Chirurgia onkologiczna. Tom 1 - ebook

SPIS ROZDZIAŁÓW T. 1–3

Tom 1.

I. Wprowadzenie do chirurgii onkologicznej

1. Etiologia i epidemiologia nowotworów złośliwych w Polsce i na świecie

2. Biologia nowotworów

3. Zespoły występujące u osób z genetyczną predyspozycją do zachorowania na nowotwór złośliwy

4. Podstawowe reguły chirurgicznego leczenia chorych na nowotwór

5. Zasady oceny stopnia zaawansowania choroby nowotworowej

6. Podstawy leczenia systemowego

7. Leczenie celowane i immunoterapia

8. Podstawy radioterapii

9. Leczenie chorych na nowotwory w wieku podeszłym

10. Podstawy rehabilitacji

11. Opieka paliatywna i leczenie bólu u chorych na nowotwory

12. Profilaktyka powikłań zakrzepowo-zatorowych w chirurgii onkologicznej

13. Leczenie żywieniowe w chirurgii onkologicznej

14. Stany nagłe w chirurgii onkologicznej

15. Diagnostyka i leczenie chorych z przerzutami z nieznanego ogniska pierwotnego

16. Badania kliniczne w chirurgii onkologicznej

II. Diagnostyka

17. Diagnostyka kliniczna

18. Diagnostyka obrazowa

19. Diagnostyka patomorfologiczna

20. Diagnostyka endoskopowa nowotworów

21. Badanie węzła chłonnego wartowniczego

22. Badania przesiewowe

23. Wybrane wskaźniki badań laboratoryjnych u chorych na nowotwór

III. Wybrane zagadnienia prawne

24. Informowanie pacjenta i osób trzecich

25. Zgoda na zabieg medyczny – wybrane aspekty

26. Dokumentacja medyczna – wybrane zagadnienia

27. Odpowiedzialność cywilna lekarza chirurga onkologa

28. Odpowiedzialność karna lekarza chirurga onkologa za skutki błędu medycznego

Tom 2.

IV. Chirurgia narządowa cz. 1.

29. Nowotwory głowy i szyi

31. Nowotwory układu nerwowego

32. Chirurgia endokrynologiczna

33. Nowotwory klatki piersiowej – płuca, grasicy, śródpiersia, ściany klatki piersiowej

34. Nowotwory piersi

35. Nowotwory tkanek miękkich

36. Nowotwory podścieliskowe przewodu pokarmowego

37. Nowotwory kości

38. Nowotwory skóry

Tom 3.

V. Chirurgia narządowa cz. 2

39. Nowotwory układu pokarmowego

40. Nowotwory układu moczowo-płciowego

41. Nowotwory żeńskich narządów płciowych

42. Chirurgia plastyczna i rekonstrukcyjna po operacjach z powodu nowotworu

43. Operacje profilaktyczne w chirurgii onkologicznejJoanna Niemiec, Artur Kowalik 2 BIOLOGIA NOWOTWORÓW

Wstęp

Nowotwory to grupa chorób, w których prawidłowe komórki organizmu zmieniają się i zaczynają dzielić w sposób w znacznej mierze niekontrolowany przez organizm gospodarza, a komórki, które powstają w wyniku tych podziałów, nie różnicują się typowo dla danej tkanki i tym samym nie spełniają swoich funkcji.

Każdy typ nowotworu to inna jednostka morfologiczno-kliniczna, cechująca się innym mechanizmem karcynogenezy, innym przebiegiem klinicznym i często wymagająca innego podejścia terapeutycznego. Dzieje się tak, gdyż różne nowotwory wywodzą się ze stransformowanych komórek macierzystych lub progenitorowych pochodzących z różnych tkanek prawidłowych (o różnym molekularnym programie różnicowania ich komórek i różnym składzie substancji pozakomórkowej). Dodatkowo nowotwory zachowują pewne cechy tkanek, z których się wywodzą, ponieważ macierzyste komórki nowotworowe (klony stransformowanych komórek macierzystych lub progenitorowych danej tkanki) częściowo zachowują charakterystyczny dla danej tkanki, program różnicowania. Powyższe względy są przyczyną trudności w znalezieniu punktów uchwytu dla leków przeciwnowotworowych, które pozwalałyby na zniszczenie komórek neoplastycznych i oszczędzenie prawidłowych (radio- i chemioterapia zasadniczo eliminują komórki ulegające dynamicznym podziałom – głównie nowotworowe, ale także prawidłowe).

Nowotwory, podobnie jak prawidłowe narządy, są zbudowane z miąższu (parenchyma) i zrębu (podścieliska, stroma). W przypadku nowotworów miąższ stanowią komórki nowotworowe, natomiast w przypadku tkanek prawidłowych są to np. różnego rodzaju nabłonki (w płucu, tarczycy, piersi, trzustce itd.), tkanka nerwowa, mięśniowa lub limfatyczna. Zrąb, zarówno w większości tkanek prawidłowych, jak i w rakach (złośliwych nowotworach wywodzących się z tkanek nabłonkowych), stanowi tkanka łączna zbudowana z fibroblastów, histiocytów, komórek tucznych, komórek układu odpornościowego (limfocytów, granulocytów, makrofagów), naczyń krwionośnych i limfatycznych oraz z substancji pozakomórkowej. Niezależnie od tego, że podścielisko guza zbudowane jest z prawidłowych (niezmutowanych) komórek tkanki łącznej, może ono promować progresję nowotworu, czyli jego inwazyjny wzrost i tworzenie przerzutów.

Najogólniej nowotwory można podzielić na niezłośliwe, o pośredniej złośliwości i złośliwe. Z kolei wśród tych ostatnich wyróżnić można raki (czyli nowotwory wywodzące się z tkanki nabłonkowej) i złośliwe nowotwory nienabłonkowe, wywodzące się z: tkanki łącznej (mięsaki), macierzy barwnikotwórczej (czerniak), układu limfatycznego (chłoniaki) i krwiotwórczego (białaczki), układu nerwowego i resztek struny grzbietowej. Dodatkowy typ stanowią nowotwory zarodkowe. Współczesne klasyfikacje nowotworów, jakkolwiek uwzględniające zarówno ich histologiczną, jak i (częściowo) molekularną różnorodność, nadal nie są doskonałe. Z tego względu wciąż aktualnym wyzwaniem dla współczesnej onkologii jest precyzyjna molekularna charakterystyka komórek nowotworowych i cech podścieliska guza, która pozwoli na udoskonalenie istniejących klasyfikacji, tak aby pozwalały one na wybranie stosownych programów lekowych, które dadzą chorym szansę na długoletnie przeżycia całkowite i dobrą jakość życia.

W niniejszym rozdziale poruszone zostaną zagadnienia dotyczące molekularnych i genetycznych mechanizmów karcynogenezy. Ich poznanie pozwoli wyjaśnić, co musi się stać w prawidłowej komórce danej tkanki, aby przekształciła się ona w nowotworową. Dodatkowo znajomość tych mechanizmów jest pomocna w definiowaniu punktów uchwytu dla leków przeciwnowotworowych. Kolejnym aspektem, który zostanie omówiony, będą czynniki promujące progresję nowotworu oraz mechanizmy tworzenia przerzutów. Będzie to próba odpowiedzi na pytanie, jakie biologiczne czynniki, oprócz cech komórek nowotworowych, wpływają na to, że choroba miejscowo zaawansowana staje się uogólniona.

Rozdział zamyka część dotycząca diagnostyki chorób nowotworowych. Przedstawione zostaną aktualne algorytmy postępowania w danych typach guzów litych z uwzględnieniem technik biologii molekularnej, które obecnie są wykorzystywane w ich diagnostyce. Autorzy rozdziału żywią nadzieję, że omówione w nim zagadnienia pozwolą odzwierciedlić przełom dokonujący się w ostatnich latach w onkologii, który polega na praktycznym wykorzystaniu wiedzy o biologii nowotworów zarówno w diagnostyce, jak i podczas wyboru odpowiedniego leczenia uzupełniającego.

Molekularne i genetyczne mechanizmy prowadzące do rozwoju i progresji nowotworu

Mutacje genów supresorowych i protoonkogenów jako czynniki zaburzające równowagę pomiędzy podziałami, różnicowaniem i śmiercią komórek i przyczyniające się do inicjacji procesu nowotworzenia

Nowotworzenie (karcynogeneza, kancerogeneza) jest to skomplikowany i wieloetapowy proces prowadzący do powstania nowotworu. Uważa się, że można w nim wyróżnić trzy podstawowe etapy: inicjację, promocję i progresję (ryc. 2.1). Należy jednak pamiętać, że każdy rodzaj nowotworu wywodzi się z innej tkanki prawidłowej, a często także innej komórki w obrębie tej tkanki. Dlatego w różnych typach nowotworów czas trwania poszczególnych etapów karcynogenezy i szybkość przechodzenia komórki z jednego etapu do kolejnego mogą być różne. Dodatkowym czynnikiem wpływającym na długość poszczególnych etapów tego procesu są czynniki ogólnoustrojowe, np. sprawność/efektywność układu odpornościowego. Sprawia to, że rozwój niektórych nowotworów może trwać kilka miesięcy (np. chłoniaki o wysokim stopniu złośliwości, ostre białaczki), innych – nawet dziesiątki lat (wybrane nowotwory o małej lub granicznej złośliwości).

Jak przedstawiono na rycinach 2.1–2.4, pojedyncza mutacja DNA może zainicjować rozwój nowotworu. Kluczowe z perspektywy nowotworzenia są mutacje w genach (ramka 1) zwanych protoonkogenami oraz w genach supresorowych. Protoonkogeny są to geny obecne w prawidłowych komórkach organizmu, odpowiedzialne za prawidłowe podziały komórkowe i prawidłowe różnicowanie komórek (ryc. 2.2 i 2.3). Mutacje tych genów zmieniają je w tzw. onkogeny i sprawiają, że komórki, w których są one obecne, dzielą się ciągle/w sposób niekontrolowany i dodatkowo nie różnicują się prawidłowo (innymi słowy – onkogeny to zmutowane protoonkogeny). Rodzaje mutacji prowadzących do powstania onkogenów przedstawiono na rycinie 2.4.

Rycina 2.1. Schematyczne przedstawienie etapów rozwoju nowotworu na przykładzie czerniaka.

Ramka 1. Podstawowe pojęcia i definicje z zakresu genetyki

Gen jest to odcinek DNA zawierający informację genetyczną zakodowaną w formie specyficznej liniowej sekwencji nukleotydów i przepisywaną w procesie transkrypcji na cząsteczkę mRNA, która determinuje powstanie jednej cząsteczki białka (peptydu) lub innego RNA (tRNA, rRNA lub miRNA o funkcji regulatorowej). Nazwy genów ludzkich należy pisać dużymi literami i pochyłą czcionką, a nazwy białek ludzkich dużymi literami (nazwy genów i białek zwierzęcych należy pisać małymi literami). Zgodnie z tym zapis RB oznacza ludzki gen, zaś zapis RB – ludzkie białko. Każdy gen organizmów eukariotycznych jest zbudowany z promotora i sekwencji kodującej. W przypadku genu kodującego białko promotor to sekwencja regulatorowa, nieulegająca przepisaniu na mRNA, do której przyłączają się czynniki transkrypcyjne i białka regulatorowe, wspólnie uruchamiające proces transkrypcji (przepisania sekwencji DNA na RNA). Z kolei sekwencja kodująca genu jest transkrybowana i niesie informację o strukturze kodowanego produktu (mRNA i co za tym idzie białka). W danym genie region promotorowy może być fizycznie oddzielony od sekwencji kodującej przez inne sekwencje DNA. Dodatkowo fragmenty transkrybowane genów organizmów eukariotycznych składają się z eksonów (fragmentów kodujących) i intronów (fragmentów niekodujących, które są wycinane w procesie składania RNA).

Mutacja jest to nagła skokowa zmiana w obrębie materiału genetycznego, do której dochodzi na skutek uszkodzenia DNA powstałego spontanicznie lub pod wpływem mutagenu. Wyróżnia się mutacje dziedziczne (konstytucyjne – obecne we wszystkich komórkach organizmu oraz germinalne – obecne w jego komórkach rozrodczych) i mutacje niedziedziczne (somatyczne – obecne w komórkach somatycznych organizmu, nabyte w trakcie życia organizmu, nieobecne w komórkach rozrodczych, a zatem niedziedziczące się).

Dodatkowo ze względu na charakter zmiany w materiale genetycznym wyróżnia się:

(1) mutacje genowe i punktowe (delecje, insercje, translokacje, tranzycje i transwersje, czyli odpowiednio: utrata fragmentu DNA lub nukleotydu, wstawienie, przemieszczenie fragmentu DNA lub nukleotydu, wymiana nukleotydu na inny w ramach jednej grupy zasad azotowych lub puryny na pirymidynę/pirymidyny na putynę );

(2) zwielokrotnienia liczby kopii genów (amplifikacje);

(3) zmiany struktury chromosomów (aberracje chromosomowe);

(4) zmiany w liczbie chromosomów (zmiany ploidalności).

Odrębnym rodzajem zmian genetycznych ważnych w procesie kancerogenezy jest niestabilność mikrosatelitarna, która jest markerem upośledzenia systemu naprawy błędnie sparowanych zasad (MMR) i która w danym locus polega na zmianie liczby powtórzeń w markerze mikrosatelitarnym w DNA komórek nowotworowych w porównaniu z markerem mikrosatelitarnym w DNA komórek zdrowych. Z kolei sekwencja mikrosatelitarna (marker mikrosatelitarny), o której mowa powyżej, to krótka sekwencja DNA zbudowana z określonych powtórzeń par zasad. Są to 1–6-nukleotydowe sekwencje, których całkowita długość wynosi od 10 do 100 par zasad. U ludzi najczęstsza jest sekwencja (CA)n. Powtórzenia par zasad występują zarówno w kodujących, jak i niekodujących obszarach w genomie (eksony, introny, sekwencje 5′ i 3′ nieulegające translacji, obszary regulatorowe genów). W trakcie procesu replikacji DNA mikrosatelity mają znaczenie promotorowe, ułatwiają kontrolowaną rekombinację oraz wiązanie enzymów aparatu replikacyjnego.

Jak wspomniano wyżej, do uszkodzeń w nici DNA (uszkodzenia pojedynczo- i podwójnoniciowe) dochodzi pod wpływem mutagenów, czyli czynników mających zdolność wywoływania zmian w strukturze DNA. Mutageny dzieli się na fizyczne, chemiczne i biologiczne (głównie wirusy onkogenne).

Do mutagenów fizycznych zalicza się:

(1) promieniowanie jonizujące, które wywołuje jonizację ośrodka materialnego, tj. oderwanie przynajmniej jednego elektronu od atomu lub cząsteczki bądź wybicie go ze struktury krystalicznej; promieniowanie ultrafioletowe (UV), które działa powierzchniowo, powodując tworzenie dimerów pirymidynowych zakłócających odczyt DNA;

(2) wysoką temperaturę.

Wśród mutagenów chemicznych wymienić należy substancje:

(1) powodujące modyfikacje zasad azotowych i w konsekwencji nieprawidłowy odczyt informacji zawartej w DNA (kwas azotawy, iperyt);

(2) będące przyczyną nieprawidłowego wstawiania nukleotydów (barwniki akrydynowe, analogi zasad azotowych);

(3) reagujące w sposób nieswoisty z DNA (wolne rodniki, reaktywne formy tlenu, benzopiren z dymu papierosowego);

(4) zaburzające mitozę (kolchicyna – blokuje polimeryzację mikrotubul wrzeciona kariokinetycznego; taksany – blokują depolimeryzację mikrotubul wrzeciona kariokinetycznego).

Ze względu na istnienie mechanizmów naprawy DNA i możliwość samobójczej śmierci komórki (apoptozy, która eliminuje komórki uszkodzone) uszkodzenie DNA nie musi ostatecznie doprowadzić do powstania mutacji. Te ostatnie pojawiają się wtedy, gdy mechanizmy naprawy nie zostaną w komórce uruchomione lub gdy naprawa DNA będzie nieprawidłowa, a komórka z utrwalonym uszkodzeniem nie ulegnie apoptozie.

Ze względu na negatywny wydźwięk terminu „mutacja” (zwyczajowo utożsamiany z patogenną zmianą genetyczną) i mało precyzyjną definicję „polimorfizmu” (niechorobotwórcza zmiana genetyczna lub zmiana genetyczna o częstości występowania powyżej 1%) obecnie w odniesieniu do niescharakteryzowanych zmian w obrębie materiału genetycznego (zmian o nieznanej roli klinicznej) zaleca się stosowanie terminu „wariant” (rekomendacje HGVS – Human Genome Variation Society oraz ACMG – American Collage of Medical Genetics).

Rycina 2.2. Kaskady sygnałowe o dużym znaczeniu dla karcynogenezy, które uruchamiane są przez: receptory R7G: siedmiokrotnie przebijające błonę komórkową, współpracujące z białkami G (o aktywności GTP-azowej) (A); receptory posiadające domenę o aktywności kinazy tyrozynowej (na schemacie przedstawiono kaskady sygnałowe uruchamiane po interakcji naskórkowego czynnika wzrostu: EGF, z jego receptorem: EGFR) lub serynowo-treoninowej (B); połączenie integryn z molekułami substancji pozakomórkowej i kompleksem łączącym je z filamentami aktynowymi i składnikami kaskad sygnałowych (focal adhesion, przyczep ogniskowy) (C).

Mutacje w genach kodujących składniki tych szlaków sygnałowych mogą stać się przyczyną niekontrolowanych podziałów, zaburzeń różnicowania komórek, a także zmian w ich zdolności do przylegania i ruchu. W kolejnych częściach niniejszego rozdziału (na rycinie 2.13 oraz w tabeli 2.2) przedstawiono leki blokujące poszczególne elementy przedstawionych tu kaskad.

Kinaza tyrozynowa (lub serynowo-treoninowa) – enzym fosforylujący reszty tyrozyny (lub seryny i treoniny) w białkach; ABL – kinaza Abelsona (niereceptorowa kinaza tyrozynowa, regulująca funkcję F-aktyny i odpowiedzialna za zjawiska ruchu w komórkach, pobudzana przez interakcję pomiędzy fibronektyną a integrynami, PDGF, EGF); AKT – serynowo-treoninowa kinaza białkowa Akt, będąca głównym przekaźnikiem sygnału w szlaku 3-kinazy fosfatydyloinozytolu (PI3K), odgrywa istotną rolę w regulacji procesów związanych ze wzrostem, metabolizmem, przeżyciem i proliferacją komórek; ALK (anaplastic lymphoma kinase) – kinaza chłoniaka anaplastycznego; cAMP – cykliczny adenozynomonofosforan; EGFR (epidermal growth factor receptor) – receptor dla naskórkowego czynnika wzrostu 1; FAK (focal adhesion kinase) – kinaza ogniskowo-adhezyjna; GRB2 (growth factor receptor-bound protein 2) – białko 2 związane z receptorem czynnika wzrostu; HER2 (EGFR2) – receptor dla naskórkowego czynnika wzrostu 2, produkt genu HER2/neu; JAK – kinaza Janusa (niereceptorowa kinaza tyrozynowa); JNK (JUN N-terminal kinase) – kinaza fosforylująca N-końcowy rejon białka c-jun (MAPK8); c-myc – czynnik transkrypcyjny, jądrowa fosfoproteina, o wielu funkcjach, m.in. biorąca udział w regulacji podziałów komórkowych, apoptozy i transformacji nowotworowej, c-jun i c-fos tworzą czynnik transkrypcyjny AP-1, który rozpoznaje sekwencję TGACT(C/A)A występującą w regionach promotorowych i enhancerach (sekwencjach wzmacniających) wielu genów, w tym tych, które są odpowiedzialne są za procesy apoptozy, proliferacji i różnicowania się komórek; KIT (CD117) – receptor o aktywności kinazy tyrozynowej znajdujący się na komórkach układu krwiotwórczego; MAPKKK: kinaza kinaz kinaz MAP (MAP – mitogen activated protein kinases); jedną z takich kinaz jest BRAF, czyli kinaza serynowo-treoninowa należąca do rodziny RAS (RAF: rapidly accelerated fibrosarcoma) razem z białkami A-RAF, B-RAF oraz C-RAF; MAPKK – kinaza kinaz MAPK (są one także znane jako MEK1/2, czyli aktywator kinazy ERK); MAPK – kinazy aktywowane mitogenami (inaczej ERK1/2, czyli kinaza regulowana zewnątrzkomórkowo); mTOR – kinaza serynowo-treoninowa ssaków, której aktywność hamowana jest przez rapamycynę; PDGF (platelet-derived growth factor) – płytkopochodny czynnik wzrostu; PI3K – 3-kinaza fosfatydyloinozytolu: fosforyluje grupę hydroksylową przy węglu 3 w pierścieniu inozytolu, doprowadzając do powstania fosfatydyloinozytolu (PtdIns); PLCγ – fosfolipaza C typu gamma, która doprowadza do rozpadu PIP2 (4,5-bisfosforanu fosfatydyloinozytolu) do IP3 (1,4,5-trifosforanu inozytolu), który uczestniczy w uwalnianiu jonów Ca²⁺ z siateczki śródplazmatycznej i DAG (diaglicerolu), który aktywuje PKC (kinazę białkową C), będąca kinazą serynowo-treoninową; RET – receptor o aktywności kinazy tyrozynowej dla GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor); SMAD – składniki kaskady sygnałowej aktywowanej przez receptor dla TGF-β (transformującego czynnika wzrostu β): fosforylowane SMAD2 i 3 (R-SMAD) tworzą heterokompleks z SMAD4 (co-SMAD), który pełni w jądrze komórkowym rolę czynnika transkrypcyjnego; TGFR – receptor dla transformującego czynnika wzrostu (TGF), współpracujący z kaskadą sygnałową, w której uczestniczą białka SMAD; TSHR – receptor dla tyreotropiny; RAS – małe białka G (białka cytoplazmatyczne o aktywności GTP-azowej); SRC (v-src avian sarcoma) – niereceptorowa kinaza tyrozynowa, będąca składnikiem kaskad sygnałowych; STAT (signal transducer and activator of transcription) – rodzina wewnątrzkomórkowych czynników transkrypcyjnych, które uczestniczą w regulowaniu podziałów komórkowych, apoptozy i różnicowania komórek.

Z kolei geny supresorowe chronią komórkę przed transformacją nowotworową kontrolując jej podziały, aktywując apoptozę (zaprogramowaną, samobójczą śmierć komórki) lub uczestnicząc w naprawie DNA. Prawidłowe podziały komórkowe podlegają ścisłej kontroli i regulacji (ryc. 2.5), która polega zarówno na możliwości wprowadzenia komórki w cykl komórkowy (rola białka RB), jak i na możliwości jego zatrzymania (rola białka P53 i P27), a nawet, w skrajnych przypadkach na skierowaniu komórki na drogę apoptozy (ryc. 2.5). Jak zaprezentowano to na rycinach 2.5–2.8, mutacje w genach supresorowych umożliwiają transformację nowotworową, gdyż nieaktywne supresory nie są w stanie:

a) zatrzymać/kontrolować podziałów komórki – nieprawidłowe białka: RB, P53;

b) zahamować pobudzonej kaskady sygnałowej – nieaktywne białka APC i PTEN;

c) przeprowadzić prawidłowego procesu naprawy uszkodzonego DNA – nieprawidłowe białka: P53, BRCA, naprawy błędnie sparowanych zasad;

d) i/lub doprowadzić do śmierci komórki z uszkodzonym DNA – nieprawidłowe białko P53.

Zarówno brak kontroli nad wchodzeniem komórki w cykl komórkowy, jak i brak naprawy i zdolności do apoptozy pozwalają przenieść mutacje na kolejne pokolenia komórek. W następnych pokoleniach, podczas kolejnych podziałów, komórki ze zmutowanymi genami supresorowymi będą miały tendencję do akumulowania mutacji sprzyjających kształtowaniu fenotypu nowotworowego. Wspomniany powyżej proces, polegający na akumulowaniu mutacji sprzyjających tworzeniu kolejnych zmian genetycznych jest nazywany niestabilnością genetyczną (chromosomową lub mikrosatelitarną) (ryc. 2.9).

Proces wyłączenia funkcji genów supresorowych przebiega zwykle zgodnie z teorią dwóch trafień zaproponowaną przez Alfreda G. Knudsona w 1971 r. (ryc. 2.10). „Drugie trafienie” może przejawiać się jako delecja fragmentu lub całego genu supresorowego, całego ramienia chromosomu, na którym ten gen jest zlokalizowany, bądź jako mutacje punktowe lub zaburzenia ekspresji genu supresorowego w wyniku zmian epigenetycznych (hipermetylacja regionów promotorowych, zaburzenia składania, hamowanie przez białka wirusowe). Ostatecznym rezultatem wszystkich wymienionych wyżej zmian jest brak prawidłowo funkcjonującego białka supresorowego. Kliniczną konsekwencją zjawiska opisanego przez teorię dwóch trafień jest fakt, że odziedziczenie mutacji w jednej kopii genu supresorowego („pierwsze trafienie” – mutacja konstytucyjna, czyli taka, która obecna jest we wszystkich komórkach danego organizmu) niekoniecznie musi doprowadzić do rozwoju nowotworu, gdyż do „drugiego trafienia” (mutacja ostatecznie wyłączająca drugą, „sprawną” kopię genu supresorowego) nie zawsze dochodzi. Zgodnie z tym w przypadku każdego zmutowanego genu supresorowego można mówić o innej penetracji genu, czyli częstości pojawiania się nowotworu u nosiciela tego wadliwego genu. Podkreślenia wymaga także fakt, że zarówno „pierwsze”, jak i „drugie” trafienie może nastąpić w trakcie życia osobniczego, jako mutacja somatyczna (pojawiająca się tylko w wybranych komórkach organizmu).

Nieograniczoną zdolność do podziałów inicjowaną przez onkogeny i nieblokowaną przez zmutowane i niefunkcjonujące geny supresorowe utrwala reaktywacja telomerazy, którą stwierdza się w 95% nowotworów. Aby zrozumieć znaczenie telomerazy w procesie karcynogenezy, trzeba wyjaśnić, że po każdym podziale komórkowym telomery, czyli końcowe odcinki chromosomów, zbudowane z krótkich wielokrotnie powtarzających się sekwencji nietranskrybowanego DNA (TTAGGG), ulegają skróceniu. Skracanie to jest uważane za biologiczny zegar wyznaczający komórce liczbę replikacji DNA (a co za tym idzie także podziałów), przez które może ona przejść (telomerowa teoria starzenia Hayflicka). Z kolei utrata telomerów (gdy komórka przekroczy przewidzianą dla niej liczbę podziałów) sprawia, że końce sąsiednich chromosomów nie są zabezpieczane, sklejają się ze sobą i tworzą niestabilne dicentryki. Komórka z takimi chromosomami nie jest w stanie przeprowadzić prawidłowego podziału komórkowego. Opisany powyżej proces to starzenie się i śmierć komórki. Telomeraza jest enzymem odtwarzającym długość telomerów po każdym podziale. Aktywna telomeraza występuje w komórkach zarodkowych, macierzystych i większości nowotworowych, co czyni te komórki nieśmiertelnymi w sensie ich nieograniczonej zdolności replikacyjnej. Zgodnie z tym w komórkach nowotworowych zdolność do podziałów jest inicjowana przez onkogeny, nieblokowana przez zmutowane geny supresorowe, a dzięki aktywności telomerazy staje się nieograniczona.

Rycina 2.3. Wpływ umiejscowienia białkowego produktu onkogenu w kaskadzie sygnałowej (receptory błonowe, cytoplazmatyczne białka kaskady sygnałowej, czynniki transkrypcyjne) na niezmutowane składniki tej kaskady oraz konsekwencje, jakie ma to dla wrażliwości na terapię ukierunkowaną molekularnie.

Ostatecznym rezultatem aktywacji protoonkogenów jest wzmożony efekt biologiczny przejawiający się ciągłą stymulacją podziałów komórkowych, zaburzeniem procesu różnicowania, przylegania i ruchu komórek. (A) W przypadku zwielokrotnienia ilości białek receptorowych (nadekspresja receptora), na skutek amplifikacji genu, zwykle dochodzi do zwiększenia ilości/aktywności wszystkich białek kaskady sygnałowej oraz czynników transkrypcyjnych. (B) W przypadku mutacji aktywującej w genie dla receptora błonowego może nie dochodzić do zwiększenia ilości białek receptorowych, lecz najczęściej ma tu miejsce nadmierna stymulacja kaskady sygnałowej oraz czynników transkrypcyjnych aktywowanych przez ten zmutowany receptor. Zarówno w przypadku (A) jak i (B) blokowanie funkcji receptora, jak i składników kaskady sygnałowej może skutkować wyłączeniem funkcji całej kaskady sygnałowej. (C) Mutacja aktywująca/translokacja w genie składnika kaskady sygnałowej sprawia, że aktywowane są składniki kaskady „poniżej” zmienionego na skutek mutacji białka (te które są aktywowane przez to białko). Na stałym poziomie pozostaje zwykle w tym przypadku liczba receptorów pobudzających tę kaskadę oraz ilość białek kaskady, które znajdują się „powyżej” białka zmienionego na skutek mutacji obecnej w jego genie. W takiej sytuacji blokowanie składników kaskady, które znajdują się „powyżej” zmutowanego produktu onkogenu, nie wyłączy nadmiernej aktywności całej pobudzonej kaskady. Można to osiągnąć jedynie przez blokowanie uszkodzonego białka lub składników kaskady, które są przez niego aktywowane. (D) W przypadku mutacji aktywującej w genie kodującym czynnik transkrypcyjny to właśnie on odpowiada za wzmożony i negatywny efekt biologiczny. Na stałym poziomie może pozostawać wtedy liczba receptorów aktywujących ten czynnik i ilość białek kaskady sygnałowej. Dodatkowo ich blokowanie (receptora i cytoplazmatycznych składników kaskady) nie wyłączy negatywnych skutków działania uszkodzonego czynnika transkrypcyjnego. Na rycinie 2.13 oraz w tabeli 2.2 przedstawiono leki blokujące poszczególne elementy przedstawionych tu kaskad. BCL-2 – białko zapobiegające apoptozie, które należy do heterogennej grupy białek regulujących uwalnianie cytochromu c i AIF (apoptosis-inducing factor) z mitochondriów, może być zlokalizowane w błonie jądrowej, retikulum endoplazmatycznym, błonie mitochondrium i plazmalemmie; EWSR1– czynnik transkrypcyjny, może łączyć się między innymi z kompleksem polimerazy II RNA, pozostałe skróty wyjaśniono w podpisie ryciny 2.2.

Rycina 2.4. Różne mechanizmy aktywacji protoonkogenów z uwzględnieniem rodzajów nowotworów, w którym dany mechanizm jest obserwowany.

AML-1 (AML – acute myeloid leukemia) – gen kodujący czynnik transkrypcyjny; BCR (breakpoint cluster region) – gen kodujący kinazę serynowo-treoninową (funkcja prawidłowego białka nie została poznana); CCND1 (parathyroid adenomatosis 1) – koduje cyklinę D1; CHOP (growth arrest and DNA damage-inducible protein GADD) – koduje czynnik transkrypcyjny; EML4 (echinoderm microtubule associated protein like 4) – koduje białko prawdopodobnie zaangażowane w powstawanie mikrotubul; ETO (eight-twenty-one) – gen kodujący jądrowe białko z motywem „palca cynkowego”, korepresor transkrypcji; ERG (v-ets avian erythroblastosis virus E26 oncogene related) – koduje czynnik transkrypcyjny; FKHR = FOXO (forkhead homolog in rhabdomyosarcoma) – koduje czynnik transkrypcyjny; FLI1 (friend leukemia integration 1 transcription factor) – gen kodujący czynnik transkrypcyjny; FUS (fused in sarcoma) – składnik jądrowego kompleksu rybonukleoprotein; IGH (immunoglobulin heavy locus) – gen kodujący łańcuchy ciężkie immunoglobuliny; PAX3 (paired box) – gen kodujący czynnik transkrypcyjny; SSX (synovial sarcoma, X breakpoint) – koduje represor transkrypcji; gen SYT – koduje synaptotagminę 1 (białko błonowe, w błonie pęcherzyków ulegających egzocytozie, wrażliwe na Ca²⁺). Pozostałe skróty wyjaśniono w podpisach rycin 2.2 i 2.3.

Rycina 2.5. Regulacja cyklu komórkowego (czyli serii zdarzeń molekularnych doprowadzających ostatecznie do podziału komórki – dokładny opis na rycinie) przebiegająca w warunkach prawidłowych oraz rola białka P53 i RB w procesie naprawy uszkodzeń DNA i regulacji cyklu komórkowego.

Prawidłowe białko P53 jest czynnikiem transkrypcyjnym aktywowanym przez uszkodzenie DNA. Aktywacja ta polega na fosforylacji P53 i uwolnieniu go z kompleksów z białkiem MDM2 (mouse double minute 2 homolog). Główną rolą P53 jest zatrzymanie cyklu komórkowego w celu naprawy uszkodzonego DNA oraz w przypadku braku skutecznej naprawy, skierowanie komórki na drogę apoptozy. W indukowanym przez P53 mechanizmie zatrzymania cyklu komórkowego uczestniczą białka efektorowe, takie jak: P21, GADD45 (growth arrest and DNA damage inducible gamma) oraz 13–3-3σ. Białko P21 jest inhibitorem cyklinozależnych kinaz, a zatem zatrzymuje komórkę w punkcie restrykcyjnym G1/S i G2/M. Z kolei 13–3-3σ (po aktywacji przez P53) łączy się z fosfatazą CDC25, zatrzymując ją tym samym w cytoplazmie i uniemożliwiając jej (fosfatazie CDC25) aktywację cyklinozależnych kinaz (do aktywacji tej dochodzi przez defosforylację CDK przez CDC25). Wszystko to prowadzi do zatrzymania komórki w fazie G2/M. Z kolei aktywowana przez P53 apoptoza przebiega przez aktywację białek efektorowych, takich jak BAX (BCL2 associated X, apoptosis regulator), CD95 oraz APAF-1 (apoptotic peptidase activating factor 1). Następnie dochodzi do aktywacji kaspaz i endonukleaz, doprowadzających ostatecznie do fragmentacji DNA i rozpadu cytoszkieletu. Dodatkowo obserwuje się kondensację chromatyny, odwodnienie cytoplazmy, tworzenie uwypukleń błony komórkowej. Ostatecznie, w procesie apoptozy dochodzi do fragmentacji jądra komórkowego i komórki, które połączone jest z tworzeniem się ciałek apoptotycznych. Te ostatnie są fagocytowane przez makrofagi, co zapobiega powstaniu stanu zapalnego. Poznanie kluczowych etapów prawidłowego procesu pozwoli czytelnikowi zrozumieć kancerogenny mechanizm wyłączenia genów supresorowych. (A) Prawa strona i dół schematu: Mechanizm inaktywacji białek P53 oraz RB (produktów genów supresorowych) jest inicjowany przez infekcje wirusem brodawczaka ludzkiego (HPV), która z kolei jest przyczyną rozwoju raka szyjki macicy, sromu, raków głowy i szyi. Wirus brodawczaka ludzkiego (HPV – human papilloma virus) należy do rodziny papillomawirusów. Znanych jest około 100 typów wirusów HPV, które można podzielić na typy niskiego ryzyka (HPV 1, 2, 6, 11, 42, 43, 44) i typy wysokiego ryzyka, inaczej onkogenne (HPV 16 i 18 oraz rzadziej 31, 33, 35, 39, 40, 43, 51, 52, 53, 54, 55, 56 i 58; te ostatnie niekiedy bywają wyodrębniane jako grupa umiarkowanego ryzyka). Białka wirusowe E6 i E7 łączą się odpowiednio z P53 i RB, doprowadzając tym samym do inaktywacji tych ostatnich. (B) Prawa strona schematu: Wyłączenie mechanizmu hamowania/kontroli cyklu komórkowego, który zaangażowany jest m.in. w rozwój siatkówczaka. Przyczyną braku hamowania/kontroli cyklu komórkowego jest niefunkcjonalne białko RB – produkt zmutowanego genu RB (locus RB 13q14.1-q14.2). W przypadku „wyłączenia” białka RB (na skutek mutacji), E2F (rodzina czynników transkrypcyjnych) jest stale wolny/aktywny i w sposób ciągły aktywuje czynniki białkowe (takie jak cykliny E i A), które przeprowadzają komórkę przez cykl komórkowy (aktywując kinazy zależne od cyklin, lub PCNA). (C) Dół schematu: Rola mutacji w genie P53 (locus 17p13), która inaktywując białko P53 doprowadza do rozwoju nowotworu. Produkt białkowy, powstały na matrycy zmutowanego genu, nie jest w stanie doprowadzić do zatrzymania cyklu komórkowego (w celu naprawy uszkodzonego DNA) lub wprowadzić komórki na drogę apoptozy (przy braku prawidłowej naprawy). To z kolei może przyczynić się do utrwalenia zmian genetycznych w komórce i może ostatecznie doprowadzić do rozwoju nowotworu. Mutacje w genie P53 wykrywa się za pomocą technik biologii molekularnej (sekwencjonowanie genu oraz qRT-pCR) oraz immunohistochemicznie (opis metody znajduje się w rozdziale „Diagnostyka na potrzeby spersonalizowanego leczenia chorych na nowotwory złośliwe. Praktyczne wykorzystanie danych uzyskanych z badań podstawowych”).Ta ostatnia metoda pozwala na wykrycie mutacji, gdyż prawidłowe białko P53 ma bardzo krótki okres półtrwania i dlatego jego ekspresja jest bardzo mała w porównaniu z ekspresją białka będącego produktem zmutowanego genu, które cechuje się wydłużonym okresem półtrwania.

Podkreślić należy, że konkretne zmiany genetyczne odpowiedzialne za inicjację i promocję nowotworu są obserwowane w konkretnych typach nowotworów. Innymi słowy, nie w każdym nowotworze wszystkie wymienione wyżej zdarzenia genetyczne/molekularne są obserwowane (przykłady w dalszej części rozdziału). Wszystkie przedstawione dotychczas procesy przyczyniają się do kształtowania specyficznego fenotypu komórek nowotworowych (etap inwersji: zmiany kształtu i rozmiaru komórek i jąder komórkowych, zaburzony stosunek jądro/cytoplazma, zmiany w strukturze cytoplazmy i jąder komórkowych, pojawienie się nieprawidłowych figur podziałowych), który umożliwia klasyczną diagnostykę histopatologiczną, opartą na mikroskopowej analizie cech morfologicznych komórek po barwieniu preparatów histologicznych hematoksyliną i eozyną. Na tym etapie w większości przypadków patomorfolog opisuje zmianę jako nowotwór przedinwazyjny. Dodatkowo pamiętać należy, że każdy typ nowotworu cechuje się specyficznym obrazem mikroskopowym jego komórek, który został ukształtowany na podstawie specyficznego wzoru zmian genetycznych i epigenetycznych (szczegóły w kolejnych częściach rozdziału).

W kolejnym etapie procesu karcynogenezy, jakim jest progresja, nasilonym zmianom na poziomie genomu (w przypadku niektórych nowotworów są to aberracje chromosomowe i zmiany liczby chromosomów) towarzyszy pojawienie się tzw. fenotypu inwazyjnego, który umożliwia komórkom nowotworowym naciekanie sąsiednich tkanek (w przypadku karcynogenezy w obrębie nabłonka naciekanie to jest poprzedzone uszkodzeniem błony podstawnej odgraniczającej nabłonek od tkanki łącznej).

W rakach (czyli nowotworach, które wywodzą się z tkanki nabłonkowej) zmiana ta może być związana ze zjawiskiem przemiany nabłonkowo-mezenchymalnej (EMT – epithelial mesenchymal transition), manifestującej się nabywaniem przez komórki nabłonkowe cech strukturalnych i właściwości typowych dla komórek mezenchymalnych, takich jak wrzecionowaty kształt (utrata polaryzacji komórek), brak połączeń zwierających (obwódka zamykająca i desmosom) oraz zdolność do ruchu. Pojawienie się wymienionych wyżej cech komórek jest wynikiem zastępowania ekspresji kadheryny E (tworzącej połączenia zwierające) i integryn tworzących półdesmosomy (połączenia pomiędzy komórkami a błoną podstawną) przez kadherynę N i integryny o mniej stabilnych właściwościach. Dodatkowo obserwuje się zastępowanie filamentów cytokeratynowych przez wimentynowe. Zaburzenia ekspresji kadheryny E (produkt genu CDH-1, locus: 16q22.1, który uznawany jest za gen supresorowy), mogą wynikać z zaburzeń składania mRNA dla tego białka (rak gruczołowy żołądka), a także występowania mutacji punktowej lub utraty heterozygotyczności. Wśród zmian immunofenotypowych towarzyszących EMT wymienia się ekspresję markerów macierzystych komórek nowotworowych (CSC – cancer stem cel, Notch, Oct-4). Ostatecznie w procesie przemiany nabłonkowo-mezenchymalnej dochodzi do trawienia substancji pozakomórkowej oraz błony podstawnej. Jest to spowodowane aktywacją enzymów proteolitycznych, takich jak metaloproteinazy macierzowe: MMP i oksydaza lizylowa: LOX. W procesie EMT najbardziej aktywna jest kaskada sygnałowa uruchamiana przez TGF-β, kaskada PI3K/AKT/mTOR oraz szlak kinaz MAP (ryc. 2.2). Wśród czynników transkrypcyjnych aktywowanych podczas tego procesu wymienia się NF-κB, rodzinę białek SNAIL, ZEB (Zinc Finger E-Box Binding Homeobox), SIX1, SLUG oraz białko TWIST. Dodatkowo postuluje się zaangażowanie białek HIF-1α i HIF-1β (czynnik indukowany hipoksją, hipoxia inducible factor). Proces przemiany nabłonkowo-mezenchymalnej ostatecznie prowadzi do wydostania się komórek nowotworowych z ogniska pierwotnego. Z kolei w narządach odległych podczas wytwarzania wtórnych ognisk raka może zachodzić proces odwrotny, polegający na odzyskaniu fenotypu nabłonkowego. Jest to tzw. przejście mezenchymalno-nabłonkowe (MET).

Rycina 2.6. Regulacja podziałów komórkowych przez białko APC, produkt genu supresorowego (APC – adenomatous polyposis coli; locus: 5q21).

W prawidłowych warunkach poziom β-kateniny (uwalnianej z połączenia z α-kateniną i cytoplazmatyczną częścią kadheryny) jest regulowany przez jej degradację, która zachodzi po utworzeniu kompleksu wyżej wymienionej z prawidłowym białkiem APC i GSK-3α/β (kinaza 3α i 3β syntazy glikogenu) (górna część schematu). Upośledzenie funkcji APC (na skutek mutacji w jego genie) sprawia, że kompleks β-katenina/APC/GSK-3α/β nie może powstać i wolna β-katenina trafia do jądra, gdzie po połączeniu się z TCF doprowadza do niekontrolowanych podziałów komórek (dolna część schematu). LOH – utrata heterozygotyczności. Więcej na ten temat w dalszej części rozdziału.

Rycina 2.7. Rola cytoplazmatycznego białka PTEN w regulacji aktywności szlaku PI3K/Akt/mTOR.

Ekspresja genu supresorowego PTEN (locus 10q23.31) zachodzi w niemal wszystkich komórkach ludzkiego organizmu. Białko PTEN jest fosfatazą, która odłącza reszty fosforanowe od cząsteczek lipidów błony komórkowej oraz, jak przedstawiono na rycinie, działa jako inhibitor szlaku kinazy Akt. Sugeruje się także, że PTEN może uczestniczyć dodatkowo w migracji i adhezji komórek. Permanentny (na skutek upośledzenia funkcji PTEN) brak hamowania szlaku Akt może doprowadzić do rozwoju nowotworu. LOH – utrata heterozygotyczności. Więcej na ten temat w dalszej części rozdziału. Skróty wyjaśniono w podpisie ryciny 2.2.

Rycina 2.8. Rola białka BRCA1 w naprawie podwójnoniciowych pęknięć w DNA i wpływ wyłączenia jego funkcji na rozwój raka piersi i jajnika.

Rycina 2.9. Na schemacie przedstawiono rolę błędów naprawy źle sparowanych zasad w DNA w nowotworzeniu i powstawaniu zjawiska niestabilności mikrosatelitarnej (MSI). Podkreślić należy, że MSI jest skutkiem występowania mutacji w genach naprawy źle sparowanych zasad i jednocześnie jest wykorzystywana jako użyteczny marker tego typu mutacji.

* Mutacja genowa lub punktowa identyczna jak ta będąca przyczyną pierwszego trafienia (może się także zdarzyć, że jest to mutacja inaktywująca funkcję supresora, inna niż ta odpowiedzialna za pierwsze trafienie)

Rycina 2.10. Utrata heterozygotyczności (LOH) jako mechanizm inaktywacji genów supresorowych w trakcie rozwoju nowotworu.

Koncepcja macierzystych komórek nowotworowych

Badania na modelu zwierzęcym, polegające na przeszczepianiu niewielkiej subpopulacji komórek nowotworowych o ściśle określonym immunofenotypie i badaniu ich zdolności do tworzenia guzów u bezgrasiczych myszy, wykazały, że w nowotworach istnieje niewielka subpopulacja nowotworowych komórek macierzystych, które podobnie jak prawidłowe komórki macierzyste mają zdolność do samoodnowy i odtwarzania tkanki, z której się wywodzą. Wyniki te stały się podstawą najnowszych hipotez, które zakładają, że do powstania nowotworu dochodzi, gdy zmiany genetyczne inicjujące proces karcynogenezy zachodzą w różnych stadiach różnicowania prawidłowych komórek macierzystych lub progenitorowych. Uważa się ponadto, że molekularny podtyp nowotworu oraz stopień złośliwości histologicznej zależeć mogą od tego, z jakiej komórki macierzystej lub progenitorowej wywodzi się dany nowotwór. Kluczowe jest w tym przypadku stadium różnicowania komórki, która weszła na drogę karcynogenezy. Jeśli inicjacja nastąpiła w niezróżnicowanej komórce macierzystej, powstały na skutek tego nowotwór będzie się cechował niskim stopniem zróżnicowania (będzie wykazywał małe podobieństwo do tkanki, z której się wywodzi) i wysokim stopniem złośliwości histologicznej (duża agresywność biologiczna). Jeśli zaś do inicjacji dojdzie w częściowo zróżnicowanej komórce progenitorowej, nowotwór powinien zachować częściową zdolność różnicowania w komórki i struktury charakterystyczne dla danej tkanki (powinien imitować struktury histologiczne danej tkanki) czyli wykazywać wysoki stopień zróżnicowania i niski stopień złośliwości histologicznej (stosunkowo małą agresywność biologiczną) (ramka 2).

Ramka 2. Karcynogeneza w raku piersi

Rak piersi jest dobrym przykładem potwierdzającym hipotezę postulującą istnienie macierzystych komórek nowotworowych. W przypadku tego nowotworu, na podstawie teorii dotyczącej rozwoju prawidłowego gruczołu piersiowego, zaproponowano modele karcynogenezy tłumaczące odmienność fenotypową poszczególnych podtypów molekularnych raka piersi. Prawidłowy gruczoł piersiowy jest zbudowany z przewodów (mleczne, segmentalne, subsegmentalne, końcowe z częścią zewnątrzzrazikową i wewnątrzzrazikową oraz ślepo zakończone pęcherzyki wydzielnicze) i otaczającej je tkanki łącznej. Z kolei ściana wymienionych wyżej przewodów składa się z warstwy wewnętrznej i zewnętrznej. Warstwa wewnętrzna, czyli luminalna, jest utworzona z jednowarstwowego nabłonka gruczołowego, o ekspresji m.in. receptora estrogenowego (ER) i/lub progesteronowego (PR) oraz cytokeratyn 8/18/19. Warstwę zewnętrzną (podstawną, bazalną) tworzą komórki mioepitelialne, niewykazujące reakcji na obecność ER i PR, a cechujące się ekspresją m.in. cytokeratyn 5/6/14, aktyny gładkomięśniowej (SMA) oraz białka P63. Oprócz wyżej wymienionych typów komórek w przewodach gruczołu piersiowego stwierdza się również obecność tzw. komórek pośrednich, które pełnią najprawdopodobniej rolę komórek macierzystych dla obu warstw ściany przewodu.

Model rozwoju prawidłowego gruczołu piersiowego, na bazie którego stworzono wspomniany wcześniej model karcynogenezy raka piersi, zakłada, że zróżnicowane komórki nabłonka gruczołowego (CK8/18+, CK5/6–) i zróżnicowane komórki mioepitelialne (SMA+, CK5/6–) wywodzą się z komórek prekursorowych, odpowiednio dla nabłonka gruczołowego (o immunofenotypie CK5/6+/CK8/CK18/CK19+) i warstwy podstawnej (o immunofenotypie: SMA+, CK5/6+). Te zaś pochodzą od komórki prekursorowej (macierzystej) dla obu warstw (o immunofenotypie: CK5+, CK8/CK18–, SMA–). Wspomniana wyżej komórka macierzysta dodatkowo wykazuje aktywność dehydrogenazy aldehydowej 1 (ALDH1) oraz ekspresję cytokeratyn CK14/19 i antygenu SCA-1 (mammary stem cell antygen-1).

Model nowotworzenia tłumaczący odmienność fenotypową poszczególnych podtypów raka piersi zakłada, że raki z komórek typu podstawnego (potrójnie ujemne: bez ekspresji ER, PR i HER2) powstają na skutek zmian genetycznych w najmniej zróżnicowanych komórkach macierzystych lub progenitorowych o fenotypie ER–/CK5/6+/CK8/18–. Należy dodać, że mutacja w genie BRCA1 przyczynia się do zwiększenia liczby komórek różnicujących się w kierunku warstwy podstawnej (lub/i niezróżnicowanych), gdyż prawidłowe białko BRCA1 uczestniczy w różnicowaniu komórek progenitorowych w kierunku warstwy luminalnej (dlatego brak prawidłowego białka BRCA spowoduje zmniejszenie liczby komórek luminalnych). Potwierdza to wyniki badań wskazujące, że mutacja BRCA1/2 jest obserwowana istotnie częściej w rakach potrójnie ujemnych lub/i rakach wykazujących ekspresję markerów podstawnych. Z drugiej strony, raki z komórek nabłonka gruczołowego (czyli raki luminalne: ER+/PR+) wywodzą się ze zmienionej komórki progenitorowej (ER–), której potomstwo zachowuje zdolność do różnicowania w kierunku komórek ER+. Hipotezę powyższą potwierdzają także wyniki badań genetycznych, w których wykazano odmienny profil zmian genetycznych w różnych podtypach molekularnych raka piersi.

Rola mikroRNA w karcynogenezie

Cząsteczki mikroRNA (miRNA) są zaliczane do grupy niekodującego RNA, które pełni funkcję regulatorową w komórce. Zostały odkryte w latach 90. XX w. w trakcie prac nad rozwojem nicienia (Caenorhabditis elegans). Potem odkryto ich obecność również w komórkach roślinnych, zwierzęcych i ludzkich. MikroRNA są to jednoniciowe cząsteczki, zwykle długości 21–23 nukleotydów, które powstają z dwuniciowych prekursorów. Geny kodujące miRNA mogą być zlokalizowane w intronach genów kodujących białko jak również mogą funkcjonować jako osobne jednostki transkrypcyjne. Powstawanie funkcjonalnego miRNA jest procesem złożonym i składa się z kilku etapów (ryc. 2.11).

Rycina 2.11. Powstawanie i działanie miRNA. RISC (microRNA-induced silencing complex) – kompleks zbudowany z białek i RNA, który bierze udział w wyciszaniu ekspresji genu w procesie interferencji RNA; transkrypt – mRNA powstałe na matrycy DNA – sekwencja nukleotydów w DNA jest przepisana, czyli transkrybowana, na sekwencję nukleotydów w mRNA; z kolei sekwencja nukleotydów w mRNA (transkrypcie) w procesie translacji zostaje „przetłumaczona” na sekwencję aminokwasów w białku; białko DGCR8 (Di George syndrome critical region gene 8).