Kiedy jesteśmy zdrowi, komórki w naszym ciele przechodzą tak zwany cykl komórkowy. Jest to nic innego, jak linia czasu ich życia. Począwszy od powstania na skutek podziału komórki “matki”, poprzez okres rozwoju, produkcji białek, powiększenia swojej objętości, syntezy DNA (podwojenia materiału genetycznego), aż do kolejnego podziału komórkowego. Dzięki temu komórki zanim wyspecjalizują się w konkretnej dziedzinie, mogą wielokrotnie się dzielić, dbając o nasze poprawne funkcjonowanie.

Genetyczne podłoże nowotworów – polecamy artykuł przygotowany dla portalu zwrotnikraka.pl przez Ewelinę Kamińską – genetyczkę i doktorantkę na wydziale chemii organicznej Uniwersytetu Ludwiga Maksymiliana w Monachium, popularyzatorkę nauki oraz autorkę bloga motivelina.com.

Kiedy zdrowa komórka wymyka się spod kontroli

Nowotworem nazywa się wiele chorób, w których komórki wymykają się spod kontroli cyklu i dzielą się szybko, często zmieniając przy tym morfologię, czyli charakterystyczny wygląd dla swojego rodzaju tkanki. Mają one zdeformowane jądra komórkowe i są o wiele odporniejsze na zmiany fizjologiczne organizmu.

Nie zwracając uwagi na sąsiadujące komórki, piętrzą się na sobie bez zachowania regularności. Niszczą przy tym zdrowe tkanki, a odłamując się mogą podróżować w krwiobiegu, bądź z układem limfatycznym do innych miejsc w organizmie, powodując zjawisko metastazy, czyli tzw. przerzutów.

Histopatolodzy potrafią zidentyfikować widoczne pod mikroskopem zmiany w komórkach pacjenta, które zostają pobrane metodą biopsji. Dzięki temu możliwe jest postawienie wiarygodnej diagnozy.

Na straży poprawnego podziału komórek stoją liczne białka i małe molekuły, które sygnalizują, gdy coś jest z komórką „nie tak”. Jeśli coś przypadkowo zniszczy jej materiał genetyczny lub spóźni się z wejściem w którąś z faz cyklu, bądź zostanie mocno zestresowana, to białka “straży” mogą zatrzymać rozwój komórki do czasu jej naprawy, a jeśli zmiany są bardzo poważne, wprowadzić je w stan apoptozy (czyli zaprogramowanej śmierci).

Regulatory podziału komórkowego kodują specyficzne geny podzielone na trzy grupy. Pierwsze to protoonkogeny, które po mutacji aktywują się w onkogeny i zyskując dodatkowe funkcje, pozwalają komórkom na niekontrolowany podział. Są to geny dominujące, co znaczy, że wystarczy mutacja w jednej kopii (w organizmie mamy po dwie kopie każdego genu, jedną od mamy, a drugą od taty), aby powstał nowotwór.

Inny rodzaj ważnych genów-regulatorów to geny supresorowe. W normalnych warunkach hamują one procesy wzrostu i różnicowania się komórek, aby w spokojnym tempie opanować całą machinerię rozwoju. Jeśli jednak dwie kopie genu supresorowego zostaną uszkodzone, to cykl komórkowy też może wymknąć się spod kontroli. Wtedy rozpoczyna się nowe pokolenie szybko dzielących się komórek, które noszą w sobie uszkodzony gen.

Ostatnią grupę tworzą geny kodujące białka odpowiedzialne za procesy naprawcze DNA. Jeśli zawiodą, nowo powstałe mutacje np. w protoonkogenach nie zostaną naprawione. Tak tworzą się nowotwory. O ile protoonkogeny mutują się z wiekiem, z mutacjami w genach supresorowych zazwyczaj się rodzimy.

POLECAMY: NOWOTWÓR CHOROBA GENETYCZNA

Nowotwory pediatryczne, a nowotwory u osób dorosłych

Za nazwą “nowotwór” kryje się stwierdzenie o nieprawidłowościach w mechanizmie cyklu komórkowego. To taka parasolka oplatająca wiele różnych chorób i schorzeń, w których komórki dzielą się jak szalone. Rzeczywistość jest jednak bardziej skomplikowana.

Podłoże genetyczne nowotworów znacząco się różni, dlatego też nigdy nie zostanie wynaleziony ten jedyny i najlepszy “lek na raka”, o jakim mówią w mediach. W tym wypadku słowo “nowotwór” często metaforycznie porównuję do słowa “infekcja”. Jest wiele różnych infekcji, pochodzenia bakteryjnego, wirusowego lub grzybiczego, mogą one mieć nawet podobne symptomy, lecz różnica w leczeniu jest ogromna. Podobnie jest z nowotworami.

Przykładowo, mamy wiele różnych nowotworów mózgu, każdy powinien być leczony w inny sposób. Dlatego w przyszłości zostanie stworzona cała biblioteka substancji odpowiednich nie tylko dla każdego rodzaju nowotworu, stopnia jego zaawansowania, ale również wieku, płci i stanu fizycznego pacjenta.

Znaczące różnice możemy zaobserwować pomiędzy nowotworami dotykającymi dorosłych, a pediatrycznymi. Niektórzy profesorowie postulują nawet o zmianę nazewnictwa, ponieważ wkładanie nowotworów dorosłych i dzieci do jednego worka skutkuje dezorientacją społeczeństwa.

Nowotwory pojawiające się u osób dorosłych to takie, które powstały na skutek wieloletniego wpływu środowiska zewnętrznego na organizm. Z wiekiem coraz więcej mutacji zachodzi w naszych komórkach, ponieważ z jednej strony, mamy ciągły kontakt z karcynogenami (np. promienie UV), a z drugiej nieuchronnie się starzejemy, a procesy naprawcze DNA nie są 100% sprawne.

Każda z naszych komórek zawiera 3 tryliony nukleotydów, a przy jednorazowym podziale powstaje około 10 nowych mutacji, co na skalę wszystkich dzielących się komórek w naszym organizmie daje znaczące statystyki. Do tego dochodzą mutacje spowodowane kontaktem z czynnikami karcynogennymi, na przykład paleniem papierosów.

Nie wszystkie mutacje mają negatywny wpływ na nasze zdrowie, lecz z każdym rokiem prawdopodobieństwo efektu niepożądanego wzrasta.

genetyczne podłoże raka

Dzieci chore na raka to rzadkość, ale…

Jeśli popatrzymy na statystyki, nowotwory pediatryczne stanowią jedynie 1% wszystkich zachorowań. Dlatego mówi się, że nowotwory to choroba cywilizacyjna osób starszych, na którą narażone są głównie osoby powyżej 50 roku życia.

Dzieci chore na raka zazwyczaj urodziły się już z pewnymi wadami genetycznymi. Przykładowo z mutacją w jednej kopii genu supresorowego. Jeśli kolejna, przypadkowa mutacja dotknie kolejnej jego kopii, nowotwór zacznie się rozwijać.

Wpływ środowiska ma stosunkowo małe znaczenie w nowotworach pediatrycznych, większość powstaje w jednej z komórek embrionalnych jeszcze w łonie matki. Dzieci najczęściej chorują na białaczki i chłoniaki (50%) lub nowotwory układu nerwowego (26%).

Dla porównania, obie kategorie pokrywają mniej niż 10% zachorowań na raka wśród dorosłych. U dzieci nowotwory diagnozuje się w stosunkowo późnym stadium rozwoju, w 80% zdiagnozowanych przypadkach istnieją już przerzuty. Dodatkowo patogeneza jest bardziej agresywna niż u dorosłych. Dlaczego tak późno?

Chore dzieci mają na tyle silne organizmy, że nie odbiegają od swoich rówieśników we wczesnych stadiach zachorowania. Biegają, cieszą się i nie potrafią jeszcze wytłumaczyć dorosłym, co im dolega. Symptomy białaczki nie są oczywiste, nie można zauważyć ich gołym okiem, co wydłuża czas postawienia jednoznacznej diagnozy.

Mimo wszystko, dzieci o wiele lepiej reagują na terapie przeciwnowotworowe. Posiadają w organizmie zdecydowanie więcej komórek macierzystych, niż osoby dorosłe, co przyspiesza okres regeneracji po radio i chemioterapii. Dzięki temu, że dzieci raczej nie mają chorób współistniejących, lekarze decydują się na mocniejsze dawki leków, przez co terapia jest bardziej efektywna.

U nastolatków cechy nowotworów są mieszane, ponieważ u nich wpływ środowiska zewnętrznego ma większe znaczenie w potencjalnym rozwoju nowotworu. O ile dzieci głównie przyjmują jedynie terapię przeciwnowotworową, dorośli są leczeni również na koegzystujące choroby lub schorzenia. Problemem są jednak długotrwałe efekty uboczne, ponieważ zabijając komórki nowotworowe, mutujemy przy okazji te zdrowe, które w przyszłości mogą prowadzić do kolejnych nowotworów.

ZOBACZ: OBJAWY RAKA U DZIECKA

Etyka, a praktyka lecznicza nowotworów pediatrycznych

Nowotwory pediatryczne charakteryzuje poważna mutacja, zazwyczaj dotycząca jednego lub dwóch genów. U dorosłych jest to wynik wielu z pozoru niewinnych mutacji (nawet >100!) w wielu miejscach na chromosomach. Dziewięć najczęstszych nowotworów pediatrycznych powstaje na skutek charakterystycznych delecji lub amplifikacji w ilości fragmentów chromosomów.

Istnieją również geny fuzyjne, gdzie dwa fragmenty pochodzące z różnych genów zostają ze sobą połączone. Dzieje się to zazwyczaj w trakcie rozwoju embrionalnego i jest to proces, na który nie mamy wpływu z zewnątrz. Ponieważ u dzieci naukowcy są w stanie zlokalizować konkretną przyczynę powstania nowotworu, powstają bazy danych częstych zmian genetycznych skutkujących powstawaniem nowotworów. To pomaga prowadzić badania nad lekami w obrębie konkretnych genów, a bardziej spersonalizowane leczenie daje lepsze szanse na poprawę stanu zdrowia dziecka.

Niestety z powodów etycznych, nie można jeszcze rutynowo skanować dziecięcych genomów w poszukiwaniu wrodzonych lub odziedziczonych wad genetycznych. Informacja o wysokim ryzyku wystąpienia nowotworów u dziecka tuż po urodzeniu, mogłaby być wstrząsającą sytuacją dla młodych rodziców. Nieetyczne byłoby przekazanie wiadomości o tym, że obciążone genomy ojca i matki w połączeniu praktycznie skazują noworodka na przedwczesną walkę o życie.

Z drugiej strony, szybka reakcja ze strony medyków mogłaby uratować życie niejednemu małemu pacjentowi. Wczesne podanie spersonalizowanych leków wydaje się być lepszą praktyką, niż nieświadome czekanie na pierwsze objawy choroby. Szczególnie, że najbardziej obiecującą w leczeniu nowotworów staje się immunoterapia polegająca na podawaniu antynowotworowych przeciwciał lub leczeniu pacjentów własnymi genetycznie edytowanymi komórkami układu odpornościowego.

Badanie przesiewowe na popularne nowotwory u każdego nowo narodzonego dziecka byłoby sporym wydatkiem dla NFZ, lecz zmniejszałoby koszta ponoszone na późną diagnostykę i długotrwałe leczenie nowotworów u dzieci.

Pytanie – badać, czy nie? – powinno być również postawione rodzicom, ponieważ to do nich należy opieka na dziećmi.

Genetyczne podłoże nowotworów, materiały źródłowe:

https://link.springer.com/article/10.1007/s10555-019-09836-y
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378-5122(13)00180-1
Robert Weinberg „The Biology of Cancer”. 2006. Garland Science. New York.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6129500/
https://www.nature.com/articles/nature25480.pdf?origin=ppub