CANCER: AN INTRODUCTION

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1 CANCER: AN INTRODUCTION MATERIE COINVOLTE IN SINTESI Scienze integrate/biologia, inglese. La lingua della ricerca scientifica è l inglese: è il linguaggio universale con cui scienziati di tutto il mondo comunicano tra loro per confrontarsi sugli studi e sulle ricerche in corso, pubblicando su riviste internazionali che parlano la stessa lingua. CLASSI COINVOLTE Anche le riviste di divulgazione scientifica più lette al mondo sono in inglese. Vi proponiamo alcuni estratti di articoli pubblicati su queste riviste che raccontano la scienza ai non esperti. Può essere un modo per avvicinare gli studenti al mondo della ricerca scientifica. III, IV, V anno della scuola secondaria di secondo grado. Questa scheda contiene: informazioni introduttive sulla biologia del cancro in inglese. TEMPO DI UTILIZZO 1 ora di presentazione dei contenuti con lezione frontale e l esercizio di comprensione. Per approfondire i temi sono proposte le seguenti attività: esercizi di comprensione di un testo in inglese; traduzione dall italiano all inglese dell animazione Il ciclo cellulare e il cancro (kit didattico - area biologia). 2 ore per l attività pratica di traduzione dall italiano all inglese dell animazione Il ciclo cellulare e il cancro. COSA IMPARANO GLI STUDENTI Il ruolo dell inglese nella ricerca scientifica, alcuni concetti introduttivi relativi alla biologia del cancro nella lingua madre della ricerca scientifica. CONOSCENZE RICHIESTE Conoscenze introduttive dei temi trattati nell area biologia di questo kit (ciclo cellulare, genetica del cancro); conoscenze di inglese (livello intermediate e oltre). Il testo inglese è adattato da Cell Division and Cancer, Scitable by Nature Education; e da Introduction: Cancer, di Phillyda Brown, New Scientist, 4 Settembre Questo materiale è distribuito con una Licenza Creative Commons 3.0 BY-NC-ND. Può essere riprodotto e distribuito a patto che: venga correttamente attribuita la paternità dell'opera; non sia usata a fini commerciali; non sia modificata o usata per creare altre opere. PR 1 E N ZI O EV M PEG N O CU R A C E RC A RI NE A OLOGI BI I Questa scheda è stata realizzata da AIRC nell ambito del progetto AIRC ENTRA NELLE SCUOLE. Supervisione scientifica a cura di Lisa Vozza, direzione scientifica AIRC. Ideazione e coordinamento delle attività: Francesca Conti, formicablu srl. Contenuti e testi: Angela Simone, formicablu srl. Impaginazione: Giulia Rocco, formicablu srl. Layout grafico: Marco Lobietti, Nowhere srl.

2 Per il docente In questa scheda, è contenuto un testo sintetizzato e adattato da un articolo scientifico e da uno di divulgazione scientifica sui concetti della biologia del cancro. Si propone la lettura e la discussione in classe per la comprensione del testo, assieme alle attività proposte. Attività pratica 1 Comprehension exercises Nella scheda dello studente vengono forniti 5 quesiti di comprensione ai quali i ragazzi dovranno rispondere dopo aver letto il testo in inglese. Qui di seguito le domande. What are the requirements of normal cell growth? What agents can damage DNA? Do different kinds of cancers have the same mutations? How do tumours become metastatic? What does metastasis mean? Attività pratica 2 Translate and subtitle Si richiede la traduzione dall italiano verso l inglese del testo dell animazione Il ciclo cellulare e il cancro (kit didattico - area biologia), di cui consigliamo la visione prima di fare l esercizio. Il testo in italiano è fornito nella scheda per lo studente ed è suddiviso in quattro parti per consentire lo svolgimento di tutte le attività proposte in questa scheda in 2 ore. Volendo si possono dividere gli studenti in gruppi per farli lavorare separatamente sulle diverse parti del testo. Di seguito le schede da fotocopiare e fornire in copia a ciascuno studente. 2

3 Testo tratto e adattato da: Cell Division and Cancer, Scitable by Nature Education Cancer cells are cells gone wrong in other words, they no longer respond to many of the signals that control cellular growth and death. Cancer cells originate within tissues and, as they grow and divide, they diverge ever further from normalcy. Over time, these cells become increasingly resistant to the controls that maintain normal tissue and as a result, they divide more rapidly than their progenitors and become less dependent on signals from other cells. In the late stages of cancer, cells break through normal tissue boundaries and metastasize (spread) to new sites in the body. How do cancer cells differ from normal cells? In normal cells, hundreds of genes intricately control the process of cell division. Normal growth requires a balance between the activity of those genes that promote cell proliferation and those that suppress it. It also relies on the activities of genes that signal when damaged cells should undergo programmed cell death. Cells become cancerous after mutations accumulate in the various genes that control cell proliferation. Mutations can arise by chance errors in DNA replication, and genes can also be damaged by carcinogens - such as tobacco chemicals, benzene, possibly acrylamide and some food additives - or ultraviolet light from sunshine. Certain viruses can also trigger gene mutations, such as the human papilloma virus that can cause cervical cancer. Some mutated genes are inherited: two examples are BRCA1 and BRCA2, which together account for about 5% of all breast cancer cases. According to research findings from the Cancer Genome Project, most cancer cells possess 60 or more mutations. The challenge for medical researchers is to identify which of these mutations are responsible for particular kinds of cancer. This process is akin to searching for the proverbial needle in a haystack, because many of the mutations present in these cells have little to nothing to do with cancer growth. Different kinds of cancers have different mutational signatures. However, scientific comparison of multiple tumor types has revealed that certain genes are mutated in cancer cells more often than others. For instance, growth-promoting genes, such as the gene for the signaling protein Ras, are among those most commonly mutated in cancer cells, becoming super-active and producing cells that are too strongly stimulated by growth receptors. Other cancer-related mutations inactivate the genes that suppress cell proliferation. These genes, known as tumor suppressor genes, normally function like brakes on proliferation, and both copies within a cell must be mutated in order for uncontrolled division to occur. For example, many cancer cells carry two mutant copies of the gene that codes for p53, a multifunctional protein that normally senses DNA damage and actsas a transcription factor for checkpoint control genes. How do cancer cells spread to other tissues? During the early stages of cancer, tumors are typically benign and remain confined within the normal boundaries of a tissue. As tumors grow and become malignant, however, they gain the ability to break through these boundaries and invade adjoining tissues via the lymphatic system and blood vessels. Metastasis literally meaning "new place" is one of the terminal stages of cancer. In this stage, cancerous cells enter the bloodstream or the lymphatic system and travel to a new location in the body, where they begin to divide and lay the foundation for secondary tumors. Not all cancer cells can metastasize. In order to spread in this way, the cells must have the ability to penetrate the normal barriers of the body so that they can both enter and exit the blood or lymph vessels. Even traveling metastatic cancer cells face challenges when trying to grow in new areas. 3

4 Attività pratica 1 Comprehension exercises What are the requirements of normal cell growth? What agents can damage DNA? Do different kinds of cancers have the same mutations? How do tumours become metastatic? What does metastasis mean? 4

5 Attività pratica 2 Translate and subtitle Learn more about the relationship between cancer and cell cycle watching Cancer and cell cycle digital animation. Translate the text of the animation (here below). Il ciclo cellulare e il cancro La divisione cellulare è alla base della vita. A partire da una sola cellula, lo zigote, si sviluppa l intero corpo umano, più di miliardi di cellule, di cui conosciamo almeno 300 tipi diversi. Ed è grazie alla divisione cellulare che i tessuti si rinnovano. A volte però qualcosa non funziona: le cellule cominciano a dividersi in maniera incontrollata. Si forma cioè un tumore. Il tumore può rimanere confinato nel tessuto in cui si forma. Oppure invadere altri tessuti dando origine a un cancro. Ma come si arriva a questo punto? Per capirlo i ricercatori studiano le cellule tumorali, ma anche quelle sane. Nelle cellule sane esiste un ciclo, regolato con precisione. La regolazione dipende dalle istruzioni contenute nel DNA, all interno del nucleo, e da segnali interni o esterni provenienti da altre cellule o dall ambiente esterno. 5

6 Il ciclo cellulare e il cancro - 2 Il ciclo cellulare è formato da quattro fasi. Nella fase G1 la cellula si accresce (G sta per gap, intervallo). Durante la fase S si duplica il DNA (S sta per sintesi). La fase G2 è di preparazione alla divisione. La fase M, la mitòsi (M sta proprio per mitòsi), porta alla separazione ordinata del DNA e alla formazione di due nuclei, e la separazione in due cellule figlie completa il ciclo. La durata del ciclo non è uguale per tutte le cellule. Nell individuo adulto le cellule dell'intestino, ad esempio, si dividono rapidamente e hanno un ciclo breve; altre cellule, come quelle nervose, non completano il ciclo e non si dividono quasi mai. In ogni caso esiste un sistema di controllo che agisce in diversi momenti della divisione cellulare. G1: le dimensioni cellulari sono adeguate? L'ambiente è favorevole? Il DNA è danneggiato? S: il DNA è stato fedelmente duplicato o è danneggiato? G2: il DNA si è duplicato? È danneggiato? M: il DNA si sta distribuendo bene tra le cellule figlie? In una cellula sana questi controlli garantiscono che le cellule figlie siano sane. 6

7 Il ciclo cellulare e il cancro - 3 Una cellula tumorale invece sfugge a uno o più di questi controlli. Il perché è in fase di studio. Si sa che una cellula tumorale presenta un DNA con geni alterati, cioè mutazioni. Perché una cellula diventi tumorale le mutazioni devono anche interessare particolari geni coinvolti nella regolazione del ciclo cellulare. E devono essere più di una. Questi eventi non si verificano facilmente, perché la cellula ha efficienti meccanismi di riparazione del DNA. E perché la cellula può anche suicidarsi, quando è vecchia o danneggiata, con un meccanismo detto apoptòsi o morte cellulare programmata. Una cellula tumorale ha cicli cellulari continui che non prevedono soste: alla prima divisione, che dà origine a due cellule figlie, ne segue un altra e poi un altra ancora... la crescita è esponenziale e porta alla formazione di una massa di cellule tumorali. 7

8 Il ciclo cellulare e il cancro - 4 I tipi di cellule tumorali sono tanti e diversi, ma al di là delle apparenze condividono 10 proprietà biologiche, comuni a tutti i tipi di cancro. La prima proprietà è quella che abbiamo appena visto: una proliferazione continua e incontrollata. Descriviamo in sintesi le altre caratteristiche delle cellule di un tumore: - hanno un genoma instabile, che va incontro a molte mutazioni; - non rispondono a segnali che normalmente bloccano la moltiplicazione cellulare; - resistono alla morte cellulare programmata; - possono dividersi infinite volte senza dare segni di invecchiamento; - approfittano dell'infiammazione prodotta dal sistema immunitario; - modificano la produzione e il consumo di energia; - sfuggono all'eliminazione da parte del sistema immunitario; - creano la propria rete di vasi sanguigni per garantire al tumore in crescita ossigeno e nutrienti; - si diffondono in altre parti dell organismo, dando origine a colonie del tumore, chiamate metàstasi, in organi anche distanti dalla sede primaria. Lo sviluppo di un tumore può durare anche decenni. In questo periodo di tempo le cellule tumorali acquisiscono via via le proprietà che abbiamo visto, senza che vi sia un ordine o un modo predefinito: ogni proprietà può essere acquisita in maniera variabile a seconda del tipo di tumore e dell individuo. Conoscere ognuna di queste proprietà rappresenta un opportunità per creare una terapia mirata e rendere il cancro sempre più curabile. 8

9 Piccolo Dizionario Italiano-Inglese dei termini scientifici Per comodità forniamo alcuni termini tecnici da usare nell esercizio di traduzione dell animazione: Il ciclo cellulare e il cancro. Riportiamo nel dizionario anche alcune espressioni usate nella pubblicazione che è stata usata come fonte per realizzare l animazione: D. Hanahan, R.A. Weinberg, Hallmarks of Cancer: The Next Generation Cell, 4 March 2011 (Vol. 144, Issue 5, pp ). ITALIANO INGLESE Apoptosi Cancro Metastasi Mitosi Mutazione Tumore Zigote Proprietà biologiche del cancro Approfittare dell infiammazione che promuove lo sviluppo di un tumore Generare la propria rete di vasi sanguigni Attivare la diffusione del tumore in altre parti dell organismo e la creazione di colonie, dette metastasi Consentire l immortalità replicativa Apoptosis Cancer Metastasis Mitosis Mutations Tumour (UK) Zygote Espressioni Hallmarks of cancer Inducing angiogenesis Activating invasion and metastasis Enabling replicative immortality Genoma instabile e mutazioni Non rispondere a segnali che bloccano la moltiplicazione cellulare Promuovere la proliferazione continua e incontrollata Resistere alla morte cellulare programmata Sfuggire all eliminazione da parte del sistema immunitario Genome instability and mutation Evading growth suppressor Deregulating cellular energetics Sustaining proliferating signalling Resisting cell death Avoiding immune destruction 9