סרטן תא הזיגוטה מכיל את כל האינפורמציה. זהו תא טוטיפוטנטי.כל הגנים (סביבות 30,000 לא ידוע בקיוד כמה) נמצאים בגרעין של כל תא! אך רק מקבץ מסויים יבוא לידי ביוטי בכל תא, וברמות שונות! סרטן: uncontrolled proliferation of cells - גידול בלתי מבוקר של תאים. יש הבדל בין ,malign tumer maliganancies - גידול סרטנילגידול שפיר - benign
- הסרטן הוא clone - היה תא אחד בלבד שהשתגע וכל השאר הם שיעתוקים שלו
- הסרטן מתחיל מגידול ראשוני מקומי ואז תאים מתנתקים ממנו לרוב דרך זרם הדם והלימפה, ויוצרים גרורות - metatases
- תאי סרטן הם לרוב פחות ממוינים מתא נורמאלי.
השלא ההגדולה הפתוחה: האם זה תהליך של תא ממויין שהופך ללא ממויין ע"י זה שפתאום מבטא רפרטואר שלם של גנים dedefrantiation = חזרה לאחור בתהליך ההתמיינות או - האם התא הסרטני מופיע מתאי פרקוסור / תאי גזע של אותה רקמת? תאי גזע של עור למשל יוצרים תא סרטני של עור?תא גזע של רקמה מתחלק לשניים כאשר אחד הופך לתא הרקמה והשני משמר עצמו כתא גזע. תאים צריכים להתחלק. יש normal cell division שקורה לכל אדם . התחלקות זאת היא מבוקרת ע"י TUMOR SUPPRESSOR GENES - הם בולמים את התחלקות התא. יש שני אללים שמקודדים ל tumer suppressor proteins. CANCER DUE TO ACTION OF MUTATED TUMOR SUPPRESSOR GENES נניח שיש פרוטאין מדכא גידול שנקרא RV. נניח ששני האללים נותנים 2000 מולקולות של מ.ר.נ.א המקודדים ל RV. תפקיד ה RV לבלום את גידול התא. נגיד שהאדם נולד עם אלל פגום. יהיו לו רק 1000 מולקולות של מ.ר.נ.א מקודד ל RV - זה עדיין מספיק!!!!אבל - אם קורה מוטציה באלל הטוב המסכן נשאר עם 0 מולקולות של מרנא RV.אזי אין לו חלבון מווסת והתא יכול עכשיו להתרבות בצורה אקראית ולתת גידול. CANCER DUE TO ONCOGENES פרוטואונקוגנים - אונקו = סרטן. פרוטואורטוגנים הם גנים נורמלים הנמצאים בכל תא נורמלי. הם מקודדים לחלבונים המעודדים גדילת תא וחלוקת תא. אם משהו משתבש באותם פרוטואונקוגנים יכול להיות שנקבל חלבון סופר-אקטיבי וכל הזמן מעודד גדילה וחלוקה.פרוטואונקוגן הופך לאונקוגן.הפרוטואונקוגן עובר אקטיבציה כלשהי.... השינוי נקרא Malignant transformation. (כינוי לשינוי המביא לגידול סרטני). Cell signaling pathwaysסיגנל ממחוץ לתא גורם לקסקדה בתוך התא עד להפעלה של ביטוי גנים. נאמר שיש growth factor - חומר המסמן לתא לגדול - epidermal growth factor = EGF.הוא נקשר לקולטן - תירוזין קינז - מזרחן את עצמו - נקשר לחלבונים אחרים וכל זה כדי להפעיל גנים מסויימים בסוף. מסלול זה מאוד חשוב לגידול של תאים. אם יש פגיעה ***בכל אחד מהגורמים בקסקדה!!!**** הוא יהיה פעיל כל הזמן ואז התא כל הזמן יתחלק!פגיעה יכולה להיות בקולטן, ב RAS, בכל מקום! כל פגיעה שתגרום לאחד מהגורמים הרבים בדרך להיות פעיל תגרום לכל המשך התהליך... מה גורם לכך?UV, כימיקלים שונים, יכול להיות שמישהו נולד עם גן פגום.... כל אלו יכולים להביא להחלפה של פרוטואונקוגן באונקוגן. EGF receptor - במצב נורמלי אינו פעיל. נקשר Growth factor - ואז יש שינוי, זירחון וכו'.אם קרתה מוטציה ובה הרצפטור כל הזמן פעיל - הסיגנל בכל התא יעבור כל הזמן!
- יכול להיות מצב שהגן המקודד לרצפטור עבר בטעות אמפליפיקציה ברמת הגן - במקום רצפטור אחד יש 100 רצפטורים! (זה קורה בסרטן שד). - המולקולות של הרצפטור הן נורמליות אך יש מהן יותר מדי!!!
- המציאו נוגדן - רצפטין - מונע מהפקטור להפעיל את הרצפטור.
Normal protooncogenes - דרושים לתפקוד של תא נורמלי. אם משהו כמו מוטגנים, קרצינוגנים, וירוסים, קרינה, בעייה גנטית, משבש את פעולתו הוא הופך לאונקוגן.כאשר משהו במסלול ההולכה של התא נפגם - יהי סרטןסרטן שד - פגם ברצפטור של EGFסרטן לבלב ועוד - RAS כל הזמן פעילסוגי סרטן רבים - MYC, FOS אלו הם פקטורי שעתוק שגורמים לביוטי של גנים. מוטציה שלהם שעושה ביטוי יתר.... איזורי התא שהם פגיעים:מחוץ לתא - פקטורי גידולבתא - קולטנים, signal mediators כמו RAS, Nuclear signal mediators הנמצאים בתוך הגרעין. איך מצאו את הגנים שיכולים להשתתף בהתהוות התא הסרטני?אין ויטרו.
לקחו צלחת פטרי ובה NIH 3T3 fibroblasts - תאי רקמת חיבור מעכבר. את שורת התאים פיתחו ב NIH -
National institute of health. אותם תאים עוברים כ 50 חלוקות ומתים, אך לעיתים מקבלים תאים שהם immortalized - יכולים להתחלק מלא פעמים. הם לא נורמלים. אך עם זאת כשנזריק אות םלחיה הם לא יוצרים גידול.לקחו את התאים הללו, כאשר הם יוצרים שכבת תאים בגובה של תא אחד - monolayer.לקחו גידול, הפיקו ממנו דנא והכניסו אותו לעכבר. Human tumor DNA.רצו לראות האם יש גן בדנא האנושי הסרטני , שמסוגל להפוך את תאי ה NIH 3T3 לאלמותיים??ואם קיים - מהו אותו גן?? ואם מבודדים כזה גן - האם הוא שונה מגנים אחרים נורמאלים?מה ראו? ראו פה ושם מוקדים של תאים שגדלו אחד על השני - לא יצרו monolayerאלא התחילו ליצור גוש = focus. הם לקחו את התאים האלו והזריקו לחיות ואכן קיבלו גידולים. Weinberg transformation Assay - לוקחים את התאים שלא יוצרים שכבה אחידה, שמים בחייה, ולאחר קבלת הגידול נקח ממנו את הדנא ונראה היכן יש דנא אנושי בתוך תא העכבר.מצאו שזהו ה RAS gene.כשהסתכלו על רצף ה RAS הזה שמקורו באדם, השוו אותו לגן הנורמלי של הRAS. מצאו שיש מוטציה במקום מסויים ויש החלפה של חומצה אמינית אחת בלבד, שעושה את ה RAS כל הזמן פעיל.אבל - הם השתמשו ב Immortilized cells!! כבר מראש התאים שהשתמשו בהם לא היו נורמלים! הם רק היו צריכים עוד "דחיפה קטנה" להפוך לאונקוגנים. מכניזם ההפעלה של אונקוגנים
- מוטציה נקודתית בסדר הקודונים - חלבון היפראקטיבי לא עונה למנגנוני הבקרה.
- הגברת גנים (אמפליפיקציה) - יותר מדי עותקים של החלבון (הנורמלי!!!! לא פגום)
- Chromosome rearrangement - שיבושים ברמת הד.נ.א, קטע מסוייםשל דנא נשבר ועובר למקום אחר בגנום. למשל אם יש פרומוטור מאוד חזק, הוא נחתך ומועבר לתחילת הגן של RAS, יהיה שעתוק יתר של ה RAS. זה נקרא promoter fusion מביאים לתפוקה לא נורמלית של חלבון נורמלי. אפשרות אחרת היא שחלק גנום עובר למקום אחר וזה נקרא gene fusion - מביא ליצירה של חלבון שלא קיים novel protein.
Dletion / point mutation in coding - נקבל בכמות נורמלית אך הוא עצמו לא נורמלי - פעיל כל הזמןGene amplification - חלבון נורמלי, מתפקד טוב, אך יותר מדי מננוChromosome rearrangement - תלוי אם זה פרומוטר נקבל רק יותר מדי שעתוק והחלבון יהיה נורמלי ומתפקד. יכול להיות גם שמגיע strong enhancer בטעות לגן מסויים. אם זה יהיה סתם מקטע נקבל הכלאה בין שני גנים לא קשורים או שנקבל כמות גדולה או שנקבל חלבון חדש שיהיה למשל היפראקטיבי. Ras mutation - בפירוט - כמה דברים יכולים לקרות:Point mutation* בגן: בקודון מסויים מופיעה missense mutation.
- chromosomal translocation - 9,22 - יש שבר בכרומוזום 9 שמעביר חלק לכרו' 22. כתוצאה מכך מקבלים חלבון מוכלא חדש שהוא שילוב של שני החלבונים: bcr-abl. abl הוא תירוזין קינז, ואכן יכול לזרחן הרבה חלבונים אחרים. הסרטן המתקבל הוא CML - chronic myloid leukemia. בסרטן אחר - Burkitt lymphoma מצאו טרנסלוקציה 8,14 ומה שקורה הוא שה MYC , אותו פקטור שיעתוק שראינו קודם, עובר טרנסלוקציה להיות במורד הזרם מאיזשהו פרומוטור - כל הזמן יש שעתוק של המיק. - דברים כאלו יכולים לקרות בזמן rearrangement לאחר השחבור (splicing)
- Gene amplification - כמו שראינו בסרטן שד.
במבחנה ניתן לבודד את הדנא המקודד לחלבון מסויים. לקחו במבחנה קטע של ה MYC gene. לקחו single stratnd, משהו כמו 50 נוקלאוטידים - אוליגונוקלאוטד. הוסיפו לו צביעה פלורסנטית.נתנו לו לעברו היברידיזציה (אינקורפורציה) לכרומוזומים אחרים שנמצאים במבחנה - הוא עובר הכלאה היכן שיש MYCgene - קיבלנו כרומוזום שלם כאשר נכנס גן-מיק מסומן וניתן ממש לראות היכן הוא. ניתן לראות תמונה שבה מופיעים הרבה הרבה עותקים - קרתה אמפליפיקציה אדירה. Dr. P.A.W adwards - לקח את הגן המוטציוני של epidermal growth factor receptor (EGF), הוא יצר עם הגן הזה עכברים טרנס-גנים שכעת מבטאים את הצורה המוטציונית של הרצפטור.הוא רצה לראות מה קורה לתאי האפיתל של בלוטות החלב של העכבר. אותו קטע דנא שהוא הכניס הינו בעל פרומוטור המכתיב שעתוק הגן רק בבלוטות חלב - tissue specific promoter.כשהוא לקח מהעכבר את בלוטות החלב ראה שיש גידול מסיבי של תאי בלוטת חלב. מה שחושבים הוא שסרטו הוא תהליך גם שלבי, יש להבדיל בין הנסיונות אין-ויטרו לבין מה שקורה באדם. כנראה שיש כמה פגיעות בכמה גנים בפועל. השלבים:1. normal 2. Hyperplasia 3. mild dysplasia 4. Carcinoma in situ (severe dysplasia) - זה כבר תא סרטני שמתרבה בצורה בלתי מבוקרת5. Cancer - invasive - כבר יכול דרך כלי הדם להגיע למקומות אחרים. בסרטן המעי חושבים שהפגיעה הראשונית היא פגיעה ב APC שהוא tumor suppressor gene. גילו את זה אצל אנשים שנולדו עם הגן הזה פגום וראו שהם סובלים מהרבה גידולים במעי הגס. פגיעה זו מביאה לשינוי התחלתי מינימלי. אח"כ מגיעה פגיעה ב RAS - Early adenoma.פגיעה במדכאי גידולים נוספים - late adenoma.לבסוף פגיעה ב P53 - סרטן. התפתחות הסרטן בגוף היא תהליך רב שלבי!שני אוןנקוגנים - Myc, Ras. לקחו את הצורה המוטציונית ויצרו עכברים טרנסגנים - לחלקם רק את ה RAS, לחקלם רק את ה MYC, ולחלקם את שניהם. ראו באופן מובהק ש100% מהעכברים עם שניהם פיתחו סרטן לאחר תקופה. אלו שעברו מוטציה רק באחד מהם - אחוז מסויים פיתח אחרי זמן מסויים.כשהיה RAS+MYC זה היה הרבה יותר מהסכום של שניהם בנפרד! גם במהלך מחזור התא שיבוש יכול להביא לסרטן .חלבון Rb שהוא ספרסור של גידולים נקשר לפקטור שיעתוק הנקרא E2F, וכתוצאה מכך לא מאפשר לו להקשר לפרומוטור וכך מונע שיעתוק. התא נשאר ב G0.מצאו וירוס ששמו human papilloma virus. הוא יודע לסנתז חלבון E7, כאשר הוא יכול להתחבר ל Rb, וכתוצאה מכך משחרר את ה E2F - הפרומוטור חוזר לפעולה ויש חלוקת תא... Viral oncogene - וירוס הוא חומר גנטי שלא יכול להתרבות בלי תא, DNA או RNA, תלוי איזה וירוס. חוץ מכך יש לווירוס חלבונים. הגנום של וירוס הוא די פשוט - נע בין 10 גנים למאות, בכל אופן הרבה פחות מתא אנימלי.וירוסים מסויימים תוקפים בע"ח, וגורמים לפיתוח סרטן.ההיפותזה - הוירוסים הביאו איתם חומר גנטי הגורם לסרטן - אונקוגן. בודדו את הוירוסים, ריצפו את הגנום שלהם, וראו נוכחות של גנים בגנום הויראלי שאם בודדו אותם, הם יכלו לשנות תאים במבחנהלמשל Rous sarcoma virus in chickens - גורם לגידול הנקרא סרקומה בתרנגולות. מצאו גן אחד בודד שגורם לטרנספורמציה של תאים. קראו לזה Src-gene, והוא V-src, בא מהוירוס. יש גם c-src, מהתא הרגיל של האדם (cell)!אותו Src הוא תירוזין קינז! עוד וירוס: Feline osteo sarcoma virus - בחתולים. אותו וירוס גורם לגידולים בעצם. כינויו: FOS.מה שבא מהוירוס - V-FOS gene. יש גם C-FOS gene מהתא.... הוירוסים הללו חותכים את הגן הנורמלי ומכניסים בו שינויים! בבעלי החיים יש גנים דומים להפליא לגנים שיש בוירוס! אלו הם פרוטואונקוגנים. כשהשוו בין הפרוטואונקוגן לאונקוגן של הוירוס מצאו שיש מוטציות.הוירוס הוא Retro Virus - הגנום שלו הוא RNA, ויכול לעבור ל DNA עם reverse transcriptase.הוירוס נכנס לתא, יש לו את ה RNA והרברס טרנסקריפטז איתו. אופן הפעולה של רטורו-וירוס: הגנום יוצא מהוירוס, נכנס לתא, מאבד את המעטפת שלו ונוצר תעתיק של DNA מאותו RNA ויראלי, בעזרת הרברס טרנסקיפטז. מקבלים דנא דו גדילי והוא עובר אינטגרציה לתוך הכרומוזום של בעל החיים. יש טרנסקריפציה רגילה ע"י התא המארח, מקבלים הרבה חלבונים של הוירוס וRNA של הוירוס והם נעטפים יחד יוצאים מהתא - קיבלנו וירוסים חדשים וירוסים חדשים. לפעמים רטרו וירוס יכול לקבל חתיכת רנא שלא שייכת לו! לפעמים כאשר נוצרים לנו RNA וחלבונים של הרוירוס ליצירת וירוסים חדשים - מקטע קטן מהדנא של בעל החיים משועתק יחד עם הרנא של הוירוס !!! קיבלנו כביכול וירוס שיש לו חתיכה קטנה של RNA מהחיה. אותו גן תאי שהצטרף יכול לעבור מוטציה ולהיות אונקוגן!כעת שהוירוס ילך לתקוף תאים אחרים הוא יביא איתו את הפרוטואונקוגן וכך ימיר תאים לתאים אונקוגנים.
