Kræftens Biologi
Precis
denne artikel giver en kort forklaring på kræftbiologien, herunder dens biologiske og molekylære årsager. En række komplekse videnskabelige termer (identificeret med fed skrift) er forklaret i teksten.
Hvad er kræft
kræft er en abnormitet i en celles interne reguleringsmekanismer, der resulterer i ukontrolleret vækst og reproduktion af cellen. Dette lyder simpelt, men der er sandsynligvis flere regulatoriske interaktioner, der forekommer i en celle, end der er interaktioner mellem mennesker i en given dag.
normale celler udgør væv, og når disse celler mister deres evne til at opføre sig som en specificeret, kontrolleret og koordineret enhed (dedifferentiering), fører defekten til uorden blandt cellepopulationen. Når dette sker, dannes en tumor. (Mere om dette senere .) Kræft er et udtryk, der beskriver et stort udvalg af spredningsforstyrrelser. Den specifikke lidelse kan variere fra vævstype til vævstype. En enkelt tumor kan endda have forskellige populationer af celler i den med forskellige processer, der er gået galt.
malign versus godartet
en tumor kan klassificeres som ondartet eller godartet. I begge tilfælde er der en unormal aggregering og proliferation af celler. I tilfælde af en malign tumor opfører disse celler sig mere aggressivt og erhverver egenskaber med øget invasivitet. I sidste ende kan tumorcellerne endda få evnen til at bryde væk fra det mikroskopiske miljø, hvor de stammer fra, sprede sig til et andet område af kroppen (med et meget andet miljø, der normalt ikke fremmer deres vækst) og fortsætte deres hurtige vækst og opdeling på dette nye sted. Dette kaldes metastase. Når maligne celler har metastaseret, er det vanskeligere at opnå helbredelse.
godartede tumorer har mindre tendens til at invadere og er mindre tilbøjelige til at metastasere. De deler sig på en ukontrolleret måde, selvom. Afhængigt af deres placering kan de være lige så livstruende som ondartede læsioner. Et eksempel på dette ville være en godartet tumor i hjernen, som kan vokse og optage plads i kraniet, hvilket fører til øget pres på hjernen.
korrektion af abnormiteter
korrektioner af de forskellige cellulære abnormiteter i tumorceller kan potentielt forhindre eller vende cellulær proliferation, hvilket fører til helbredelse af sygdom. Der er mange grunde til, at dette er så svært, men den primære forklaring er, at vi endnu ikke har en tilstrækkelig forståelse af alle de processer, der foregår inde i en celle på molekylært niveau. Uden denne viden mangler vi evnen til at” fortælle “kræftcellerne simpelthen” opføre sig.”I stedet skal vi opnå vores kur ved at dræbe kræftcellerne.
et andet problem er, at celler (herunder ikke-kræft) naturligt erhverver mutationer, når de reproducerer. Hurtigt reproducerende grupper af celler muterer med en endnu højere hastighed. Celler har visse “maskiner” i sig, som hjælper med at korrigere disse mutationer, som de forekommer under reproduktion, men kræftceller mister ofte denne evne (mere om dette nedenfor). Slutresultatet er, at en enkelt tumor kan indeholde en heterogen gruppe af celler med forskellige cellulære “funktioner.”Selvom vi forstod mekanismen for proliferativ tendens inden for en tumor, er ikke alle cellerne i en bestemt tumor de samme. Mange andre celletyper, der er lidt forskellige, findes i en population af kræftceller, og disse celler skal også målrettes af vores behandlingsstrategier.
genetisk forskning
Der er mange områder af nuværende aktiv intens forskning rettet mod at løse disse problemer. En stor indsats er Human Genome Project (HGP), den nationale koordinerede indsats for at karakterisere alt humant genetisk materiale indeholdt i humane celler. HGP ‘ s ultimative mål er at opdage alle de mere end 80.000 menneskelige gener og gøre dem tilgængelige for yderligere biologisk undersøgelse.
Nogle af disse gener er allerede blevet impliceret i tumorvækst. Onkogener er gener i cellen, der, når de er aktiveret, hjælper med at drive cellens opdeling på en ukontrolleret måde. Tilsvarende er der nogle kendte tumorundertrykkende gener, som normalt er aktive i en celle for at forhindre ukontrolleret vækst, men som bliver defekte eller “slukkes” i nogle kræftceller.
mens et antal af disse gener er blevet identificeret, forstås imidlertid kun et lille antal faktisk i detaljer. Det store antal gener, genkoder og DNA-underenheder gør undersøgelsen af dette problem skræmmende.
billede forsynet med tilladelse fra Doe Human Genome Project
årsager til genetiske abnormiteter
der er en række potentielle faktorer, der forårsager humane genetiske abnormiteter. Vi ved nu, at nogle erhvervede mutationer kan tænde onkogener eller kan hæmme tumorundertrykkende gener. Disse mutationer forekommer i cellens kromosomer (de 46 “enheder” eller “pakker” i en celle, der indeholder dets genetiske materiale) under normal celledeling. Der er navne på nogle af disse typer kromosomale mutationer, som du kan se i din videre læsning, såsom “kromosomale translokationer”, “inversioner”, “sletninger”, “forstærkninger” eller “punktmutationer.”(Specifikationerne for disse forskellige kromosomale abnormiteter ligger uden for denne artikels anvendelsesområde, men det er tilstrækkeligt at sige, at disse abnormiteter fører til forskellige former for genetisk uorden.)
cellulær funktion og skade
mens genetik er nøglen til at forstå omdannelsen af normale celler til tumorer, må vi også forstå, hvordan genetiske mutationer påvirker cellulær funktion.
for at forstå celleproliferation er forståelse af cellecyklusens rolle afgørende. Alle celler i kroppen reproducerer (dog nogle langsommere end andre). For eksempel er det øverste lag af din hud løbende tabt og erstattet gennem din levetid. For at en celle kan reproducere sig selv, er den nødt til at gennemgå denne “cyklus” af begivenheder, som inkluderer fordobling af dets genetiske materiale og forøgelse af mængderne af cellulært “maskiner”, så når cellen deler sig i to, har hver celle nok basale materialer til at overleve og reproducere.
den ordnede progression af begivenheder gennem denne cellecyklus er afhængig af specifikke timingmekanismer. Onkogener og tumorundertrykkende gener styrer direkte mange aspekter af cellecyklussen. Når disse gener bliver muteret gennem en kromosomal abnormitet, kan de få cellecyklussen til at fortsætte på en ukontrolleret måde ved at slukke for forskellige mekanismer, som normalt forhindrer cellen i at replikere på en uordnet måde.
differentiering
hver celle i din krop stammer fra en original celle (dannet, når ægget og sædcellerne kom sammen). Da denne celle reproducerer sig i flere celler og danner et foster, diversificerer de (differentierer) i forskellige vævstyper (muskel, knogle, brusk, nerve, maveforing osv.). I sidste ende er menneskekroppen sammensat af måske hundredvis af slags celler. En af de nysgerrige ting (ikke godt forstået af forskere) er, at når en celle bliver en nervecelle (for eksempel), kan den ikke ændre sig til en muskelcelle, selvom den oprindelige celle, hvorfra den stammer, faktisk havde den evne. Det er differentieret.differentierede celler har en anden egenskab-de “klæber sammen” på veldefinerede måder (i mikroskopiske og makroskopiske rør, ark eller strenge) i din krop for at danne de forskellige væv. Efter kromosomale abnormiteter opstår, og celler bliver dedifferentierede (eller udifferentierede), kan disse celler miste deres tendens til at “holde sammen” på cellulært niveau. Det videnskabelige udtryk for dette er et “tab i kontakthæmning.”
apoptose
apoptose, kaldet programmeret celledød, er et andet indviklet stykke af cellecyklussen. Apoptose er en særskilt form for død, der er en programmeret begivenhed og forekommer som reaktion på visse stimuli. Apoptose er afgørende for normal vævsudvikling. Derudover tillader dette system celler at selvdestruere efter påvisning af DNA-skade snarere end at opretholde mutationer, der kan være dødelige for hele organismen.
cellens beslutning om at vokse og reparere DNA-skaden eller at inducere apoptose forstås ikke, men kan være relateret til graden af DNA-skade. P53-genet er en vigtig deltager i denne proces. Tabet af p53-funktion kan resultere i både upassende progression gennem cellecyklussen efter DNA-skade og overlevelse af en celle, der ellers kunne være død. Da p53 er kernen i cellecyklusstabilitet og apoptose, er det ikke overraskende, at det er det mest almindeligt muterede gen i humane kræftformer, der omfatter defekter i mere end 50% af alle tumorer.
pRb-genet spiller også en vigtig rolle for at forhindre cellecyklussen i at fortsætte på en ukontrolleret måde. (Det giver et såkaldt” kontrolpunkt ” i cellecyklussen og forhindrer en celle i at cykle yderligere, medmindre visse strenge kriterier er opfyldt.) Når pRb-genet er muteret, kan cellen miste dette vigtige trin, der styrer cellereproduktion. Dette vil igen føre til forbedret celleproliferation og dermed forbedre malign transformation af cellen.
Resume
celler kan blive ondartede, når de gener, der er ansvarlige for apoptose, muteres. De muterede gener tilvejebringer:
- mindre end sædvanlig inhibering af cellecyklusprogression (tumor-suppressorgener),
- forbedret drev gennem cellecyklussen (onkogener)
- øgede anti-apoptosesignaler; og/eller
- nedsatte Pro-apoptosesignaler
da vi får en bedre forståelse af celledød, kan der udvikles metoder, der udnytter apoptotis til klinisk gevinst. Disse metoder kan involvere selektiv aktivering af apoptose i tumorceller og ikke i normalt væv; korrektion af de apoptotiske defekter i kræftceller ved på en eller anden måde at genoprette p53-genet; eller forebyggelse af apoptose i normalt væv med midler, der beskytter normalt væv mod skader ved stråling (radiobeskyttelse) og kemoterapi (kemobeskyttelse), så højere doser af stråling kunne leveres til tumorceller uden at påvirke normale humane væv.
konklusion
der er hundreder af kendte faktorer involveret i årsagen til kræft, og hundreder mere, der stadig er tvivlsomme eller ukendte. Mange er under efterforskning eller har været impliceret tidligere, men afvises nu som vigtige faktorer (f.eks. Før kur kan findes ved hjælp af molekylær genetik, bliver vi nødt til at forstå den komplette interaktion mellem cellen og dens omgivelser.
det er usandsynligt, at en enkelt årsag til kræft nogensinde vil blive identificeret. Fælles mekanismer, der fører mod udviklingen af alle kræftformer, kan og eksisterer. Identifikation og forebyggelse af disse unormale processer er sandsynligvis den mest sandsynlige måde, vi vil være i stand til at reducere kræftfrekvensen. Når en kræft dannes, imidlertid, mange forskellige strategier skal anvendes til at afbryde disse cellulære processer, og fjerne og deaktivere de unormale celler. Disse strategier vil nødvendigvis variere afhængigt af tumortyper, placeringer og andre tumor-og værtsfaktorer.