Chromozomální abnormality u nádorů Seminář č.524: kurz: Vývoj buněk a tkání

Klíčová slova: chromozomální aberace, translokace, amplifikace, double minutes, HSR (homogenously staining regions), genotoxicity, dvouvláknové zlomy DNA, fuzovaný gen, LOH („loss of heterozygosity“), LOI („loss of imprinting“), chronická myeloidní leukemie (CML), Burkittův lymfom (BL), retinoblastom (RB), Wilmsův tumor (WT), syndromy se zvýšenou lomivostí chromozomů = syndromy chromozomální nestability: Bloomův syndrom (BS), Fanconiho anemie (FA), Ataxia teleangiectasia (AT), Xeroderma pigmentosum (XP), Nijmegen breakage syndrom (NBS), syndromy předčasného stárnutí: Wernerův syndrom, Cockaynův syndrom

Strukturní aberace chromozomů (CHA) = důsledek nezreparovaného nebo chybně opraveného DNA poškození = časný biologický efekt genotoxicity Pozdní biologický efekt genotoxicity = nádory Primární léze vedoucí ke vzniku CHA = dvouvláknové zlomy DNA (DSB =„double strand breaks“)

Primární změny : souvisí s iniciací choroby : Přestavby měnící pozici protoonkogenů: - abnormální aktivita produktu - abnormální genová exprese Přestavby pouze v nádorových buňkách !!! Delece tumor supresorových genů V nádorových buňkách nebo konstituční aberace (delece ve všech buňkách - heterozygozita)

př. CML = chronická myeloidní leukemie Translokace – 2 typy 1. Translokace při kterých vznikají fuzované geny (geny s funkcí v regulaci buněč.dělení a diferenciaci - protoonkogeny) př. CML = chronická myeloidní leukemie Ph1 chromozom = t (9;22)(q34;q11) protoonkogen c abl z 9q přenesen na 22q - chimerický gen (fuzovaný bcr/abl) - abnormální protein se zvýšenou tyrozinkinázovou aktivitou-abnormální stimulace buněč.dělení Ph1 u CML znamená dobrou prognózu během blastické krize další změny (další Ph1 , +8, i(17q), +19) U B-ALL (akutní lymfoblastická leukemie) jiná místa zlomu v oblasti bcr Ph1 u ALL = špatná prognóza

Detekce metodou FISH v interfázní buňce Fuzovaný gen brc/abl Detekce metodou FISH v interfázní buňce Wysis katalog 1996/97

T-lymfo- malignity – zlomy v blízkosti genů pro receptory T- buněk 2. translokace protoonkogenů do pozice, ve které jsou abnormálně regulovány př. BL= Burkittův lymfom - t(8;14)(q24;q32) –i u jiných lymfomů a u B-ALL protoonkogen c myc z 8q přenesen na 14q do regulační oblasti imunoglobulin.genů (geny pro těžké řetězce) - vysoká transkripční aktivita - nadprodukce normálního produktu (stálá exprese) podobné translokace: t(8;22), t(2;8) - translokace do sousedství genů pro lehké řetězce imunoglobulinů T-lymfo- malignity – zlomy v  blízkosti genů pro receptory T- buněk

Zřejmě nutné další genetické změny jako mutace, epigenetické změny aj Zřejmě nutné další genetické změny jako mutace, epigenetické změny aj. pro maligní proces- translokace produkuje pouze premaligní klon Tyto změny pouze v nádorových buňkách, nejsou konstituční změnou (přítomnou ve všech buňkách) !!!

Primární změny: Delece nádorových supresorových genů př. Retinoblastom dědičná forma - AD dědičnost (s neúplnou penetrancí) sporadická=nedědičná forma dědičný Rb: 1.stupeň: zárodečná mutace nebo delece - ve všech buňkách = heterozygot (konstituční abnormalita) 2.stupeň : mutace v 1 buňce retiny = ztráta heterozygozity del(13)(q141-142) sporadický Rb: mutace obou alel v 1 buňce retiny (pozdější nástup, obvykle postihuje pouze jedno oko) Heterozygozita pro mutaci nebo deleci = predispozice k nádoru

Retinoblastom dědičný → → → sporadický mutace druhé alely v somatické buňce = ztráta heterozygozity heterozygot dědičný → → → sporadický Mutace obou alel postupně v 1 somatické buňce

př. Wilmsův tumor = nefroblastom WT1 lokus na 11p13 – mutace nebo delece Výskyt: izolovaný nebo součást syndromu= WAGR (Wilms, aniridie, anomalie urogenitálu, mentální retardace) Delece jedné alely tumor supresorového genu může být konstituční aberací, přítomnou ve všech buňkách – jedinec je heterozygot

Intersticiální delece 11p (u pacienta ve všech buňkách – barveno metodou G-pruhů)

CHA se ziskem materiálu Amplifikace onkogenů: “double minutes” (DM) = amplifikované onkogeny-cirkulární (solidní tumory) HSR (homogenně se barvící oblasti) = amplifikace onkogenů a rekombinace do chromozomu (tandemně) nebo amplifikované sekvence vmezeřené do různých míst na chromozomech Amplifikace - výskyt u solidních nádorů : Pouze v nádorových buňkách

Amplifikace onkogenu Her-2/neu(=ERBB2) v buňkách nádoru prsu – FISH s lokus specifickou sondou v interfázním jádře (double minutes)

Chromozomální změny - důsledky maligního procesu. (tj Chromozomální změny - důsledky maligního procesu (tj. genomové nestability nádorové buňky): Zisky nebo ztráty celých chromozomů, strukturní změny a přestavby

UroVysion Bladder Cancer FISH Probe Panel Proby používané k detekci nádorových buněk v moči pacienta u nádoru močového měchýře: CEP 3 (spektrum red) CEP 7 (spektrum green) CEP 17 (spektrum aqua) LSI p16 (spektrum gold) = 9p21- nádorový supresorový gen (p16)

(a) normal cell UroVysion Bladder Cancer FISH Results – chromozomální změny v buňkách nádoru močového měchýře (b) Trisomy 7 (c) homozygous 9p21 loss

Trizomie and tetrazomie chromozomu 11 v buňkách nádoru prsu – FISH s centromerickou sondou

Ztráta chromozomu 1 v buňkách nádoru prsu (FISH s centromerickou sondou)

Karyotyp buňky nádoru prsu z tkáňové kultury – G-pruhy

Karyotyp buňky nádoru prsu z tkáňové kultury – G-pruhy

Chromozomální změny po radioterapii, chemoterapii: Zlomy a přestavby - možno pozorovat v periferních lymfocytech Aberace po ozáření - chromozomové: dicentry, tricentry, chromozomové zlomy, prsténcové chromozomy Aberace po chemických látkách – chromatidové: chromatidový zlom, chromatidová výměna

Aberace po ozáření Dicentrický chromozom + difragment

Aberace po ozáření Dicentrický chromozom

Aberace po ozáření Prsténcové chromozomy s difragmenty

Aberace po působení bleomycinu in vitro BLM přidán na posledních 5 hod kultivace

Chromatidové zlomy

Chromatidový zlom

Mnohočetné zlomy

Chromatidová výměna

Chromatidová výměna, zlomy

Chromatidová výměna, zlomy

Ozářené myší buňky v tkáňové kultuře

Otázky k opakování: Vysvětlete, proč některé translokace souvisejí se vznikem nádorů. Co je Ph 1 chromozom ?  Jak se cytogeneticky manifestují amplifikace onkogenů? Které chromozomální aberace mohou být primární příčinou malignity? Jaké jsou mechanismy aktivace protoonkogenu na onkogen ? Jaké jsou mechanismy inaktivace tumor supresorového genu? Jaká chromozomální aberace může inaktivoval alely tumor supresorového genu? Popište vznik dědičného a sporadického retinoblastomu Uveďte příklad malignity, která souvisí s delecí tumor supresorového genu. Jaké chromozomální abnormality jsou sekundární (důsledkem) malignímu procesu ? Uveďte příklad translokace vedoucí k fuzovanému genu. Uveďte příklad translokace, v jejímž důsledku dochází k nadměrné syntéze produktu

Co je Li Fraumeni syndrom? Které chromozomální aberace můžeme pozorovat v buňkách periferních lymfocytů pacienta po chemoterapii, po radioterapii? Jaká je úloha virů při vzniku nádorů ? V čem se liší onkogen DNA nádorových virů a RNA nádorových virů?

Thompson a Thompson: Klinická genetika, 6 Thompson a Thompson: Klinická genetika, 6.vydání, kapitola: 16 - Genetika a zhoubné bujení : 301-321, kapitola 9: 158-159 – Cytogenetické vyšetření u nádorových chorob.