La biologia del cancro

Precis
Questo articolo fornisce una breve spiegazione della biologia del cancro, comprese le sue cause biologiche e molecolari. Un certo numero di termini scientifici complessi (identificati in grassetto) sono spiegati nel testo.

Cos’è il cancro

Il cancro è un’anomalia nei meccanismi regolatori interni di una cellula che si traduce in una crescita incontrollata e riproduzione della cellula. Questo sembra semplice, ma ci sono probabilmente più interazioni normative che si verificano all’interno di una cella che ci sono interazioni tra le persone a New York City in un dato giorno.

Le cellule normali costituiscono i tessuti e quando queste cellule perdono la loro capacità di comportarsi come un’unità specificata, controllata e coordinata (dedifferenziazione) il difetto porta a disordine tra la popolazione cellulare. Quando ciò si verifica, si forma un tumore. (Più su questo più tardi.) Il cancro è un termine che descrive una grande varietà di disturbi della proliferazione. Il disturbo specifico può variare da tipo di tessuto a tipo di tessuto. Un singolo tumore può anche avere diverse popolazioni di cellule al suo interno con processi diversi che sono andati storto.

Maligno contro benigno

Un tumore può essere classificato come maligno o benigno. In entrambi i casi, c’è un’aggregazione anormale e una proliferazione delle cellule. Nel caso di un tumore maligno, queste cellule si comportano in modo più aggressivo, acquisendo proprietà di maggiore invasività. In definitiva, le cellule tumorali possono persino ottenere la capacità di staccarsi dall’ambiente microscopico in cui hanno avuto origine, diffondersi in un’altra area del corpo (con un ambiente molto diverso, normalmente non favorevole alla loro crescita) e continuare la loro rapida crescita e divisione in questa nuova posizione. Questo è chiamato metastasi. Una volta che le cellule maligne hanno metastatizzato, raggiungere la cura è più difficile.

I tumori benigni hanno meno tendenza ad invadere e hanno meno probabilità di metastatizzare. Si dividono in modo incontrollato, però. A seconda della loro posizione, possono essere pericolosi per la vita quanto le lesioni maligne. Un esempio di questo sarebbe un tumore benigno nel cervello, che può crescere e occupare spazio all’interno del cranio, portando ad un aumento della pressione sul cervello.

Correzione delle anomalie

Le correzioni delle varie anomalie cellulari nelle cellule tumorali potrebbero potenzialmente prevenire o invertire la proliferazione cellulare, portando alla cura della malattia. Ci sono numerose ragioni per cui questo è così difficile, ma la spiegazione principale è che non abbiamo ancora una comprensione sufficiente di tutti i processi che avvengono all’interno di una cellula a livello molecolare. Senza questa conoscenza, ci manca la capacità di “dire” alle cellule cancerose di “comportarsi semplicemente”.”Invece, dobbiamo raggiungere le nostre cure uccidendo le cellule cancerose.

Un altro problema è che le cellule (comprese quelle non cancerose) acquisiscono naturalmente mutazioni mentre si riproducono. I gruppi di cellule che si riproducono rapidamente mutano ad una velocità ancora più elevata. Le cellule hanno alcuni “macchinari” al loro interno che aiutano a correggere queste mutazioni man mano che si verificano durante la riproduzione, ma le cellule cancerose spesso perdono questa capacità (maggiori informazioni qui sotto). Il risultato finale è che un singolo tumore può contenere un gruppo eterogeneo di cellule con diverse “caratteristiche cellulari”.”Anche se abbiamo capito il meccanismo per la tendenza proliferativa all’interno di un tumore, non tutte le cellule in un particolare tumore sono uguali. Molti altri tipi di cellule che sono leggermente diversi esistono in una popolazione di cellule tumorali, e queste cellule dovrebbero anche essere prese di mira dalle nostre strategie di trattamento.

Ricerca genetica

Ci sono molte aree di ricerca intensa attiva attuale volta ad affrontare questi problemi. Uno sforzo importante è il Progetto genoma umano (HGP), lo sforzo coordinato nazionale per caratterizzare tutto il materiale genetico umano contenuto nelle cellule umane. L’obiettivo finale dell’HGP è scoprire tutti gli oltre 80.000 geni umani e renderli accessibili per ulteriori studi biologici.

Alcuni di questi geni sono già stati implicati nella crescita del tumore. Gli oncogeni sono geni nella cellula che, una volta attivati, aiutano a guidare la divisione cellulare in modo incontrollato. Allo stesso modo, ci sono alcuni geni soppressori del tumore noti che sono normalmente attivi in una cellula per prevenire la crescita incontrollata, ma che diventano difettosi o sono “spenti” in alcune cellule tumorali.

Mentre un certo numero di questi geni sono stati identificati, tuttavia, solo un piccolo numero è effettivamente compreso in dettaglio. L’enorme numero di geni, codici genetici e subunità del DNA rende lo studio di questo problema scoraggiante.

Immagine fornita con il permesso del Progetto Genoma umano DOE

Cause di anomalie genetiche

Ci sono una serie di potenziali fattori che causano anomalie genetiche umane. Ora sappiamo che alcune mutazioni acquisite possono attivare oncogeni o possono inibire i geni soppressori del tumore. Queste mutazioni si verificano nei cromosomi della cellula (le 46″ unità “o” pacchetti ” all’interno di una cellula che contengono il suo materiale genetico) durante la normale divisione cellulare. Ci sono nomi per alcuni di questi tipi di mutazioni cromosomiche, che potete vedere nella vostra ulteriore lettura, come “traslocazioni cromosomiche”, “inversioni”, “delezioni”, “amplificazioni” o ” mutazioni puntiformi.”(Le specifiche di queste diverse anomalie cromosomiche sono oltre lo scopo di questo articolo, ma basti dire che queste anomalie portano a vari tipi di disordine genetico.)

Funzione e danno cellulare

Mentre la genetica è la chiave per comprendere la trasformazione delle cellule normali in tumori, dobbiamo anche capire come le mutazioni genetiche influenzano la funzione cellulare.

Per comprendere la proliferazione cellulare, comprendere il ruolo del ciclo cellulare è fondamentale. Tutte le cellule del corpo si riproducono (anche se alcune più lentamente di altre). Ad esempio, lo strato superiore della pelle viene continuamente perso e sostituito durante la tua vita. Perché una cellula si riproduca, deve passare attraverso questo ” ciclo “di eventi, che includono il raddoppio del suo materiale genetico e l’aumento della quantità di” macchinari ” cellulari, in modo che quando la cellula si divide in due ogni cellula abbia abbastanza materiali di base per sopravvivere e riprodursi.

La progressione ordinata degli eventi attraverso questo ciclo cellulare dipende da specifici meccanismi di temporizzazione. Gli oncogeni e i geni soppressori del tumore controllano direttamente molti aspetti del ciclo cellulare. Quando questi geni diventano mutati attraverso un’anomalia cromosomica, possono causare il ciclo cellulare a continuare in modo incontrollato spegnendo vari meccanismi che normalmente impediscono alla cellula di replicarsi in modo disordinato.

Differenziazione

Ogni cellula del tuo corpo deriva da una cellula originale (formata quando l’uovo e lo sperma si sono uniti). Poiché questa cellula si riproduce in più cellule e forma un feto, si diversificano (si differenziano) in diversi tipi di tessuto (muscolo, osso, cartilagine, nervo, rivestimento dello stomaco e così via). Alla fine, il corpo umano è composto da forse centinaia di tipi di cellule. Una delle cose curiose (non ben comprese dagli scienziati) è che una volta che una cellula diventa una cellula nervosa (per esempio) non può quindi trasformarsi in una cellula muscolare, anche se la cellula originale da cui è derivata in realtà aveva quella capacità. Ha differenziato.

Le cellule differenziate hanno un’altra proprietà: “si attaccano” in modi ben definiti (in tubi microscopici e macroscopici, fogli o stringhe) all’interno del corpo, per formare i vari tessuti. Dopo che si verificano anomalie cromosomiche e le cellule diventano dedifferenziate (o indifferenziate), queste cellule possono perdere la loro tendenza a “stare insieme” a livello cellulare. Il termine scientifico per questo è una ” perdita di inibizione contatto.”

Apoptosi

L’apoptosi, indicata come morte cellulare programmata, è un altro intricato pezzo del ciclo cellulare. L’apoptosi è una forma distinta di morte che è un evento programmato e si verifica in risposta a determinati stimoli. L’apoptosi è essenziale per il normale sviluppo dei tessuti. Inoltre, questo sistema consente alle cellule di autodistruggersi dopo aver rilevato danni al DNA piuttosto che perpetuare mutazioni che potrebbero essere letali per l’intero organismo.

La decisione della cellula di crescere e riparare il danno al DNA o di indurre apoptosi non è compresa, ma può essere correlata al grado di danno al DNA. Il gene p53 è un partecipante chiave in questo processo. La perdita della funzione p53 può causare sia una progressione inappropriata attraverso il ciclo cellulare dopo il danno al DNA che la sopravvivenza di una cellula che potrebbe essere altrimenti morta. Poiché p53 è al centro della stabilità del ciclo cellulare e dell’apoptosi, non sorprende che sia il gene più comunemente mutato nei tumori umani, che comprende difetti in oltre il 50% di tutti i tumori.

Il gene pRb svolge anche un ruolo importante nell’impedire che il ciclo cellulare continui in modo incontrollato. (Fornisce un cosiddetto “checkpoint” nel ciclo cellulare e impedisce a una cellula di pedalare ulteriormente a meno che non siano stati soddisfatti determinati criteri rigorosi.) Quando il gene pRb è mutato, la cellula potrebbe perdere questo importante passo che controlla la riproduzione cellulare. Questo a sua volta porterebbe a una maggiore proliferazione cellulare, migliorando così la trasformazione maligna della cellula.

Sommario

Le cellule possono diventare maligne quando i geni responsabili dell’apoptosi diventano mutati. I geni mutati forniscono:

1. Meno del solito inibizione della progressione del ciclo cellulare (geni soppressori del tumore),
2. Maggiore azionamento attraverso il ciclo cellulare (oncogeni)
3. Aumento dei segnali anti-apoptosi; e/o
4. Segnali pro-apoptosi diminuiti

Man mano che acquisiamo una migliore comprensione della morte cellulare, possono essere sviluppati metodi che sfruttano l’apoptosi per il guadagno clinico. Questi metodi possono comportare l’attivazione selettiva dell’apoptosi nelle cellule tumorali e non nel tessuto normale; correzione dei difetti apoptotici nelle cellule tumorali ripristinando in qualche modo il gene p53; o prevenire l’apoptosi nei tessuti normali con agenti che proteggono i tessuti normali dai danni da radiazioni (radioprotezione) e chemioterapia (chemoprotezione) in modo che dosi più elevate di radiazioni possano essere consegnate alle cellule tumorali senza influenzare i tessuti umani normali.

Conclusione

Ci sono centinaia di fattori noti implicati nella causa del cancro, e altre centinaia che sono ancora dubbie o sconosciute. Molti sono sotto inchiesta, o sono stati implicati in precedenza, ma ora sono respinti come fattori principali (vicinanza alle linee elettriche ad alta potenza, per esempio). Prima che le cure possano essere trovate attraverso la genetica molecolare, avremo bisogno di capire la completa interazione della cellula e dei suoi dintorni.

È improbabile che venga mai identificata una singola causa di cancro. I meccanismi comuni che conducono verso lo sviluppo di tutti i cancri possono ed esistono. L’identificazione e la prevenzione di questi processi anormali è probabilmente il modo più probabile in cui saremo in grado di ridurre i tassi di cancro. Una volta che un cancro si forma, tuttavia, è necessario impiegare molte strategie diverse per interrompere questi processi cellulari e rimuovere e disabilitare le cellule anormali. Queste strategie, per necessità, differiranno a seconda dei tipi di tumore, delle posizioni e di altri fattori tumorali e ospiti.