Bevat de collegeaantekeningen bij week 6 van 2014-2015

College: Neoplasie 1 06/10/14

Neoplasie betekent nieuwvorming. Het is een ongecontroleerde groei van cellen.

Er wordt ook gesproken van een tumor maar tumor betekent zwelling en hoeft dus niet altijd neoplasie te zijn. Hierna spreken we, als we van een tumor spreken, van een neoplastische tumor.

Op basis van biologisch gedrag is neoplasie onder te verdelen in:

- benigne (goedaardig), groeit expansief

- maligne (kwaadaardig, kanker, cancer), groeit infiltratief (invasief) e/ofn op afstand (metastering)

Een tumor is opgebouwd uit:

- tumor, neoplastische cellen

- stroma (fibreus weefsel, niet-neoplastisch)

stroma is essentieel voor de bloedvoorziening van de tumor en voor de groei

Een tumor kan pas doorgroeien als er genoeg bloedvaatjes en steuncellen zijn. Een tumor bestaat dus uit tumorcellen, steuncellen, bloedvaatjes en vaak ook ontstekingscellen.

Er zijn voor een tumor twee dingen nodig om uit te zaaien: ten eerste moeten er bloedvaten en/of lymfevaten komen, ten tweede moeten ze kunnen uitgroeien op hun nieuwe locatie.

De groeisnelheid van een tumor is de balans tussen groei en celdood. Heel veel tumoren groeien langzamer dan bijvoorbeeld je huid, alleen is het ontregeld.

De oorzaak van neoplasie is een irreversibele verandering in het DNA. De incidentie van neoplasie neemt toe naarmate je ouder wordt.

Genetische veranderingen treden op bij genen die voor de normale groei van de cel zorgen.

Er zijn in ons lichaam heel veel cellen die voortdurend aan het delen zijn. Bij celdeling moet DNA verdubbeld worden. Als er bij het verdubbelen iets misgaat wat niet wordt opgelost door de mechanismen is er mutatie. Daarbij zijn ook nog factoren van buitenaf van invloed. Mutaties treden op op willekeurige locaties. Deze mutatie kan een eerste stap zijn op weg naar een tumor. Er zijn meerdere veranderingen nodig om er een tumorcel van te maken (één mutatie zal dat niet kunnen veroorzaken).

Schade van DNA gebeurt door inactivatie van tumor repressorgenen en activatie van oncogenen.

Genetische veranderingen zijn veranderingen in het DNA zelf en epigenetische veranderingen zijn veranderingen in de manier waarop DNA verpakt wordt of hoe de essentiele eiwitten voor de groei van de cel verpakt worden.

Bij een normale cel zijn er factoren van buitenaf die de groei stimuleren of onderdrukken, dit is bij tumoren niet anders. Die zijn daar ook nog gevoelig voor.

Chemotherapie grijpt in het algemeen aan op de verdubbeling van het DNA. De bijwerkingen van Chemo zijn dat cellen die normaal snel delen ook langzamer gaan delen.

In een tumorcel vindt ook reperatie van DNA plaats maar minder precies dus zijn ze gevoeliger voor chemotherapie.

Micrometastase= als de tumor heeft uitgezaaid via bloed- en lymfevaten (en daar in komt vast te zitten). Als er uitzaaiing is opgetreden is het bijna onmogelijk om de patient volledig te genezen. Alleen de levensverwachting kan worden verlengd.

Bij elke tumor moet je je afvragen uit welke normale cel deze ontstaan is.

De MAMMA carcinoom bestaat uit vet en bindweefsel en melkwegen. Aan de binnenkant van de melkbuisjes zit epitheel. Daaromheen zit nog een tweede laag: myoepitheel. Deze kunnen samenknijpen zodat het melk naar buiten wordt geperst. De tumoren in de MAMMA ontstaat in dat epitheel. In het lumen van die melkgangen zitten dus epitheelcellen die tumorcellen worden. carcinomacyten zijn carcinomen die niet actief zijn. Ze zijn nog niet door lamina basalis heen. Bij MAMMA verspreid de tumor zich via de lymfevaten.

De diagnose van MAMMA carcinoom wordt vastgesteld op de volgende manier:

Triple diagnostiek: lichamelijk onderzoek, beeldvorming (echo, scan), biopsie.

De volgende type afwijkingen kunnen dan gevonden worden:

Reactief/regressief Masthopathie

- proliferatief hyperplasie klierepitheel

(proliferative) adenosis/epitheliosis/papillomatosis

- ‘degeneratief’ fibrocysteuze mastopathie

(non-proliferative) afname klierweefsel, cysten

toename bindweefsel

- atypische hyperplasie

Tumor - benigne fibroadenoom (adenofibroom)

intra-ductaal papilloom

- premaligne mamma carcinoom in situ intraductaal

non-invasief

- maligne mamma carcinoom adenocarcinoom

meerder typen

invasief

phylodes tumor

Als behandeling is er of amputatie van de borst of een borstsparende operatie.

College: Neoplasie 2 06/10/14

Als de epitheelcellen in de oesofagus blootgesteld worden aan oncogenen dan gaan de cellen veranderen. Er vindt hyperplasie plaats, daarna plaveiselcellige metaplasie en daarna dysplasie. Dat is een voorstadium van een carcinoom. Dysplasie is een verstoorde groei en rijping van cellen. Het is irreversibel. Bij mesenchymale maligne tumoren zie je dit voorstadium niet (sarcomen). De Kenmerken van dysplasie zijn:

- toename mitosen-activiteit

- mitosen- activiteit niet meer beperkt tot de basale cellaag

(‘kiemlaag’)

- afwijkende atypische cel- en kernmorfologie

- afname differentiatie (cellulaire immaturiteit)

- basale membraan intact

Baarmoederhalskanker is een voorbeeld dat bijna altijd veroorzaakt wordt door een virus.

Humaan papilloma virus (HPV): meer dan 100 subtypes. Tussen een HPV infectie en het carcinoom zit een groot interval.

Bij tumoren zal er bij het vaststellen van de diagnose over het algemeen beeldvorming plaatsvinden. Bij verdenking van een maligne tumor wordt er een biopsie genomen.

Beeldvorming kan plaatsvinden op basis van immuunhistochemie. Er zijn antistoffen tegen cel-specifieke componenten. Bijvoorbeeld:

- cytoskeleteiwitten: Keratines zitten in epitheliale cellen. Carcinomen ontstaan uit epitheliale cellen.

Vimentine zitten in mesenchymale cellen. Dus bij sarcomen.

Actine en desmine zitten in de spiercellen.

- celoppervlak receptoren: groeireceptoren

- celprodukten: hormonen en prostaatspecifieke antigeen

Door deze antistof te binden aan een kleurstof en dit te laten reageren met je coupe van de tumor kan je erachter komen wat voor soort tumor het is (uit welke cel het ontstaan is).

HER2 is een membraan eiwit. Door HER2 kleuring vindt beeldvorming plaats. HER2 eiwit zit ook in een normale cel maar die hoeveelheid is zo klein dat je het niet aan kan tonen. Het zit wel veel in de kankercel door een mutatie in de genen waardoor je dus een goed beeld krijgt van de tumor.

Als je onderverdeeld hebt in uit welke cel de tumor is ontstaan en of het benigne of maligne is dan moet je het nog onderverdelen op basis van kenmerken.

Kenmerken van benigne en maligne tumoren zijn:

KENMERKEN BENIGNE MALIGNE

• groeisnelheid laag relatief hoog
• mitotosen activiteit laag hoog
• histologische gelijkenis goed minder, vaak slecht
• op oorspronkelijk weefsel
• kern morfologie normaal gewoonlijk hyperchromatisch,
• onregelmatige vorm, pleomorf
• toename kern/cytoplasma ratio
• Infiltratieve (invasieve) groei nee ja
• grens tov gastheerwfs afgegrensd slecht begrensd
• kans op metastasering nooit ja (per definitie)
• necrosis zelden vaak
• ulceratie zelden vaak
• groei tumoren van oppervlak exofytisch infiltratief + of - exofytisch

Bij heel veel tumortypes is er ook nog onderverdeling in graden (gradering). Een ongunstige graad is geassocieerd met een ongunstig biologisch gedrag.

Metastasering is groei op afstand van de oorspronkelijke tumor. Daarvoor moet de tumor eerst uitspreiden. In het algemeen zal een carcinoom lymfogeen uitspreiden en een sarcoom via de bloedvaten(hematogeen) uitspreiden.

In een tumor is er nog verscheidenheid aan cellen. Het zijn vooral klonen maar door verschillende mutaties zitten er ook een paar iets andere cellen tussen. Ook tumoren hebben stamcellen! een tumorcel kan zich vermeerderen en differentieren. Vandaar dat er dus een beetje differentiatie zit in een tumor. Bij chemotherapie gaan alle gedifferentieerde cellen wel dood maar de stamcellen blijven bestaan. De tumor komt dus terug.Een tumor moet in staat zijn door basaal membraan heen te breken en bloedvaatjes aan te trekken. Daarvoor heeft hij differentiatie nodig.

Op het moment dat een tumor zichtbaar wordt is een heel groot deel van de biologische processen al achter de rug. Het vermogen om uit te zaaien gebeurt helaas al in de fase voor het zichtbaar wordt.

Een tumor wordt naamgegeven volgens tumorgraad en tumorstadium. Stadium gaat volgens het TNM systeem:

T=tumor size (lokaal)

N=degree of lymph node involvement (lymfogeen)

M=extent of distant mestastases (hematogeen)

College: Klinisch college Mammacarcinoom 06/10/14

De normale gang van zaken is als volgt:

1. De anamnese, het afhandelen van de standaard vragenlijst. Dit zijn vragen zoals:

Hoe lang heeft patiënt al klachten?

Wanneer was de laatste menstruatie?

Wat is de voorgeschiedenis van de patiënt?

Komt het in familie voor? (alleen 1e en 2e graads familieleden zijn van belang).

2. Lichamelijk onderzoek

3. Röntgenfoto (mammografie (standaard), echografie (aanvullend), MRI (op indicatie))

4. Weefseldiagnose (cytologische of dikke naaldpunctie)

(2, 3 en 4 = de triple diagnostiek)

Witte vlekjes die je zonder inzoomen ziet op een echo van de borst is macrokalk. Dit is niet relevant voor een mamma carcinoom.

Microkalk is waar het om gaat (die zie je bij inzoomen). Van de microkalk wordt een biopsie gedaan.

Met de Birads-schaal worden de mate van ernstigheid van MAMMA en welke onderzoeken daar nog bij moeten worden gedaan gemeten. Vanaf birads 3 worden mensen doorgestuurd. Vanaf birads 4 moet er een biopsie zijn.

De belangrijkste manieren waarop vormen van borstkanker van elkaar kunnen worden onderscheiden, zijn:

• in situ (desis) = zit op één plek. Dit is wel kwaadaardig maar geen borstkanker. Moet wel weggehaald worden met operatie. Bij in situ zijn er 3 degredaties.

• invasief = uitzaaiing, wel borstkanker

• metastisch = uitzaaiing via bloed en lymfe, wel borstkanker

Borstsparende operatie: een dag voor de operatie worden er onder begeleiding van röntgen localisatiedraden (ijzeren draadjes) in de borst vastgezet waar langs de chirurg gaat snijden.

Ook bij in situ, hoe klein het ook is, wordt er na de operatie nog nabestraald.

Er moeten klipjes in de borst worden geplaatst zodat de radioloog weet waar hij moet bestralen.

Als de tumor ernstiger is, dan worden er lymfekliertjes weggehaald. Gevolg kan zijn dat er oedeem optreedt.

College: Carciogenese 1

Wat is de moleculaire basis van kanker?

Sinds 1982, het jaar waarin het eerste oncogen (kankergen) werd geïdentificeerd, weten we dat:

• kanker het gevolg is van mutaties in kankergenen (proto- oncogenen en tumor suppressor (TS) genen)

• ~240 oncogenen en ~60 tumor suppressor genen gekarakteriseerd, in totaal is dit ongeveer 1% van het totaal aantal genen in het menselijk genoom!

• verklaring voor grote diversiteit/complexiteit van kanker, want in al deze genen kunnen mutaties optreden, en verschillende combinaties van mutaties leiden tot verschillende soorten kanker

Ontstaan van kanker:

1. De mens wordt blootgesteld aan bepaalde virussen, chemicaliën of straling.

2. Dit heeft tot gevolg dat de DNA-streng beschadigd.

3. Wanneer deze beschadigingen niet gerepareerd worden kunnen er mutaties ontstaan.

4. Als deze mutaties in het DNA aanwezig zijn van kankergenen, kan dit aanleiding geven tot kanker.

Het ontstaan van mutaties (mutagenese)

Mutaties zijn vaak het gevolg van DNA schade

Schade:

• nucleotiden met structuren die niet in normaal DNA voorkomen -> meestal gemodificeerde (veranderde) basen (NB: ook breuken in keten)

• schade wordt (meestal) uit DNA verwijderd door DNA reparatie enzymen

Mutaties:

• DNA met uitsluitend standaard nucleotiden (A,G,C,T), waarvan de volgorde is veranderd (bv als gevolg van replicatie van beschadigd DNA of foutieve reparatie)

• mutaties kunnen niet uit DNA worden verwijderd

Mutaties als gevolg van DNA schade: deaminering

• een aminogroep (NH3) in de base cytosine wordt veranderd in een zuurstofgroep, met als gevolg dat cytosine in uracil veranderd

• gebeurt duizenden malen per dag

• uracil kan door het herstelmechanisme eruit gehaald worden, meestal geeft dit dus geen probleem, wordt uracil er niet uitgehaald dan is het

• gevolg dat: U basenpaart tijdens replicatie met een A (terwijl C met G gebasenpaard zou hebben)

• wanneer de streng met de A (die een G had moeten zijn) verdubbeld wordt, ontstaat er een TA basenpaar in het DNA in plaats van het CG basenpaar wat het had moeten zijn.

• Er is dus sprake van een puntmutatie: een CG basenpaar wordt een TA basenpaar.

Ter illustratie zie afbeelding 1 op dia 36 van het hoorcollege DNA in week 1 van het vak klinische genetica.

Mutaties als gevolg van DNA schade: thymine dimeren

• Thymine dimeer: 2 naast elkaar gelegen T’s binden covalent aan elkaar door blootstelling aan UV-licht

• Gevolg: basenparing tijdens replicatie onvoorspelbaar -> vaak basenparing met andere nucleotiden dan A’s, inserties/deleties ook mogelijk

Mutaties als gevolg van DNA schade: Polycyclische Aromatische Koolwaterstoffen (PAKs)

• Modificatie van basen met PAKs (bv benzopyreen), aanwezig in bv sigaretten rook, BBQ-vet etc.

• Met name G’s vormen ‘adducten’ met PAK’s, dus bv benzopyreen wordt aan een guanine base gekoppeld

• Gevolg: basenparing tijdens replicatie onvoorspelbaar -> vaak niet meer met C’s, inserties/deleties en streng breuken ook mogelijk

Mutaties als gevolg van DNA schade: röntgen straling

• Röntgen straling -> breuken in de DNA keten

• Gevolg: breuken in DNA geven aanleiding tot verhoogde deelname aan DNA recombinatie reacties -> grootschalige mutaties, zoals translocaties, inserties, deleties

• Breuken in de DNA keten hebben losse stukken van een DNA streng tot gevolg, deze kunnen door een DNA-ligase enzym aan elkaar gelijmd worden, wanneer een stukje van een ander chromosoom wordt vastgelijmd ontstaat er dus een translocatie (DNA-segment van het ene chromosoom is naar een ander chromosoom verplaatst).

Consequenties van schade in de DNA streng

- ≥ meer dan 99% van de DNA beschadigingen wordt verwijderd door DNA- reparatie enzymen

3 reparatie manieren:

1. Base Excisie Reparatie (BER): de beschadigde base (bv U) wordt vervangen door de ‘goede’ (C), deoxiribose-fosfaat keten blijft intact

2. Nucleotide Excisie Reparatie (NER): de beschadigde nucleotiden + flankerende gebieden worden uit de DNA keten gesneden en vervangen

3. Breuken worden gerepareerd met behulp van DNA-ligases

Soms leidt DNA schade tot mutaties

• replicatie van beschadigd DNA voor reparatie

• replicatie voor reparatie treedt op wanneer:

• • een cel heel snel deelt, te weinig tijd om te herstellen,

  • de cel wordt blootgesteld aan heel veel mutagene stoffen met te veel beschadigingen tot gevolg om voorledig te kunnen herstellen

  • deficiëntie van DNA herstelmechanismen

• Gevolg: verkeerde nucleotiden ingebouwd tegenover de beschadigde basen -> gemuteerd, dus niet meer te verwijderen uit het DNA.

De functie van proto-oncogenen in normale groeiregulatie

Proto-oncogenen: zijn genen die coderen voor eiwitten die functioneren in signaal transductie (overdragen) paden die een groeisignaal (bv in de vorm van een groeifactor) doorgeven van de celmembraan naar de kern.

Proto-oncogenen zijn ‘proliferatie genen’ die coderen voor eiwitten die de celcyclus op gang brengen (en houden) en de exit naar G0 blokkeren:

• Stimulering van de celgroei en celdeling

• Remming apoptose (geprogrammeerde celdood)

Activatie van genen betrokken bij DNA replicatie en celdeling:

1. Een groeifactor bindt aan een receptor en activeert de kinase activiteit van de receptor (de receptor fosforyleert zichzelf). Hierdoor is de receptor actief.

2. Het groeisignaal wordt doorgegeven aan adaptor eiwitten die het signaal doorgeven bv via G-eiwitten (Ras)

3. naar kinases in het cytoplasma

4. Transcriptiefactoren worden gefosforyleerd: verhoogde transcriptie van target genen betrokken bij DNA replicatie en celdeling en remming van apoptose genen.

Ter illustratie afbeelding 1 op dia 16 van moleculaire aspecten van carciogenese, week 7 van klinische genetica.

Kinases: is een verzamelnaam voor een groep enzymen die een fosfaatgroep kan aanbrengen op een ander eiwit of molecuul (fosforylering).

G-eiwit: wil zeggen gebonden aan G-nucleotiden

Wat is ras:

1. een proto-oncogen die codeert voor het ras-eiwit dat signalen van buiten de cel naar de celkern leidt

2. een G-eiwit, dat wil zeggen gebonden aan ‘G-nucleotiden’ (GTP of GDP)

3. binding van G-nucleotiden reguleert de activiteit van ras

• • is ras gebonden aan GTP dan is ras actief in doorgeven groeisignaal (AAN)

  • is ras gebonden aan GDP is het inactief (UIT)

  • ras werkt dus als een moleculaire AAN/UIT schakelaar

  •  

Hoe wordt het molecuul GTP of GDP gebonden aan ras:

Dit wordt gereguleerd door twee andere eiwitten Sos en GAP

• Sos: G-nucleotide Exchange Factor (GEF) -> zet ras AAN door GDP te vervangen voor GTP

• GAP: GTPase Activating Protein -> stimuleert de GTPase activiteit (=hydrolyse van GTP tot GDP) van het ras eiwit zelf (het ras eiwit zelf zorgt dus voor de omzetting van GTP tot GDP) -> ras UIT

Zonder groeisignaal staat ras uit!

De functie van het ras proto-oncogen in groeiregulatie

Het ras-MAPK signaal pad

1. Groeifactor (PDGF=platelet derived growth factor) bindt aan zijn receptor en activeert de kinase activiteit

2. Het Ras eiwit wordt geactiveerd door binding aan GTP, door Sos.

3. Ras.GTP activeert het eerste kinase (Raf) van een serie kinases die elkaar fosforyleren

4. Het laatste kinase van de serie fosforyleert TF’s (transcriptiefactoren), bijvoorbeeld Myc, Fos en Jun in de kern -> stimulering celdeling.

Het ras gen is gemuteerd in ongeveer 30% van de humane kankers -> ras eiwit speelt een sleutelrol in het ontstaan van tumoren.

Tumorsuppressor genen zijn: ‘anti-proliferatie genen’ die coderen voor eiwitten die de voortgang van de celcyclus blokkeren (overgang van G1 naar S-fase)

Resultaat: remming van celgroei + deling en soms stimulering apoptose

Tumor Suppressor eiwitten functioneren in groeiremmende signaal transductie paden -> dezelfde principes als bij groeistimulering, alleen met tegengesteld resultaat.

Groeistimulerende en groeiremmende signaal transductie routes:

Groeistimulerende en groeiremmende signaal transductie routes zijn een soort Yin-Yang in de groeiregulatie.

Groeifactor: eiwitten gecodeerd door proto-oncogenen

Anti-groeifactor: eiwitten gecodeerd door tumor suppressor genen.

Voorbeelden tumor suppressor genen:

GAP: (GTPase Activating Protein): ras.GTP (AAN) -> ras.GDP (UIT) de groeistimulator ras wordt hierdoor uitgezet.

Fosfatase: verwijdert de activerende fosfaat groep van groeistimulerende eiwitten (bv transcriptiefactoren) NB: soms is de ongefosforyleerde vorm van een eiwit de actieve vorm dan is defosforylering activering. Rb- eiwit (retoblastina- eiwit) is hier een belangrijk voorbeeld van!

Repressor eiwit: een eiwit dat de transcriptie van bij celdeling betrokken genen blokkeert (bv het retinoblastoma eiwit, pRb)

In een rustende cel blokkeert pRb de voortgang van de celcyclus aan het einde van G1

pRb is een tumor suppressor eiwit dat vaak gemuteerd is in humane tumoren.

Functie van het retinoblastoma eiwit in groeiregulatie:

Als het Rb eiwit actief is dan bindt het aan een transcriptiefactor (E2F). E2F is een transcriptiefactor die belangrijk is om proliferatie genen tot expressie te laten komen, door binding aan pRb is dit niet mogelijk -> werking van E2F wordt geblokkeerd. Rb is hier een repressor eiwit. Wanneer pRb wordt gefosforyleerd, wordt het geïnactiveerd en bindt het niet meer aan E2F. De proliferatie-genen komen tot expressie en er is dus celdeling mogelijk.

Een cel kan pas delen als pRb wordt uitgeschakeld.

Activiteit van pRb wordt strict gereguleerd door fosforylering/defosforylering. Fosfatase is verantwoordelijk voor defosforylering en CDK is verantwoordelijk voor fosforylering. Rb wordt dus geïnactiveerd door fosforylering!

Zie afbeelding 1 op het afbeeldingenblad bij deze collegeaantekeningen

College: Carciogenese 2

De functie van p53 in groeiregulatie:

DNA schade in een cel geeft ook een groeiremmend signaal af. De aanwezigheid van beschadigd DNA leidt tot activatie van p53 en het stilleggen van de celcyclus.

Mutaties in p53 worden in vrijwel alle vormen van humane kanker gevonden.

P53 is: een tumor suppressor eiwit

P53 is: een transcriptiefactor (TF) betrokken bij de transcriptie van meer dan 1000 genen, waarvan de eiwitten een rol spelen bij:

effect: p53

• Celdeling

• DNA replicatie

• DNA reparatie

• Apoptose

• Bloedvatvorming

p53 = ‘Guardian of the Genome’

Werking van p53:

1. DNA schade -> activering van kinases (bv ATM) die p53 fosforyleren, p53 wordt actief als transcriptiefactor

2. p53.fosfaat stimuleert onder andere transcriptie van p21/WAF (CDK-remmer= een kinase)

3. p21/WAF inactiveert CDK (Cyclin-Dependent Kinases)

4. Hierdoor kan pRb niet gefosforyleerd worden en blijft de celcyclus door pRb geblokkeerd. pRb blijft aan staan.

p53 activiteit: leidt tot stoppen van celdeling bij DNA schade en verhoogde DNA reparatie capaciteit -> reparatie voor replicatie

Wanneer een cel zoveel DNA schade heeft, dat het niet meer te repareren valt wordt het via apoptose opgeruimd (bv vervellen na zonnebrand).

Regulatie hoeveelheid actief p53:

1. Door DNA schade vindt activatie van p53 kinases (onder andere ATM) plaats. p53 wordt gefosforyleerd, het gefosforyleerde p53 is een actief transcriptiefactor voor 1000 genen, het staat AAN.

2. Tegelijkertijd is p53 een transcriptiefactor voor het MDM2 gen, hierdoor kan er dus MDM2 eiwit gemaakt worden.

3. MDM2 is een ubiquitine-ligase, dit houdt in dat MDM2 ubiquitine-moleculen aan p53 plakt, waardoor proteasomen p53-Ub gaat afbreken en het p53 dus UIT staat.

4. Zonder DNA schade staat p53 UIT: in een gezonde cel vind je nauwelijks actief p53 (in verband met apoptose gevaar).

Oncogene mutaties

mutatie

Proto-oncogen: oncogen

Oncogene mutaties zijn:

• activerend -> meer/actiever eiwit

• dominant -> mutatie in één allel voldoende voor tumorvorming

De term oncogen is: afkomstig uit de virologie: sommige virussen zijn in het bezit van genen waarmee ze dierlijke cellen kunnen transformeren in tumorcellen.

Retrovirale oncogenen (v-onc’s)

• veroorzaken kanker

• zijn gemuteerde versies van gastheer genen opgepikt door het virus

• zijn niet echt essentieel voor virus- replicatie, wel selectief voordeel voor virus als gastheer cel snel deelt!

• ongeveer 85% van de humane kanker is niet geassocieerd met virus infecties maar met mutaties in cellulaire oncogenen (c-onc’s) en TS (tumorsuprressor) genen

Oncogene mutaties zijn activerende mutaties: 2 categorieën

Categorie 1:

Mutaties in de aminozuur volgorde van het eiwit die leiden tot een verandering (verhoging of deregulering) van de eiwit activiteit.

Categorie 2:

Mutaties in/rond een gen die NIET leiden tot een andere aminozuur volgorde in het eiwit maar tot een verhoogde hoeveelheid eiwit.

Te veel van een groei-stimulerend eiwit leidt ook tot een te hoge groeisnelheid!

Categorie 1: activerende mutaties in ras

Ras:

• het eerste humane oncogen dat geidentificeerd werd

• in 1982 geïsoleerd uit een blaas carcinoom

• het ras gen uit de blaas carcinoma cellen bevatte slechts één puntmutatie in vergelijking met het ras gen uit normale blaas cellen (G wordt een T, waardoor het aminozuur glycine in valine verandert).

Effect van oncogen mutaties op ras functie

Puntmutatie (positie 12, 13 of 61) in ras blokkeert de GTPase activiteit:

• GTP bindt wel aan het gemuteerde Ras maar ras kan de bindingen tussen de beta en gamma fosfaat van GTP niet meer hydrolyseren (valine is een veel groter aminozuur dan glycine) -> ras staat continu AAN

Gemuteerd Ras blijft ook zonder groeisignaal celdeling stimuleren -> -> -> kanker

Categorie 1: activatie van abl in Chronische Myeloide Leukemie (CML)

Een translocatie tussen chromosoom 9 en chromosoom 22 resulteert in een fusie tussen het bcr gen het abl gen.

Het abl gen codeert voor een kinase dat een celdelings signaal doorgeeft.

Het fusie-gen codeert voor een fusie-eiwit.

Het fusie-eiwit heeft een sterk verhoogde kinase activiteit.

bcr-abl(=gemuteerd abl) stimuleert celdeling zonder groeisignaal -> kanker

Categorie 2: Mutaties die leiden tot een verhoogde eiwit hoeveelheid:

Burkitt lymfoom:

Het myc eiwit: is een transcriptiefactor die de transcriptie van proliferatie genen stimuleert.

Promotergebied: reguleert de expressie van een gen.

Door de translocatie tussen chromosoom 8 en 14 komt het myc gen onder controle van het promotergebied van het gen (IgH C_H) dat codeert voor één van de ketens van immunoglobulines.

Het myc mRNA en eiwit wordt hierdoor in even grote hoeveelheden geproduceerd als IgH C_H mRNA.

-> te veel myc eiwit in B-cellen leit tot B-cel tumoren

Andere voorbeelden van oncogenen:

Sis oncogen: geactiveerd groeifactor (PDGF) gen -> tumoren produceren hun eigen groeifactor

Erb oncogen: geactiveerd receptor (EGFR) gen -> tumorcellen groeien zonder groeifactor

Sos oncogen: geactiveerd ras-activator gen (GEF) -> tumorcellen bevatten te veel actief ras (ras.GTP)

Raf oncogen: geactiveerd MAP-kinase gen -> in tumoren actief onafhankelijk van ras

Geacitveerde CDK (cycline afhankelijke kinase) genen: zijn ook oncogenen -> inactivering van pRb in tumoren

Myc, fos en jun oncogenen: geactiveerde genen voor transcriptiefactoren

Geactiveerd MDM2: is ook een oncogen -> te veel ubiquitine ligase activiteit inactiveert p53.

Wanneer deze genen geactiveerd zijn wordt de cel aangezet tot deling zonder een (extern) groeisignaal.

Inactiverende mutaties in Tumor Suppressor (TS) genen

Het begrip ‘tumor suppressor gen’ werd ontwikkeld naar aanleiding van mutatie analyses in Retinoblastomas (zeldzame vorm van oogkanker): beide allelen van het RB gen zijn door een mutatie geinactiveerd -> tumor suppressor gen mutaties zijn recessief (loss-off-function)

Tumor suppressor genen zijn genen die het ontstaan van kanker onderdrukken -> inactivatie van deze genen resulteert in celgroei en celdeling.

Erfelijk retinoblastoma vs sporadisch retinoblastoma:

Retinoblastoma erft dominant over -> heterozygoten ontwikkelen de ziekte

Het genetisch defect in de tumor gedraagt zich recessief.

In erfelijk retinoblastoma is er al 1 mutatie in een van de twee allelen (kiemlijn mutatie). Er moet slechts nog maar 1 somatische mutatie in het andere allel plaatsvinden voor het ontstaan van tumoren. Vaak meerdere tumoren en een verhoogd risico op mesenchymale tumoren.

Sporadische retinoblastoma moeten er een mutatie in beide allelen optreden voor het ontstaan van één tumor.

Inactiverende mutaties in tumor suppressor genen

• Er zijn ongeveer 60 TS genen geïdentificeerd meet behulp van DNA technologie

• Ook mutaties in TS genen zijn divers van aard: -> puntmutaties, deleties, inserties, translocaties, etc.

• Er zijn 2 categorieën inactiverende mutaties in TS genen:

Categorie 1:

Mutaties in de aminozuur volgorde van het eiwit die de activiteit van het eiwit remmen.

Categorie 2:

Mutateis die de productie van eiwit remmen en dus de hoeveelheid ervan doen afnemen.

Voorbeelden:

• gen deleties

• mutaties in de elementen die gen expressie reguleren zoals het promoter gebied of splicing sequenties

• mutaties die de stabiliteit van mRNA of eiwit verlagen, etc.

College: Carciogenese 3

Inactiverende mutaties in tumor suppressor genen:

NF1

- In neurofibromas (tumoren in zenuwen) worden inactiverende mutaties gevonden in NF1 -> een GTPase Activating Protein (GAP) dat het groeisignaal via ras UIT zet

Inactiverende mutaties in NF1 leiden tot kanker op dezelfde manier als puntmutaties in ras -> ras blijft AAN staan en de cel aansporen tot deling, etc.

pRb fosfatases en CDK remmers

Fosfatases en CDK-remmers zoals p21 reguleren de fosforylering van pRb en dus de celcyclus: als fosfatase en CDK-remmers niet aanwezig zijn in de cel wordt het pRb door CDK voortdurend gefosforyleerd en dus uitgezet, dit stimuleert de groei.

Inactiverende mutaties in pRb fosfatase en CDK-remmers worden vaak in tumoren gevonden.

Inactivatie van pRb door Humaan Papilloma Virus eiwit E7

• Sommige DNA tumor virussen (= virussen die tumoren kunnen veroorzaken) maken virale eiwitten die pRb (en p53) inactiveren (E7 bindt aan Rb eiwit, waardoor Rb het E2F gen niet kan inactiveren, het gen wordt dus actief) -> stimulering celdeling

• Humaan Papilloma Virus (HPV): infectie met HPV is sterk geassocieerd met carcinomas van de cervix (baarmoederhals).

p53 kinases

DNA schade leidt tot activering van kinases (o.a. ATM) die p53 fosforyleren en daardoor activeren als transcriptie factor (TF)

Door inactivatie van het p53 kinase ATM kan het signaal ‘er is DNA-schade’ niet doorgegeven worden -> p53 blijft ongesfosforyleerd en staat dus ‘UIT’ -> cellen blijven delen (met verhoogd mutatie-risico).

ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) -> patienten met Ataxia Telangiectasia hebben een predispositie voor kanker omdat het p53- kinase ATM door mutaties is geinactiveerd.

> 95% van de mutaties die gevonden worden in tumoren zijn gelokaliseerd in het DNA bindings domein van p53 -> p53 kan niet meer aan DNA binden en verliest zijn activiteit als transcriptiefactor.

Het ‘multiple hit’ model voor kanker

Er is meer dan één mutatie nodig om een cel in een tumor cel te laten veranderen.

Af te leiden uit de waarneming dat de kans op het ontstaan van kanker exponentieel toeneemt met leeftijd.

Signaal transductie routes hebben ingebouwde ‘beveiliging’ -> bv alléén activatie van ras (groeistimulerende route) niet voldoende, ook groeiremmende route (bv pRb) moet uitgeschakeld worden om de celdeling/celgroei op gang te brengen.

Afhankelijk van het celtype ongeveer 4-7 mutaties nodig voor carcinogenese.

Ontwikkeling van darm poliep naar darm kanker: mutaties in 3 verschillende TS genen (APC= Adenomatous Polyposis Coli, DCC= Deleted in Colon Carcinoma, p53) en 1 oncogen (ras).

Soms is er in families een verhoogde kans op kanker omdat in de kiembaan (alle cellen) een gemuteerd oncogen of tumorsuppressor aanwezig is.

Nieuwe aanknopingspunten voor diagnose en therapie:

Micro arrays:

Het gebruik van micro arrays heeft geleid tot meer precisie bij de diagnose en therapie voor een aantal kankers (met name borst tumoren)

Expressie (micro)-arrays in diagnose en therapie

Activerende mutaties in een oncogen leiden vaak tot een verhoogde hoeveelheid van het desbetreffende mRNA in de tumor in vergelijking met ‘normaal’ weefsel.

Inactiverende mutaties in een TS gen leiden vaak tot een verlaagde hoeveelheid van het desbetreffende mRNA.

Met micro arrays kunnen de mRNA hoeveelheden voor een groot aantal oncogenen en TS genen tegelijk gemeten worden.

Dat geeft voor een bepaalde tumor een ‘expressie profiel’ van geselecteerde oncogenen en TS genen.

~ 5 jaar na de micro array analyse is het % overleving van de patienten gecorreleerd met de expressie profielen

• bij nieuwe patiënten kan verloop van de ziekte ‘voorspeld’ worden

• belastende therapieën zijn vaak niet nodig voor patienten met een gunstige prognose

Andere toepassing: patiënt-specifieke therapie op basis van expressieprofiel.

Gentherapie

Re-introductie functioneel tumorsuppressor gen (bv p53) is mogelijk in cellijnen, verder nog in experimenteel stadium

Eén van de problemen bij p53 gen therapie is het apoptose gevaar dat ontstaat bij overmatige productie van p53 met name in gezonde cellen die ook een transgen krijgen:allen tumorcellen transformeren is technisch nog erg moeilijk!

Is getherapie zinvol bij gemuteerde oncogenen?

Oncogene mutaties zijn dominant en het gemuteerde gen zou dus verwijderd/geinactiveerd moeten worden in tumorcellen (technisch nog te moeilijk).

Ook andere remmers van oncogene eiwitten hebben anti-kanker werking (desighn drugs) :

1. Kinase remmers: bepaalde verbindingen remmen de activiteit van kinases

Imatinib/Gleevec inactiveert de kinase activiteit van het bcr-abl fusie-eiwit in CML en blokkeert het groei-stimulerend signaal.

Toch komt CML soms terug door mutatie in de Imatinib/Gleevec bindings plaats van bcr-abl waardoor Imatinib niet meer goed bindt en de kinase activiteit niet meer voldoende geremd wordt.

Het Li-Fraumenisyndroom (LFS)

• kiembaanmutatie in tumorsuppressorgen p53

• autosomaal dominant erfelijke aandoening

• hoog risico op meerdere primaire tumoren verhoogd risico van 85-90% op kanker

Kiembaanmutatie:

De mutatie wordt door een van de ouders doorgegeven (of ontstaat in de geslachtscel) en is aanwezig in alle lichaamscellen.

De ‘eerste hit’ is daarmee in alle lichaamscellen al gegeven.

Hierdoor bestaat een grotere gevoeligheid voor kanker.

Somatische mutaties: begint in 1 lichaam

College: Rode Draad Chemotherapie

Cytostatica: zijn geneesmiddelen die als doel hebben (maligne) celgroei te remmen.

Andere term voor cytostatica is: chemotherapie. Delende cellen zijn gevoeliger voor cytostatica dan niet delende cellen.

Cytostatica maken over het algemeen geen onderscheid tussen tumorcellen en gezonde cellen. Tumorcellen hebben meer cellen in deling dus lopen meer schade op door afhankelijke celcyclus cytostatica, dan gezond weefsel omdat er bij gezond weefsel minder cellen in deling zijn. De sneldelende weefsels lopen van gezond weefsel het meeste schade op, ze zijn het meest gevoelig voor cytostatica.

Sneldelende weefsels:

• beenmerg

• epidermis (huid)

• haar

• slijmvliezen

• testes

• epitheel maag/darm

Doel van therapie van maligne aandoeningen: vernietigen van alle maligne cellen met behoud van de gezonde cellen:

• chirurgische verwijdering

• radiotherapie (bestrijdt met ioniserende straling kwaadaardige nieuwvormingen van kanker)

• chemotherapie:

  • alleen (één of meerdere cytostatica)

  • adjuvant (na of met een andere behandeling, bijv. na chirurgie of na/met radiotherapie)

In de grafiek van de zelfstudieopdracht van Rode Draad cytostatica: is het aantal tumorcellen in drie verschillende patiënten uitgezet tegen de tijd. Pas bij een grote hoeveelheid tumorcellen wordt de diagnose kanker gesteld en hoe meer tumorcellen er ontstaan, des te meer symptomen krijgt de patiënt totdat hij/zij uiteindelijk komt te overlijden. De patiënten worden allemaal behandeld met eenzelfde combinatie van cytostatica.

Deze figuur illustreert de log-kill hypothese.

Log-kill hypothese: iedere antitumor behandeling doodt slechts een percentage tumorcellen, omdat maar een deel van de tumorcellen in deling is.

Op het moment dat een pijltje recht omlaag gaat wordt er cytostatica gegeven, het aantal tumorcellen neemt immers af door de behandeling met cytostatica. Op het moment dat het lijntje weer omhoog gaat, wordt er geen cytostatica gegeven en krijgt de tumor de kans om weer te groeien. Dit gebeurt om de patiënt te laten herstellen van de behandeling die veel bijwerkingen met zich meebrengt. Het beenmerg ( verantwoordelijk voor aanmaak van bloedcellen) is ook gevoelig voor cytostatica (voortdurend delende cellen) en dient genoeg herstelt te zijn voor de volgende behandeling, vandaar de intervallen.

De beste tijd om cytostatica te geven is: op het moment dat het gezonde weefsel genoeg herstelt is en het kwaadaardige weefsel nog niet tot zijn oude omvang is toegenomen.

Patiënt A: de behandeling van chemokuur ligt veel verder uit elkaar dan bij patiënt B en C, de tumorcellen hebben dus meer kans om terug te groeien. De patiënt heeft meer tijd nodig om te herstellen. Beenmerg is vaak beperkende factor. Voor een behandeling wordt er bloed afgenomen om te kijken of het beenmerg voldoende herstelt is.

Patiënt B: alleen behandeling met chemokuur, de tumor kan niet weg worden gehaald door een operatie, er is waarschijnlijk sprake van micrometastasen. Hierdoor wordt er alleen voor behandeling met cytostatica gekozen, omdat dit op het hele lichaam aangrijpt.

Patiënt C: operatie bij solitaire tumoren (niet in het naastgelegen weefsel geïnfiltreerd) sneller herstel dan patiënt B, een groot deel van de tumorcellen is operatief verwijderd. Operatie is hier de eerste behandeling, adjuvant chemotherapie.

Patiënt D (niet in de grafiek te zien): zelfde behandeling als patiënt C, maar tumor is minder gevoelig voor cytostatica. Hierdoor zijn de omlaaggaande pijltjes korter, en kan de tumor zelfs meer groeien dan afnemen in omvang.

Lymfoom= woekering van cellen in lymfklieren

Principes van behandeling met cytostatica:

• Combinaties: om effectiviteit te vergroten en bijwerkingen te verminderen

• Gefractioneerd: behandelen (in cycli) in verband met toxiciteit

• Timing: cycli onder andere op basis van groeisnelheid tumor en herstel gezonde weefsels

•  

De 3 belangrijkste criteria voor optimale combinatie van cytostatica:

• verschillend aangrijpingspunt

• ieder cytostaticum is effectief alleen

• ieder cytostaticum heeft andere bijwerkingen

•  

De volgende cytostatica hebben een celcyclus afhankelijk werkingsmechanisme:

• etoposide

• paclitaxel

• vincristine

Celcyclus onafhankelijke cytostatica: beschadigen het DNA, door zich tussen de DNA-strengen te wringen.

Celcyclus afhankelijke cytostatica: hebben alleen effect op actief delende cellen. Ze grijpen voornamelijk in op de mitose en DNA-synthese in de celcyclus.

De cytostatica die aangrijpen op de mitose, worden anti-mitotische cytostatica genoemd.

De cytostatica die aangrijpen op de DNA-synthese kunnen anti-metabolieten of topo-isomeraseremmers zijn.

Anti-mitotische cytostatica:

• remmen van aanmaak microtubuli

• remmen van afbraak microtubuli

Microtubuli zijn de spoeldraden die verantwoordelijk zijn voor het uit elkaar trekken van chromosomen. Door anti-mitotische cytostatica worden chromosomen dus niet goed uit elkaar getrokken en kan de cel niet goed delen. Twee voorbeelden van anti-mitotische cytostatica zijn: paclitaxel en vincristine.

Topo-isomeraseremmers: remmen enzymen die nodig zijn voor DNA-replicatie. Een voorbeeld van een topo-isomeraseremmer is etoposide.

Resistentie tumorcellen voor cytostatica:

Zie je in een figuur terug doordat de pijltjes niet meer omlaag gaan, de lijn gaat nu weer omhoog, het aantal tumorcellen neemt namelijk toe.

G-CSF: is een beenmerg groeifactor: dus zet beenmerg aan tot groei(deling) deze geef je na een behandeling met celcyclus afhankelijke cytostatica zodat het beenmerg weer voldoende kan herstellen. Wanneer je deze groeifactor voor de behandeling geeft, maak je het beenmerg gevoeliger voor de cytostatica, omdat er dan meer cellen in deling zijn en de cytostatica dan meer schade bij het beenmerg kan aanrichten. Vandaar deze groeifactor altijd na een celcyclus afhankelijke cytostaticum geven!!!

Klinisch college: Cervix carcinoom

Klachten: 2 maanden bloederige afscheiding, elke dag om de twee uur verband wisselen, erge onderbuikspijn, pijnlijke bovenbenen en heel erg moe.

Anamnese

Wat vraagt de gynaecoloog over de bloederige afscheiding>

Sinds wanneer?

Continu?

Hoeveelheid?

Uitlokkende momenten?

Wat wil de gynaecoloog in ieder geval ook weten?

Menstruele cyclus

Pijn? Waar?

Moe?

Afgevallen?

Conditie?

Comorbiditeit (andere aandoeningen)

Pijn in de loop van de twee maanden erger, en steeds meer bloedverlies.

Wanneer de patiënt is afgevallen in de loop van de klachten vaak al een ver gevorderd stadium.

Welk lichamelijk onderzoek zal de gynaecoloog in ieder geval verrichten?

Lengte en gewicht

Conditie ofwel WHO Performance Status

Palpatie naar lymfeklieren (liezen, supraclav)

Gynaecologisch onderzoek (vaak onder narcose)

Aanvullend onderzoek:

Laboratorium onderzoek:

• volledig bloedbeeld (Hb en kreatinine), tumormarkers (SCC en CA125)

• Hb onder 7 dan bloedtransfusie

• Kreatinine voor bepaling nierfunctie

Beeldvormend onderzoek:

• X-thorax of CT-thorax (longmetastasen)

• (PET) CT abdomen (lymfeklier- en afstandsmetastasen)

• MRI bekken (lokale ziekte)

Pathologhisch onderzoek:

• cervixbiopt

75% van de cervix carcinomen is een plaveiselcelcarcinoom meestal HPV geassocieerd

Normaal cervix zwart op MRI nu lichter

Behandelingsopties:

1. Operatie: optie bij tumor beperkt tot cervix/uterus

2. Radiotherapie al dan niet gecombineerd met chemotherapie: bij lokaal uitgebreidere ziekte

Chemotherapie afhankelijk van:

• stadium

• nierfunctie

• conditie

• leeftijd

Indicaties radiotherapie:

• primair curatief, al dan niet gecombineerd met chemotherapie

• postoperatief

• recidief na operatie

• palliatief ter klachtenbestrijding

Radiotherapie bij cervixcarcinoom

Techniek (uitwendig)

1. Lokaliseren tumor + bestralingsgebied: (PET-)CT stimulator

2. Planning. Doel: zo goed mogelijk doelgebied bestralen gen gezonde weefsels sparen

3. 23-28 bestralingen in 5-6 weken:

1x/dag

duur: 10-15min

iedere werkdag

Op de buik liggen en volle blaas, zodat de darmen omhooggeduwd worden en beschermd worden, doordat ze minder in het bestralingsgebied liggen.

Inwendige bestraling (de genade klap)

Opname gedurende 2-3 dagen

Hoe ziet zo’n opname eruit?

1. Inbrengen brachytherapie appicator op oK

2. MRI

3. Intekenen en plannen

4. Bestraling gedurende 24 uur

Acute bijwerkingen radiotherapie:

• misselijkheid, diarree

• mictieklachten(mictie=plassen): urge, dysurie (moeilijk, pijnlijk plassen)

• hormonale bijwerkingen (opvliegers)

• moeheid

Afhankelijk van:

• dosis, tempo, bestraald volume

• eerdere operaties en cardio-vasculaire ziekten

• roken

Late bijwerkingen (>3 mnd)

• darm: veranderd ontlastingpatroon, stenose, ulcera, fistel

• urologisch, urgeklachten, stenose, fistel

• vervroegde overgang en onvruchtbaarheid (100%)

• vernauwing en verkorting van de vagina

Afhankelijk van

• roken

• genetische predispositie

afbeeldingenblad_bij_week_6.pdf