Dott.ssa E. Muccioli BIOLOGIA MOLECOLARE E CELLULARE DEI TUMORI IN ETA PEDIATRICA

Dott.ssa E. MuccioliDott.ssa E. Muccioli

BIOLOGIA MOLECOLARE BIOLOGIA MOLECOLARE

E CELLULARE DEI E CELLULARE DEI TUMORITUMORI

IN ETA’ PEDIATRICAIN ETA’ PEDIATRICA


Le neoplasie sono un complesso di malattie Le neoplasie sono un complesso di malattie derivanti da alterazioni che si possono derivanti da alterazioni che si possono verificare in un vasto numero di geniverificare in un vasto numero di geni

Alterazioni nei normali processi cellulariAlterazioni nei normali processi cellulari– Traduzione del segnale, controllo del ciclo Traduzione del segnale, controllo del ciclo

cellulare, crescita e differenziazione cellularecellulare, crescita e differenziazione cellulare– Riparazione DNARiparazione DNA– Regolazione translazionaleRegolazione translazionale– Senescenza e apoptosiSenescenza e apoptosi

Cellule staminali neoplastiche Cellule staminali neoplastiche – possono dare origine a tumore con capacità possono dare origine a tumore con capacità

proprie di rigenerazione e proliferazione simili a proprie di rigenerazione e proliferazione simili a cell staminali non malignecell staminali non maligne


SCHEMASCHEMA

Geni coinvolti Geni coinvolti nell’oncogenesinell’oncogenesi

– OncogeniOncogeni AmplificazioneAmplificazione Mutazione Mutazione

puntiformepuntiforme Traslocazione Traslocazione

– OncosoppressoriOncosoppressori Modello due fasi Modello due fasi

RB RB p53p53

Sindromi che Sindromi che predispongono predispongono allo sviluppo di allo sviluppo di neoplasieneoplasie

Altri fattori Altri fattori associati associati all’oncogenesiall’oncogenesi– VirusVirus– Imprinting Imprinting

genomicogenomico– telomerasitelomerasi


GENI GENI COINVOLTI NELL’ONCOGENESICOINVOLTI NELL’ONCOGENESI

Due classi principalmente coinvolteDue classi principalmente coinvolteOncogeniOncogeni

OncosoppressoriOncosoppressori


ONCOGENIONCOGENI


ONCOGENIONCOGENI

Proto-oncogeni sono geni fisio che codificano e Proto-oncogeni sono geni fisio che codificano e regolano fattori di trascrizione, di crescita, regolano fattori di trascrizione, di crescita, recettori implicati nella crescita, moltiplicazione e recettori implicati nella crescita, moltiplicazione e differenziazione cellularedifferenziazione cellulare

Quando i proto-oncogeni si alterano danno origine Quando i proto-oncogeni si alterano danno origine agli agli oncogenioncogeni che possono innescare una che possono innescare una trasformazione malignatrasformazione maligna– Si possono individuare utilizzando ad es fluorescenza di Si possono individuare utilizzando ad es fluorescenza di

ibridazione in situ con sonde specifiche alle diverse ibridazione in situ con sonde specifiche alle diverse mutazioni: la fluorescenza si lega sul cromosoma-gene mutazioni: la fluorescenza si lega sul cromosoma-gene alterato sui nuclei di cellule in interfase: si valutano i alterato sui nuclei di cellule in interfase: si valutano i diversi gradi di fluorescenza per indicare il valorediversi gradi di fluorescenza per indicare il valore

Attraverso 3 principali meccanismiAttraverso 3 principali meccanismi– Amplificazione, mutazioni puntiformi, traslocazioneAmplificazione, mutazioni puntiformi, traslocazione


ONCOGENIONCOGENIAMPLIFICAZIONEAMPLIFICAZIONE

ONCOGENE MYCONCOGENE MYC Codifica per proteina regolante la Codifica per proteina regolante la

trascrizionetrascrizione NeuroblastomaNeuroblastoma con prognosi con prognosi

peggiorepeggiore


ONCOGENIONCOGENIMUTAZIONI MUTAZIONI PUNTIFORMIPUNTIFORMI

ONCOGENE NRASONCOGENE NRAS Proteina che lega il nucleotide guanina con Proteina che lega il nucleotide guanina con

attività attività attivaattiva di guanosina trifosfatasi, di guanosina trifosfatasi, imp nel segnale di traduzioneimp nel segnale di traduzione

Aumentato nel 30% delle Aumentato nel 30% delle Leucemie Acute Leucemie Acute non mieloidinon mieloidi

ONCOGENE RETONCOGENE RET Recettore transmembrana tirosinchinasi Recettore transmembrana tirosinchinasi

costitutivamente attivocostitutivamente attivo, imp segnale di , imp segnale di traduzionetraduzione

Sindromi con neoplasie multiple e forme Sindromi con neoplasie multiple e forme famigliari di carcinoma della tiroidefamigliari di carcinoma della tiroide


ONCOGENIONCOGENITRASLOCAZIONE TRASLOCAZIONE CROMOSOMICACROMOSOMICA

Oncogene per regolazione del fattore di trascrizioneOncogene per regolazione del fattore di trascrizione dei recettore cellule T o per Ig dei recettore cellule T o per Ig quindi le cellule quindi le cellule trascrivono maggiormente i recettori o le Igtrascrivono maggiormente i recettori o le Ig

Leucemia e LinfomiLeucemia e Linfomi– Molto conosciuto nella leucemia mieloide cronica è il Molto conosciuto nella leucemia mieloide cronica è il

cromosoma Philadelphis t(9;22) che produce la proteina cromosoma Philadelphis t(9;22) che produce la proteina BCR/ABL cioè tirosinchinasi costituzionalmente attiva e BCR/ABL cioè tirosinchinasi costituzionalmente attiva e posizionata vicino al nucleo esponendola a un nuovo posizionata vicino al nucleo esponendola a un nuovo spettro di substratispettro di substrati

Oncogene derivante dalla fusione di geniOncogene derivante dalla fusione di geni Produzione di proteina chimerica con attività Produzione di proteina chimerica con attività

nuove e potenzialmente oncogenicanuove e potenzialmente oncogenica Tumori solidiTumori solidi (sarcoma di Ewing, (sarcoma di Ewing,

rabdomiosarcoma alveolare)rabdomiosarcoma alveolare)


ONCOSOPPRESSORIONCOSOPPRESSORI


ONCOSOPPRESSORIONCOSOPPRESSORI

Oncosoppressori sono geni imp nella Oncosoppressori sono geni imp nella regolazione della crescita cellulare e regolazione della crescita cellulare e in apoptosi (morte cellulare in apoptosi (morte cellulare programmata)programmata)

Sono oncogeni recessivi perché è Sono oncogeni recessivi perché è necessaria la loro inattivazione in necessaria la loro inattivazione in entrambi gli alleli per dare origine entrambi gli alleli per dare origine alla neoplasiaalla neoplasia


Modello di sviluppo del Modello di sviluppo del tumore in due fasi di tumore in due fasi di KnudsonKnudson

Studio su Studio su gene oncosoppressore RBgene oncosoppressore RB nel nel RetinoblastomaRetinoblastoma

Forme sporadiche: entrambi gli alleli Forme sporadiche: entrambi gli alleli devono essere inattivatidevono essere inattivati– Due fasiDue fasi

Forme famigliari: i bambini ricevevano già Forme famigliari: i bambini ricevevano già un allele inattivato, era necessaria solo un allele inattivato, era necessaria solo un’altra mutazione sull’unico allele sano un’altra mutazione sull’unico allele sano per avere la malattiaper avere la malattia– Una sola faseUna sola fase


Gene oncosoppressore p53 previene la Gene oncosoppressore p53 previene la replicazione cellulare se presente danno replicazione cellulare se presente danno cromosomico e innesca l’apoptosi cromosomico e innesca l’apoptosi cellulare qualora la cellula presenti un cellulare qualora la cellula presenti un danno cromosomico non riparabiledanno cromosomico non riparabile

Oltre il 50% dei tumori ha la p53 Oltre il 50% dei tumori ha la p53 alterataalterata– Carcinoma della mammell, colon-retto, Carcinoma della mammell, colon-retto,

polmone, esofago, stomaco, ovaio, polmone, esofago, stomaco, ovaio, prostata, gliomi, sarcomi, leucemieprostata, gliomi, sarcomi, leucemie


SINDROMISINDROMI

CHE PREDISPONGONO ALLO SVILUPPO CHE PREDISPONGONO ALLO SVILUPPO DI NEOPLASIEDI NEOPLASIE


Meccanismi principali presenti nelle Meccanismi principali presenti nelle sindromisindromi

Inattivazione di geni oncosoppressoriInattivazione di geni oncosoppressori Deficit nei processi di riparazione del Deficit nei processi di riparazione del

DNADNA Difetti di sorveglianza da parte del Difetti di sorveglianza da parte del

sistema immunitariosistema immunitario


Inattivazione Inattivazione di geni oncosoppressoridi geni oncosoppressori

Retinoblastoma famigliareRetinoblastoma famigliare– Maggiore rischio di sviluppare osteosarcomaMaggiore rischio di sviluppare osteosarcoma

Sindrome di Li-Fraumeni : allele p53 Sindrome di Li-Fraumeni : allele p53 alterato : maggiore sviluppo di sarcomi, alterato : maggiore sviluppo di sarcomi, leucemie, neoplasie mammella, osso, leucemie, neoplasie mammella, osso, polmoni, cervellopolmoni, cervello

NeurofibromatosiNeurofibromatosi– Ereditata Ereditata

Spesso come autosomica dominanteSpesso come autosomica dominante 50% dei casi mutazione spontanea del gene NF1 con 50% dei casi mutazione spontanea del gene NF1 con

anamnesi famigliare negativaanamnesi famigliare negativa

– Alto rischio di sviluppare schwannomi maligni e Alto rischio di sviluppare schwannomi maligni e feocromocitomifeocromocitomi


DeficitDeficitdi processi di riparazione di processi di riparazione DNADNA

Ridotta capacità di riparazione DNA porta ad un Ridotta capacità di riparazione DNA porta ad un accumulo di mutazioni cromosomiche con aumento accumulo di mutazioni cromosomiche con aumento delle probabilità di sviluppare neoplasie, soprattutto delle probabilità di sviluppare neoplasie, soprattutto LeucemieLeucemie

Sindrome di BloomSindrome di Bloom– Clinica: bassa statura, eritema teleangectasico fotosensibileClinica: bassa statura, eritema teleangectasico fotosensibile

Atassia teleangelectasicaAtassia teleangelectasica– Con progressiva degenerazione dei motoneuroniCon progressiva degenerazione dei motoneuroni

Anemia di FanconiAnemia di Fanconi– Clinica: bassa statura, malformazioni scheletriche e renali, Clinica: bassa statura, malformazioni scheletriche e renali,

pancitopeniapancitopenia Xeroderma pigmentosoXeroderma pigmentoso

– Raggi ultravioletti causano danno DNA che non viene Raggi ultravioletti causano danno DNA che non viene riparatoriparato

Trasmissione autosomica recessiva (quali di queste Trasmissione autosomica recessiva (quali di queste pato???)pato???)


Difetti della sorveglianza Difetti della sorveglianza da parte del sistema da parte del sistema immunitarioimmunitario Sd Wiskott-AldrichSd Wiskott-Aldrich Grave immunodeficienza combinataGrave immunodeficienza combinata Immunodeficienze comuniImmunodeficienze comuni Sd linfo-proliferativa X-linkedSd linfo-proliferativa X-linked

Le più comuni forme di neoplasia in Le più comuni forme di neoplasia in questi pz sono leucemie e linfomi: pz con questi pz sono leucemie e linfomi: pz con neopl+immunodeficit rispondono meno neopl+immunodeficit rispondono meno alla terapia alla terapia è imp il ruolo del sistema immunitario è imp il ruolo del sistema immunitario nella terapia e nella prevenzione delle nella terapia e nella prevenzione delle neoplasieneoplasie


ALTRI FATTORIALTRI FATTORI

ASSOCIATI ASSOCIATI ALL’ONCOGENESIALL’ONCOGENESI


VIRUSVIRUSMolti virus sono stati considerati come Molti virus sono stati considerati come responsabili nella patogenesi delle neoplasieresponsabili nella patogenesi delle neoplasie

EBVEBV– virus di Epstein-Barrvirus di Epstein-Barr– L’infezione EBV da sola non è in grado di L’infezione EBV da sola non è in grado di

causare la neoplasiacausare la neoplasia– Associazione conAssociazione con

LINFOMA DI BURKITTLINFOMA DI BURKITT LINFOMA CELLULE T LINFOMA CELLULE T

– Particolare perché normalmente EBV non infetta Particolare perché normalmente EBV non infetta linfociti Tlinfociti T

CARCINOMA NASOFARINGEOCARCINOMA NASOFARINGEO

– Nei pz immunocompromessi Nei pz immunocompromessi Ruolo imp nella linfogenesi in malattia Ruolo imp nella linfogenesi in malattia

linfoproliferativa a cellule Blinfoproliferativa a cellule B si associa anche a leiosarcomasi associa anche a leiosarcoma



HBVHBV– Bambini con infezione cronica di epatite B Bambini con infezione cronica di epatite B

presentano un rischio di sviluppare presentano un rischio di sviluppare epatocarcinoma di oltre 200 volteepatocarcinoma di oltre 200 volte

– Se trasmissione perinatale, possono essere Se trasmissione perinatale, possono essere sufficienti 6-7 anni per lo sviluppo di sufficienti 6-7 anni per lo sviluppo di epatocarcinoma !! (adulto contrae HBV, sono epatocarcinoma !! (adulto contrae HBV, sono necessari 20 anni per sviluppare neoplasia necessari 20 anni per sviluppare neoplasia epatica)epatica)

HCVHCV– Fattore di rischio per epatocarcinoma e Fattore di rischio per epatocarcinoma e

linfoma splenicolinfoma splenico



HPVHPV– Papillomavirus Papillomavirus

Alto rischio tipo 16 e 18Alto rischio tipo 16 e 18 Basso rischio tipo 6 e 11Basso rischio tipo 6 e 11

– La presenza isolata non è sufficiente per la trasformazione La presenza isolata non è sufficiente per la trasformazione neoplasticaneoplastica

– In corso di studioIn corso di studio Ipotesi: coinvolgimento di p53 e RB alterando il ciclo cellulareIpotesi: coinvolgimento di p53 e RB alterando il ciclo cellulare

Herpes virus HHV8Herpes virus HHV8– associato a sarcoma di Kaposi, linfoma primitivo a cellule associato a sarcoma di Kaposi, linfoma primitivo a cellule

B, variante della malattia diCastelman a plasmacellule in B, variante della malattia diCastelman a plasmacellule in pz con AIDSpz con AIDS

HTLV-1HTLV-1– Virus umano della leucemia a cellule T di tipo 1Virus umano della leucemia a cellule T di tipo 1– Correla con leucemia a cellule T dell’adulto e con il Correla con leucemia a cellule T dell’adulto e con il

linfomalinfoma


IMPRINTING GENOMICOIMPRINTING GENOMICOImprinting genomico è la selettiva inattivazione di Imprinting genomico è la selettiva inattivazione di uno dei due alleli di un determinato gene uno dei due alleli di un determinato gene dipendente dall’eredità dalla madre o dal padredipendente dall’eredità dalla madre o dal padre

Tumore di WIlmsTumore di WIlms– Gene materno IGF2 (Insuline grwth factor Gene materno IGF2 (Insuline grwth factor

receptor2) viene fisio inattivato receptor2) viene fisio inattivato probabilente per la metilazione di probabilente per la metilazione di specifiche sequenze CpG davanti al specifiche sequenze CpG davanti al promotore dell’IGF2 a cui consegue promotore dell’IGF2 a cui consegue l’inattivazione del gene stessol’inattivazione del gene stesso

– Pato: non c’è metilazione delle sequenze Pato: non c’è metilazione delle sequenze citate per cui il gene materno viene citate per cui il gene materno viene trascritto ed espressotrascritto ed espresso


IMPRINTING GENOMICOIMPRINTING GENOMICOImprinting genomico è la selettiva inattivazione di Imprinting genomico è la selettiva inattivazione di uno dei due alleli di un determinato gene uno dei due alleli di un determinato gene dipendente dall’eredità dalla madre o dal padredipendente dall’eredità dalla madre o dal padre

Sindrome di Beckwith-WeidemannSindrome di Beckwith-Weidemann– Clinica: crescita eccessiva: macrosomia, Clinica: crescita eccessiva: macrosomia,

macroglossia, emiipertrofia, onfalocele, macroglossia, emiipertrofia, onfalocele, malformazioni renalimalformazioni renali

– Nei pz con modificazioni del pattern di metilazione Nei pz con modificazioni del pattern di metilazione dei geni sul cromosoma 11p15 si è evidenziato dei geni sul cromosoma 11p15 si è evidenziato rischio maggiore di sviluppare tumore di Wilms, rischio maggiore di sviluppare tumore di Wilms, epatoblastoma, rebdomiosarcoma, epatoblastoma, rebdomiosarcoma, neuroblastoma,carcinoma adrenocorticaleneuroblastoma,carcinoma adrenocorticale

Fertilizzazione in vitroFertilizzazione in vitro– Correlata ad alterazioni dell’imprinting e a sviluppo Correlata ad alterazioni dell’imprinting e a sviluppo

di casi di sd Beckwith-Weidemann associata a di casi di sd Beckwith-Weidemann associata a tumori di Wilms e al retinoblastomatumori di Wilms e al retinoblastoma


TELOMERASITELOMERASII telomeri sono una serie di decine o centinaia di I telomeri sono una serie di decine o centinaia di sequenze TTAGGG ripetute al termine dei sequenze TTAGGG ripetute al termine dei cromosomicromosomiImp per stabilizzare le parti terminali dei Imp per stabilizzare le parti terminali dei cromosomi e limitare le rotture, traslocazioni, cromosomi e limitare le rotture, traslocazioni, perdita DNAperdita DNAFISIOFISIO Durante i processi di replicazione del DNA si Durante i processi di replicazione del DNA si

verifica un progressivo accorciamento dei telomeri verifica un progressivo accorciamento dei telomeri Tale è segno di invecchiamento cellulare e può Tale è segno di invecchiamento cellulare e può

segnalare la senescenzasegnalare la senescenza Telomerasi : enzima che aggiunge telomeri alle Telomerasi : enzima che aggiunge telomeri alle

porzioni terminali dei cromosomiporzioni terminali dei cromosomi PATOPATO Se la telomerasi aggiunge telomeri causa una Se la telomerasi aggiunge telomeri causa una

immortalizzazione della cellula/linea cellulare immortalizzazione della cellula/linea cellulare dando vantaggio di crescita rispetto alle altre dando vantaggio di crescita rispetto alle altre cellule fisio dal momento che si permetto loro di cellule fisio dal momento che si permetto loro di continuare a moltiplicarsicontinuare a moltiplicarsi

Futura terapia potrebbe essere: inibire la Futura terapia potrebbe essere: inibire la telomerasitelomerasi

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