Biologia molecolare tumorale

MULTI HIT.

Questi MULTI HIT sta a significare che servono più mutazioni al genoma

per avere lo sviluppo di un tumore e la formazione del cancro.

Il tumore per le cellule di moti tessuti si origina da una cellula staminale, che si autorinnova .

La cellula staminale si divide è dà due cellule figlie, di cui una rimane una cellula staminale (e quindi si autorinnova) e

l’altra cellula dà la differenziazione e origina dei progenitori, con la capacità di differenziamento più limitato, rispetto

alle cellule staminali di partenza.

Il progenitore può dare diversi tipi di cellule, ma non tutti i tipi di cellule che era in grado di dare la cellula staminale.

Le cellule che derivano da quella progenitrice si specializzano e si differenziano sempre di più, fino alla CELLULA

TERMINALE DIFFERENZIATA e SPECIALIZZATA, che non si divide più e ha dei compiti ben precisi.

Le cellule staminali si dividono con ritmi costanti.

La cellula staminale EMOPOIETICA nel midollo osseo origina le cellule del sangue:

ERITROCITI

 LEUCOCITI



La cellula staminale si autorinnova e nella vita si possono formare tutte le cellule del sangue, quindi la cellula staminale

si divide dando dei progenitori.

Un progenitore è quello per gli ERITROCITI e dà diversi stadi di differenziamento in cui nell’ultimo stadio si ha la

perdita del nucleo e si ottiene una cellula terminalmente differenziata e molto specializzata, senza nucleo, che lega

l’ossigeno e contiene emoglobina.

Il cancro insorge nelle cellule che ancora proliferano ma non nelle cellule terminalmente differenziate.

Le cellule nervose e i globuli rossi quando sono terminalmente differenziati, non si dividono più e quindi non sono o

non originano tumori.

I tumori avvengono infatti in quelle cellule che sono o staminali o progenitrici o che, comunque si dividono ancora.

E’ proprio qui che avviene il cambiamento: non c’è più il differenziamento terminale, ma le cellule rimangono non

differenziate e non specializzate, in uno stadio detto BLASTO. Il BLASTO è la cellula non differenziata

(NEUROBLASTO, EMOBLASTO).

I tumori sono formati da una massa di cellule non differenziate, che hanno caratteristiche del tessuto di origine, ma non

hanno tutte le caratteristiche delle cellule terminalmente differenziate (che non si moltiplicano più).

GENI CHE CAUSANO IL CANCRO

Sono stati identificati e sono dovuti a mutazioni che avvengono a carico di questi geni.

Ci sono vari approcci per identificare gli ONCOGENI che possono dare il cancro e i carcinomi.

Un esperimento col quale sono stati identificati molti geni ONCOGENI è il seguente:

E’ stato preso del DNA umano, estratto da cellule tumorali.

Se nelle cellule ci sono delle mutazioni e ci sono dei geni modificati e li metto in una cellula normale, questa può essere

trasformata in una cellula tumorale.

E’ preso del DNA da cellule tumorali che spesso sono cloni cellulari; formano cioè una massa in cui le cellule sono

uguali.

Prendo il DNA da cellule tumorali e lo frammento inserisco questo DNA frammentato in cellule normali con un

processo di TRASFORMAZIONE; si fa penetrare il DNA all’interno delle cellule di mammifero in coltura e il DNA di

inserisce in queste.

Le cellule che ricevono il DNA sono delle cellule normali e sane.

Sono cellule che crescono in oltura, ma non si usano cellule normali umane, ma di topo, perché devo distinguere alla

fine il DNA umano inserito nelle cellule, dal DNA della cellula che riceve il DNA (cellula di topo in questo caso).

Come cellule accettrice sono stati usati FIBROBLASTI di TOPO detto 3T3, che sono cellule del tessuto connettivo di

topo che possono crescere in coltura.

Le cellule fibroblasti crescono in un terreno liquido e crescono aderenti al fondo della piastra, quindi le cellule del

tessuto connettivale tendono ad attecchire ad una superficie solida, che per rendere l’adesione più efficiente è stata

trattata con collagene.

Le cellule fibroblasti del topo formano nella piastra un unico STRATO CELLULARE.

Se ha quindi uno strato unico di cellule fibroblasti, se semino le cellule in coltura, esse si moltiplicano nella piastra e

occupano tutto lo spazio e formano uno strato unico di cellule.

Le cellule poi smettono di crescere per INIBIZIONE da contatto: quando le cellule avranno occupato tutto lo spazio

hanno un contatto con le cellule vicine, che mandano dei segnali interiormente alle cellule, le quali fanno smettere la

proliferazione delle cellule. Le cellule normali smettono di crescere. Sono cellule normali ogni fibroblasto usato, ma

non completamente normali, perché se prendo una cellula di tessuto umano e la metto in coltura, crescono per un certo

periodo e danno una COLTURA PRIMARIA, ma queste cellule, essendo cellule normali, prese da un individuo, dopo

un certo tempo, vanno incontro a senescenza e invecchiano e quindi la coltura, se fosse fatta da cellule umane, dopo una

o due settimane finisce.

Nelle cellule 3T3 sono fatte una o più mutazioni perché le cellule (che andranno a formare la linea cellulare) sono

IMMORTALIZZATE e possono crescere in coltura all’infinito.

Le cellule 3T3 possono crescere sempre e hanno caratteristiche in parte simili alle cellule normali e in parte simili alle

cellule tumorali.

Le cellule 3T3 hanno una mutazione in p16, che è un INIBITORE dei complessi ciclina-Cdk.

Se metto del DNA umano frammentato in queste cellule, (DNA che contiene delle mutazioni che causano il cancro), si

possono formare delle masse tumorali dette FOCI.

Le cellule 3T3 normali, solitamente formano un polo striato nella piastra; ad un certo punto ci sono piccole masse a più

strati in zone della piastra a proliferazione alta.

Si pensa che le cellule che formano le masse a più strati siano le cellule in cui è entrato un gene umano di quelli inseriti,

che ha provocato la formazione di un TUMORE.

Quindi non si verifica più in queste zone l’INIBIZIONE da contatto.

E’ stato poi preso il DNA da queste cellule delle masse ed è stato identificato all’interno delle cellule del topo tutto il

DNA.

Si è identificato nelle cellule il frammento di DNA umano, che è stato inserito nel genoma di topo (perché si pensa che

sia quel gene a provocare la trasformazione delle cellule di topo che non risentono della inibizione da contatto).

Per distinguere il DNA umano da quello di topo si ricercano le sequenze ALU.

Nel genoma umano ho infatti SEQUENZE RIPETUTE a distanze regolari dette ALU e sono sparse nel genoma. Se nel

DNA prelevato dalle masse tumorali di cellule di topo, trovo in essi le sequenze ALU, si capisce che ho un pesso di

DNA umano nel genoma di topo.

Questo DNA umano trovato è reinserito in 3T3 normali e si ottiene nuovamente un tumore, perché il DNA umano

contiene il gene che può trasformare le cellule a cellule tumorali.

Le cellule trasformate che prima erano normali hanno acquisito un gene tumorale.

Le cellule trasformate subiscono cambiamenti:

• CAMBIAMENTO MORFOLOGICO (i fibroblasti tumorali si presentano diversi da quelli normali)

• CRESCITA INDIPENDENTE DAL SUBSTRATO: non è necessario che siano ancorate alla piastra in quanto

si formano molti strati.

• NON MOSTRANO L’INIBIZIONE DA CONTATTO QUANDO CONTATTANO LE ALTRE CELLULE.

• POSSONO CRESCERE SENZA CHE CI SIANO SEGNALI MITOGENI E RESTANO SENALI O

FATTORI DI CRESCITA CHE MANDANO SEGNALI PER LA PROLIFERAZIONE DI UNA CELLULA.

Le cellule proliferano autonomamente senza segnali. I geni identificati sono ONCOGENI e causano il tumore.

GENE Ras: la proteina Ras è una GTPasi, che scinde il GTP e può essere in due forme:

 Ras + GTP attiva

o Ras + GDP inattiva

o

Il Ras interviene nei processi di TRASDUZIONE del segnale. Esistono delle sostanze o CITOCHINE o fattori di

crescita che dicono alle cellule (che li ricevono) di proliferare.

Sono segnali extracellulari che devono scatenare reazioni all’interno della cellula. Ci sono dei recettori per questo

segnale sulla superficie cellulare.

I recettori interpretano il segnale e legano le molecole di questo segnale: i recettori dimerizzano e si autofosforilano

perché hanno dei recettori TIROSINA-CHINASI: che fosforilano delle proteine che hanno residui di TIROSINA e

attaccano il fosfato proprio sul residuo di tirosina.

Si autofosforilano i diversi recettori tra loro sulle diverse tirosine e la fosforilazione è un segnale con cui si verifica un

cambiamento conformazionale.

Il segnale è interpretato da altre proteine e questo segnale è mandato in avanti come una catena di eventi.

Il segnale è esterno alla cellula con fasi in sequenza, una delle quali è la fase con Ras.

Ras è un fattore che aiuta le GTPasi a caricarsi con GTP.

Le RasGEF, prendono la Ras-GDP inattiva e la caricano con GTP, stimolando l’associazione di Ras-GTP, che diventa

attiva e manda avanti il segnale. Ras è un gene che fa parte delle regolazioni: è ______tore dei

segnali che vengono dall’esterno della cellula e sono segnali

proliferativi per la moltiplicazione delle cellule.

Il segnale è esterno dalla cellula e viene propagato all’interno

della stessa.

Se ho delle mutazioni che rende Ras sempre attivo e non più

regolato, succede che la cellula è come se ricevesse un segnale

di proliferazione cellulare.

Ras è sempre carico con GTP e la cellula riceve sempre un

segnale di proliferazione. Quindi le cellule proliferano

enormemente.

Le cellule tumorali non necessitano di fattori di crescita per

replicarsi, perché sono stati mutati dei geni a valle che

MIMANO la presenza di fattori di crescita nelle colture

cellulari.

Ras in forma attiva va ad attivare una serie di CHINASI, che si

fosforilano l’una con l’altra: c’è una MAP-CHINASI-

CHINASI-CHINASI, nonché una chinasi che fosforila una

MAP-CHINASI-CHINASI, chinasi che, a sua volta, fosforila

una MAP-CHINASI. C’è quindi una catena di eventi di

fosforilazione tra le chinasi e il segnale si moltiplica e a si

amplifica a cascata.

La reazione a catena va poi a finire nel nucleo, perché la MAP-

CHINASI attiva altri fattori di trascrizione nel nucleo e questi

fattori di trascrizione attivati, controllano i geni che codificano

per la produzione di proteine, che intervengono nella

proliferazione cellulare.

Ras è un gene che interviene in un passaggio di questa catena di reazioni.

Sono stati scoperti molti ONCOGENI che, se mutati, danno cancro nella cellula e sono geni che partecipano ai diversi

passaggi visti.

Gli ONCOGENI possono infatti essere:

• FATTORI DI CRESCITA

• TRASDUTTORI DI SEGNALI INTRACELLULARI (COME RAS).

• RECETTORI DI MEMBRANA

• FATTORI DI TRASCRIZIONE

Per ciascun passaggio visto posso avere geni che, se mutati, alterano la via di segnale che dive