Syövän biologia
Precis
Tämä artikkeli antaa lyhyen selvityksen syövän biologiasta, mukaan lukien sen biologiset ja molekyyliset syyt. Tekstissä selitetään useita monimutkaisia tieteellisiä termejä (lihavoitu tyyppi).
mikä on syöpä
syöpä on solun sisäisten säätelymekanismien poikkeavuus, joka johtaa solun hallitsemattomaan kasvuun ja lisääntymiseen. Tämä kuulostaa yksinkertaiselta, mutta on luultavasti enemmän sääntelyä vuorovaikutusta tapahtuu solun kuin on vuorovaikutusta ihmisten keskuudessa New Yorkissa tiettynä päivänä.
normaalit solut muodostavat kudoksia, ja kun nämä solut menettävät kykynsä käyttäytyä määriteltynä, valvottuna ja koordinoituna yksikkönä (dedifferentiaatio), vika johtaa epäjärjestykseen solupopulaation keskuudessa. Kun näin tapahtuu, muodostuu kasvain. (Lisää tästä myöhemmin.) Syöpä on termi, joka kuvaa useita erilaisia proliferaatiohäiriöitä. Erityinen häiriö voi vaihdella kudostyypistä kudostyyppiin. Yksi kasvain voi jopa olla eri populaatioiden solujen sisällä erilaisia prosesseja, jotka ovat menneet pieleen.
pahanlaatuinen vs. hyvänlaatuinen
kasvain voidaan luokitella pahanlaatuiseksi tai hyvänlaatuiseksi. Molemmissa tapauksissa solujen aggregaatio ja lisääntyminen on epänormaalia. Kun kyseessä on pahanlaatuinen kasvain, nämä solut käyttäytyvät aggressiivisemmin, hankkimalla ominaisuuksia lisääntynyt invasiivisuus. Lopulta kasvainsolut voivat jopa saada kyky irtautua mikroskooppisen ympäristössä, jossa ne ovat peräisin, levitä toiselle alueelle kehon (hyvin erilainen ympäristö, ei yleensä edistä niiden kasvua) ja jatkaa nopeaa kasvua ja jako tässä uudessa paikassa. Tätä kutsutaan etäpesäkkeeksi. Kun pahanlaatuiset solut ovat etäpesäkkeitä, saavuttaa parannus on vaikeampaa.
hyvänlaatuisilla kasvaimilla on vähemmän taipumusta infektoitumiseen ja ne ovat epätodennäköisempiä metastasoitumaan. Ne kuitenkin jakautuvat hallitsemattomasti. Sijainnista riippuen ne voivat olla yhtä hengenvaarallisia kuin pahanlaatuiset vauriot. Esimerkki tästä olisi hyvänlaatuinen kasvain aivoissa, joka voi kasvaa ja miehittää tilaa kallon sisällä, mikä lisää painetta aivoihin.
poikkeavuuksien korjaaminen
erilaisten solujen poikkeavuuksien korjaaminen kasvainsoluissa voisi mahdollisesti estää tai kääntää solujen proliferaatiota, mikä johtaisi sairauden paranemiseen. On olemassa lukuisia syitä, miksi tämä on niin vaikeaa, mutta ensisijainen selitys on, että meillä ei ole vielä riittävää ymmärrystä kaikista prosesseista, jotka tapahtuvat solun sisällä molekyylitasolla. Ilman tätä tietoa, meillä ei ole kykyä ”kertoa” syöpäsoluja yksinkertaisesti ” käyttäytyä.”Sen sijaan meidän on parannuttava tappamalla syöpäsolut.
toinen ongelma on se, että solut (myös ei-syöpäiset) saavat luonnostaan mutaatioita lisääntyessään. Nopeasti lisääntyvät soluryhmät mutatoituvat entistä nopeammin. Soluissa on tiettyjä ”koneita”, jotka auttavat korjaamaan näitä mutaatioita lisääntymisen aikana, mutta syöpäsolut menettävät usein tämän kyvyn (lisää tästä alla). Lopputuloksena on, että yksittäinen kasvain voi sisältää heterogeenisen ryhmän soluja, joilla on erilaisia solun ”ominaisuuksia.”Vaikka ymmärtäisimme kasvaimen proliferatiivisen taipumuksen mekanismin, kaikki tietyn kasvaimen solut eivät ole samanlaisia. Syöpäsolupopulaatiossa on monia muita hieman erilaisia solutyyppejä, ja näihin soluihin olisi myös kohdistettava hoitostrategioitamme.
geenitutkimus
nykyisellä aktiivisella intensiivisellä tutkimuksella pyritään puuttumaan näihin ongelmiin. Suuri pyrkimys on Human Genome Project (HGP), kansallinen koordinoitu pyrkimys karakterisoida kaikki ihmisen geneettinen materiaali sisältyvät ihmisen soluja. HGP: n perimmäinen tavoite on löytää kaikki yli 80 000 ihmisen geenit ja tehdä ne saataville biologista tutkimusta varten.
osa näistä geeneistä on jo yhdistetty kasvaimen kasvuun. Onkogeenit ovat solussa olevia geenejä, jotka aktivoituessaan edesauttavat solun jakautumista hallitsemattomasti. Samoin on olemassa joitakin tunnettuja tuumorisuppressorigeenejä, jotka ovat normaalisti aktiivisia solussa hallitsemattoman kasvun estämiseksi, mutta jotka tulevat viallisiksi tai ovat ”pois päältä” joissakin syöpäsoluissa.
vaikka useita näistä geeneistä on tunnistettu, on kuitenkin vain pieni määrä todella ymmärretty yksityiskohtaisesti. Jo pelkästään geenien, geenikoodien ja DNA-alayksiköiden määrä tekee tämän ongelman tutkimisesta pelottavaa.
kuva DOE Human Genome Projectin luvalla
geneettisten poikkeavuuksien syyt
on olemassa useita mahdollisia tekijöitä, jotka aiheuttavat ihmisen geneettisiä poikkeavuuksia. Tiedämme nyt, että jotkut hankitut mutaatiot voivat kytkeytyä onkogeeneihin tai ne voivat estää kasvainsuppressorigeenejä. Nämä mutaatiot tapahtuvat solun kromosomeissa (46 ”yksikköä” eli ”pakettia” solun sisällä, jotka sisältävät sen geneettisen materiaalin) normaalin solunjakautumisen aikana. On olemassa nimiä joillekin tämäntyyppisille kromosomimutaatioille, jotka saatat nähdä jatkoluvussasi, kuten ”kromosomitranslocations”, ”inversions”, ”deleetions”, ”amplifications” tai ”point mutations.”(Näiden erilaisten kromosomipoikkeavuuksien erityispiirteet ovat tämän artikkelin soveltamisalan ulkopuolella, mutta riittää kun sanon, että nämä poikkeavuudet johtavat erilaisiin geneettisiin epäjärjestyksiin.)
solujen toiminta ja vauriot
vaikka genetiikka on avain normaalien solujen muuttumiseen kasvaimiksi, meidän on myös ymmärrettävä, miten geneettiset mutaatiot vaikuttavat solujen toimintaan.
solujen proliferaation ymmärtämiseksi solusyklin roolin ymmärtäminen on ratkaisevaa. Kaikki solut kehossa lisääntyvät (vaikkakin jotkut hitaammin kuin toiset). Esimerkiksi ihosi pintakerros katoaa jatkuvasti ja korvautuu elinaikanasi. Jotta solu voisi lisääntyä, sen täytyy käydä läpi tämä tapahtumien ”sykli”, johon kuuluu sen geneettisen materiaalin kaksinkertaistaminen ja solujen” koneiston ” määrän lisääminen, niin että kun solu jakautuu kahdeksi, jokaisella solulla on riittävästi perusaineita säilyäkseen hengissä ja lisääntyäkseen.
tapahtumien hallittu eteneminen tämän solusyklin läpi riippuu tietyistä ajoitusmekanismeista. Onkogeenit ja tuumorisuppressorigeenit ohjaavat suoraan monia solusyklin osa-alueita. Kun nämä geenit mutatoituvat kromosomipoikkeavuuden kautta, ne voivat aiheuttaa solusyklin jatkuvan hallitsemattomalla tavalla sammuttamalla erilaisia mekanismeja, jotka normaalisti estävät solua monistumasta hallitsemattomasti.
erilaistuminen
jokainen kehosi solu on peräisin yhdestä alkuperäisestä solusta (joka muodostui munasolun ja siittiön yhdistyessä). Koska tämä solu lisääntyy useampaan soluun ja muodostaa sikiön, ne monipuolistuvat (erilaistuvat) eri kudostyypeiksi (lihas, luu, rusto, hermo, vatsan vuori ja niin edelleen). Ihmisruumis koostuu lopulta ehkä sadoista erilaisista soluista. Yksi omituisista asioista (joita tutkijat eivät oikein ymmärrä) on se, että kun solusta tulee esimerkiksi hermosolu, se ei voi muuttua lihassoluksi, vaikka alkuperäinen solu, josta se on peräisin, itse asiassa omasi tämän kyvyn. Se on eriytynyt.
Erilaistuneilla soluilla on toinen ominaisuus-ne ”tarttuvat toisiinsa” tarkoin määritellyillä tavoilla (mikroskooppisiin ja makroskooppisiin putkiin, lakanoihin tai naruihin) kehossasi muodostaen eri kudoksia. Kun kromosomipoikkeavuuksia esiintyy ja solut tulee dedifferentiated (tai erilaistumaton), nämä solut voivat menettää taipumuksensa ”kiinni yhdessä” solutasolla. Tieteellinen termi tälle on ”kosketuksen menetys inhibitio.”
apoptoosi
apoptoosi, jota kutsutaan ohjelmoiduksi solukuolemaksi, on toinen monimutkainen osa solusykliä. Apoptoosi on erillinen kuoleman muoto, joka on ohjelmoitu tapahtuma ja tapahtuu vastauksena tiettyihin ärsykkeisiin. Apoptoosi on välttämätön normaalin kudoskehityksen kannalta. Lisäksi tämä järjestelmä mahdollistaa solujen itsetuhon havaittuaan DNA-vaurioita sen sijaan, että se jatkaisi mutaatioita, jotka saattavat olla tappavia koko organismille.
solun päätöstä kasvattaa ja korjata DNA-vaurio tai aiheuttaa apoptoosi ei ymmärretä, mutta se voi liittyä DNA-vaurion asteeseen. P53-geeni on keskeinen osallistuja tässä prosessissa. P53: n toiminnan häviäminen voi johtaa sekä epäasianmukaiseen etenemiseen solusyklin läpi DNA-vaurion jälkeen että eloonjäämiseen solussa, joka olisi muuten saattanut kuolla. Koska p53 on solusyklin vakauden ja apoptoosin ytimessä, ei ole yllättävää, että se on yleisin mutatoitunut geeni ihmisen syövissä, jotka sisältävät vikoja yli 50%: ssa kaikista kasvaimista.
pRb-geenillä on myös tärkeä rooli solusyklin jatkumisen hallitsemattomana estämisessä. (Se tarjoaa solusykliin niin sanotun” tarkastuspisteen ” ja estää solua kiertämästä edelleen, ellei tiettyjä tiukkoja kriteerejä ole täytetty.) Kun pRb-geeni mutatoituu, solu voi menettää tämän tärkeän vaiheen, joka ohjaa solujen lisääntymistä. Tämä puolestaan johtaisi lisääntyneeseen solujen proliferaatioon, mikä tehostaisi solun pahanlaatuista muuntumista.
Yhteenveto
solut voivat muuttua pahanlaatuisiksi, kun apoptoosia aiheuttavat geenit mutatoituvat. Mutatoituneet geenit antavat:
- tavallista vähemmän solusyklin etenemisen estoa (tuumorisuppressorigeenit),
- tehostunut ajomatka solusyklin läpi (onkogeenit)
- lisääntyneet apoptoosin vastaiset signaalit; ja/tai
- vähentyneet pro-apoptoosisignaalit
kun solukuolemia aletaan ymmärtää paremmin, voidaan kehittää menetelmiä, jotka hyödyntävät apoptoottista kliinistä hyötyä. Nämä menetelmät voivat liittyä selektiivinen aktivointi apoptoosin kasvainsoluissa eikä normaalissa kudoksessa; korjaus apoptoottinen vikoja syöpäsolujen jotenkin palauttaa p53 geeni; tai estää apoptoosin normaaleissa kudoksissa aineita, jotka suojaavat normaaleja kudoksia vaurioilta säteilyn (säteilysuojaus) ja kemoterapiaa (chemoprotection) niin suurempia säteilyannoksia voitaisiin toimittaa kasvainsoluihin vaikuttamatta normaaleihin ihmiskudoksiin.
johtopäätös
syövän syntyyn liittyy satoja tunnettuja tekijöitä ja satoja muita, jotka ovat vielä arveluttavia tai tuntemattomia. Monet ovat tutkimuksen kohteena, tai on ollut osallisena aiemmin, mutta nyt hylätään merkittävinä tekijöinä (läheisyys sähkö suurvoimajohtojen, esimerkiksi). Ennen kuin parannuskeinoja voidaan löytää molekyyligenetiikan avulla, meidän on ymmärrettävä solun ja sen ympäristön täydellinen vuorovaikutus.
on epätodennäköistä, että koskaan löydettäisiin yhtä syövän aiheuttajaa. Yhteisiä mekanismeja, jotka johtavat kaikkien syöpien kehittymiseen, voi ja on olemassa. Näiden poikkeavien prosessien tunnistaminen ja ennaltaehkäisy on todennäköisesti todennäköisin tapa vähentää syöpien määrää. Kun syöpä muodostaa, kuitenkin, monia erilaisia strategioita on käytettävä keskeyttää nämä solujen prosesseja, ja poistaa ja poistaa epänormaaleja soluja. Nämä strategiat, välttämättömyys, eroavat riippuen kasvaimen tyypit, sijainnit ja muut kasvain ja isäntä tekijät.