Geny podatności nowotworzenia w raku piersi Dr. n.med. Krzysztof Rożnowski Klinika Onkologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

RAK PIERSI EPIDEMIOLOGIA Świat - rocznie rozpoznaje się go u ponad miliona kobiet. Nowotwór ten jest najczęściej rozpoznawanym nowotworem złośliwym u kobiet stanowiąc 18% wszystkich nowotworów. Polska - co 12 kobieta w ciągu swojego całego życia zachoruje na ten nowotwór - ponad 11 000 nowych przypadków rocznie - zachorowalność 38,8 /100 000 - umieralność 15/100 000 Dynamiczny wzrost liczby zachorowań związany jest ze zmianą stylu życia, większym narażaniem na substancje o działaniu mutagennym oraz z wydłużeniem średniej długości życia kobiet w Polsce

U podłoża procesu onkogenezy raka piersi leżą zarówno czynniki endogenne głównie hormonalne, czynniki środowiskowe oraz uwarunkowania genetyczne.

Czynniki endogenne czas trwania i jakość ekspozycji nabłonka gruczołowego piersi na estrogeny- głównie estradiol wczesna pierwsza miesiączka ( poniżej 12 roku życia) oraz wczesne regularne miesiączkowanie późne wystąpienie menopauzy ( po 55 roku życia) Czynniki związane z rozrodczością zwiększają to ryzyko również 2-3 krotnie : pierwszy poród po 40 roku życia, nie zachodzenie w ciążę

Czynniki egzogenne, środowiskowe zwiększają ryzyko zachorowania na raka piersi od 1,2 do 3 razy. długotrwała hormonalna terapia zastępcza (powyżej 10 lat), ciągłe przyjmowanie środków antykoncepcyjnych ekspozycja płodu żeńskiego na dietylostilbestrol przyjmowanego przez ciężarną kobietę promieniowanie jonizujące zarówno jako skutek eksplozji jądrowych lub element terapeutyczny dieta bogatotłuszczowa, otyłość, nadmierne spożycie alkoholu na podstawie wyników badań dużych grup kobiet uznano również za czynniki usposabiające do zachorowania na raka piersi.

Czynniki genetyczne warunkujące transformację nowotworową w raku piersi Występowanie rodzinne potwierdzone w około 20-25% przypadków raka piersi W ok.10% przypadków raka piersi zidentyfikowano geny, których mutacje prowadzą do ujawnienia się fenotypu nowotworowego

Rak piersi jako schorzenie genetyczne Rak piersi jak każdy nowotwór jest konsekwencją ciągu mutacji somatycznych i/lub germinalnych DNA, do których dochodzi w prawidłowej komórce nabłonka kanalika gruczołu piersiowego Mutacje germinalne leżą u podstawy rozwoju około 10% przypadków raka piersi. Za pozostałe 90% zachorowań na ten nowotwór odpowiadają mutacje somatyczne, do których dochodzi spontanicznie w ciągu całego życia kobiety. Kumulacja mutacji, niezależnie od ich charakteru, prowadzi do zaburzenia najistotniejszych procesów życiowych komórki: wzrostu, różnicowania, proliferacji, starzenia się i śmierci.

Mutacje genów w raku piersi Zidentyfikowano około 100 genów, których mutacje mogą doprowadzić do inicjacji, promocji lub progresji raka piersi

Geny, których uszkodzenie odpowiedzialne jest za proces nowotworzenia Protonkogeny Geny supresorowe Geny mutatorowe

Protoonkogeny Obecne w genomie każdej komórki, odpowiedzialne za prawidłowy przebieg cyklu komórkowego, różnicowania i apoptozy Mutacje protoonkogenów prowadzą do powstania onkogenów a kodowane przez nie produkty pobudzają niekontrolowany podział komórek nowotworowych, wydłużają ich cykl życiowy, zwiększają ich przeżywalność Mutacje protoonkogenów mają charakter dominujący

Protoonkogeny HER2-neu/c-rbB2 ( Human Epidermal Growth Factor Receptor-2 Gene)- receptor HER2 c-myc (Myelocytomatosis Viral Oncogene)- neoangiogeneza- czynnik wzrostu naczyń krwionośnych podobny do VEGF int2 (Murine Mammary Tumor Virus Integration Site 1 Gene) – czynnik wzrostu fibroblastów

Geny supresorowe W warunkach prawidłowych regulują negatywnie cykl komórkowy i różnicowanie komórek ( antyonkogeny, gatekeepers) Charakter recesywny- kliniczne ujawnienie się mutacji w przypadku uszkodzenia obu alleli genu Często ich uszkodzenie leży u podłoża dziedzicznych zespołów predyspozycji do rozwoju nowotworów

Gen BRCA1 Do tej pory wykryto ponad 100 mutacji tego genu o różnym charakterze Jego transkrypt odpowiedzialny jest za współdziałanie z szeregiem czynnych białek warunkujących prawidłowy przebieg cyklu komórkowego. Wykazuje ponadto aktywność transkrypcyjną, właściwości ligazy, bierze również udział w procesach reperacji dwuniciowego uszkodzenia DNA łącznie z indukowanym przez promienie gamma fosforylowanym histonem H2AX (8) U nosicielek mutacji genu BRCA1 ryzyko wystąpienia raka piersi przed 45 rokiem życia wynosi ok. 50%, ryzyko zachorowania na ten nowotwór w ciągu całego życia wynosi 85-95%. Ponadto ryzyko wystąpienia drugiego pierwotnego raka piersi ocenia się na 65% Dodatkowo 40% pacjentek zachoruje na raka jajnika

Gen BRCA2 Mutacja wiąże się nie tylko z zwiększoną zachorowalnością na wczesnego raka piersi, ale także zwiększa ryzyko wystąpienia raka piersi u mężczyzn, mniejsze jest natomiast ryzyko zachorowania na raka jajnika- wynosi ono około 10%

Gen p53 Produkt- czynnik transkrypcyjny, regulacja procesów naprawczych DNA oraz apoptozy Mutacje typu missense Zespół Li-Fraumeni- germinalna mutacja p53 predysponująca do wczesnego występowania nowotworów nabłonkowych i mezenchymalnych

Gen RB1 Mutacje stwierdzane w ok. 20-25% przypadków pierwotnego raka piersi Produkt- czynnik transkrypcyjny, regulacja cyklu komórkowego Mutacja RB1- promocja nie inicjacja procesu nowotworzenia

Geny mutatorowe Odpowiedzialne za utrzymanie integralności DNA Udział w procesach naprawczych uszkodzonego DNA Mutacje genów mutatorowych prowadzą do niestabilności genomu, warunkując zwiększoną predyspozycję do nowotworzenia Charakter recesywny mutacji Zespoły niestabilności chromosomalnej: Nijmegen, Bloom i ataxia-teleangiectasia.

Zespół Blooma Mutacja genu BLM (15q26,1) Transkrypt- helikaza DNA Predyspozycja do powstawania guzów litych oraz niedobory immunologiczne i zaburzenia rozwojowe

Zespół ataxia-teleangiectasia Mutacja genu ATM (11q22) Transkrypt- białko o charakterze kinazy, współdziałające z p53 w przekazywaniu sygnałów mitogennych oraz procesach naprawczych DNA Nadwrażliwość na promieniowanie jonizujące, niedobory immunologiczne, ataksja móżdżkowa, nowotwory głównie układu limfatycznego oraz rak piersi ( heterozygoty ok. 5-7%)

Zespół Nijmegen (Nijmegen breakage syndrome-NBS) Choroba autosomalna recesywna ( Weemaes i wsp. 1981 ) Homozygotyczna mutacja 657del5 w egzonie 6 genu NBS1 (8q21.3.) Objawy: mikroencefalopatia, zaburzenia wzrostu, niedobory odpornościowe, nadwrażliwość na promieniowanie jonizujące, zwiększone ryzyko zachorowania głównie na nowotwory układu chłonnego

Gen NBS 1 (Nijmegen Breakage Syndrome) Lokalizacja-8q21,wielkość-50,6 kpz, 16 egzonów 657del5 698del4 835del4 842insT 1142delC Q326X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 BRT FHA 698del1 900del25 Produkt transkrypcji: białko nibryna

Nibryna Sensor uszkodzenia DNA W prawidłowych komórkach pod wpływem promieniowania jonizującego wywołującego pęknięcie podwójnej spirali DNA, dochodzi do aktywacji nibryny wskutek jej fosforylacji przez białko ATM. Aktywowana nibryna tworzy w obrębie jądra komórkowego kompleksy z białkami Mre11 i Rad50 Kompleksy Mre11/Rad50/NBS1 określane jako MRN formują się w jądrze komórkowym w postaci ognisk (foci), które można zwizualizować na podstawie barwień immunohistochemicznych

Nibryna cd W komórkach wykazujących mutację genu NBS1 powstaje nieprawidłowa strukturalnie i funkcjonalnie nibryna niezdolna do tworzenia aktywnych kompleksów jądrowych MRN. Uniemożliwia to odtworzenie ciągłości DNA na drodze homologicznej rekombinacji Wykazano ponadto istotną rolę nibryny oraz kompleksów MRN w utrzymaniu stabilności telomerów

Mutacje genu NBS1 Najczęstsza postać (95%) dotyczy egzonu 6 - delecja 5 par zasad w kodonie 218 (657del5) Homozygotyczna - pełnoobjawowy zespół Nijmegen Heterozygotyczna - stwierdzono zwiększoną zachorowalność na raka prostaty, jelita grubego i jajnika, czerniaka złośliwego i nieziarnicze chłoniaki limfoblastyczne

u kobiet z rakiem piersi Badania określejące częstość występowania mutacji i polimorfizmów w 16 egzonach genu NBS1 u kobiet z rakiem piersi

Analiza cech patomorfologicznych i przebiegu klinicznego raka piersi u pacjentek z mutacją lub polimorfizmem genu NBS1

Praca realizowana w Instytucie Genetyki Człowieka Polskiej Akademii Nauk we wspólpracy z Oddziałem Chemioterapii Kliniki Onkologii UM w Poznaniu Członkowie zespołu badawczego Maria Mosor Jolanta Rembowska Karina Nowicka Iwona Ziółkowaka

Grupa badana Badaniami została objęta grupa 276 kobiet z potwierdzonym histologicznie bądź cytologicznie rakiem piersi Materiał do badań stanowi DNA wyizolowane z leukocytów krwi obwodowej Materiał pobierano od pacjentek z Oddziału i Poradni Chemioterapii Kliniki Onkologii Akademii Medycznej w Poznaniu

Dane kliniczne Zaawansowanie kliniczne nowotworu w momencie rozpoznania wg TNM 2. Zaawansowanie patologiczne procesu wg pTNM 3. Stopień złośliwości histologicznej G 4. Typ histologiczny raka piersi 5. Stan receptorowy: ER, PgR, HER2 6. Wywiad rodzinny 7. Przebieg choroby nowotworowej i leczenia

Grupa kontrolna DNA wyizolowane z krwi pobranej od 195 noworodków celem diagnostyki fenyloketonurii (niezużyte bibuły do testu Guthriego)

Mutacje i polimorfizmy wykrywane były we wszystkich 16 egzonach genu NBS1 metodą analizy polimorfizmu konformacji jednoniciowego DNA (SSCP) cos co ma określoną strukturę przestrzenną (przestrzennych)

Wyniki badań Wyniki badań opublikowane w artykule: I171V germline mutation in the NBS1 gene significantly increases risk of breast cancer. Breast Cancer Res Treat. 2008 Jul;110:343-8. Epub 2007 Sep 26. Autorzy Krzysztof Rożnowski, Danuta Januszkiewicz-Lewandowska,Maria Mosor, Monika Pernak, Maria Litwiniuk, Jerzy Nowak

Podsumowanie Konieczne dalsze badania nad podatnością na zachorowanie na raka piersi u heterozygotycznych nosicielek mutacji I171V w egzonie 5 Konieczna dalsza, pogłębiona analiza danych klinicznych pacjentek dotychczas przebadanych pod kątem mutacji genu NBS1