GENETICA DEL TUMORE DEL COLON-RETTO

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1 GENETICA DEL TUMORE DEL COLON-RETTO

2 EPIDEMIOLOGIA In tutto l'occidente, il cancro del colon-retto occupa, per incidenza, il secondo posto tra i tumori maligni, preceduto dal tumore al polmone nell'uomo e alla mammella nella donna. In Italia, persone si ammalano ogni anno e ne muoiono, con un'incidenza massima intorno ai anni ed un'equa ripartizione fra i due sessi.

3 CANCEROGENESI MULTISTEP 1. L evento più precoce mutazioni inattivanti nel gene APC 2. Ipometilazione del DNA 3. Mutazioni attivanti del oncogene K-ras determiano divisione cellulare svincolata da controllo 4. Perdità del cromosoma 18 (18q) e inattivazione del gene oncosoppressore DCC. 5. Perdita di p53, che consente la perdita del controllo del ciclo cellulare, del riparo e dell induzione di apoptosi in cellule tumorali.

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6 5 necessary steps to tranform a normal cell into a tumorigenic one

7 HIGHLY ADVANCED HUMAN TUMOR CELLS SHARE COMMON ATTRIBUTES: REDUCED DEPENDENCE ON MITOGENIC GROWTH FACTORS ACQUIRED RESISTANCE TO GROWTH-INHIBITORY SIGNALS IMMORTALIZED PROLIFERATION REDUCED SUSCEPTIBILITY TO APOPTOSIS ABILITY TI GENERATE NEW BLOOD VESSELS (ANGIOGENESIS) ACQUISITION OF INVASIVENESS (METASTATIC ABILITY) ABILTY TO EVADE ELIMINATION BY IMMUNE SYSTEM ACQUISITION OF GENOMIC INSTABILITY

8 *st= small T antigen, SV40, block PP2A pathway *

9 Due Forme principali di tumore al colonretto ereditario: -Poliposi Adenomatosa Familiare (FAP) -Cancro Colorettale Non Poliposico Ereditario (HNPCC)

10 IL GENE (I) Il gene responsabile, clonato nel 1991 da Groden et al,è APC (5q21)

11 FUNZIONI DI APC Trasduzione del segnale nel wnt-signaling pathway Mediazione nella adesione intercellulare Stabilizzazione del citoscheletro Possibile regolazione del ciclo cellulare e apoptosi In presenza di Wnt β-catenina va nel nucleo ed il complesso β- catenina-tcf avvia la trascrizione di MYC, ciclina D1, MDR1, ecc. In assenza di Wnt β-catenina rimane nel citoplasma ed è avviata alla degradazione. Mutazioni di APC permettono la traslocazione al nucleo di β- catenina anche in assenza di Wnt

12 CANCRO COLORETTALE EREDITARIO NON POLIPOSICO (HNPCC-Sindrome di Lynch) ü E la più comune forma di cancro ereditario ü Caratterizzata da predisposizione allo sviluppo di tumore colorettale (circa 80%) in assenza di poliposi e in età più precoce rispetto alla popolazione generale. ü La diagnosi di HNPCC è complessa perché mancano le caratteristiche fenotipiche che permettano di distinguere tali neoplasie dai più comuni carcinomi al coloretto sporadici. I geni predisponenti codificano per proteine del Mismatch repair (MLH1, MSH2, MSH6, PMS1, PMS2) I tumori presentano instabilità dei microsatelliti

13 INSTABILITA DEI MICROSATELLI Prima di avviare al test genetico è necessaria l analisi preliminare di instabilità dei microsatelliti ed immuno-istochimica delle proteine MLH1, MSH2 e MSH6 su tessuto tumorale (criteri di Bethesda rivisti in: J Natl Cancer Inst 2004; 96: )

14 I GENI (II) Mutazioni dei MMR riscontrate nel 70% delle famiglie HNPCC MLH1 è responsabile del 50% dei casi MSH2 è responsabile del 40% dei casi MSH6 è responsabile del 10% dei casi Gli altri geni contribuiscono in maniera trascurabile

15 I GENI (II) MSH2 (2p21) MLH1 (3p22.3) MSH6 (2p16.3)

16 FUNZIONE DEI GENI MMR Sono coinvolti nella riparazione postreplicativa degli errori di appaiamento. Recentemente sono stati implicati nella riparazione della rottura a doppio filamento e nella ricombinazione. Alcuni componenti sono coinvolti nella regolazione del ciclo cellulare in risposta al danno cellulare.

17 La genetica del cancro della mammella

18 EPIDEMIOLOGIA Il carcinoma mammario è il più comune tipo di tumore diagnosticato nelle donne. Nella popolazione europea il numero di carcinomi mammari diagnosticati ogni anno è di 115/ La frequenza del BC aumenta con l aumentare dell età: il 50% delle diagnosi viene effettuato oltre i 60 anni. Questa malattia occupa il primo posto tra le cause di mortalità sotto i 55 anni nel sesso femminile.

19 Epidemiologia BC Ereditario In circa 5-10 % dei casi di BC, in 10% dei casi di OC e nel 25% dei casi di BC early onset l analisi dell albero genealogico è compatibile con una trasmissione di tipo autosomico dominante. Mutazioni dei geni BRCA1 e BRCA2 sono implicati in circa il 45% di famiglie con BC e in circa il 40% di famiglie con OC e BC early onset. Più raramente altri geni come CHK2, ATM, p53 e PTEN sono stati implicati nelle forme familiari di questi tumori. La maggior parte delle aggregazioni familiari rimane inspiegata. Studi genetico-epidemiologici suggeriscono la maggior parte delle predisposizioni ereditarie può essere il risultato di combinazioni di varianti genetiche. Allo stato attuale BRCA1 e BRCA2 rimangono gli unici due geni altamente penetranti coinvolti nella predisposizione ereditaria.

20 I GENI BRCA1 (17q21) 22 esoni codificanti (esone 11 costituisce il 61% della regione codificante) mrna di 7,8 kb BRCA2 (13q12-q13) 26 esoni codificanti (esoni 10 e 11 costituiscono il 60% della regione codificante) mrna di kb

21 STRUTTURA E FUNZIONI La struttura di BRCA1 non mostra omologia con altri geni sebbene ci siano dei domini conservati La struttura di BRCA2 non mostra omologia con altri geni ha un unico dominio conservato

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23 STIMA DEL RISCHIO Myriad Tests Online

24 MUTAZIONI Entrambi i geni sono caratterizzati da un pattern eterogeneo di mutazioni disperse attraverso tutta la sequenza codificante Nell agosto del 2004 The Breast Cancer Information Core ( ha riportato 1539 varianti nucleotidiche distinte per BRCA1 e 1893 per BRCA2 Ø Più della metà sono varianti appartenenti a singole famiglie (mutazioni private). Ø Non esiste una correlazione genotipo-fenotipo Ø La scarsa presenza di domini conservati rende difficoltosa l interpretazione delle varianti missenso

25 CIN versus MIN n A small number of colorectal and other cancers have defects in mismatch repair genes resulting in an increased mutation rate and widespread microsatellite instability (MIN) n The majority of colorectal and other cancers have chromosomal instability (CIN), an increased rate of gaining or losing chromosomes or chromosome fragments resulting in aneuploidy (imbalance in chromosome number)

26 Microsatellite Instability D3S = KRC-4 norm 2 = KRC-4 tumor 3 = KRC-6 norm 4 = KRC-6 tumor 5 = KRC-7 norm 6 = KRC-7 tumor 7 = KRC-18 norm 8 = KRC-18 tumor 9 = KRC-20 norm 10 = KRC-20 tumor

27 Aneuploidy and Cancer

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29 DNA Repair Genes n Loss of 10,000 bp/day due to natural breakdown n Errors during replication n Multiple repair pathways n Nucleotide excision repair (Xeroderma pigmentosum) n Mismatch repair (HNPCC microsatellite instability)