Genetica umana

Nel passaggio da displasia grave a tumore francamente invasivo gli anatomopatologi possono

stimare che possano passare da qualche settimana a qualche mese, ma non c’è la probabilità che non

avvenga. Questo perché quella cellula ha un qualcosa di fondamentale nel suo meccanismo di

funzionamento che non va e questo predispone all’accumulo di danno genetico. Quali sono questi

geni ? Sono geni che aumentano la proliferazione e geni che aumentano l’instabilità del genoma.

Tutte le cellule tumorali hanno l’instabilità di tre tipi, quindi hanno mutazioni puntiformi, hanno

instabilità a livello del singolo nucleotide, hanno un’instabilità al livello dei cromosomi e hanno

difetti nel mismatch repair, cioè nella correzione degli errori conseguenti alla duplicazione. Quali

sono i geni che sono bersaglio di questo danno ? Essenzialmente due categorie: gli oncogeni e i geni

oncosoppressori. Gli oncogeni sono geni che codificano per proteine che controllano positivamente

i processi di crescita; da un punto di vista genetico quello che ci interessa non è tanto la via di

segnale della chinasi ma i tipi di mutazione. Se un gene controlla positivamente la crescita

evidentemente basta una mutazione sul singolo allele: se è una mutazione attivante mi basta che ci

sia una sola coppia di quel gene che viene mutata. Pensiamo ad un enzima: se avviene una

mutazione a singolo nucleotide sul sito catalitico e quell’enzima è sempre attivo, del 50 % di

enzima che funziona normalmente non me ne faccio nulla perché “comanda” quel 50 % di proteina

mutata e che è così perennemente attiva. Pensiamo ai recettori per i fattori di crescita: magari

mutano perché c’è una mutazione che fa si che trasducano continuamente il segnale

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indipendentemente dal fatto che ci sia il ligando legato fuori; anche se c’è una metà delle proteine

che funzionano normalmente comunque il gioco lo fa quella metà che è mutata, per cui basta una

sola mutazione su un solo allele. Queste mutazioni non sono ereditabili perché io vedo il fenotipo

con la mutazione, quindi potrebbero anche essere ereditabili ma uno screening di gravidanza non

arriverà mai a fondo. Cioè è una cellula che è già trasformata per definizione, quindi è una cellula

che non può andare avanti, non può dare origine ad uno zigote che poi si sviluppa in un embrione e

poi in un feto; non può succedere perché è un fenotipo che muta il gene e io ho il fenotipo.

Viceversa i geni oncosoppressori sono geni che controllano negativamente i processi di crescita.

Alcuni di questi sono geni che codificano per enzimi che riparano il DNA; allora lì perché io vedo

l’effetto della mutazione devo perdere entrambe le copie oppure devo essere in una condizione di

aploinsufficienza, cioè essere in una condizione in cui il 50 % di proteina non è sufficiente per dare

la funzione, che però è abbastanza raro a meno che io non sia in condizione di grande stress

cellulare, per cui bombardo una cellula di vari insulti, e allora quella cellula lì deve avere tutti gli

enzimi che riparano il DNA perfettamente funzionanti perché sennò non fa fronte alle sue necessità.

In una condizione di cosiddetto semistate io in realtà con il 50 % di proteina riesco a fare la

funzione, e questo è il motivo per cui queste mutazioni invece sono ereditabili, perché in condizioni

basali, senza nessuno stimolo a nessuno stress, non vedo nessun fenotipo quindi quell’individuo lì

non solo nasce, ma cresce e si sviluppa in maniera perfettamente normale. Poi ad un certo punto in

una determinata cellula somatica e in un determinato tessuto del suo organismo ci sarà un evento

per cui gli serve anche la metà di allele che manca oppure ci sarà un evento per cui perde anche

l’altro allele, e allora in quel caso lì troveremo una cellula che ha perso un meccanismo di freno,

quindi non ha più un sistema di controllo che è fondamentale. Ci sono mutazioni “gain of function”,

in italiano attivanti, e trasformano il cosiddetto protooncogene in oncogene e questo fa si che si

perda il controllo della crescita. Qui c’è un doppio meccanismo: ho un allele mutato e non ho un

fenotipo, e ho il fenotipo quando entrambi gli alleli sono diventati rossi, quindi questa mutazione

non posso ereditarla, l’altra si. Il famoso gene di Angelina Jolie è un oncosoppressore, è un gene che

codifica per una proteina che si chiama BRCA1 che sta nel nucleo e che ha funzione di controllo

dell’integrità del genoma. Perché vengono tumori nella mammella e nell’ovaio ? Essenzialmente

per due ragioni: primo perché ci sono dei meccanismi di tessuto specificità ( non tutti i geni servono

dappertutto ) quindi all’interno del tessuto mammario quel gene BRCA1 sarà un gene non

ridondante, quindi ci sarà quel gene lì a fare da controllore; se io perdo quello ho un problema

grave. Secondo non è vero che non vengono tumori dappertutto, perché ci sono comunque un

aumento della probabilità di sviluppare tumori anche in altre sedi e quindi anche in altri organi, e

poi questo dipende un po’ dal tipo di gene: se va a mutare allora non ho più una patologia di organo

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ma una patologia sistemica, una cosiddetta sindrome tumorale, che si chiama sindrome di Li-

Fraumeni, ed è una patologia grave che comincia in età infantile con tumori in sedi multiple, perché

p53 è un gene che è fondamentale nella grande maggioranza dei tessuti: se pensiamo a tutti i tumori

umani più della metà ha p53 mutato, e molto spesso la mutazione di p53 correla negativamente per

la prognosi, quindi il sottogruppo di pazienti che perde p53 generalmente va peggio rispetto a quelli

che lo tengono. All’interno del genoma vediamo che a parte il cromosoma Y, che non ha geni

oncosoppressori noti, questi geni sono un po’ dappertutto, e ci sono alcuni cromosomi “caldi”: il

cromosoma 17 è il cromosoma di p53, di BRCA1, di ErbB2, che sono molto importanti, quindi

evidentemente ci sono delle zone del nostro genoma che sono particolarmente ricche di geni di

controllo della crescita della proliferazione rispetto ad altri che sono meno densi. Gli oncogeni sono

geni che controllano positivamente la crescita quindi nelle cascate di trasduzione del segnale

possono essere qualunque cosa, dal fattore di crescita al recettore del fattore di crescita a uno dei

mille intermedi che portano dalla membrana plasmatica dentro il nucleo ai fattori nucleari che

controllano la trascrizione dei geni taget. Ciascuno di questi di per sé è un oncogene, perché è come

se noi interrompessimo questa cascata in qualche punto e la facessimo funzionare

indipendentemente dall’ambiente: quando uno di questi è mutato che ci sia o non ci sia il segnale di

crescita è indipendente, e la crescita tumorale è proprio questo, una crescita svincolata dal controllo

esterno. Che cosa deve succedere ? Un meccanismo è sicuramente una mutazione puntiforme che

attivi qualcosa che renda la proteina costitutivamente attiva; l’altro meccanismo è quello di

sovraespressione: ci possono essere degli oncogeni che funzionano puramente in maniera

quantitativa, e quindi se ce n’è troppo può essere che si attivi anche in maniera svincolata

dall’ambiente esterno e dal ligando. Per esempio ErbB2 è un recettore per un fattore di crescita ed è

espresso sulla superficie delle cellule epiteliali, in particolare dell’epitelio mammario; nel caso dei

tumori mammari ErbB2 è un fattore prognostico sfavorevole ( la diagnosi dei tumori alla mammella

è una diagnosi istologica, vedi sopra ). La prima cosa che si guarda in tumore mammario è per

esempio la presenza dei recettori per gli estrogeni, perché la presenza dei recettori per gli estrogeni

su quella cellula lì ci indica che quella cellula per crescere verosimilmente usa gli estrogeni; da un

punto di vista terapeutico la presenza del recettore per gli estrogeni apre a tutta una famiglia di

farmaci: ci sono degli anti estrogeni che sono stati disegnati per certe famiglie di tumori mammari

per tagliare i viveri al tumore. Una classe di donne col tumore della mammella spesso negative per

il recettore degli estrogeni spesso a questo recettore ErbB2 molto espresso; qui si fa una diagnosi

che è una diagnosi basata sull’espressione della proteina, quindi c’è un tecnico di anatomia

patologica che prende un anticorpo monoclonale che riconosce specificamente la molecola di

ErbB2, lo mette su quel tessuto e lo colora, cioè fa una reazione colorimetrica che si sviluppa come

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color marrone, e poi c’è un anatomopatologo che la guarda e ha uno score di gradazione: 1+, 2+,

3+, 4+ o negativo. Avere ErbB2 4+ è un fattore prognostico negativo, ma apre alla possibilità di

trattare queste persone con un farmaco che si chiama Ersetting, che è un anticorpo monoclonale

specifico per questo recettore, che quindi va a legare specificatamente questo recettore ErbB2 e

interrompe la via di segnale di questo recettore. Questo tipo di diagnosi si fa andando a guardare la

proteina, ma il motivo dell’iperespressione di ErbB2 è un’amplificazione del gene, cioè anziché

esserci un allele su un cromosoma e un allele su un altro cromosoma in queste donne con questa

malattia si è amplificata quella regione per cui ci sono 80-100-200 copie di quel gene. Questo

significa che quel recettore in realtà non è mutato, solo ce n’è troppo; quella cellula lì si trova

infarcita sulla sua superficie a 100 volte il numero di molecole che sarebbero necessarie, e noi

sappiamo che i ricettori tirosina-chinasi si attivano con la vicinanza, perché si devono toccare e

questo fa si che le loro code si auto-fosforilino e che il segnale vada avanti. Se ci sono troppi

recettori basta quello, quindi non ci deve essere il fattore del GF-receptor ma basta la presenza di un

numero molto aumentato di copie di questa proteina sulla superficie cellulare per indurre la

trasduzione del segnale. Questo per dirvi che essenzialmente ci sono due eventi che si devono

guardare nei tumori solidi a carico di questi geni: la mutazione è di solito una mutazione a singolo

nucleotide e di solito è una mutazione attivante tipicamente di enzimi, per esempio RAS, che viene

colpito in 1/4 circa di tutti i tumori solidi umani e molto spesso sono mutazioni puntiformi attivanti,

quindi quell’enzima lì è costitutivamente attivo; meccanismo complementare è il meccanismo di

onda d’espressione, quindi in un caso avremo una variazione qualitativa della proteina perché &egrav