Biologia cancerului

Precis
acest articol oferă o scurtă explicație a biologiei cancerului, inclusiv a cauzelor sale biologice și moleculare. Un număr de termeni științifici complexi (identificați cu caractere aldine) sunt explicați în text.

ce este cancerul

cancerul este o anomalie în mecanismele interne de reglementare ale unei celule care are ca rezultat creșterea și reproducerea necontrolată a celulei. Acest lucru sună simplu, dar există, probabil, mai multe interacțiuni de reglementare care au loc într-o celulă decât există interacțiuni între oameni în New York City, în orice zi.

celulele normale alcătuiesc țesuturile și atunci când aceste celule își pierd capacitatea de a se comporta ca o unitate specificată, controlată și coordonată (dediferențiere), defectul duce la dezordine în rândul populației celulare. Când se întâmplă acest lucru, se formează o tumoare. (Mai multe despre asta mai târziu.) Cancerul este un termen care descrie o mare varietate de tulburări de proliferare. Tulburarea specifică poate varia de la tipul de țesut la tipul de țesut. O singură tumoare poate avea chiar populații diferite de celule în interiorul ei, cu procese diferite care au mers prost.

malign versus Benign

o tumoare poate fi clasificată ca malignă sau benignă. În ambele cazuri, există o agregare anormală și proliferarea celulelor. În cazul unei tumori maligne, aceste celule se comportă mai agresiv, dobândind proprietăți de invazivitate crescută. În cele din urmă, celulele tumorale pot obține chiar capacitatea de a se desprinde de mediul microscopic în care au provenit, de a se răspândi într-o altă zonă a corpului (cu un mediu foarte diferit, care nu favorizează în mod normal creșterea lor) și de a-și continua creșterea rapidă și diviziunea în această nouă locație. Aceasta se numește metastază. Odată ce celulele maligne au metastazat, realizarea vindecării este mai dificilă.

tumorile benigne au o tendință mai mică de a invada și sunt mai puțin susceptibile de a metastaza. Ei se divid într-un mod necontrolat, totuși. În funcție de locația lor, ele pot fi la fel de amenințătoare de viață ca și leziunile maligne. Un exemplu în acest sens ar fi o tumoare benignă în creier, care poate crește și ocupa spațiu în interiorul craniului, ducând la o presiune crescută asupra creierului.

corectarea anomaliilor

corecțiile diferitelor anomalii celulare din celulele tumorale ar putea preveni sau inversa proliferarea celulară, ducând la vindecarea bolii. Există numeroase motive pentru care acest lucru este atât de dificil, dar explicația principală este că nu avem încă o înțelegere suficientă a tuturor proceselor care se desfășoară în interiorul unei celule la nivel molecular. Fără aceste cunoștințe, ne lipsește capacitatea de a” spune „celulelor canceroase să se comporte pur și simplu”.”În schimb, trebuie să ne vindecăm prin uciderea celulelor canceroase.

o altă problemă este că celulele (inclusiv cele necanceroase) dobândesc în mod natural mutații pe măsură ce se reproduc. Grupurile de celule care se reproduc rapid mută la o rată și mai mare. Celulele au anumite „mașini” în interiorul lor care ajută la corectarea acestor mutații pe măsură ce apar în timpul reproducerii, dar celulele canceroase pierd adesea această capacitate (mai multe despre acest lucru mai jos). Rezultatul final este că o singură tumoare poate conține un grup eterogen de celule cu caracteristici „celulare” diferite.”Chiar dacă am înțeles mecanismul tendinței proliferative în cadrul unei tumori, nu toate celulele dintr-o anumită tumoare sunt aceleași. Multe alte tipuri de celule care sunt ușor diferite există într-o populație de celule canceroase, iar aceste celule ar trebui, de asemenea, să fie vizate de strategiile noastre de tratament.

cercetare genetică

există multe domenii de cercetare intensă activă curentă care vizează abordarea acestor probleme. Un efort major este Proiectul genomului uman (HGP), efortul național coordonat de a caracteriza tot materialul genetic uman conținut în celulele umane. Scopul final al HGP este de a descoperi toate cele peste 80.000 de gene umane și de a le face accesibile pentru studii biologice suplimentare.

unele dintre aceste gene au fost deja implicate în creșterea tumorii. Oncogenele sunt gene din celulă care, odată activate, ajută la conducerea diviziunii celulare într-o manieră necontrolată. În mod similar, există unele gene supresoare tumorale cunoscute care sunt în mod normal active într-o celulă pentru a preveni creșterea necontrolată, dar care devin defecte sau sunt „oprite” în unele celule canceroase.

în timp ce un număr de aceste gene au fost identificate, cu toate acestea, doar un număr mic sunt de fapt înțelese în detaliu. Numărul mare de gene, coduri genetice și subunități ADN face ca studiul acestei probleme să fie descurajant.

imagine furnizată cu permisiunea proiectului genomului uman DOE

cauzele anomaliilor genetice

există o serie de factori potențiali care cauzează anomalii genetice umane. Acum știm că unele mutații dobândite pot activa oncogene sau pot inhiba genele supresoare tumorale. Aceste mutații apar în cromozomii celulei (cele 46 de „unități” sau „pachete” dintr-o celulă care conțin materialul său genetic) în timpul diviziunii celulare normale. Există nume pentru unele dintre aceste tipuri de mutații cromozomiale, pe care le puteți vedea în lectura dvs. ulterioară, cum ar fi „translocații cromozomiale”, „inversiuni”, „ștergeri”, „amplificări” sau „mutații punctuale.”(Specificul acestor anomalii cromozomiale diferite depășesc domeniul de aplicare al acestui articol, dar este suficient să spunem că aceste anomalii duc la diferite tipuri de dezordine genetică.)

funcția celulară și deteriorarea

în timp ce genetica este cheia înțelegerii transformării celulelor normale în tumori, trebuie să înțelegem și modul în care mutațiile genetice afectează funcția celulară.pentru a înțelege proliferarea celulară, înțelegerea rolului ciclului celular este crucială. Toate celulele din organism se reproduc (deși unele mai lent decât altele). De exemplu, stratul superior al pielii este continuu pierdut și înlocuit de-a lungul vieții. Pentru ca o celulă să se reproducă singură, trebuie să treacă prin acest „ciclu” de evenimente, care includ dublarea materialului său genetic și creșterea cantităților de „mașini” celulare, astfel încât atunci când celula se împarte în două, fiecare celulă are suficiente materiale de bază pentru a supraviețui și a se reproduce.

progresia ordonată a evenimentelor prin acest ciclu celular depinde de mecanisme specifice de sincronizare. Oncogenele și genele supresoare tumorale controlează direct multe aspecte ale ciclului celular. Atunci când aceste gene devin mutate printr-o anomalie cromozomială, ele pot determina ciclul celular să continue într-un mod necontrolat prin oprirea diferitelor mecanisme care împiedică în mod normal celula să se reproducă într-un mod dezordonat.

diferențiere

fiecare celulă din corp derivă dintr-o celulă originală (formată atunci când ovulul și sperma s-au reunit). Pe măsură ce această celulă se reproduce în mai multe celule și formează un făt, acestea se diversifică (se diferențiază) în diferite tipuri de țesuturi (mușchi, os, cartilaj, nerv, căptușeală stomacală și așa mai departe). În cele din urmă, corpul uman este compus din probabil sute de tipuri de celule. Unul dintre lucrurile curioase (nu este bine înțeles de oamenii de știință) este că, odată ce o celulă devine o celulă nervoasă (de exemplu), nu se poate transforma într-o celulă musculară, chiar dacă celula originală din care a derivat avea de fapt această abilitate. S-a diferențiat.

celulele diferențiate au o altă proprietate-ele „se lipesc împreună” în moduri bine definite (în tuburi, foi sau șiruri microscopice și macroscopice) din corpul vostru, pentru a forma diferitele țesuturi. După ce apar anomalii cromozomiale și celulele devin dediferențiate (sau nediferențiate), aceste celule își pot pierde tendința de a se „lipi” la nivel celular. Termenul științific pentru aceasta este o ” pierdere în inhibarea contactului.”

apoptoza

apoptoza, denumită moarte celulară programată, este o altă piesă complicată a ciclului celular. Apoptoza este o formă distinctă de moarte care este un eveniment programat și apare ca răspuns la anumiți stimuli. Apoptoza este esențială pentru dezvoltarea normală a țesuturilor. În plus, acest sistem permite celulelor să se autodistrugă după detectarea deteriorării ADN-ului, mai degrabă decât perpetuarea mutațiilor care ar putea fi letale pentru întregul organism.

decizia celulei de a crește și de a repara deteriorarea ADN-ului sau de a induce apoptoza nu este înțeleasă, dar poate fi legată de gradul de deteriorare a ADN-ului. Gena p53 este un participant cheie în acest proces. Pierderea funcției p53 poate duce atât la progresia inadecvată prin ciclul celular după deteriorarea ADN-ului, cât și la supraviețuirea unei celule care altfel ar fi murit. Deoarece p53 se află în centrul stabilității ciclului celular și al apoptozei, nu este surprinzător faptul că este cea mai frecvent mutantă genă din cancerele umane, cuprinzând defecte în mai mult de 50% din toate tumorile.

gena pRb joacă, de asemenea, un rol important în prevenirea continuării ciclului celular într-o manieră necontrolată. (Oferă un așa-numit „punct de control” în ciclul celular și împiedică o celulă să meargă mai departe, cu excepția cazului în care au fost îndeplinite anumite criterii stricte.) Când gena pRb este mutantă, celula ar putea pierde acest pas important care controlează reproducerea celulelor. Aceasta, la rândul său, ar duce la creșterea proliferării celulare, sporind astfel transformarea malignă a celulei.

rezumat

celulele pot deveni maligne atunci când genele responsabile de apoptoză devin mutate. Genele mutante oferă:

1. Mai puțin decât de obicei inhibarea progresiei ciclului celular (gene supresoare tumorale),
2. unitate îmbunătățită prin ciclul celular (oncogene)
3. semnale anti-apoptoză crescute; și/sau
4. scăderea semnalelor de pro-apoptoză

pe măsură ce dobândim o mai bună înțelegere a morții celulare, pot fi dezvoltate metode care exploatează apoptoza pentru câștig clinic. Aceste metode pot implica activarea selectivă a apoptozei în celulele tumorale și nu în țesutul normal; corectarea defectelor apoptotice în celulele canceroase prin restabilirea cumva a genei p53; sau prevenirea apoptozei în țesuturile normale cu agenți care protejează țesuturile normale de deteriorarea prin radiații (radioprotecție) și chimioterapie (chemoprotecție), astfel încât dozele mai mari de radiații să poată fi livrate celulelor tumorale fără a afecta țesuturile umane normale.

concluzie

există sute de factori cunoscuți implicați în cauza cancerului și alte sute care sunt încă dubioase sau necunoscute. Multe sunt în curs de investigare sau au fost implicate anterior, dar acum sunt respinse ca factori majori (apropierea de liniile electrice de mare putere, de exemplu). Înainte ca tratamentele să poată fi găsite prin genetică moleculară, va trebui să înțelegem interacțiunea completă a celulei și a împrejurimilor sale.

este puțin probabil ca o singură cauză de cancer să fie identificată vreodată. Mecanismele comune care conduc spre dezvoltarea tuturor cancerelor pot și există. Identificarea și prevenirea acestor procese anormale este probabil cel mai probabil MOD în care vom putea reduce ratele de cancer. Cu toate acestea, odată ce se formează un cancer, trebuie folosite multe strategii diferite pentru a întrerupe aceste procese celulare și pentru a elimina și dezactiva celulele anormale. Aceste strategii, prin necesitate, vor diferi în funcție de tipurile de tumori, locații și alți factori tumorali și gazdă.