Osservazioni che hanno indicato lintervento di meccanismi genetici nellorigine dei tumori Alcune anomalie cromosomiche costituzionali sono associate ad un aumento del rischio di sviluppare specifici tipi di tumori Il cariotipo delle cellule tumorali è caratterizzato dalla presenza di anomalie cromosomiche (acquisite/somatiche) Lincidenza di tumori è molto elevata in soggetti affetti da sindromi associate ad instabilità cromosomica Esistono forme ereditarie di tumori Esiste una stretta correlazione tra attività mutagena e attività oncogena di diversi agenti chimici e fisici

Che cosè il cancro? Il cancro è un gruppo di malattie caratterizzato dalla perdita del normale controllo della divisione cellulare - le cellule si dividono più frequentemente -le cellule non sono inibite dal contatto reciproco e formano tumori -le cellule possono invadere altri tessuti (metastasi)

La Proliferazione Normale è Finalizzata e Risponde a Segnali di Stress La Proliferazione Normale è Finalizzata e Risponde a Segnali di Stress Proliferazione Quiescenza Differenziamento Senescenza Apoptosi Senescenza (Muscolo) (Neutrofili)

Regolazione coordinata della proliferazione cellulare, del differenziamento e dellapoptosi Regolazione coordinata della proliferazione cellulare, del differenziamento e dellapoptosi

La Proliferazione Anormale Avviene Senza Scopo e NON Risponde allo Stress La Proliferazione Anormale Avviene Senza Scopo e NON Risponde allo Stress Proliferazione Quiescenza Differenziamento Senescenza Apoptosi Senescenza

Le cellule normali crescono in singolo strato Le cellule trasformate formano tumori Le cellule tumorali possono invadere altri tessuti

Retrovirus Oncogeni

Origine cellulare delle sequenze trasformanti (oncogéni) dei retrovirus identificata mediante Southern Blotting Pollo infetto #1Pollo infetto #2 Pollo non infetto (Controllo Negativo) c-src Proto-oncogene cellulare! v-src

Origine dei Retrovirus Oncogeni (Trasduzione Virale) Proteine Capsidiche Trascrittasi Inversa Proteine dellinvolucro Si crea un oncogéne (proto-oncogéne attivato) per mutazione

Virus del Sarcoma di Rous (RSV) Scoperto da Varmus and Bishop, (Premio Nobel, 1989). Retrovirus Trasformante (RTV): Un virus oncogeno contenente RNA a singolo filamento che utilizza lenzima trascrittasi inversa per sintetizzare DNA a singolo filamento, e quindi a doppio filamento, che si integra nel DNA della celula ospite. Nota: non tutti i retrovirus sono RTV, non tutti gli oncogéni sono trasportati da virus! Human T-cell leukemia virus (HTLV) è lunico RTV umano conosciuto; loncogéne codifica un fattore di trascrizione.

Come sono stati clonati i primi oncogéni cellulari

Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Gly Gly... ATG ACG GAA TAT AAG CTG GTG GTG GTG GGC GCC GGC GGT... Met Thr Glu Tyr Lys Leu Val Val Val Gly Ala Val Gly... GTC GENI FAMIGLIA RAS HRAS raramente coinvolto in tumori umani (vescica) KRAS mutazioni frequenti in carcinomi (colon, pancreas) NRAS mutazioni frequenti in leucemie

Anomalie Citogenetiche nel Carcinoma Mammario

Cariotipo da metafase ottenuta da cellule in coltura di midollo osseo di paziente affetto da leucemia mieloide cronica

Il cromosoma Philadelphia deriva da una traslocazione tra il cromosoma 9 e il cromosoma 22

Traslocazione Reciproca Specifiche anomalie cromosomiche sono associate ad alcuni tipi di tumori Cromosoma Philadelphia t(9;22)(q34;q11) ABL BCR ABL/BCR

Alterata regolazione di c-Abl nella LMC

Alterata regolazione di c-Abl nella LMC c-Abl è una tirosin-chinasi (fosforila esclusivamente tirosine) La fusione con Bcr determina unalterata espressione di c-Abl nelle cellule mieloidi -attività tirosin-chinasica costitutiva (incessante, non soggetta a regolazione) -iperproliferazione e sdifferenziamento p210

Bcr-Abl Gleevec (STI-571) Importanza della genetica per la terapia del cancro: Gleevec e LMC

Da McKinnel et al. The Biological Basis of Cancer Linfoma di Burkitt

ALL L3/tipo Burkitt Leucemia linfatica B o tipo Burkitt. 5% delle ALL. Grandi cellule rotondeggianti con citoplasma intensamente basofilo e vacuoli.

Traslocazione di un proto-oncogéne sul cromosoma 8 in prossimità di un gene altamente attivo sul cromosoma 14 Specifiche anomalie cromosomiche sono associate ad alcuni tipi di tumori

Elevata Espressione di c-myc nelle Cellule di Linfoma di Burkitt e di ALL L3 -espressione di myc controllata dal promotore IgH (molto attivo nelle cellule linfoidi) -aumento dellattività trascrizionale in fase G1 -iperproliferazione e sdifferenziamento c-myc è implicato nel controllo della trascrizione in fase G1 - attiva geni che promuovono la crescita cellulare - reprime geni che causano arresto della crescita cellulare

IgH Ig

Conseguenze delle Traslocazioni Cromosomiche Ricorrenti nei Tumori Gene AGene B Alterata espressione della proteina codificata dal gene B Leucemia, Linfoma A B Espressione di proteine di fusione Leucemia, Linfoma, Sarcoma A/B B/A

Amplificazione del proto-oncogéne c-myc DNA Locus myc Double Minute Un aumento di espressione del gene myc può avvenire per meccanismi diversi dalla traslocazione

Topi transgenici

Iniezione di cellule staminali embrionali nella massa cellulare interna della blastocisti

CHIMERA – IL FONDATORE Generalmente le cellule ES sono derivate da un ceppo 129 (colore agouti o bianco) e vengono poi iniettate in una blastocisti C57Bl/6 (nero). Quanto maggiore il contributo delle cellule ES al genoma del topo, tanto più rappresentato il colore corrispondente. Il topo chimerico ha un mantello a tigrato

Topo nero – Nessun apparente contributo da parte di cellule ES Fondatore chimerico - Importante contributo da parte di cellule ES Fondatore chimerico - Minore contributo da parte di cellule ES Prole derivata dalliniezione nella prima blastocisti

TOPI TRANSGENICI PER PROTO-ONCOGENI Aumentata incidenza di specifici tumori Cooperazione tra proto-oncogéni: incidenza maggiore (e anche comparsa di tipi di tumori non presenti nei ceppi parentali) in topi doppi transgenici (es. myc + ras

La trasformazione neoplastica è conseguenza di diverse alterazioni del patrimonio genetico a carico di molteplici geni La trasformazione neoplastica è conseguenza di diverse alterazioni del patrimonio genetico a carico di molteplici geni Una mutazione non è sufficiente!! Classi di geni implicati: -Proto-oncogéni -Geni oncosoppressori -Geni che mantengono lintegrità del genoma Classi di geni implicati: -Proto-oncogéni -Geni oncosoppressori -Geni che mantengono lintegrità del genoma

I tumori del colon si sviluppano in seguito allaccumulo di una serie di mutazioni OncogeneOncosoppressoriOncosoppressore