Генная мутация и рак. Предупреждён и вооружён: генетическое тестирование в онкологии. Канцерогены в воздухе

Человеческое тело состоит из множества крошечных элементов, из которых состоит весь организм. Они называются клетками. Ткани и рост органа у детей или восстановление функциональной системы у взрослых ‒ результат деления клеток.

Возникновение раковых клеток связанно со сбоем упорядоченности процесса образования и гибели обычных клеток, что является основой здорового организма. Деление раковых клеток ‒ признак нарушения цикличности в основе тканей.

Особенности процесса деления клеток

Деление клеток ‒ это точное воспроизведение одинаковых клеток, которое происходит вследствие подчинения химическим сигналам. В нормальных клетках клеточный цикл контролируется сложной системой сигнальных путей, с помощью которых клетка растет, воспроизводит свое ДНК и делится.

Одна клетка делится на две идентичные, с них образовываются четыре и т.д. У взрослых новые клетки формируются тогда, когда организм нуждается в замене стареющих или поврежденных. Многие клетки живут заданный промежуток времени, а затем запрограммированы на процесс отмирания, названный апоптозом.

Такая слаженность работы клеток направлена на исправление возможных ошибок в цикле их жизнедеятельности. Если это становится невозможным, клетка сама убивает себя. Такая жертвенность помогает содержать тело здоровым.

Клетки различных тканей делятся с разной скоростью. Например, клетки кожи возобновляются относительно быстро, в то время как нервные делятся очень медленно.

Как делятся раковые клетки?

Раковая клетка

Сотни генов контролируют процесс деления клеток. Нормальный рост требует баланса между активностью тех генов, которые отвечают за полиферацию клеток, и тех, которые подавляют ее. Жизнеспособность организма также зависит от деятельности генов, которые сигнализируют о потребности апоптоза.

С течением времени раковые клетки становятся все более устойчивыми к управлению, которое поддерживает нормальную ткань. Как результат, атипические клетки делятся быстрее, чем их предшественники, и меньше зависят от сигналов из других клеток.

Раковые клетки даже избегают запрограммированной клеточной гибели, несмотря на то, что нарушения в работе этих функций делает их главной мишенью апоптоза. На поздних стадиях онкозаболевания, раковые клетки делятся с повышенной активностью, прорывая границы нормальных тканей и метастазируя в новые участки организма.

Причины появления раковых клеток

Существует много различных видов рака, но все они связаны с бесконтрольным ростом клеток. Такая ситуация спровоцирована следующими факторами:

атипичные клетки перестают делится;
не соблюдают сигналы от других нормальных клеток;
держаться очень хорошо вместе и распространяются на другие части тела;
соблюдают поведенческие характеристики зрелых клеток, но остаются незрелыми.

Генные мутации и раковые заболевания

Большинство онкологических заболеваний вызвано изменением или повреждением генов в процессе деления клеток, иными словами – мутациями. Они представляют собой ошибки, которые не были исправлены. Мутации влияют на структуру гена и останавливают его работу. Они имеют несколько вариантов:

Простейший тип мутации ‒ замена в структуре ДНК. Например, тиамин может заместить аденин.
Удаление или дублирование одного или нескольких базовых элементов (нуклеотидов).

Генные мутации, возникающие при делении раковых клеток

Существует две основных причины генных мутаций: случайные или наследственные.

Отдельные мутации :

Большинство раковых заболеваний происходит из-за случайных генетических изменений в клетках при их делении. Они называются спорадичными, но могут зависеть от таких факторов, как:

повреждение ДНК клеток;
курение;
влияние химических веществ (токсинов), канцерогенов и вирусов.

Большинство таких мутаций происходит в клетках, которые называются соматическими и не передаются от родителей к ребенку.

Наследственные мутации :

Этот вид называют “зародышевой линией мутаций”, потому что он присутствует в половых клетках родителей. Мужчины и женщины, которые являются носителями этого вида, имеют 50% шанс передать мутационный ген своим детям. Но только в 5-10% случаях в связи с этим возникает рак.

Деление раковых клеток и типы генов рака

Ученые обнаружили 3 основных класса генов, которые влияют на деление раковых клеток, что может вызвать онкологическое заболевание.

Онкогены:

Эти структуры при делении приводят к выходу клеток из-под контроля, что способствует росту раковых клеток. Онкогены поврежденных версий нормальных генов называются протогенами. Каждый человек имеет 2 копии каждого гена (по одной от двух родителей). Онкогенные мутации являются доминирующими, что означает, что полученный по наследству дефект в одной копии протогенов может привести к раку, даже если вторая копия нормальная.

Гены-супрессоры опухолей:

Они обычно защищают от рака и действуют как тормоза для роста атипичных клеток. Если гены-супрессоры опухолей повреждены, они не работают должным образом. В связи с этим, деление клеток и апоптоз становятся бесконрольными.

Как считается, почти 50% всех случаев рака связано с повреждением или отсутствием гена-супрессора опухоли.

Гены репарации ДНК:

Они несут ответственность за восстановление поврежденных генов. Гены репарации ДНК фиксируют ошибки, которые возникают в процессе деления клеток. Когда такие защитные структуры повреждены, они вызывают рецессивные генные мутации в обеих копиях гена, что влияет на риск развития рака.

Метастазирование и деление раковых клеток

В процессе деления раковые клетки проникают в близлежащие ткани. Онкология такого явления характеризуется в способности первичной опухоли попадать в кровоток и лимфатическую систему. Когда защитные силы организма вовремя не выявляют угрозу, она распространяется в отдаленные участки тела, что называется метастазами.

Делеция некоторых генов может привести к нарушению регуляции клеточного роста, так что если они окажутся в гомозиготном состоянии, это может привести к развитию рака. Ген bcr вместе со своим транслокационным партнером образует комплексный белок, который вызывает постоянную экспрессию фермента тирозинкиназы - стимулятора деления клеток.

Для деактиваций супрессирующего развития опухоли гена необходимо повреждение в обоих аллелях гена, поэтому такой рецессивный механизм характерен для наследственных форм рака, когда врожденное повреждение или делеция в одной из аллелей дополняется в течение жизни повреждением парной аллели, что и ведет к развитию опухоли. В таблице представлены характерные особенности супрессирующих развитие опухоли генов, отличающие их от онкогенов.

Среди наиболее изученных заболеваний этого типа находятся , синдром Ли-Фраумени, и опухоль Вилмса. Надсон предположил, что ретинобластома развивается в две стадии, когда потеря наследуемой аллели происходит после утраты комплементарной аллели. По-видимому, утрата второй аллели происходит в процессе рекомбинации или митотического нерасхождения хромосом.

У больных ретинобластомой риск заболеть остеосаркомой повышается в 300 раз. До сих пор не ясно, почему данные опухоли так жестко рестриктированы по этим двум локализациям (кости и глаз). Ген Rb находится в хромосоме 13ql4.

Отличительные черты онкогенов и генов-подавителей опухоли

Ген опухоли Вилма расположен в 11p13 хромосоме , и, как и в случае с ретинобластомой, отсутствие этого гена периодически регистрируется у больных не наследуемыми видами рака, такими как остеосаркома. Наследуемые формы опухоли Вилма встречаются довольно редко, и у 50% людей с повреждением этого гена опухоли не развиваются. Тема не менее у части больных ненаследственными формами регистрируется делеция цепи 11р13, и исследования полиморфизма хромосомного набора показывают потерю этого хромосомного участка у 50% больных.

Развитие синдрома Ли-Фраумени обусловлено врожденной мутацией гена р53. В семьях с этой мутацией существует риск заболевания саркомой в детском возрасте, раннего развития рака молочной железы у женской половины, и повышен риск заболеваемости раком мозга, надпочечников и лейкемии у всех членов семьи. Белок р53 является ядерным фосфопротеином, регулирующим клеточный цикл. Нередко отмечаются его спорадические мутации при раках различных типов.

Гены BRCA1 и BRCA2 являются опухолесупрессирующими генами для рака молочной железы. Врожденные мутации передаются материнскими и отцовскими хромосомами 17 и 13 соответственно. Последующая утеря здоровой аллели приводит к инактивации гена. Оба этих гена кодируют белки, ответственные за репарацию ДНК и поддержание целостности генома клетки.

Потеря их активности приводит к накоплению генетических ошибок и, как следствие, к развитию рака. Мужчины с мутацией по данным генам имеют повышенный риск заболеть раком простаты.

Привет всем выздоравливающим, выздоровевшим и всем, кому просто не безразлично свое здоровье!

Поводом для моего сегодняшнего поста об анализе крови на наличие мутаций генов BRCA1 и BRCA2 послужило активное обсуждение в одной из социальных сетей фотографии успешной молодой женщины. Имя ее я не буду назвать и в целях конфиденциальности и просто потому что это в принципе не важно. Совсем недавно она выставила фотографию с акцентом на ее большую грудь. Среди комментаторов этой фотографии разгорелся спор по поводу натуральности груди. Но хозяйка той самой груди рассказала, что она нисколько не скрывает, что у нее стоят импланты. При этом она написала, что одна из причин, по которой она решилась на грудь с имплантами, была, по ее словам, профилактика рака груди , так же как это сделала .

И вот одна из комментаторшей набросилась на нее с резкой критикой:

«Вы серьезно про Анжелину Джоли? Что теперь, если есть рак груди в семье, надо избавляться от части своего тела и ставить имплант?! Никому и никогда профилактика рака в каких-либо формах не спасала от рака! Это не так просто как кажется. Рак — это глубинные процессы в сознании на тонком уровне и только потом на физическом уровне.», написала эта женщина.

Честно сказать, я ужаснулась, что люди делают такие серьезные заявления абсолютно, ни на грамм не изучив этот вопрос. Именно из-за таких убеждений, во многих случаях, когда можно предотвратить заболевание раком, у нас в стране, да и по всему миру, умирают люди от онкологии, которая уже давно успешно лечится.

И я решила написать эту статью для всех скептиков по поводу каких-либо хирургических решений в области груди 🙂 Современная медицина не стоит на месте, развивается. Уже давно выяснили, что мутация генов BRCA1 и BRCA2 может приводить к раку груди или раку яичников.

Для начала два очень важных момента:

Прежде чем решиться на операцию, Анжелина Джоли прошла анализ крови на наличие мутаций генов BRCA1 и BRCA2. И у нее выявилась ТАКАЯ мутация гена BRCA1 , что риск заболеть раком молочной железы составил 87%, а риск рака яичников составил 50%. Только после этого она решилась на операцию.

Мутацию генов никакой работой на «тонком уровне» не изменишь. Мутация генов не лечится. Не знаю, может быть в будущем медицина сможет лечить такие мутации. Пожалуйста, не верьте никому, кто сейчас предложит Вам «лечить» Ваши гены. Это мошенники.

Профилактическая мастэктомия — это одна из эффективных форм снижения риска рака груди до 5-10%, а профилактическая овариоэктомия , то есть удаление яичников, снижает риск заболевания раком на 90%.

Совсем нелегко принять решение о таких профилактических мерах. Ведь женская грудь является символом женственности и материнства. Но дайте себе время. Не говорите сразу «нет». Проконсультируйтесь в нескольких местах. Поработайте со своими страхами. Возможно, что Вам потребуется психологическая поддержка.

Когда я узнала о своем диагнозе и проходила лечение, ни один из врачей не рассказал мне о такой возможности пройти тест на мутацию генов . Хотя у меня была обнаружена агрессивная форма рака: трижды негативный. Не знаю как сейчас обстоят дела в онкологических диспанцерах, дают ли врачи достаточно информации своим пациентам? Проконсультируйтесь с Вашим врачом о необходимости прохождения такого теста. Надеюсь, что этот пост поможет Вам сделать правильный выбор относительно лечения.

В каких случаях рекомендуется пройти анализ крови на наличие мутаций генов BRCA1 и BRCA2?

Во-первых, тем, кто был диагностирован трижды негативным раком груди;
Если Вам поставили диагноз рак груди до 40 лет;
Если Вы здоровы, но у вас в семье есть случаи заболевания раком груди или раком яичников.

Обычно исследования на наличие мутаций генов BRCA1 и BRCA2 занимают время не больше 1 месяца.

Что делать в случае выявления мутации генов BRCA1 и BRCA2?

Если у Вас, как и у меня, выявлена мутация генов BRCA1 и BRCA2, то Вы прежде всего должны проконсультироваться с врачем-генетиком, далее со своим онкологом и выбрать план действий в зависимости от степени риска, вашего возраста, дальнейших планов по поводу рождения детей и т.д.

Это могут быть:

регулярное самообследавание молочных желез;
динамическое наблюдение (регулярное посещение маммолога, УЗИ и маммография и т.д.);
прием тамоксифена (дорогой препарат с массой побочек);
профилактическая овариэктомия;
профилактическая мастэктомия с последующей реконструкцией;
что-то еще в зависимости от степени развития медицины в Вашем регионе.

Какие есть хорошие новости для носителей мутаций генов BRCA1 и BRCA2?

По статистике выживаемость больных наследственным раком органов женской репродуктивной системы значительно выше по сравнению с общей группой больных;
Даже если у Вас будет выявлена мутация, это совсем не значит, что процесc будет когда -то запущен в Вашем организме, 70-90 % еще не 100%. У Вас всегда есть оставшиеся 10-30%.
Можно развивать в себе высокую стрессоустойчивость, работать со своими страхами или просто молиться высшей силе о даровании Вам здоровья. Выбор за Вами. 🙂 Никто насильно не сможет сделать Вам мастэктомию.

Где можно пройти тест на мутацию?

Я знаю, что с целью раннего выявления рака молочной железы, яичников и рака предстательной железы Департамент здравоохранения города Москвы и Московский клинический научный центр им. С.А. Логинова ДЗМ каждую субботу с 07 июля по 22 сентября 2018 года (с 8.00 до 14.00 часов) осуществляет программу скрининга (совершенно БЕСПЛАТНО).

Для сдачи анализа необходимо иметь при себе паспорт и дать согласие на обработку персональных данных (представить достоверный способ обратной связи).

Предварительная подготовка для сдачи крови на BRCA1 и BRCA2 женщинам (от 18 лет) не требуется.
Мужчины старше 40 лет могут сдать анализ крови ПСА (PSA) на наличие предрасположенности к раку предстательной железы (простаты): за 2 дня до проведения анализа желательно отказаться от половой активности. За полчаса до забора крови нужно исключить физическое перенапряжение.

Анализ осуществляется путем забора крови из вены.

У Вас есть еще 10 дней, чтобы успеть сделать этот анализ совершенно бесплатно!

Вот можно скачать график и адреса проведения онкологического скрининга.

Но, даже если Вы будете читать этот пост после 22.09.18, я уверена, что Департамент здравоохранения будет еще проводить такие акции. Медицинские организации ДЗМ уже не первый год проводят подобные мероприятия, разворачивая мобильные медицинские пункты в различных районах города и в местах массовых мероприятий. Следите за новостями.

Ну, а если Вы не успели, этот анализ можно сделать в любой платной лаборатории. Возможно, и в простых государственных больницах скоро будут делать такие анализы на постоянной основе.

Чтобы победить рак, устойчивый к обычной химиотерапии, нужно включить в раковых клетках альтернативный сценарий самоуничтожения.

Лекарственную устойчивость раковых клеток обычно приписывают новым мутациям. Например, после мутации клетка становится невидимой для лекарственных молекул – лекарство перестает взаимодействовать с каким-нибудь рецепторным белком на клетке, или же раковые клетки после новых генетических изменений находят обходной путь для важных процессов, которые у них выключила химиотерапия; сценарии тут могут быть разные.

Обычно в таких случаях пытаются создать новое лекарство, которое бы действовало с учетом новой мутации; получается что-то вроде постоянной гонки вооружений. Однако у рака есть и другая стратегия, с помощью которой он способен уйти из-под лекарственного удара, и стратегия эта связана не с мутациями, но с обычным умением клеток приспосабливаться к окружающим условиям. Такую способность называют пластичностью: никаких изменений в генетическом тексте не происходит, просто сигналы из внешней среды меняют активность генов – какие-то начинают работать сильнее, какие-то слабее.

Обычно противораковые лекарства заставляют клетку включить апоптоз, или программу самоубийства, когда клетка уничтожает сама себя с наименьшими проблемами для окружающих. Раковые же клетки за счет пластичности могут уйти в такое состояние, когда их программу апоптоза включить чем бы то ни было становится очень и очень трудно.

Пояснить, что тут происходит, можно так: представим, что у клетки есть рубильник, включающий апоптоз, и есть рука, которая за рубильник дергает. В случае мутационной лекарственной устойчивости рубильник так меняет форму, что рукой его уже не ухватить; а в случае устойчивости, обусловленной пластичностью, за этот рубильник можно ухватиться, но он делается настолько тугим, что повернуть его нет никакой возможности.

То, что раковые клетки могут, скажем так, подавлять свои суицидальные желания, было известно относительно давно, однако оставался вопрос, насколько такая уловка эффективна. Исследователи из полагают, что эффективна, и даже очень.

Они проанализировали активность генов в нескольких сотнях разновидностей раковых клеток, и пришли к выводу, что чем явственней в клетках работали гены «антисуицидного» состояния, тем устойчивей они были к лекарствам. Иными словами, есть прямая зависимость между клеточной пластичностью и умением сопротивляться лекарственным веществам.

Более того, оказалось, что клетки используют эту тактику с вариациями, что тактика отказа от самоуничтожения включается во многих, если не во всех, видах рака, и что включается она независимо от конкретной терапии. То есть немутационная лекарственная устойчивость оказалась среди злокачественных клеток универсальным и широко распространенным способом борьбы с трудностями. (Напомним, что и метастазы разбредаются по организму не столько из-за новых мутаций, которые побуждают раковые клетки к странствиям, сколько из-за .)

Возникает вопрос – имеет ли смысл в таком случае вообще использовать лекарства, раз против них есть такой абсолютный щит? Но у всякой защиты есть слабое место, и в статье в Nature авторы работы говорят, что клетки, устойчивые к апоптозу, можно погубить с помощью ферроптоза.

Клетки могут умирать по разным сценариям – по сценарию апоптоза, некроптоза, пироптоза и др., и ферроптоз, который обнаружили сравнительно недавно – один из них. По названию понятно, что главная роль тут у железа: при определенных условиях и при наличии ионов железа в клетке начинают окисляться липиды, из которых состоят мембраны; в клетке появляются токсичные продукты окисления, начинают портиться мембраны, так что в итоге клетка предпочитает погибнуть сама.

Ферроптоз, как и все прочее, зависит от разных генов, и авторам работы удалось найти ген, через который тут лучше всего действовать – это ген GPX4 , кодирующий фермент глутатион пероксидазу. Она защищает клеточные липиды от окисления, и, если ее отключить, в клетке неизбежно начнется ферроптоз. Отключая GPX4 , можно подавить рост самых разных опухолевых клеток, от рака легких до рака простаты, от рака поджелудочной железы до меланомы.

Все это лишний раз говорит о том, что злокачественные заболевания требуют комплексного лечения – у раковых клеток довольного много уловок, помогающих выжить. С другой стороны, поскольку тут далеко не всегда все сводится к новым мутациям, можно надеяться, что эффективную терапию для больного можно подобрать и без тщательного генетического анализа.

С развитием онкологии ученые научились находить слабые места у опухоли – мутации в геноме клеток опухоли .

Ген - это часть ДНК, которая была унаследована от родителей. Половину генетической информации ребенок получает от матери, половину от отца. В теле человека находятся более 20 000 генов, каждый из которых выполняет свою определенную и важную роль. Изменения в генах резко нарушают протекание важных процессов внутри клетки, работу рецепторов, выработку необходимых белков. Эти изменения называют мутациями.

Что значит мутация генов при раке? Это изменения в геноме или в рецепторах опухолевой клетки. Эти мутации помогают опухолевой клетке выживать в трудных условиях, быстрее размножаться и избегать гибели. Но существуют механизмы, с помощью которых мутации можно нарушить или заблокировать, вызвав этим гибель раковой клетки. Для того чтобы воздействовать на определенную мутацию, ученые создали новый вид противоопухолевой терапии под названием «Таргетная терапия» .

Препараты, применяемые при данном лечении, называются таргетными препаратами, от англ. target - мишень. Они блокируют мутации генов при раке , тем самым запуская процесс уничтожения раковой клетки. Для каждой локализации рака характерны свои мутации, а для каждого типа мутаций подходит только определенный таргетный препарат.

Именно поэтому современное лечение онкологических заболеваний построено на принципе глубокого типирования опухоли. Это значит, что перед тем как начать лечение, проводится молекулярно-генетическое исследование опухолевой ткани, позволяющее определить наличие мутаций и подобрать индивидуальную терапию, которая даст максимальный противоопухолевый эффект.

В этом разделе мы расскажем, какие бывают мутации генов при раке , зачем необходимо делать молекулярно-генетическое исследование, и какие препараты воздействуют на определенные мутации генов при раке .

В первую очередь, мутации делятся на естественные и искусственные . Естественные мутации возникают непроизвольно, а искусственные - при воздействии на организм различных мутагенных факторов риска .

Также существует классификация мутаций по наличию изменений в генах, хромосомах или во всем геноме . Соответственно, мутации делятся на:

1. Геномные мутации - это мутации клеток, в результате которых изменяется число хромосом, что ведет к возникновению изменений в геноме клетки.

2. Хромосомные мутации - это мутации, при которых происходит перестройка структуры отдельных хромосом, в результате чего наблюдаются потеря или удвоение части генетического материала хромосомы в клетке.

3. Генные мутации - это мутации, при которых идет изменение одной или нескольких различных частей гена в клетке.