРТ
Профилактическая мастэктомия
~90% снижение риска
Профилактическая двусторонняя сальпингооофория
~96-98% снижение риска рака яичников
~50%

снижение риска рака груди

BRCA1 и BRCA2

Слайд 74

Слайд 75

Показания:
2 родственников первой или второй степени с раком груди в возрасте

до 50 лет
3 родственников первой или второй степени с раком груди в возрасте до <60 лет
4 с раком груди в любом возрасте
1 с раком яичников в любом возрасте + 1 с раком груди < 50 лет
1 с раком яичников + 2 с раком груди < 60 лет
2 с раком яичников в любом возрасте

BRCA1 и BRCA2

Слайд 76

BRCA1 – ассоциированные опухоли – подходы к терапии
- Пациенты хорошо отвечают

на лечение фармакологическими ингибиторами PARP1 (поли(АДФ-рибоза)-полимеразы (PARP), которая представляет собой фермент, играет многофункциональную роль во многих клеточных процессах, включая репликацию ДНК, репарацию, рекомбинацию, генную транскрипцию, клеточную пролиферацию и гибель. Благодаря своей роли в стабилизации генома, PARP функционирует как кофактор, подавляющий канцерогенез)
- Опухоли реагируют на химио-терапию, основанную на препаратах платины

Слайд 77

Тактика ведения пациентов с

Слайд 78

Слайд 79

Наследственный рак предстательной железы

Слайд 80

Ключевые молекулярные маркеры рака предстательной железы
Эпигенетические
изменения
Метилирование
генов p16, HIC1, N33

и GSTP1 в ткани предстательной железы и микродиссекционных образцах

Делеции

Хромосомные
транслокации

Анализ потери гетерозиготности
и микросателлитной
нестабильности локусов 8p22,
16q23 и 13q14

Экспрессия
химерных онкогенов
TMPRSS2/ERG4,
TMPRSS2/ETV1,
TMPRSS2/ETV4

Слайд 81

Слайд 82

Онкогенетика

Содержание

ОНКОГЕНЕТИКАнаправление генетики, изучающее причины и законы возникновения и функционирования опухоли.

ОПУХОЛИДоброкачественные:Экспансивный медленный рост;Не прорастают в окружающие ткани;Имеют капсулу, отграничивающую опухоль от

ОПУХОЛЬНовообразование, неоплазма - патологическое образование, характеризующееся неконтролируемым размножением клеток с нарушением

ОпухолиСаркомы (опухоль возникает в мезенхимальной ткани, например в костях, мышцах, соединительной

Основные причины смерти в популяции (по данным ВОЗ)

КАНЦЕРОГЕНЫфизические ультрафиолетовое и ионизирующее излучение;химические асбест, компоненты табачного дыма, афлатоксины (загрязнители

КАНЦЕРОГЕНЕЗКанцерогенез — сложный патофизиологический процесс зарождения и развития опухоли. (син. онкогенез).Канцерогенез — сложный многоэтапный

Генетические аспекты канцерогенезаГенетический аппарат клеток обладает сложной системой контроля деления, роста

Онкогены – мутировавшие протоонкогеныПротоонкогены – в нормальных клетках стимулируют клеточное делениеПримеры

.

Опухолевые супрессорыGatekeepers (хранители клеточного цикла)- Контролируют клеточный рост и деление, останавливая

Клеточный циклG1 – пресинтетический периодS – синтетический период АвтокаталитическаяG2 – постсинтетический

Митотическая активность клеток различных тканейПостоянно делящиеся в обновляющихся тканях (клетки базального

АПОПТОЗгенетически запрограммированная гибель клеток многоклеточного организма. Роль апоптоза:необходим для нормального формирования

В норме апоптоз начинается с активации так называемых «рецепторов смерти» на

Индукция апоптоза

Внешний путь активации апоптоза Внешний путь начинается со связывания CD95 со

Внутренний путь активации апоптоза Внутренний путь апоптоза запускается различными воздействиями (отсутствие

Современная двухударная модель канцерогенеза

Хромотрипсис

Хромоплексия

Сравнение хромотрипсиса и хромоплексии

Категис

Эволюционная теория Ч.ДарвинаРаскрывает пути и закономерности эволюционного процесса видообразованияВпоследствии она оказалась

Гетерогенность опухолевых клетокСуществуют две основные гипотезы происхождения гетерогенности опухолевых клеток: различные

Гетерогенность опухолевых клетокЕстественная клональная эволюция происходит за счет внутренних механизмов и

Прогрессирование рака

Прогрессирование рака Constant population

Прогрессирование рака Advantageous mutant

Clonal expansionПрогрессирование рака

SaturationПрогрессирование рака

Advantageous mutantПрогрессирование рака

Wave of clonal expansionПрогрессирование рака

Борьба с гетерогенностью- Найти (targetable) события, которые произошли на ранней стадии

Мутации драйверы и мутации пассажиры

Возникающие генетические изменения в опухолевых клетках не всегда приводят к функциональным

Генетические нарушения Делеции целых хромосомных районов, содержащих гены супрессоры опухолевого

ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ наследственные и ненаследственные изменения в экспрессии конкретного гена без

Аномально метилированные промоторные районы (CpG-островки) составляют 100-400 в каждой опухоли.

Метилирование ДНК является ценным биомаркером для диагностики рака 1. Целый ряд

Частоты метилирования генов-супрессоров при раке почкиВ опухолях метилирование VHL определено в

Методы анализа метилирования1. Метилчувствительная ПЦР (NotI, EagI, SacII, HpaII, HhaI) аналитическая

Системы молекулярных маркеров метилирования

Метилирование промоторных районов генов RASSF и р16 достоверно чаще происходит

Метилирование позволяет предсказать поведение опухоли (эффективность терапии, метастазирование): - метилирование WIT1

Метилирование ДНК, как диагностический маркер онкологического заболевания, имеет ряд преимуществ перед

Молекулярные маркеры, определяемые на ранних стадиях канцерогенеза.

Метилирование позволяет более точно классифицировать типы и подтипы опухолей:

Структура хроматина и модификация гистонов (James Larkin et al., 2012)

Карта метилирования и ацетилирования гистонов при почечно-клеточных карциномах (James Larkin

РНК-интерференция: процесс подавления экспрессии гена на стадии транскрипции, трансляции, деаденилирования ил

МикроРНК - некодирующие РНК, состоящие из 18-24 нуклеотидов и регулирующие

Чиповые технологии для высокопроизводительного генотипирования AffymetrixAgilent technologiesGenepixAsper BiotechPerkin ElmerIllumina

Белок р53Фактор апоптозаp53 определяет повреждения ДНКостанавливает синтез ДНК до тех пор,

Белок р53Синдром Ли ФраумениНаследственная предрасположенность к раку с вероятностью 90% до

РетинобластомаЗлокачественная опухоль глаза, развивается преимущественно в детском возрасте из тканей эмбрионального

РетинобластомаНаследственная:Аутосомно-доминантный тип наследованияУ носителей гена RB 90% шанс развития ретинобластомыОпухоли в

РетинобластомаСпорадическая:Мутации в обеих копиях гена RB1Опухоль поражает только один глазРиск опухолей

Ген RB1Расположен на хромосоме 13q14 и кодирует белок pRB pRB –

Рак молочной железыВ Европе ежегодно диагностируется 430000 новых случаев рака груди~5%

Критерии для постановки диагноза наследственного ракамолодой возраст возникновения онкологического заболевания;Наследственный анамнез

BRCA1Повышенный риск других видов ракаРак груди 56%-87% (часто с ранним началом)Второй

BRCA2Другие виды рака: поджелудочной железы, меланомаРак груди(50%-80%)Рак яичников(15-27%)Рак груди(7%)Первичный повторный рак

Экспрессия повышена в точке перехода из фазы G1 в фазу S

Показания:2 родственников первой или второй степени с раком груди в возрасте

ОНКОГЕНЕТИКА
направление генетики, изучающее причины и законы возникновения и функционирования опухоли.

ОПУХОЛИ
Доброкачественные:
Экспансивный медленный рост;
Не прорастают в окружающие ткани;
Имеют капсулу, отграничивающую опухоль от

ОПУХОЛЬ
Новообразование, неоплазма - патологическое образование, характеризующееся неконтролируемым размножением клеток с нарушением

Опухоли
Саркомы (опухоль возникает в мезенхимальной ткани, например в костях, мышцах, соединительной

КАНЦЕРОГЕНЫ
физические
ультрафиолетовое и ионизирующее излучение;
химические
асбест,
компоненты табачного дыма,
афлатоксины (загрязнители

КАНЦЕРОГЕНЕЗ
Канцерогенез — сложный патофизиологический процесс зарождения и развития опухоли. (син. онкогенез).
Канцерогенез — сложный многоэтапный

Генетические аспекты канцерогенеза
Генетический аппарат клеток обладает сложной системой контроля деления, роста

Онкогены – мутировавшие протоонкогены
Протоонкогены – в нормальных клетках стимулируют клеточное деление
Примеры

Опухолевые супрессоры
Gatekeepers (хранители клеточного цикла)
- Контролируют клеточный рост и деление, останавливая

Клеточный цикл
G1 – пресинтетический период
S – синтетический период Автокаталитическая
G2 – постсинтетический

Митотическая активность клеток различных тканей
Постоянно делящиеся в обновляющихся тканях (клетки базального

АПОПТОЗ
генетически запрограммированная гибель клеток многоклеточного организма.
Роль апоптоза:
необходим для нормального формирования

Внешний путь активации апоптоза
Внешний путь начинается со связывания CD95 со

Внутренний путь активации апоптоза
Внутренний путь апоптоза запускается различными воздействиями (отсутствие

Эволюционная теория Ч.Дарвина
Раскрывает пути и закономерности эволюционного процесса видообразования
Впоследствии она оказалась

Гетерогенность опухолевых клеток
Существуют две основные гипотезы происхождения гетерогенности опухолевых клеток:
различные

Гетерогенность опухолевых клеток
Естественная клональная эволюция происходит за счет внутренних механизмов и

Прогрессирование рака
Constant population

Прогрессирование рака
Advantageous mutant

Clonal expansion
Прогрессирование рака

Saturation
Прогрессирование рака

Advantageous mutant
Прогрессирование рака

Wave of clonal expansion
Прогрессирование рака

Борьба с гетерогенностью
- Найти (targetable) события, которые произошли на ранней стадии

Генетические нарушения
Делеции целых хромосомных районов, содержащих гены супрессоры опухолевого

ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
наследственные и ненаследственные изменения в экспрессии конкретного гена без

Метилирование ДНК является ценным биомаркером
для диагностики рака
1. Целый ряд

Частоты метилирования генов-супрессоров при раке почки
В опухолях метилирование VHL определено в

Методы анализа метилирования
1. Метилчувствительная ПЦР (NotI, EagI, SacII, HpaII, HhaI)
аналитическая

Системы молекулярных маркеров
метилирования

Метилирование позволяет предсказать поведение опухоли (эффективность терапии, метастазирование):
- метилирование WIT1

Чиповые технологии
для высокопроизводительного генотипирования
Affymetrix
Agilent technologies
Genepix
Asper Biotech
Perkin Elmer
Illumina

Белок р53
Фактор апоптоза
p53 определяет повреждения ДНК
останавливает синтез ДНК до тех пор,

Белок р53
Синдром Ли Фраумени
Наследственная предрасположенность к раку с вероятностью 90% до

Ретинобластома
Злокачественная опухоль глаза, развивается преимущественно в детском возрасте из тканей эмбрионального

Ретинобластома
Наследственная:
Аутосомно-доминантный тип наследования
У носителей гена RB 90% шанс развития ретинобластомы
Опухоли в

Ретинобластома
Спорадическая:
Мутации в обеих копиях гена RB1
Опухоль поражает только один глаз
Риск опухолей

Ген RB1
Расположен на хромосоме 13q14 и кодирует белок pRB
pRB –

Рак молочной железы
В Европе ежегодно диагностируется 430000 новых случаев рака груди
~5%

Критерии для постановки диагноза наследственного рака
молодой возраст возникновения онкологического заболевания;
Наследственный анамнез

BRCA1
Повышенный риск других видов рака
Рак груди 56%-87%
(часто с ранним началом)
Второй

BRCA2
Другие виды рака: поджелудочной железы, меланома
Рак груди
(50%-80%)
Рак яичников
(15-27%)
Рак груди
(7%)
Первичный повторный рак

Показания:
2 родственников первой или второй степени с раком груди в возрасте