Πληροφορίες

16.7: Ρύθμιση του καρκίνου και των γονιδίων - Βιολογία

16.7: Ρύθμιση του καρκίνου και των γονιδίων - Βιολογία


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Για να κινηθούν τα κύτταρα σε κάθε φάση του κυτταρικού κύκλου, το κελί πρέπει να περάσει από σημεία ελέγχου. Αυτό διασφαλίζει ότι το κύτταρο έχει ολοκληρώσει σωστά το βήμα και δεν έχει συναντήσει καμία μετάλλαξη που θα αλλάξει τη λειτουργία του. Πολλές πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένης της κυκλίνης Β, ελέγχουν αυτά τα σημεία ελέγχου. Η φωσφορυλίωση της κυκλίνης Β, ένα μετα-μεταφραστικό γεγονός, αλλάζει τη λειτουργία της. Ως αποτέλεσμα, τα κύτταρα μπορούν να προχωρήσουν απρόσκοπτα στον κυτταρικό κύκλο, ακόμη και αν υπάρχουν μεταλλάξεις στο κύτταρο και η ανάπτυξή του πρέπει να τερματιστεί. Αυτή η μετα-μεταφραστική αλλαγή της κυκλίνης Β την εμποδίζει να ελέγχει τον κυτταρικό κύκλο και συμβάλλει στην ανάπτυξη καρκίνου.


16.7: Ρύθμιση του καρκίνου και των γονιδίων - Βιολογία

Ο καρκίνος, μια ασθένεια μεταβαλλόμενης γονιδιακής έκφρασης, είναι το αποτέλεσμα γονιδιακών μεταλλάξεων ή δραματικών αλλαγών στη γονιδιακή ρύθμιση.

Στόχοι μάθησης

Περιγράψτε πώς ο καρκίνος προκαλείται από την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των κυττάρων

Βασικά Takeaways

Βασικά σημεία

  • Ο καρκίνος προκύπτει από ένα γονίδιο που κανονικά δεν εκφράζεται σε ένα κύτταρο, αλλά ενεργοποιείται και εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα λόγω μεταλλάξεων ή μεταβολών στη γονιδιακή ρύθμιση.
  • Αλλαγές στην ακετυλίωση ιστόνης, ενεργοποίηση παραγόντων μεταγραφής, αυξημένη σταθερότητα RNA, αυξημένος μεταφραστικός έλεγχος και τροποποίηση πρωτεΐνης παρατηρούνται όλα στα καρκινικά κύτταρα.
  • Ογκοκατασταλτικά γονίδια, ενεργά σε φυσιολογικά κύτταρα, λειτουργούν για να αποτρέψουν την ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη.
  • Τα πρωτοογκογονίδια, τα οποία είναι θετικοί ρυθμιστές του κυτταρικού κύκλου, μπορούν να γίνουν ογκογονίδια και να προκαλέσουν καρκίνο όταν μεταλλαχθούν.

Βασικοί Όροι

  • ογκογονίδιο: κάθε γονίδιο που συμβάλλει στη μετατροπή ενός φυσιολογικού κυττάρου σε καρκινικό όταν μεταλλάσσεται ή εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα
  • πρωτο-ογκογονίδιο: ένα γονίδιο που προάγει την εξειδίκευση και τη διαίρεση των φυσιολογικών κυττάρων που γίνεται ογκογονίδιο μετά από μετάλλαξη
  • Καρκίνος: ασθένεια κατά την οποία τα κύτταρα ενός ιστού υφίστανται ανεξέλεγκτο (και συχνά γρήγορο) πολλαπλασιασμό

Καρκίνος: Νόσος αλλοιωμένης γονιδιακής έκφρασης

Ο καρκίνος μπορεί να περιγραφεί ως ασθένεια μεταβαλλόμενης γονιδιακής έκφρασης. Υπάρχουν πολλές πρωτεΐνες που ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται (ενεργοποίηση γονιδίου ή σίγαση γονιδίου) που μεταβάλλουν δραματικά τη συνολική δραστηριότητα του κυττάρου. Ένα γονίδιο που δεν εκφράζεται κανονικά σε αυτό το κύτταρο μπορεί να ενεργοποιηθεί και να εκφραστεί σε υψηλά επίπεδα. Αυτό μπορεί να είναι αποτέλεσμα γονιδιακής μετάλλαξης ή αλλαγών στη γονιδιακή ρύθμιση (επιγενετική, μεταγραφή, μετα-μεταγραφή, μετάφραση ή μετά-μετάφραση).

Αλλαγές στην επιγενετική ρύθμιση, τη μεταγραφή, τη σταθερότητα του RNA, τη μετάφραση πρωτεϊνών και τον μετα-μεταφραστικό έλεγχο μπορούν να ανιχνευθούν στον καρκίνο. Αν και αυτές οι αλλαγές δεν συμβαίνουν ταυτόχρονα σε έναν καρκίνο, αλλαγές σε καθένα από αυτά τα επίπεδα μπορούν να ανιχνευθούν όταν παρατηρείται καρκίνος σε διαφορετικά σημεία σε διαφορετικά άτομα. Επομένως, αλλαγές στην ακετυλίωση ιστόνης (επιγενετική τροποποίηση που οδηγεί σε γονιδιακή σίγαση), ενεργοποίηση μεταγραφικών παραγόντων με φωσφορυλίωση, αυξημένη σταθερότητα RNA, αυξημένος μεταφραστικός έλεγχος και τροποποίηση πρωτεΐνης μπορούν όλα να ανιχνευθούν κάποια στιγμή σε διάφορα καρκινικά κύτταρα. Οι επιστήμονες εργάζονται για να κατανοήσουν τις κοινές αλλαγές που προκαλούν ορισμένους τύπους καρκίνου ή πώς μια τροποποίηση μπορεί να αξιοποιηθεί για την καταστροφή ενός κυττάρου όγκου.

Ογκοκατασταλτικά γονίδια, ογκογονίδια και καρκίνος

Σε κανονικά κύτταρα, ορισμένα γονίδια λειτουργούν για να αποτρέψουν την υπερβολική, ακατάλληλη κυτταρική ανάπτυξη. Αυτά είναι ογκοκατασταλτικά γονίδια, τα οποία είναι ενεργά σε φυσιολογικά κύτταρα για να αποτρέψουν την ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη. Υπάρχουν πολλά γονίδια καταστολής όγκων στα κύτταρα, αλλά το πιο μελετημένο είναι το p53, το οποίο μεταλλάσσεται σε πάνω από το 50 τοις εκατό όλων των τύπων καρκίνου. Η ίδια η πρωτεΐνη p53 λειτουργεί ως μεταγραφικός παράγοντας. Μπορεί να συνδεθεί σε θέσεις στους προαγωγείς των γονιδίων για να ξεκινήσει η μεταγραφή. Επομένως, η μετάλλαξη του p53 στον καρκίνο θα αλλάξει δραματικά τη μεταγραφική δραστηριότητα των γονιδίων-στόχων του.

Ένας άλλος τύπος γονιδίου που συχνά απορρυθμίζεται στους καρκίνους είναι τα πρωτο-ογκογονίδια που είναι θετικοί ρυθμιστές κυτταρικού κύκλου. Όταν μεταλλάσσονται, τα πρωτο-ογκογονίδια μπορούν να γίνουν ογκογονίδια και να προκαλέσουν καρκίνο. Η υπερέκφραση του ογκογονιδίου μπορεί να οδηγήσει σε ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη επειδή τα ογκογονίδια μπορούν να αλλάξουν τη μεταγραφική δραστηριότητα, τη σταθερότητα ή τη μετάφραση πρωτεΐνης ενός άλλου γονιδίου που ελέγχει άμεσα ή έμμεσα την κυτταρική ανάπτυξη. Ένα παράδειγμα ογκογονιδίου που εμπλέκεται στον καρκίνο είναι μια πρωτεΐνη που ονομάζεται myc. Το Myc είναι ένας μεταγραφικός παράγοντας που ενεργοποιείται ανώμαλα στο λέμφωμα Burkett’s, έναν καρκίνο του λεμφικού συστήματος. Η υπερέκφραση του myc μετατρέπει τα φυσιολογικά Β κύτταρα σε καρκινικά κύτταρα που συνεχίζουν να αναπτύσσονται ανεξέλεγκτα. Ο υψηλός αριθμός Β-κυττάρων μπορεί να οδηγήσει σε όγκους που μπορεί να επηρεάσουν τη φυσιολογική σωματική λειτουργία. Οι ασθενείς με λέμφωμα Burkett ’ μπορούν να αναπτύξουν όγκους στη γνάθο ή στο στόμα τους που παρεμποδίζουν την ικανότητα να τρώνε.

Τα πρωτο-ογκογονίδια μπορούν να γίνουν ογκογόνα: Όταν μεταλλάσσονται, τα πρωτο-ογκογονίδια μπορούν να γίνουν ογκογόνα και να προκαλέσουν καρκίνο λόγω της ανεξέλεγκτης κυτταρικής ανάπτυξης.


Ογκοκατασταλτικά γονίδια, ογκογονίδια και καρκίνος

Σε κανονικά κύτταρα, ορισμένα γονίδια λειτουργούν για να αποτρέψουν την υπερβολική, ακατάλληλη κυτταρική ανάπτυξη. Αυτά είναι ογκοκατασταλτικά γονίδια, τα οποία είναι ενεργά σε φυσιολογικά κύτταρα για να αποτρέψουν την ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη. Υπάρχουν πολλά γονίδια καταστολής όγκων στα κύτταρα. Το πιο μελετημένο γονίδιο καταστολής όγκων είναι το p53, το οποίο έχει μεταλλαχθεί σε πάνω από το 50 % όλων των τύπων καρκίνου. Η ίδια η πρωτεΐνη p53 λειτουργεί ως μεταγραφικός παράγοντας. Μπορεί να συνδεθεί σε θέσεις στους προαγωγείς των γονιδίων για να ξεκινήσει η μεταγραφή. Επομένως, η μετάλλαξη του p53 στον καρκίνο θα αλλάξει δραματικά τη μεταγραφική δραστηριότητα των γονιδίων-στόχων του.

Σύνδεσμος προς τη μάθηση

Παρακολουθήστε αυτό το κινούμενο σχέδιο για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τη χρήση του p53 στην καταπολέμηση του καρκίνου.

Τα πρωτο-ογκογονίδια είναι θετικοί ρυθμιστές κυτταρικού κύκλου. Όταν μεταλλάσσονται, τα πρωτο-ογκογονίδια μπορούν να γίνουν ογκογονίδια και να προκαλέσουν καρκίνο. Η υπερέκφραση του ογκογονιδίου μπορεί να οδηγήσει σε ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ογκογονίδια μπορούν να αλλάξουν τη μεταγραφική δραστηριότητα, τη σταθερότητα ή τη μετάφραση πρωτεΐνης ενός άλλου γονιδίου που ελέγχει άμεσα ή έμμεσα την κυτταρική ανάπτυξη. Ένα παράδειγμα ογκογονιδίου που εμπλέκεται στον καρκίνο είναι μια πρωτεΐνη που ονομάζεται myc. Myc είναι ένας μεταγραφικός παράγοντας που ενεργοποιείται κατά λάθος στο λέμφωμα του Burkett, έναν καρκίνο του λεμφικού συστήματος. Η υπερέκφραση του myc μετατρέπει τα φυσιολογικά Β κύτταρα σε καρκινικά κύτταρα που συνεχίζουν να αναπτύσσονται ανεξέλεγκτα. Ο υψηλός αριθμός Β-κυττάρων μπορεί να οδηγήσει σε όγκους που μπορεί να επηρεάσουν τη φυσιολογική σωματική λειτουργία. Οι ασθενείς με λέμφωμα Burkett μπορεί να αναπτύξουν όγκους στη γνάθο ή στο στόμα τους που παρεμποδίζουν την ικανότητα να τρώνε.


Καρκίνος και Επιγενετικές Αλλοιώσεις

Η σίγαση των γονιδίων μέσω επιγενετικών μηχανισμών είναι επίσης πολύ συχνή στα καρκινικά κύτταρα. Υπάρχουν χαρακτηριστικές τροποποιήσεις των πρωτεϊνών ιστόνης και του DNA που σχετίζονται με σιωπηλά γονίδια. Στα καρκινικά κύτταρα, το DNA στην περιοχή προαγωγέα σιωπηλών γονιδίων μεθυλιώνεται σε υπολείμματα κυτοσίνης DNA σε νησιά CpG. Οι πρωτεΐνες ιστόνης που περιβάλλουν εκείνη την περιοχή στερούνται της τροποποίησης ακετυλίωσης που υπάρχει όταν τα γονίδια εκφράζονται σε φυσιολογικά κύτταρα. Αυτός ο συνδυασμός μεθυλίωσης DNA και αποακετυλίωσης ιστόνης (επιγενετικές τροποποιήσεις που οδηγούν σε σίγαση γονιδίων) βρίσκεται συνήθως στον καρκίνο. Όταν συμβούν αυτές οι τροποποιήσεις, το γονίδιο που υπάρχει σε εκείνη τη χρωμοσωμική περιοχή σιωπά. Όλο και περισσότερο, οι επιστήμονες κατανοούν πώς μεταβάλλονται οι επιγενετικές αλλαγές στον καρκίνο. Επειδή αυτές οι αλλαγές είναι προσωρινές και μπορούν να αντιστραφούν - για παράδειγμα, αποτρέποντας τη δράση της πρωτεΐνης αποακετυλάσης ιστόνης που αφαιρεί ακετυλομάδες ή με ένζυμα DNA μεθυλοτρανσφεράσης που προσθέτουν μεθυλομάδες σε κυτοσίνες στο DNA - είναι δυνατό να σχεδιαστούν νέα φάρμακα και νέες θεραπείες για να επωφεληθούν από την αναστρέψιμη φύση αυτών των διαδικασιών. Πράγματι, πολλοί ερευνητές δοκιμάζουν πώς μπορεί να ενεργοποιηθεί ξανά ένα σιγασμένο γονίδιο σε ένα καρκινικό κύτταρο για να βοηθήσει στην αποκατάσταση των φυσιολογικών προτύπων ανάπτυξης.

Τα γονίδια που εμπλέκονται στην ανάπτυξη πολλών άλλων ασθενειών, που κυμαίνονται από αλλεργίες έως φλεγμονές έως αυτισμό, πιστεύεται ότι ρυθμίζονται από επιγενετικούς μηχανισμούς. Καθώς οι γνώσεις μας για τον έλεγχο των γονιδίων βαθαίνουν, θα προκύψουν νέοι τρόποι αντιμετώπισης ασθενειών όπως ο καρκίνος.


Συζήτηση

Τα μη ενημερωτικά δεδομένα έχουν αποδειχθεί προηγουμένως ότι επηρεάζουν αρνητικά την απόδοση των μεθόδων συμπερασμάτων GRN, οδηγώντας σε κακή ακρίβεια. Προκειμένου να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα, προτείνεται μια προοδευτική μέθοδος επιλογής υποσυνόλων, η οποία αφαιρεί τα γονίδια που επηρεάζονται περισσότερο από το θόρυβο. Αυτή η προσέγγιση αποδείχθηκε ότι αποτυπώνει τα πιο κατατοπιστικά και συνεπώς τα πιο υποτιθέμενα υποσύνολα, τα οποία μπορούν να θεωρηθούν ως σημαντική πρόοδος στην περιοχή συμπερασμάτων GRN, καθώς το πρόβλημα του υψηλού θορύβου είναι ένα γενικό ζήτημα για όλα τα πραγματικά σύνολα δεδομένων.

Ο αλγόριθμος επιλογής υποσυνόλου επικυρώθηκε με συνθετικά δεδομένα και αληθινά GRN. Η απόδοση του αλγορίθμου αποδείχθηκε ότι υπερέβη σημαντικά την τυχαία αφαίρεση γονιδίων. Εφαρμόσαμε τον αλγόριθμο σε σύνολα δεδομένων L1000 εννέα επιλεγμένων καρκινικών κυτταρικών σειρών και παρατηρήσαμε ότι θα μπορούσαμε να αυξήσουμε το SNR σε επίπεδο που επιτρέπει ακριβές συμπέρασμα GRN.

Εξετάσαμε κατά πόσον οι πειραματικές διαταραχές L1000 ήταν επιτυχημένες μέσω μη παραμετρικής ανάλυσης σημασίας της έκφρασης των στοχευμένων γονιδίων και τα απεικονίσαμε μέσω ηφαιστειακών σχεδίων. Η πλειοψηφία των γονιδίων -στόχων μειώθηκε σημαντικά σε σύγκριση με τους ελέγχους τους. Ωστόσο, επίσης παρατηρήθηκαν πολλά σημαντικά υπερρυθμισμένα γονίδια, καθώς και μη σημαντικά αυξημένα και μειωμένα. Ένας πιθανός λόγος για αυτό από τη βιολογική άποψη είναι ότι αυτά τα γονίδια είναι πολύ σημαντικά για το σύστημα και η έκφρασή τους αποκαθίσταται αμέσως με μηχανισμούς ανάδρασης στο κύτταρο. Εάν η αντίδραση είναι πολύ ισχυρή, αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε χρονική υπεραντιστάθμιση και παρατηρούμενη αύξηση της έκφρασης. Αυτό θα μπορούσε να αποκαλυφθεί με μια χρονική σειρά μετρήσεων, αλλά δυστυχώς οι διαταραχές shRNA του L1000 περιορίζονται στο χρονικό σημείο των 96 ωρών.

Κατά τη συγκριτική αξιολόγηση των πραγματικών δεδομένων, χρησιμοποιώντας σύνολα δεδομένων silico όπου μιμούνται οι ιδιότητες των πραγματικών συνόλων δεδομένων, παρατηρήθηκε σημαντική βελτίωση στην ακρίβεια συμπερασμάτων της LSCO σε όρους AUROC και AUPR όταν αυξήθηκε το επίπεδο SNR του συνόλου δεδομένων καθώς το υποσύνολο γίνεται μικρότερο . Η βελτίωση ήταν ισχυρότερη και ήρθε νωρίτερα για το LSCO σε σύγκριση με το LASSO, ειδικά όταν χρησιμοποιείται για την εξαγωγή ενός αληθινού GRN για προσομοιώσεις. Δεδομένης αυτής της μεταβλητότητας, είναι πιθανό συνδυασμοί άλλων αλγορίθμων συμπερασμάτων να αποδίδουν ακόμη καλύτερα.

Η συγκριτική αξιολόγηση διαφορετικών μεγεθών υποσυνόλων σε διαφορετικές κυτταρικές σειρές με το LSCO έδειξε ότι για να συναχθεί ακριβές GRN, το ελάχιστο επίπεδο SNR του συνόλου δεδομένων πρέπει να είναι τουλάχιστον

0,05. Για τα σύνολα δεδομένων L1000, αυτό σημαίνει ότι χάνετε περισσότερο από το 90% των αρχικών δεδομένων με τον προτεινόμενο αλγόριθμο επιλογής υποσυνόλων. Ωστόσο, σε μια κατάσταση όπου η πλειοψηφία των γονιδίων έχουν θορυβώδεις μετρήσεις, καθίσταται μη συμφέρουσα η ένταξή τους στο σύστημα. Στο συμπέρασμα GRN, όπου ο στόχος είναι να ανακαλυφθούν αξιόπιστα κανονιστικές αλληλεπιδράσεις, συμπεριλαμβανομένων θορυβωδών δεδομένων που μειώνουν την πληροφόρηση του συνόλου δεδομένων είναι απαράδεκτο. Από την άλλη πλευρά, η πιθανή αφαίρεση σημαντικών γονιδίων όπως τα ογκογονίδια μπορεί να αποκρύψει τις πιθανές αλληλεπιδράσεις τους με άλλα γονίδια και να προκαλέσει άγνωστη επίδρασή τους στον καρκίνο. Σε μια προσπάθεια ελαχιστοποίησης αυτού του κινδύνου, τέτοια γονίδια μπορούν να διατηρηθούν. Ωστόσο, τότε πρέπει να θυσιαστούν περισσότερα γονίδια για να επιτευχθεί το επιθυμητό SNR για να είναι ακριβές το συμπέρασμα. Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα ένα μικρότερο υποσύνολο, το οποίο μπορεί να είναι ένα μεγαλύτερο μειονέκτημα.

Η χρονική πολυπλοκότητα του αλγορίθμου επιλογής υποσυνόλου είναι κατ' αρχήν O(n 2 ) για n γονίδια. Ωστόσο, λόγω του τρέχοντος χρησιμοποιούμενου υπολογισμού SNR σε κάθε βήμα, αυτό αυξάνεται περαιτέρω σε O(n 3 ) επειδή βασίζεται στην αποσύνθεση της μοναδικής τιμής. Αυτή η πολυπλοκότητα χρόνου σημαίνει ότι ενώ είναι γρήγορη έως μερικές εκατοντάδες γονίδια, για σύνολα δεδομένων περίπου 1000 γονιδίων μπορεί να χρειαστούν αρκετές ημέρες υπολογισμού για να ολοκληρωθεί η επιλογή υποσυνόλου.

Ένα αποτέλεσμα αυτής της μελέτης είναι τα ακριβή υποσύνολα GRN για εννέα καρκινικές κυτταρικές σειρές. Αυτά περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό νέων ρυθμιστικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ μεταγραφικών ρυθμιστών και ογκογονιδίων και προτείνουν νέους πιθανούς θεραπευτικούς στόχους. Έχουμε επικεντρωθεί σε μερικές περιπτώσεις σχετικότητας με τον καρκίνο που θα άξιζαν πειραματική παρακολούθηση και επικύρωση.


Καρκίνος και Μεταγραφικός Έλεγχος

Οι αλλαγές στα κύτταρα που προκαλούν καρκίνο μπορεί να επηρεάσουν τον μεταγραφικό έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης. Μεταλλάξεις που ενεργοποιούν παράγοντες μεταγραφής, όπως η αυξημένη φωσφορυλίωση, μπορούν να αυξήσουν τη σύνδεση ενός παράγοντα μεταγραφής στη θέση σύνδεσής του σε έναν προαγωγέα. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε αυξημένη μεταγραφική ενεργοποίηση αυτού του γονιδίου που οδηγεί σε τροποποιημένη κυτταρική ανάπτυξη. Εναλλακτικά, μια μετάλλαξη στο DNA μιας περιοχής προαγωγού ή ενισχυτή μπορεί να αυξήσει την ικανότητα σύνδεσης ενός μεταγραφικού παράγοντα. Αυτό θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε αυξημένη μεταγραφή και ανώμαλη έκφραση γονιδίου που παρατηρείται στα καρκινικά κύτταρα.

Οι ερευνητές έχουν διερευνήσει πώς να ελέγξουν τη μεταγραφική ενεργοποίηση της γονιδιακής έκφρασης στον καρκίνο. Ο εντοπισμός του τρόπου με τον οποίο συνδέεται ένας παράγοντας μεταγραφής ή μια οδός που ενεργοποιείται όπου μπορεί να απενεργοποιηθεί ένα γονίδιο, οδήγησε σε νέα φάρμακα και νέους τρόπους για τη θεραπεία του καρκίνου. Στον καρκίνο του μαστού, για παράδειγμα, πολλές πρωτεΐνες υπερεκφράζονται. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη φωσφορυλίωση βασικών παραγόντων μεταγραφής που αυξάνουν τη μεταγραφή. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η υπερέκφραση του υποδοχέα επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR) σε ένα υποσύνολο καρκίνων του μαστού. Η οδός EGFR ενεργοποιεί πολλές πρωτεϊνικές κινάσες που με τη σειρά τους ενεργοποιούν πολλούς παράγοντες μεταγραφής που ελέγχουν τα γονίδια που εμπλέκονται στην κυτταρική ανάπτυξη. Νέα φάρμακα που εμποδίζουν την ενεργοποίηση του EGFR έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία αυτών των καρκίνων.


16.7: Κανονισμός καρκίνου και γονιδίων - Βιολογία

  • Είστε εδώ:  
  • Σπίτι
  • Εγχειρίδια του Τμήματος Βιολογίας Andover
  • Openstax Biology for AP Courses (εγχειρίδιο για ακολουθία Bio58x)
  • Bio581
  • Κεφάλαιο 16 Κανονισμός γονιδίων

Αυτό το κείμενο βασίζεται στο Openstax Biology for AP Courses, Senior Contributing Authors Julianne Zedalis, The Bishop's School in La Jolla, CA, John Eggebrecht, Cornell University Contributing Authors Yael Avissar, Rhode Island College, Jung Choi, Georgia Institute of Technology, Jean DeSaix , University of North Carolina at Chapel Hill, Vladimir Jurukovski, Suffolk County Community College, Connie Rye, East Mississippi Community College, Robert Wise, University of Wisconsin, Oshkosh

Αυτό το έργο αδειοδοτείται με άδεια Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 Unported License, χωρίς πρόσθετους περιορισμούς


16.7: Ρύθμιση του καρκίνου και των γονιδίων - Βιολογία

Ο καρκίνος δεν είναι μια μεμονωμένη ασθένεια αλλά περιλαμβάνει πολλές διαφορετικές ασθένειες. Στα καρκινικά κύτταρα, οι μεταλλάξεις τροποποιούν τον έλεγχο του κυτταρικού κύκλου και τα κύτταρα δεν σταματούν να αναπτύσσονται όπως συνήθως. Οι μεταλλάξεις μπορούν επίσης να αλλάξουν τον ρυθμό ανάπτυξης ή την εξέλιξη του κυττάρου μέσω του κυτταρικού κύκλου. Ένα παράδειγμα γονιδιακής τροποποίησης που μεταβάλλει τον ρυθμό ανάπτυξης είναι η αυξημένη φωσφορυλίωση της κυκλίνης Β, μιας πρωτεΐνης που ελέγχει την εξέλιξη ενός κυττάρου μέσω του κυτταρικού κύκλου και χρησιμεύει ως πρωτεΐνη σημείου ελέγχου του κυτταρικού κύκλου.

Για να κινηθούν τα κύτταρα σε κάθε φάση του κυτταρικού κύκλου, το κελί πρέπει να περάσει από σημεία ελέγχου. Αυτό διασφαλίζει ότι το κύτταρο έχει ολοκληρώσει σωστά το βήμα και δεν έχει συναντήσει καμία μετάλλαξη που θα αλλάξει τη λειτουργία του. Πολλές πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένης της κυκλίνης Β, ελέγχουν αυτά τα σημεία ελέγχου. Η φωσφορυλίωση της κυκλίνης Β, ένα μετα-μεταφραστικό γεγονός, αλλάζει τη λειτουργία της. Ως αποτέλεσμα, τα κύτταρα μπορούν να προχωρήσουν απρόσκοπτα στον κυτταρικό κύκλο, ακόμη και αν υπάρχουν μεταλλάξεις στο κύτταρο και η ανάπτυξή του πρέπει να τερματιστεί. Αυτή η μετα-μεταφραστική αλλαγή της κυκλίνης Β την εμποδίζει να ελέγχει τον κυτταρικό κύκλο και συμβάλλει στην ανάπτυξη καρκίνου.

Καρκίνος: Νόσος αλλοιωμένης γονιδιακής έκφρασης

Ο καρκίνος μπορεί να περιγραφεί ως ασθένεια μεταβαλλόμενης γονιδιακής έκφρασης. Υπάρχουν πολλές πρωτεΐνες που ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται (ενεργοποίηση γονιδίου ή σίγαση γονιδίου) που μεταβάλλουν δραματικά τη συνολική δραστηριότητα του κυττάρου. Ένα γονίδιο που δεν εκφράζεται κανονικά σε αυτό το κύτταρο μπορεί να ενεργοποιηθεί και να εκφραστεί σε υψηλά επίπεδα. Αυτό μπορεί να είναι αποτέλεσμα γονιδιακής μετάλλαξης ή αλλαγών στη γονιδιακή ρύθμιση (επιγενετική, μεταγραφή, μετά τη μεταγραφή, μετάφραση ή μετά τη μετάφραση).

Αλλαγές στην επιγενετική ρύθμιση, τη μεταγραφή, τη σταθερότητα του RNA, τη μετάφραση πρωτεϊνών και τον μετα-μεταφραστικό έλεγχο μπορούν να ανιχνευθούν στον καρκίνο. Ενώ αυτές οι αλλαγές δεν συμβαίνουν ταυτόχρονα σε έναν καρκίνο, αλλαγές σε καθένα από αυτά τα επίπεδα μπορούν να ανιχνευθούν όταν παρατηρείται καρκίνος σε διαφορετικές θέσεις σε διαφορετικά άτομα. Επομένως, αλλαγές στην ακετυλίωση ιστόνης (επιγενετική τροποποίηση που οδηγεί σε γονιδιακή σίγαση), ενεργοποίηση μεταγραφικών παραγόντων με φωσφορυλίωση, αυξημένη σταθερότητα RNA, αυξημένος μεταφραστικός έλεγχος και τροποποίηση πρωτεΐνης μπορούν όλα να ανιχνευθούν κάποια στιγμή σε διάφορα καρκινικά κύτταρα. Οι επιστήμονες εργάζονται για να κατανοήσουν τις κοινές αλλαγές που προκαλούν ορισμένους τύπους καρκίνου ή πώς μια τροποποίηση μπορεί να αξιοποιηθεί για την καταστροφή ενός κυττάρου όγκου.

Ογκοκατασταλτικά γονίδια, ογκογονίδια και καρκίνος

Σε κανονικά κύτταρα, ορισμένα γονίδια λειτουργούν για να αποτρέψουν την υπερβολική, ακατάλληλη κυτταρική ανάπτυξη. Αυτά είναι ογκοκατασταλτικά γονίδια, τα οποία είναι ενεργά σε φυσιολογικά κύτταρα για να αποτρέψουν την ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη. Υπάρχουν πολλά γονίδια καταστολής όγκων στα κύτταρα. Το πιο μελετημένο γονίδιο καταστολής όγκων είναι το p53, το οποίο έχει μεταλλαχθεί σε πάνω από το 50 % όλων των τύπων καρκίνου. Η ίδια η πρωτεΐνη p53 λειτουργεί ως μεταγραφικός παράγοντας. Μπορεί να συνδεθεί σε θέσεις στους προαγωγείς των γονιδίων για να ξεκινήσει η μεταγραφή. Επομένως, η μετάλλαξη του p53 στον καρκίνο θα αλλάξει δραματικά τη μεταγραφική δραστηριότητα των γονιδίων-στόχων του.

Παρακολουθήστε αυτό το κινούμενο σχέδιο για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τη χρήση του p53 στην καταπολέμηση του καρκίνου.

Τα πρωτο-ογκογονίδια είναι θετικοί ρυθμιστές κυτταρικού κύκλου. Όταν μεταλλάσσονται, τα πρωτο-ογκογονίδια μπορούν να γίνουν ογκογονίδια και να προκαλέσουν καρκίνο. Η υπερέκφραση του ογκογονιδίου μπορεί να οδηγήσει σε ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ογκογονίδια μπορούν να αλλάξουν τη μεταγραφική δραστηριότητα, τη σταθερότητα ή τη μετάφραση πρωτεΐνης ενός άλλου γονιδίου που ελέγχει άμεσα ή έμμεσα την κυτταρική ανάπτυξη. Ένα παράδειγμα ογκογονιδίου που εμπλέκεται στον καρκίνο είναι μια πρωτεΐνη που ονομάζεται myc. Το Myc είναι ένας μεταγραφικός παράγοντας που ενεργοποιείται κατά λάθος στο λέμφωμα Burkett ’s, έναν καρκίνο του λεμφικού συστήματος. Η υπερέκφραση του myc μετατρέπει τα φυσιολογικά Β κύτταρα σε καρκινικά κύτταρα που συνεχίζουν να αναπτύσσονται ανεξέλεγκτα. Ο υψηλός αριθμός Β-κυττάρων μπορεί να οδηγήσει σε όγκους που μπορεί να επηρεάσουν τη φυσιολογική σωματική λειτουργία. Οι ασθενείς με λέμφωμα Burkett ’ μπορούν να αναπτύξουν όγκους στη γνάθο ή στο στόμα τους που παρεμποδίζουν την ικανότητα να τρώνε.

Καρκίνος και Επιγενετικές Αλλοιώσεις

Η σίγαση των γονιδίων μέσω επιγενετικών μηχανισμών είναι επίσης πολύ συχνή στα καρκινικά κύτταρα. Υπάρχουν χαρακτηριστικές τροποποιήσεις των πρωτεϊνών ιστόνης και του DNA που σχετίζονται με σιωπηλά γονίδια. Στα καρκινικά κύτταρα, το DNA στην περιοχή προαγωγέα σιωπηλών γονιδίων μεθυλιώνεται σε υπολείμματα κυτοσίνης DNA σε νησιά CpG. Οι πρωτεΐνες ιστόνης που περιβάλλουν εκείνη την περιοχή στερούνται της τροποποίησης ακετυλίωσης που υπάρχει όταν τα γονίδια εκφράζονται σε φυσιολογικά κύτταρα. Αυτός ο συνδυασμός μεθυλίωσης DNA και αποακετυλίωσης ιστόνης (επιγενετικές τροποποιήσεις που οδηγούν σε σίγαση γονιδίων) βρίσκεται συνήθως στον καρκίνο. Όταν συμβούν αυτές οι τροποποιήσεις, το γονίδιο που υπάρχει σε εκείνη τη χρωμοσωμική περιοχή σιωπά. Όλο και περισσότερο, οι επιστήμονες κατανοούν πώς μεταβάλλονται οι επιγενετικές αλλαγές στον καρκίνο. Επειδή αυτές οι αλλαγές είναι προσωρινές και μπορούν να αντιστραφούν—για παράδειγμα, αποτρέποντας τη δράση της πρωτεΐνης αποακετυλάσης ιστόνης που αφαιρεί ακετυλομάδες ή με ένζυμα DNA μεθυλοτρανσφεράσης που προσθέτουν ομάδες μεθυλίου σε κυτοσίνες στο DNA—είναι δυνατό να σχεδιαστούν νέα φάρμακα και νέες θεραπείες για να επωφεληθούν από την αναστρέψιμη φύση αυτών των διαδικασιών. Πράγματι, πολλοί ερευνητές δοκιμάζουν πώς μπορεί να ενεργοποιηθεί ξανά ένα σιγασμένο γονίδιο σε ένα καρκινικό κύτταρο για να βοηθήσει στην αποκατάσταση των φυσιολογικών προτύπων ανάπτυξης.

Τα γονίδια που εμπλέκονται στην ανάπτυξη πολλών άλλων ασθενειών, που κυμαίνονται από αλλεργίες έως φλεγμονές έως αυτισμό, πιστεύεται ότι ρυθμίζονται από επιγενετικούς μηχανισμούς. Καθώς οι γνώσεις μας για τον έλεγχο των γονιδίων βαθαίνουν, θα προκύψουν νέοι τρόποι αντιμετώπισης ασθενειών όπως ο καρκίνος.

Καρκίνος και Μεταγραφικός Έλεγχος

Οι αλλαγές στα κύτταρα που προκαλούν καρκίνο μπορεί να επηρεάσουν τον μεταγραφικό έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης. Μεταλλάξεις που ενεργοποιούν παράγοντες μεταγραφής, όπως η αυξημένη φωσφορυλίωση, μπορούν να αυξήσουν τη σύνδεση ενός παράγοντα μεταγραφής στη θέση σύνδεσής του σε έναν προαγωγέα. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε αυξημένη μεταγραφική ενεργοποίηση αυτού του γονιδίου που οδηγεί σε τροποποιημένη κυτταρική ανάπτυξη. Εναλλακτικά, μια μετάλλαξη στο DNA μιας περιοχής προαγωγού ή ενισχυτή μπορεί να αυξήσει την ικανότητα σύνδεσης ενός μεταγραφικού παράγοντα. Αυτό θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε αυξημένη μεταγραφή και ανώμαλη έκφραση γονιδίου που παρατηρείται στα καρκινικά κύτταρα.

Οι ερευνητές έχουν διερευνήσει πώς να ελέγξουν τη μεταγραφική ενεργοποίηση της γονιδιακής έκφρασης στον καρκίνο. Ο εντοπισμός του τρόπου με τον οποίο συνδέεται ένας παράγοντας μεταγραφής ή μια οδός που ενεργοποιείται όπου μπορεί να απενεργοποιηθεί ένα γονίδιο, οδήγησε σε νέα φάρμακα και νέους τρόπους για τη θεραπεία του καρκίνου. Στον καρκίνο του μαστού, για παράδειγμα, πολλές πρωτεΐνες υπερεκφράζονται. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη φωσφορυλίωση βασικών παραγόντων μεταγραφής που αυξάνουν τη μεταγραφή. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η υπερέκφραση του υποδοχέα επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR) σε ένα υποσύνολο καρκίνων του μαστού. Η οδός EGFR ενεργοποιεί πολλές πρωτεϊνικές κινάσες που με τη σειρά τους ενεργοποιούν πολλούς παράγοντες μεταγραφής που ελέγχουν τα γονίδια που εμπλέκονται στην κυτταρική ανάπτυξη. Νέα φάρμακα που εμποδίζουν την ενεργοποίηση του EGFR έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία αυτών των καρκίνων.

Καρκίνος και μετα-μεταγραφικός έλεγχος

Οι αλλαγές στον μετα-μεταγραφικό έλεγχο ενός γονιδίου μπορεί επίσης να οδηγήσουν σε καρκίνο. Πρόσφατα, αρκετές ομάδες ερευνητών έχουν δείξει ότι συγκεκριμένοι καρκίνοι έχουν αλλάξει την έκφραση των miRNAs. Επειδή τα miRNA συνδέονται με τα 3 'UTR των μορίων RNA για να τα υποβαθμίσουν, η υπερέκφραση αυτών των miRNAs θα μπορούσε να είναι επιζήμια για τη φυσιολογική κυτταρική δραστηριότητα. Πάρα πολλά miRNAs θα μπορούσαν να μειώσουν δραματικά τον πληθυσμό RNA οδηγώντας σε μείωση της έκφρασης πρωτεΐνης. Αρκετές μελέτες έχουν καταδείξει μια αλλαγή στον πληθυσμό του miRNA σε συγκεκριμένους τύπους καρκίνου. Φαίνεται ότι το υποσύνολο των miRNA που εκφράζεται στα καρκινικά κύτταρα του μαστού είναι αρκετά διαφορετικό από το υποσύνολο που εκφράζεται στα καρκινικά κύτταρα του πνεύμονα ή ακόμη και από τα φυσιολογικά κύτταρα του μαστού. Αυτό υποδηλώνει ότι οι αλλαγές στη δραστηριότητα του miRNA μπορούν να συμβάλουν στην ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων του μαστού. Αυτοί οι τύποι μελετών υποδεικνύουν επίσης ότι εάν ορισμένα miRNA εκφράζονται συγκεκριμένα μόνο σε καρκινικά κύτταρα, θα μπορούσαν να αποτελέσουν πιθανούς στόχους φαρμάκων. Συνεπώς, θα μπορούσε να θεωρηθεί ότι νέα φάρμακα που απενεργοποιούν την έκφραση του miRNA στον καρκίνο θα μπορούσαν να είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για τη θεραπεία του καρκίνου.

Καρκίνος και Μεταφραστικός/Μεταμεταφραστικός Έλεγχος

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα για το πώς οι μεταφραστικές ή μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των πρωτεϊνών προκύπτουν στον καρκίνο. Βρίσκονται τροποποιήσεις στα καρκινικά κύτταρα από την αυξημένη μετάφραση μιας πρωτεΐνης έως αλλαγές στη φωσφορυλίωση πρωτεΐνης σε εναλλακτικές παραλλαγές ματίσματος μιας πρωτεΐνης. Ένα παράδειγμα για το πώς η έκφραση μιας εναλλακτικής μορφής πρωτεΐνης μπορεί να έχει δραματικά διαφορετικά αποτελέσματα φαίνεται στα καρκινικά κύτταρα του παχέος εντέρου. Η πρωτεΐνη c-Flip, μια πρωτεΐνη που εμπλέκεται στη μεσολάβηση της οδού κυτταρικού θανάτου, έρχεται σε δύο μορφές: μακρά (c-FLIPL) και βραχεία (c-FLIPS). Και οι δύο μορφές φαίνεται να εμπλέκονται στην έναρξη ελεγχόμενων μηχανισμών κυτταρικού θανάτου σε φυσιολογικά κύτταρα. Ωστόσο, στα καρκινικά κύτταρα του παχέος εντέρου, η έκφραση της μακράς μορφής οδηγεί σε αυξημένη κυτταρική ανάπτυξη αντί για κυτταρικό θάνατο. Σαφώς, η έκφραση λανθασμένης πρωτεΐνης μεταβάλλει δραματικά τη λειτουργία των κυττάρων και συμβάλλει στην ανάπτυξη καρκίνου.

Νέα φάρμακα για την καταπολέμηση του καρκίνου: στοχευμένες θεραπείες

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ό,τι είναι γνωστό για τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης σε ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου, για να αναπτύξουν νέους τρόπους θεραπείας και πρόληψης της ανάπτυξης ασθενειών. Πολλοί επιστήμονες σχεδιάζουν φάρμακα με βάση τα πρότυπα γονιδιακής έκφρασης σε μεμονωμένους όγκους. Αυτή η ιδέα, ότι η θεραπεία και τα φάρμακα μπορούν να προσαρμοστούν σε ένα άτομο, έχει δημιουργήσει το πεδίο της εξατομικευμένης ιατρικής. Με αυξημένη κατανόηση της γονιδιακής ρύθμισης και της γονιδιακής λειτουργίας, τα φάρμακα μπορούν να σχεδιαστούν για να στοχεύουν ειδικά τα άρρωστα κύτταρα χωρίς να βλάπτουν τα υγιή κύτταρα. Ορισμένα νέα φάρμακα, που ονομάζονται στοχευμένες θεραπείες, έχουν εκμεταλλευτεί την υπερέκφραση μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης ή τη μετάλλαξη ενός γονιδίου για την ανάπτυξη ενός νέου φαρμάκου για τη θεραπεία ασθενειών. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η χρήση φαρμάκων αντι-EGF υποδοχέων για τη θεραπεία του υποσυνόλου των όγκων καρκίνου του μαστού που έχουν πολύ υψηλά επίπεδα της πρωτεΐνης EGF. Αναμφίβολα, θα αναπτυχθούν πιο στοχευμένες θεραπείες καθώς οι επιστήμονες μαθαίνουν περισσότερα για το πώς οι αλλαγές γονιδιακής έκφρασης μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο.

Συντονιστής κλινικών δοκιμών Ο συντονιστής κλινικών δοκιμών είναι το πρόσωπο που διαχειρίζεται τις διαδικασίες της κλινικής δοκιμής. Αυτή η εργασία περιλαμβάνει τον συντονισμό προγραμμάτων και ραντεβού ασθενών, τη διατήρηση λεπτομερών σημειώσεων, τη δημιουργία της βάσης δεδομένων για την παρακολούθηση ασθενών (ειδικά για μακροχρόνιες μελέτες παρακολούθησης), τη διασφάλιση της απόκτησης και αποδοχής της κατάλληλης τεκμηρίωσης και τη συνεργασία με τους νοσηλευτές και τους γιατρούς για τη διευκόλυνση της δοκιμή και δημοσίευση των αποτελεσμάτων. Ένας συντονιστής κλινικών δοκιμών μπορεί να έχει επιστημονικό υπόβαθρο, όπως πτυχίο νοσηλευτικής ή άλλη πιστοποίηση. Άτομα που έχουν εργαστεί σε επιστημονικά εργαστήρια ή σε κλινικά ιατρεία έχουν επίσης τα προσόντα για να γίνουν συντονιστές κλινικών δοκιμών. Αυτές οι δουλειές είναι γενικά σε νοσοκομεία, ωστόσο, ορισμένες κλινικές και γραφεία γιατρών διεξάγουν επίσης κλινικές δοκιμές και μπορεί να προσλάβουν έναν συντονιστή.

Περίληψη Ενότητας

Ο καρκίνος μπορεί να περιγραφεί ως ασθένεια μεταβαλλόμενης γονιδιακής έκφρασης. Αλλαγές σε κάθε επίπεδο έκφρασης ευκαρυωτικών γονιδίων μπορούν να ανιχνευθούν σε κάποια μορφή καρκίνου σε κάποια χρονική στιγμή. Για να κατανοήσουμε πώς οι αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο, είναι κρίσιμο να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί κάθε στάδιο της γονιδιακής ρύθμισης στα φυσιολογικά κύτταρα. Κατανοώντας τους μηχανισμούς ελέγχου σε φυσιολογικά, μη νοσούντα κύτταρα, θα είναι ευκολότερο για τους επιστήμονες να κατανοήσουν τι πάει στραβά σε καταστάσεις ασθενειών συμπεριλαμβανομένων πολύπλοκων όπως ο καρκίνος.

Επιθεώρηση των ερωτήσεων

Τα γονίδια που προκαλούν καρκίνο ονομάζονται ________.

  1. γονίδια μετασχηματισμού
  2. γονίδια καταστολής όγκων
  3. ογκογονίδια
  4. μεταλλαγμένα γονίδια

Οι στοχευμένες θεραπείες χρησιμοποιούνται σε ασθενείς με καθορισμένο μοτίβο γονιδιακής έκφρασης. Μια στοχευμένη θεραπεία που αποτρέπει την ενεργοποίηση του υποδοχέα οιστρογόνων στον καρκίνο του μαστού θα ήταν ωφέλιμη για ποιον τύπο ασθενούς;

  1. ασθενείς που εκφράζουν τον υποδοχέα EGFR σε φυσιολογικά κύτταρα
  2. ασθενείς με μετάλλαξη που αδρανοποιεί τον υποδοχέα οιστρογόνου
  3. ασθενείς με πολλούς υποδοχείς οιστρογόνων που εκφράζονται στον όγκο τους
  4. ασθενείς που δεν έχουν υποδοχείς οιστρογόνων που εκφράζονται στον όγκο τους

Δωρεάν απάντηση

Αναπτύσσονται νέα φάρμακα που μειώνουν τη μεθυλίωση του DNA και εμποδίζουν την απομάκρυνση των ακετυλομάδων από τις πρωτεΐνες ιστόνης. Εξηγήστε πώς αυτά τα φάρμακα θα μπορούσαν να επηρεάσουν την έκφραση γονιδίων για να βοηθήσουν στη θανάτωση των καρκινικών κυττάρων.

Αυτά τα φάρμακα θα διατηρήσουν τις πρωτεΐνες ιστόνης και τα πρότυπα μεθυλίωσης του DNA στην ανοιχτή χρωμοσωμική διαμόρφωση έτσι ώστε η μεταγραφή να είναι εφικτή. Εάν ένα γονίδιο αποσιωπηθεί, αυτά τα φάρμακα θα μπορούσαν να αντιστρέψουν την επιγενετική διαμόρφωση για την εκ νέου έκφραση του γονιδίου.

Πώς μπορεί η κατανόηση του προτύπου γονιδιακής έκφρασης σε ένα καρκινικό κύτταρο να σας πει κάτι για τη συγκεκριμένη μορφή καρκίνου;

Η κατανόηση των γονιδίων που εκφράζονται σε ένα καρκινικό κύτταρο μπορεί να βοηθήσει στη διάγνωση της συγκεκριμένης μορφής καρκίνου. Μπορεί επίσης να βοηθήσει στον εντοπισμό επιλογών θεραπείας για αυτόν τον ασθενή. Για παράδειγμα, εάν ένας όγκος καρκίνου του μαστού εκφράζει τον EGFR σε υψηλούς αριθμούς, μπορεί να ανταποκριθεί σε ειδική θεραπεία κατά του EGFR. Εάν αυτός ο υποδοχέας δεν εκφράζεται, δεν θα ανταποκρινόταν σε αυτή τη θεραπεία.


Καρκίνος: ασθένεια αλλοιωμένης γονιδιακής έκφρασης

Ο καρκίνος μπορεί να περιγραφεί ως ασθένεια μεταβαλλόμενης γονιδιακής έκφρασης. Υπάρχουν πολλές πρωτεΐνες που ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται (ενεργοποίηση γονιδίου ή σίγαση γονιδίου) που μεταβάλλουν δραματικά τη συνολική δραστηριότητα του κυττάρου. Ένα γονίδιο που δεν εκφράζεται κανονικά σε αυτό το κύτταρο μπορεί να ενεργοποιηθεί και να εκφραστεί σε υψηλά επίπεδα. Αυτό μπορεί να είναι αποτέλεσμα γονιδιακής μετάλλαξης ή αλλαγών στη γονιδιακή ρύθμιση (επιγενετική, μεταγραφή, μετά τη μεταγραφή, μετάφραση ή μετά τη μετάφραση).

Αλλαγές στην επιγενετική ρύθμιση, τη μεταγραφή, τη σταθερότητα του RNA, τη μετάφραση πρωτεϊνών και τον μετα-μεταφραστικό έλεγχο μπορούν να ανιχνευθούν στον καρκίνο. Ενώ αυτές οι αλλαγές δεν συμβαίνουν ταυτόχρονα σε έναν καρκίνο, οι αλλαγές σε καθένα από αυτά τα επίπεδα μπορούν να ανιχνευθούν κατά την παρατήρηση του καρκίνου σε διαφορετικές θέσεις σε διαφορετικά άτομα. Επομένως, αλλαγές στην ακετυλίωση ιστόνης (επιγενετική τροποποίηση που οδηγεί σε γονιδιακή σίγαση), ενεργοποίηση μεταγραφικών παραγόντων με φωσφορυλίωση, αυξημένη σταθερότητα RNA, αυξημένος μεταφραστικός έλεγχος και τροποποίηση πρωτεΐνης μπορούν όλα να ανιχνευθούν κάποια στιγμή σε διάφορα καρκινικά κύτταρα. Οι επιστήμονες εργάζονται για να κατανοήσουν τις κοινές αλλαγές που προκαλούν ορισμένους τύπους καρκίνου ή πώς μια τροποποίηση μπορεί να αξιοποιηθεί για την καταστροφή ενός κυττάρου όγκου.


Βιολογία 171

Στο τέλος αυτής της ενότητας, θα μπορείτε να κάνετε τα εξής:

  • Περιγράψτε πώς οι αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο
  • Εξηγήστε πώς οι αλλαγές στην γονιδιακή έκφραση σε διαφορετικά επίπεδα μπορούν να διαταράξουν τον κυτταρικό κύκλο
  • Συζητήστε πώς η κατανόηση της ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερο σχεδιασμό φαρμάκων

Ο καρκίνος δεν είναι μια μεμονωμένη ασθένεια αλλά περιλαμβάνει πολλές διαφορετικές ασθένειες. Στα καρκινικά κύτταρα, οι μεταλλάξεις τροποποιούν τον έλεγχο του κυτταρικού κύκλου και τα κύτταρα δεν σταματούν να αναπτύσσονται όπως συνήθως. Οι μεταλλάξεις μπορούν επίσης να αλλάξουν τον ρυθμό ανάπτυξης ή την εξέλιξη του κυττάρου μέσω του κυτταρικού κύκλου. Ένα παράδειγμα γονιδιακής τροποποίησης που μεταβάλλει τον ρυθμό ανάπτυξης είναι η αυξημένη φωσφορυλίωση της κυκλίνης Β, μιας πρωτεΐνης που ελέγχει την εξέλιξη ενός κυττάρου μέσω του κυτταρικού κύκλου και χρησιμεύει ως πρωτεΐνη σημείου ελέγχου του κυτταρικού κύκλου.

Για να κινηθούν τα κύτταρα σε κάθε φάση του κυτταρικού κύκλου, το κελί πρέπει να περάσει από σημεία ελέγχου. Αυτό διασφαλίζει ότι το κύτταρο έχει ολοκληρώσει σωστά το βήμα και δεν έχει συναντήσει καμία μετάλλαξη που θα αλλάξει τη λειτουργία του. Πολλές πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένης της κυκλίνης Β, ελέγχουν αυτά τα σημεία ελέγχου. Η φωσφορυλίωση της κυκλίνης Β, ένα μετα-μεταφραστικό γεγονός, αλλάζει τη λειτουργία της. Ως αποτέλεσμα, τα κύτταρα μπορούν να προχωρήσουν απρόσκοπτα στον κυτταρικό κύκλο, ακόμη και αν υπάρχουν μεταλλάξεις στο κύτταρο και η ανάπτυξή του πρέπει να τερματιστεί. Αυτή η μετα-μεταφραστική αλλαγή της κυκλίνης Β την εμποδίζει να ελέγχει τον κυτταρικό κύκλο και συμβάλλει στην ανάπτυξη καρκίνου.

Καρκίνος: Νόσος αλλοιωμένης γονιδιακής έκφρασης

Ο καρκίνος μπορεί να περιγραφεί ως ασθένεια μεταβαλλόμενης γονιδιακής έκφρασης. Υπάρχουν πολλές πρωτεΐνες που ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται (ενεργοποίηση γονιδίου ή σίγαση γονιδίου) που μεταβάλλουν δραματικά τη συνολική δραστηριότητα του κυττάρου. Ένα γονίδιο που δεν εκφράζεται κανονικά σε αυτό το κύτταρο μπορεί να ενεργοποιηθεί και να εκφραστεί σε υψηλά επίπεδα. Αυτό μπορεί να είναι αποτέλεσμα γονιδιακής μετάλλαξης ή αλλαγών στη γονιδιακή ρύθμιση (επιγενετική, μεταγραφή, μετά τη μεταγραφή, μετάφραση ή μετά τη μετάφραση).

Αλλαγές στην επιγενετική ρύθμιση, τη μεταγραφή, τη σταθερότητα του RNA, τη μετάφραση πρωτεϊνών και τον μετα-μεταφραστικό έλεγχο μπορούν να ανιχνευθούν στον καρκίνο. Αν και αυτές οι αλλαγές δεν συμβαίνουν ταυτόχρονα σε έναν καρκίνο, αλλαγές σε καθένα από αυτά τα επίπεδα μπορούν να ανιχνευθούν όταν παρατηρείται καρκίνος σε διαφορετικές θέσεις σε διαφορετικά άτομα. Επομένως, αλλαγές στην ακετυλίωση ιστόνης (επιγενετική τροποποίηση που οδηγεί σε γονιδιακή σίγαση), ενεργοποίηση μεταγραφικών παραγόντων με φωσφορυλίωση, αυξημένη σταθερότητα RNA, αυξημένος μεταφραστικός έλεγχος και τροποποίηση πρωτεΐνης μπορούν όλα να ανιχνευθούν κάποια στιγμή σε διάφορα καρκινικά κύτταρα. Οι επιστήμονες εργάζονται για να κατανοήσουν τις κοινές αλλαγές που προκαλούν ορισμένους τύπους καρκίνου ή πώς μια τροποποίηση μπορεί να αξιοποιηθεί για την καταστροφή ενός κυττάρου όγκου.

Ογκοκατασταλτικά γονίδια, ογκογονίδια και καρκίνος

Σε κανονικά κύτταρα, ορισμένα γονίδια λειτουργούν για να αποτρέψουν την υπερβολική, ακατάλληλη κυτταρική ανάπτυξη. Αυτά είναι γονίδια καταστολής όγκων, τα οποία είναι ενεργά σε φυσιολογικά κύτταρα για να αποτρέψουν την ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη. Υπάρχουν πολλά ογκοκατασταλτικά γονίδια στα κύτταρα. Το πιο μελετημένο γονίδιο καταστολής όγκων είναι το p53, το οποίο έχει μεταλλαχθεί σε πάνω από το 50 % όλων των τύπων καρκίνου. Η ίδια η πρωτεΐνη p53 λειτουργεί ως μεταγραφικός παράγοντας. Μπορεί να συνδεθεί σε θέσεις στους προαγωγείς των γονιδίων για να ξεκινήσει η μεταγραφή. Επομένως, η μετάλλαξη του p53 στον καρκίνο θα αλλάξει δραματικά τη μεταγραφική δραστηριότητα των γονιδίων-στόχων του.

Παρακολουθήστε το Using p53 to Fight Cancer (ιστοσελίδα, βίντεο) για να μάθετε περισσότερα.

Τα πρωτο-ογκογονίδια είναι θετικοί ρυθμιστές κυτταρικού κύκλου. Όταν μεταλλάσσονται, τα πρωτο-ογκογονίδια μπορούν να γίνουν ογκογονίδια και να προκαλέσουν καρκίνο. Η υπερέκφραση του ογκογονιδίου μπορεί να οδηγήσει σε ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ογκογονίδια μπορούν να αλλάξουν τη μεταγραφική δραστηριότητα, τη σταθερότητα ή τη μετάφραση πρωτεΐνης ενός άλλου γονιδίου που ελέγχει άμεσα ή έμμεσα την κυτταρική ανάπτυξη. Ένα παράδειγμα ογκογονιδίου που εμπλέκεται στον καρκίνο είναι μια πρωτεΐνη που ονομάζεται myc. Το Myc είναι ένας μεταγραφικός παράγοντας που ενεργοποιείται κατά λάθος στο λέμφωμα του Burkett, έναν καρκίνο του λεμφικού συστήματος. Η υπερέκφραση του myc μετατρέπει τα φυσιολογικά Β κύτταρα σε καρκινικά κύτταρα που συνεχίζουν να αναπτύσσονται ανεξέλεγκτα. Ο υψηλός αριθμός Β-κυττάρων μπορεί να οδηγήσει σε όγκους που μπορεί να επηρεάσουν τη φυσιολογική σωματική λειτουργία. Οι ασθενείς με λέμφωμα Burkett μπορεί να αναπτύξουν όγκους στη γνάθο ή στο στόμα τους που παρεμποδίζουν την ικανότητα να τρώνε.

Καρκίνος και Επιγενετικές Αλλοιώσεις

Η σίγαση των γονιδίων μέσω επιγενετικών μηχανισμών είναι επίσης πολύ συχνή στα καρκινικά κύτταρα. Υπάρχουν χαρακτηριστικές τροποποιήσεις των πρωτεϊνών ιστόνης και του DNA που σχετίζονται με σιωπηλά γονίδια. Στα καρκινικά κύτταρα, το DNA στην περιοχή προαγωγέα σιωπηλών γονιδίων μεθυλιώνεται σε υπολείμματα κυτοσίνης DNA σε νησιά CpG. Οι πρωτεΐνες ιστόνης που περιβάλλουν εκείνη την περιοχή στερούνται της τροποποίησης ακετυλίωσης που υπάρχει όταν τα γονίδια εκφράζονται σε φυσιολογικά κύτταρα. Αυτός ο συνδυασμός μεθυλίωσης DNA και αποακετυλίωσης ιστόνης (επιγενετικές τροποποιήσεις που οδηγούν σε σίγαση γονιδίων) βρίσκεται συνήθως στον καρκίνο. Όταν συμβούν αυτές οι τροποποιήσεις, το γονίδιο που υπάρχει σε εκείνη τη χρωμοσωμική περιοχή σιωπά. Όλο και περισσότερο, οι επιστήμονες κατανοούν πώς μεταβάλλονται οι επιγενετικές αλλαγές στον καρκίνο. Επειδή αυτές οι αλλαγές είναι προσωρινές και μπορούν να αντιστραφούν - για παράδειγμα, αποτρέποντας τη δράση της πρωτεΐνης αποακετυλάσης ιστόνης που αφαιρεί ακετυλομάδες ή με ένζυμα DNA μεθυλοτρανσφεράσης που προσθέτουν μεθυλομάδες σε κυτοσίνες στο DNA - είναι δυνατό να σχεδιαστούν νέα φάρμακα και νέες θεραπείες για να επωφεληθούν από την αναστρέψιμη φύση αυτών των διαδικασιών. Πράγματι, πολλοί ερευνητές δοκιμάζουν πώς μπορεί να ενεργοποιηθεί ξανά ένα σιγασμένο γονίδιο σε ένα καρκινικό κύτταρο για να βοηθήσει στην αποκατάσταση των φυσιολογικών προτύπων ανάπτυξης.

Τα γονίδια που εμπλέκονται στην ανάπτυξη πολλών άλλων ασθενειών, που κυμαίνονται από αλλεργίες έως φλεγμονές έως αυτισμό, πιστεύεται ότι ρυθμίζονται από επιγενετικούς μηχανισμούς. Καθώς οι γνώσεις μας για τον έλεγχο των γονιδίων βαθαίνουν, θα προκύψουν νέοι τρόποι αντιμετώπισης ασθενειών όπως ο καρκίνος.

Καρκίνος και Μεταγραφικός Έλεγχος

Οι αλλαγές στα κύτταρα που προκαλούν καρκίνο μπορεί να επηρεάσουν τον μεταγραφικό έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης. Μεταλλάξεις που ενεργοποιούν παράγοντες μεταγραφής, όπως η αυξημένη φωσφορυλίωση, μπορούν να αυξήσουν τη σύνδεση ενός παράγοντα μεταγραφής στη θέση σύνδεσής του σε έναν προαγωγέα. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε αυξημένη μεταγραφική ενεργοποίηση αυτού του γονιδίου που οδηγεί σε τροποποιημένη κυτταρική ανάπτυξη. Εναλλακτικά, μια μετάλλαξη στο DNA μιας περιοχής προαγωγού ή ενισχυτή μπορεί να αυξήσει την ικανότητα σύνδεσης ενός μεταγραφικού παράγοντα. Αυτό θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε αυξημένη μεταγραφή και ανώμαλη έκφραση γονιδίου που παρατηρείται στα καρκινικά κύτταρα.

Οι ερευνητές έχουν διερευνήσει πώς να ελέγξουν τη μεταγραφική ενεργοποίηση της γονιδιακής έκφρασης στον καρκίνο. Ο εντοπισμός του τρόπου με τον οποίο συνδέεται ένας παράγοντας μεταγραφής ή μια οδός που ενεργοποιείται όπου μπορεί να απενεργοποιηθεί ένα γονίδιο, οδήγησε σε νέα φάρμακα και νέους τρόπους για τη θεραπεία του καρκίνου. Στον καρκίνο του μαστού, για παράδειγμα, πολλές πρωτεΐνες υπερεκφράζονται. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη φωσφορυλίωση βασικών παραγόντων μεταγραφής που αυξάνουν τη μεταγραφή. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η υπερέκφραση του υποδοχέα του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR) σε ένα υποσύνολο καρκίνων του μαστού. Η οδός EGFR ενεργοποιεί πολλές πρωτεϊνικές κινάσες που με τη σειρά τους ενεργοποιούν πολλούς παράγοντες μεταγραφής που ελέγχουν τα γονίδια που εμπλέκονται στην κυτταρική ανάπτυξη. Νέα φάρμακα που εμποδίζουν την ενεργοποίηση του EGFR έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία αυτών των καρκίνων.

Καρκίνος και μετα-μεταγραφικός έλεγχος

Οι αλλαγές στον μετα-μεταγραφικό έλεγχο ενός γονιδίου μπορεί επίσης να οδηγήσουν σε καρκίνο. Πρόσφατα, αρκετές ομάδες ερευνητών έχουν δείξει ότι συγκεκριμένοι καρκίνοι έχουν αλλάξει την έκφραση των miRNAs. Επειδή τα miRNA συνδέονται με το 3′ UTR των μορίων RNA για να τα αποικοδομήσουν, η υπερέκφραση αυτών των miRNAs θα μπορούσε να είναι επιζήμια για την κανονική κυτταρική δραστηριότητα. Πάρα πολλά miRNAs θα μπορούσαν να μειώσουν δραματικά τον πληθυσμό RNA, οδηγώντας σε μείωση της έκφρασης πρωτεΐνης. Αρκετές μελέτες έχουν καταδείξει μια αλλαγή στον πληθυσμό του miRNA σε συγκεκριμένους τύπους καρκίνου. Φαίνεται ότι το υποσύνολο των miRNA που εκφράζεται στα καρκινικά κύτταρα του μαστού είναι αρκετά διαφορετικό από το υποσύνολο που εκφράζεται στα καρκινικά κύτταρα του πνεύμονα ή ακόμη και από τα φυσιολογικά κύτταρα του μαστού. Αυτό υποδηλώνει ότι οι αλλαγές στη δραστηριότητα του miRNA μπορούν να συμβάλουν στην ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων του μαστού. Αυτοί οι τύποι μελετών υποδεικνύουν επίσης ότι εάν ορισμένα miRNA εκφράζονται συγκεκριμένα μόνο σε καρκινικά κύτταρα, θα μπορούσαν να αποτελέσουν πιθανούς στόχους φαρμάκων. Συνεπώς, θα μπορούσε να θεωρηθεί ότι νέα φάρμακα που απενεργοποιούν την έκφραση του miRNA στον καρκίνο θα μπορούσαν να είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για τη θεραπεία του καρκίνου.

Καρκίνος και Μεταφραστικός/Μεταμεταφραστικός Έλεγχος

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα για το πώς οι μεταφραστικές ή μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των πρωτεϊνών προκύπτουν στον καρκίνο. Βρίσκονται τροποποιήσεις στα καρκινικά κύτταρα από την αυξημένη μετάφραση μιας πρωτεΐνης έως αλλαγές στη φωσφορυλίωση πρωτεΐνης σε εναλλακτικές παραλλαγές ματίσματος μιας πρωτεΐνης. Ένα παράδειγμα για το πώς η έκφραση μιας εναλλακτικής μορφής πρωτεΐνης μπορεί να έχει δραματικά διαφορετικά αποτελέσματα φαίνεται στα καρκινικά κύτταρα του παχέος εντέρου. Η πρωτεΐνη c-Flip, μια πρωτεΐνη που εμπλέκεται στη διαμεσολάβηση της οδού κυτταρικού θανάτου, έρχεται σε δύο μορφές: μακρά (c-FLIPL) και σύντομη (c-FLIPS). Και οι δύο μορφές φαίνεται να εμπλέκονται στην έναρξη ελεγχόμενων μηχανισμών κυτταρικού θανάτου σε φυσιολογικά κύτταρα. Ωστόσο, στα καρκινικά κύτταρα του παχέος εντέρου, η έκφραση της μακράς μορφής οδηγεί σε αυξημένη κυτταρική ανάπτυξη αντί για κυτταρικό θάνατο. Σαφώς, η έκφραση λανθασμένης πρωτεΐνης μεταβάλλει δραματικά τη λειτουργία των κυττάρων και συμβάλλει στην ανάπτυξη καρκίνου.

Νέα φάρμακα για την καταπολέμηση του καρκίνου: στοχευμένες θεραπείες

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ό,τι είναι γνωστό για τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης σε ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου, για να αναπτύξουν νέους τρόπους θεραπείας και πρόληψης της ανάπτυξης ασθενειών. Πολλοί επιστήμονες σχεδιάζουν φάρμακα με βάση τα πρότυπα γονιδιακής έκφρασης σε μεμονωμένους όγκους. Αυτή η ιδέα, ότι η θεραπεία και τα φάρμακα μπορούν να προσαρμοστούν σε ένα άτομο, έχει δημιουργήσει το πεδίο της εξατομικευμένης ιατρικής. Με αυξημένη κατανόηση της γονιδιακής ρύθμισης και της γονιδιακής λειτουργίας, τα φάρμακα μπορούν να σχεδιαστούν για να στοχεύουν ειδικά τα άρρωστα κύτταρα χωρίς να βλάπτουν τα υγιή κύτταρα. Ορισμένα νέα φάρμακα, που ονομάζονται στοχευμένες θεραπείες, έχουν εκμεταλλευτεί την υπερέκφραση μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης ή τη μετάλλαξη ενός γονιδίου για την ανάπτυξη ενός νέου φαρμάκου για τη θεραπεία ασθενειών. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η χρήση φαρμάκων αντι-EGF υποδοχέων για τη θεραπεία του υποσυνόλου των όγκων καρκίνου του μαστού που έχουν πολύ υψηλά επίπεδα της πρωτεΐνης EGF. Αναμφίβολα, θα αναπτυχθούν πιο στοχευμένες θεραπείες καθώς οι επιστήμονες μαθαίνουν περισσότερα για το πώς οι αλλαγές γονιδιακής έκφρασης μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο.

Συντονιστής κλινικών δοκιμών Ο συντονιστής κλινικών δοκιμών είναι το πρόσωπο που διαχειρίζεται τις διαδικασίες της κλινικής δοκιμής. Αυτή η εργασία περιλαμβάνει τον συντονισμό προγραμμάτων και ραντεβού ασθενών, τη διατήρηση λεπτομερών σημειώσεων, τη δημιουργία της βάσης δεδομένων για την παρακολούθηση ασθενών (ειδικά για μακροχρόνιες μελέτες παρακολούθησης), τη διασφάλιση της απόκτησης και αποδοχής της κατάλληλης τεκμηρίωσης και τη συνεργασία με τους νοσηλευτές και τους γιατρούς για τη διευκόλυνση της δοκιμή και δημοσίευση των αποτελεσμάτων. Ένας συντονιστής κλινικών δοκιμών μπορεί να έχει επιστημονικό υπόβαθρο, όπως πτυχίο νοσηλευτικής ή άλλη πιστοποίηση. Άτομα που έχουν εργαστεί σε επιστημονικά εργαστήρια ή σε κλινικά ιατρεία έχουν επίσης τα προσόντα για να γίνουν συντονιστές κλινικών δοκιμών. Αυτές οι θέσεις εργασίας είναι γενικά σε νοσοκομεία, ωστόσο, ορισμένες κλινικές και ιατρεία πραγματοποιούν επίσης κλινικές δοκιμές και ενδέχεται να προσλάβουν έναν συντονιστή.

Περίληψη Ενότητας

Ο καρκίνος μπορεί να περιγραφεί ως ασθένεια μεταβαλλόμενης γονιδιακής έκφρασης. Αλλαγές σε κάθε επίπεδο έκφρασης ευκαρυωτικών γονιδίων μπορούν να ανιχνευθούν σε κάποια μορφή καρκίνου σε κάποια χρονική στιγμή. Για να κατανοήσουμε πώς οι αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο, είναι κρίσιμο να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί κάθε στάδιο της γονιδιακής ρύθμισης στα φυσιολογικά κύτταρα. Κατανοώντας τους μηχανισμούς ελέγχου σε φυσιολογικά, μη νοσούντα κύτταρα, θα είναι ευκολότερο για τους επιστήμονες να κατανοήσουν τι πάει στραβά σε καταστάσεις ασθενειών συμπεριλαμβανομένων πολύπλοκων όπως ο καρκίνος.

Δωρεάν απάντηση

Αναπτύσσονται νέα φάρμακα που μειώνουν τη μεθυλίωση του DNA και εμποδίζουν την απομάκρυνση των ακετυλομάδων από τις πρωτεΐνες ιστόνης. Εξηγήστε πώς αυτά τα φάρμακα θα μπορούσαν να επηρεάσουν την έκφραση γονιδίων για να βοηθήσουν στη θανάτωση των καρκινικών κυττάρων.

Αυτά τα φάρμακα θα διατηρήσουν τις πρωτεΐνες ιστόνης και τα πρότυπα μεθυλίωσης του DNA στην ανοιχτή χρωμοσωμική διαμόρφωση έτσι ώστε η μεταγραφή να είναι εφικτή. Εάν ένα γονίδιο αποσιωπηθεί, αυτά τα φάρμακα θα μπορούσαν να αντιστρέψουν την επιγενετική διαμόρφωση για την εκ νέου έκφραση του γονιδίου.

Πώς μπορεί η κατανόηση του προτύπου γονιδιακής έκφρασης σε ένα καρκινικό κύτταρο να σας πει κάτι για τη συγκεκριμένη μορφή καρκίνου;

Η κατανόηση των γονιδίων που εκφράζονται σε ένα καρκινικό κύτταρο μπορεί να βοηθήσει στη διάγνωση της συγκεκριμένης μορφής καρκίνου. Μπορεί επίσης να βοηθήσει στον εντοπισμό επιλογών θεραπείας για αυτόν τον ασθενή. Για παράδειγμα, εάν ένας όγκος καρκίνου του μαστού εκφράζει τον EGFR σε υψηλούς αριθμούς, μπορεί να ανταποκριθεί σε ειδική θεραπεία κατά του EGFR. Εάν αυτός ο υποδοχέας δεν εκφράζεται, δεν θα ανταποκρινόταν σε αυτή τη θεραπεία.

Γλωσσάριο


Δες το βίντεο: Θεραπευτική αντιμετώπιση καρκίνου πνεύμονα σταδίου IV - Ι. Γκιόζος (Φεβρουάριος 2023).