Le prossime due lezioni Cancro:
Principi di tumorigenesi
Infiammazione e cancro: Introduzione Evidenze di legame infiammazione-cancro Perché infiammazione aumenta rischio tumore Via intrinseca/ Via Estrinseca
Oncogeni e infiammazione Relazione infiammazione cancro: il caso di NF-kB
Presentazione pubblicazioni scientifiche
Principi di tumorigenesi
I tumori si comportano come tessuti aberranti in cui vengono “dirottate” funzioni fondamentali
dell’omeostasi tissutale e della crescita cellulare
“The most generally accepted definition of a tumor is that it is a tissue overgrowth which is independent of the laws governing the remainder of the body. It is usual to add as a qualifying phrase to separate tumors from reparative processes, such as bone callus, that the neoplasm serves non useful purpose to the organism.”
1922, P.C. Wood, Textbook of Pathology
Cos’é un tumore?
80 % tumori: fattori ambientali
20 % tumori: fattori endogeni di cui 1-5 % ereditari
Tumore = malattia dei geni
Tessuto ghiandolare normale Tessuto tumorale
Tumore del seno
Lesione pre-tumorale
Tumore del Colon
Cellule trasformate normale trasformata
Il tumore: malattia genetica!
- Esistono tumori ereditari
- Esistono tumori umani indotti da virus
- Una cellula tumorale orgina una progenie con caratteristiche tumorali
- Esistono alterazioni cromosomiche associate a insorgenza di tumori
- L’esposizioni a agenti mutageni aumenta l’incidenza di tumori
La perdita di regolazione della crescita cellulare che é alla base
dell’insorgenza dei tumori é dovuta a un danno del DNA
Il danno é indotto da
agenti carcinogeni o spontaneo.
Quali sono gli obiettivi delle mutazioni?
ACCELERATORE = ONCOGENE FRENO = GATEKEEPER MECCANICO = CARETAKER ONCOSOPPRESORI
PERFETTA SE BEN TENUTA
LA CELLULA E’ COME UN AUTOMOBILE
SE L’ACCELERATORE RIMANE PIGIATO. SE IL FRENO SI ROMPE. SE IL MECCANICO TRASCURA IL MEZZO.
Quali geni vengono mutati nei tumori?
ONCOGENI ONCOSOPPRESSORI (tumor suppressor)
Regolazione della proliferazione
stimolazione inibizione
Tipo mutazione Gain of Function Loss of Function
modello Acceleratore Freno
la comparsa di una cellula tumorale é un evento raro:
- Eliminazione/riparo - Multi hit model
Cellule del corpo umano: 3x1013 cells in a 70 kg reference man. Plus 0,2kg of bacteria, same number as human cells (2016, Sender et al.)
Il DNA é soggetto a continue mutazioni 104-106/giorno /cellula: agenti mutageni - replicazione DNA - metabolismo cellulare
Una cellula che ha subito un danno genomico non necessariamente origina un tumore: - apoptosi - Riparo del danno - Eliminazione a opera del sistema immunitario
Destino di una cellula il cui DNA é mutato:
MULTI-HIT MODEL
MUTAZIONI MULTIPLE
Cellula normale Cellula maligna
Il tumore si origina per selezione clonale! “survival of the fittest”
Lo sviluppo del tumore é guidato dall’acquisizione sequenziale di alterazioni genetiche il cui effetto é l’attivazione costitutiva di oncogeni e l’inattivazione di oncosoppressori. L’effetto finale é l’acquisizione di alcune capacitá comuni a tumori di origine diversa
Capacitá Acquisite
Hanahan e Weinberg, Cell 2000
Iniziazione: Cellula normale -> cellula neoplastica latente Promozione: A seguito di ulteriori mutazioni cellula neoplastica latente origina un tumore clinicamente evidente Progressione: Il tumore acquisisce nuove caratteristiche aggressive che lo rendono invasivo e metastatico.
Tappe della progressione tumorale: modello multi-stadio
MULTI HIT MODEL: una semplice evidenza
Infatti: Il rischio di tumore aumenta con l’etá
Statistica: multiple mutazioni richiedono tempo
Frequenza di mutazioni negli eucarioti é 10-4 to 10-6 per gene per generazione
tumori e etá
ANNO 2004
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
1-14 anni 15-34 anni '35-59
anni
60-79 anni 80 anni e
+
Infiammazione e cancro
Introduzione Evidenze di legame infiammazione-cancro Perché infiammazione aumenta rischio tumore Via intrinseca/ Via Estrinseca
Oncogeni e infiammazione Relazione infiammazione cancro: il caso di NF-kB
Rudolf Virchow 1863
Osservazione: Infiltrato leucocitario presente in biopsie di tumori
Ipotesi Tumore si sviluppa in siti di infiammazione cronica
15% dei tumori ha origine da un infezione: Agente patogeno causa una situazione di infezione cronica associata a infezione persistente -Helicobacter pylori: tumore del stomaco -Herpes virus: tumore della cervice uterina -HBV/HCV: tumore del fegato -Epstein Barr: b cell linfoma di Burkitt Infiammazione cronica aumenta rischio tumore: Malattie infiammatorie del colon (chron disease, colite ulcerosa): carcinoma del colon Pancreatite cronica: carcinoma del pancreas Epatite: Hepatocellular carcinoma Oncogeni inducono pathway infiammatorio Cellule infiammatorie, citochine e chemochine presenti in fasi precoci sviluppo tumore Inibizione dei pathway infiammatori (inattivazione genetica o farmacologica) inibiscono incidenza tumore
Oggi: evidenze
Un sito di infiammazione cronica é un’ambiente che favorisce stadi iniziali
dell’insorgenza tumori: perché?
Un richiamo alle tappe della carcinogenesi chimica aiuta a
comprendere questo fenomeno
Occorrono piú mutazioni per avere un tumore:
multi hit model
Iniziazione: Cellula normale -> cellula neoplastica latente Promozione: A seguito di ulteriori mutazioni cellula neoplastica latente origina un tumore clinicamente evidente Progressione: Il tumore acquisisce nuove caratteristiche aggressive che lo rendono invasivo e metastatico.
Tappe della progressione tumorale: modello multi-stadio
Iniziazione: Cellula normale -> cellula neoplastica latente Promozione: Agenti promotori : Agenti chimici (esteri del forbolo:TPA) fattori rilasciati nelle ferite, resezione parziale di un organo, ormoni, infiammazione cronica. Progressione: Il tumore acquisisce nuove caratteristiche aggressive che lo rendono invasivo e metastatico.
Tappe della progressione tumorale: modello multi-stadio
inducono proliferazione richiamano cell. Infiammatorie favoriscono l’insorgenza di nuove mutazioni
esempio
DMBA-TPA
Cancerogeno (DANNO) - DMBA (DiMetilBenzAntracene: DNA adduct) Co-cancerogeno (PROMOZIONE) - TPA
Induzione di papillomi su cute di topo: -1 trattamento con DMBA -Due trattamenti settimanali con TPA, per 12 - 24 settimane monitoraggio
ESEMPIO DMAB-TPA
0
20
40
60
80
100
120
T0 1wk 2wk 3wk 4wk 5wk
week after TPA treat.
nu
mero
pap
illo
mi
DMBA
Un sito di infiammazione cronica é un’ambiente che favorisce :
-stadi iniziali dell’insorgenza tumori -fasi successive della tumorigenesi
perché?
Le fasi iniziali
1) Danno leucocitario: Rilascio di sostanze tossiche, specie reattive ossigeno e azoto 2) Rigenerazione tissutale
CIOÉ:
Danno al DNA + stimolo proliferativo
Rischio tumore
Gli attori dell’infiammazione sono coinvolti anche in fasi successive della tumorigenesi
-interazione leucociti-tumore -Tumor Associated Macrophages
Interazione tra leucociti e cellule tumorali
Citochine possono influenzare la migrazione/crescita di cellule tumorali che esprimono il recettori corrispondente: TUMORIGENESI/METASTASI COME: -Melanomi esprimono numerosi recettori per chemochine, infatti altamente metastatici. -Oncogeni inducono espressione dei recettori o di citochine (caso RET, vedi dopo) -Cellule tumorali rispondono a citochine/chemochine infiammatorie. es.: TNF e IL6 inducono recettori su cellule tumorali che ora “sentono” il ligando e crescono di piú e diventano invasive.
Infiltrato leucocitario e tumori ruolo dei TAM
Bilancia macrofagica: I macrofagi possono avere due tipi di fenotipo: M1: funzione citotossica M2: proliferazione, angiogenesi, degradazione ECM Nei tumori sono presenti Macrofagi richiamati da chemochine specifiche per (CCL2): sono chiamati TAM (Tumor Associated Macrophage) Sono macrofagi di fenotipo M2: →Stimolano proliferazione, angiogenesi, metastasi!
Infiammazione e cancro
Introduzione Evidenze di legame infiammazione-cancro Perché infiammazione aumenta rischio tumore Via intrinseca/ Via Estrinseca
Oncogeni e infiammazione Relazione infiammazione cancro: il caso di NF-kB
Un sito di infiammazione cronica é un micromabiente ricco in fattori che possono alterare il controllo della crescita cellulare e indurre danno al DNA le leggi che normalmente regolano la morte/proliferazione sono alterate: si puó avere la replicazione del DNA e duplicazione di cellule con alterati meccanismi di controllo della crescita.
Infiammazione e rischio tumori VIA ESTRINSECA
Vedi quanto detto in slide precedenti
Oncogeni e infiammazione VIA INTRINSECA
Perché infiltrato leucocitario e mediatori dell’infiammazione sono presenti nella maggior parte tumori, quindi anche in casi per cui non c’é una base epidemiologica per l’infiammazione? Esistono alterazioni genetiche (oncogeni) che determinano un ambiente infiammatorio: attivano gli stessi pathway attivati durante l’infiammazione
Prima evidenza via intrinseca un oncogene attiva pathway infiammatori:
RET/PTC
Tumore: carcinoma papillare della tiroide Proto-oncogene: RET, tirosin-chinasi Sistema cellulare: tirociti umani normali esprimenti RET/PTC Risultato: trasformazione + attivazione pathway infiammatorio
REarranged during Transfection/Papillary Thyroid Carcinoma
Trasduzione del segnale
RTK attivate da ligando solubile: es.: EGF, PDGF
Trasduzione del segnale
RET/PTC
RET is an abbreviation for "rearranged during transfection”: exp in 3t3 cells, genomic DNA from Lymphomas Tyrosin Kinase
Il proto-oncogene RET codifica per un recettore tirosin-chinasico: mutationi RET gain of function: associate a carcinoma della tiroide.
RET/PTC1 overespresso • Cellule crescono di piú • acquisiscono un fenotipo “trasformato”
NB: PTC=Carcinoma Papillare della Tiroide H4 = il gene con cui avviene la fusione Y451F: mutazione inattivante
RET induce proteine infiammatorie -1
sunto
RET induce proteine infiammatorie - 2
Alti livelli di proteine infiammatorie sono state ritrovate anche in biopsie di pazienti affetti
da PTC e portatori di mutazioni RET.
se affetti da metastasi ai linfonodi, I livelli sono ancora piú alti.
Ras e IL6
model
RAS: trasduzione del segnale Ligando
Recettori
Trasduzione del segnale
trascrizione
RAS
Segnale a valle di RAS
RAS
Mitogeno
G0⇒G1: Early Response Genes (jun, fos)
Segnale a valle di RAS
RAS
Mitogeno
G0⇒G1: Early Response Genes (jun, fos)
Regolazione del ciclo cellulare
Segnale a valle di RAS
RAS
Mitogeno
G0⇒G1: Early Response Genes (jun, fos)
Raf chinasi attivata da interazione con RAS - cambio conformazione
MAPKK Attivate da fosforilazione da Raf
MAPK Attivate da fosforilazione da MEK
RAS: famiglia di GTPasi di membrana non legata a recettori (H-Ras, N-Ras , K-Ras)
• GEF: GTP Exchange Factor • GAP: GTPase Activating Protein
• Esempio di GAP: • NF1:codifica per Neurofibromin. • Tumor suppressor in Neurofibromatosi!
conclusioni
• Oncogeni sono in grado di modulare i pathway infiammatori
• Tale capacitá é essenziale per la tumorigenesi
messaggio
• Gli eventi genetici necessari e sufficienti per l’insorgenza di un tumore umano risultano associati all’attivazione di un ambiente infiammatorio
• Un ambiente infiammatorio favorisce tumore
domanda Qual é la cooperazione tra oncogeni e infiammazione?
RASV12 e pancreatite cronica
Sistema: -Attivazione tessuto specifica di RASv12 nel pancreas -Induzione di pancreatite tramite trattamento con un analogo della Colecistochinina(*) RASV12 induce carcinoma del pancreas solo se é in atto pancreatite (*) Caeruleina: analogo della colecistochinina, induce rilascio di enzimipancreatici
Modello: carcinoma insorge in seguito a cooperazione tra
infiammazione cronica e mutazione di un oncogene
attivazione RASV12
No tumore tumore
Topo adulto
pancreatite
attivazione RASV12
