Genetica 6
L’ epigenetica
L’ epigenetica
L’ epigenetica studia le modifiche fenotipiche EREDITABILI nell'espressione del gene causate da
meccanismi diversi dai cambiamenti nella sequenza genomica. Un segnale epigenetico è pertanto un
qualsiasi cambiamento EREDITABILE che non altera la sequenza nucleotidica di un gene, ma altera la sua
attività.
Tra i possibili meccanismi che possono provocare effetti epigenetici si annoverano:
•
•
modificazioni del DNA (metilazione delle citosine da parte delle metiltrasferasi)
modificazione delle proteine (modificazioni degli istoni, quali acetilazione, metilazione etc)
Questi processi alterano l'accessibilità fisica alle regioni del genoma sulle quali si legano proteine e
enzimi deputati all'espressione genica e quindi alterano l'espressione del gene
Epigenoma
Mentre l’informazione genetica è uniforme nelle diverse cellule di organismi complessi, l’epigenetica
controlla l'espressione differenziale di geni in cellule specifiche. Un sistema per essere considerato
epigenetico deve essere ereditabile, autosostenibile, e reversibile
Le cellule in un organismo multicellulare hanno sequenze nominalmente identiche di DNA (e quindi gli
stessi set di istruzioni genetiche), ma mantengono diversi fenotipi terminali. Questa memoria cellulare
non genetica, che registra i cambiamenti ambientali e lo sviluppo dell’organismo (cellule staminali ->
differenziate) e che è ereditabile, è la base dell’ epi-(sopra)-genetica.
Un processo cruciale per la regolazione dell'espressione genica è la metilazione - l'aggiunta di un
gruppo metile alla base citosina – che ha l'effetto di “spegnere” il gene interessato dal legame: la
modificazione chimica così ottenuta è detta 5-metil-citosina (5mC).
Il genoma contiene tutte le istruzioni che permettono di ottenere oltre 200 differenti tipi cellulari il cui
processo di specificazione viene denominato epigenesi. È ora noto che tale processo coinvolge la
regolazione differenziale di geni e dei loro prodotti in stretta relazione con l’organizzazione fisica del
DNA genomico e da come è impacchettato in cromatina.
Pertanto, mentre le cellule staminali
evolvono verso il loro destino specifico,
alcune aree del relativo genoma vengono
«spente» da varie modifiche epigenetiche.
Al procedere della divisione cellulare, il
destino delle singole cellule viene pertanto
governato dall'utilizzo selettivo dei geni
La regolazione aberrante dei meccanismi
epigenetici è stata correlata a malattie
croniche, cancro, malattie cardiovascolari,
disordini mentali anche in risposta a stimoli
ambientali.
L'ambiente può anche portare a cambiamenti epigenetici che riguarderanno le
generazioni future.
Recenti studi di laboratorio su topi inbred (ottenuti cioè mediante accoppiamenti nello
stesso ceppo familiare) hanno dimostrato come modifiche alla loro dieta originale possano
influenzare la loro progenie. La loro pelliccia può essere marrone, gialla o a chiazze, a
seconda di come il gene agouti viene metilato durante la crescita del feto.
MECCANISMI
• Modifiche dello stato della cromatina
• Metilazione delle citosine
LIVELLI RIPIEGAMENTO
CROMATINA
• Anse di cromatina maggiormente presenti
verso il centro del nucleo sembrano essere
silenziate
• Anse di cromatina maggiormente esposte
verso la membrana nucleare sembrano essere
più trascrizionalmente attive
• Sono possibili temporanei svolgimenti del
DNA dal core istonico (i nucleosomi respirano)
Modifiche della cromatina
•
Modifiche covalenti a carico degli istoni
– Acetilazione (influenza la condensazione della cromatina), fosforilazione,
monoubiquitinazione. Sono modifiche reversibili
– Metilazione; è parzialmente reversibile e pare ci sia corrispondenza tra
metilazione degli istoni e del DNA
•
Rimodellamento degli istoni
– Complessi proteici ATP-dipendenti
– Omologie con elicasi, ma non hanno attività elicasica
– Deformano temporaneamente il DNA
Le modifiche degli istoni corrispondono a segnali per il reclutamento o l’esclusione di
proteine della cromatina
Accessibilità cromatina (DNAse-seq)
Studi di sensibilità all’azione di DNAsi -> si
riconoscono le variazioni di condensazione della
cromatina
DNAse-seq
– DNase-seq is primarily used to identify
nucleosome-depleted
DNase
I
hypersensitive (DHS) sites that correspond
to active regulatory elements.
– The DNase I enzyme will cut live chromatin
preparations at sites where nearby there
are specific (non-histone) proteins. The
resulting cutpoints are then sequenced to
determine those sites corresponding to
– open chromatin.
molti tagli
pochi tagli
nessun taglio
DHS, DNaseI Hypersitivity Sites
Metilazione del DNA
La metilazione dei residui citosina del DNA alla
posizione del carbonio 5 è un marcatore
epigenetico comune a molti eucarioti e viene
spesso osservato nel contesto CpG o CpHpG
(H=A, T, C).
• Metilazione di citosine nei promotori è generalmente associata a repressione
della trascrizione.
• Metilazione di CpG incrementa nel corpo dei geni in piante e mammiferi.
• Trasposoni non espressi di piante mostrano metilazione CpHpG
• In batteri: 5meC ma anche N-4-metilcitosina e N-6-metiladenina
• La metilazione avviene ad opera di metiltransferasi.
METILAZIONE DEL DNA
CGCGCGCGCG
Isola CpG
TATAAA
TATAbox
Metilazione isola CpG
Silenziamento del gene
Gene
LA GENETICA DEI TUMORI
(Cap 21 Pierce)
Popolazione USA 2009: 300
milioni.
Tasso di morte annuale negli
USA: 8 su 1000.
2 su 1000 muoiono di
tumore
Neoplasia (o tumore)
Si definisce Neoplasia:
“…una massa abnorme di tessuto la cui crescita supera quella dei
tessuti normali e progredisce anche dopo la cessazione degli stimoli
che l’hanno evocata” .
L’elemento cruciale di tutte le neoplasie è la refrattarietà agli stimoli
predisposti al controllo della crescita.
Quando le normali cellule sono danneggiate, esse vengono eliminate
mediante apoptosi (morte cellulare programmata). Le cellule
cancerogene evitano l'apoptosi e continuano a riprodursi in maniera
irregolare.
La cellula neoplastica
Trasformazione: salto da normale a maligno -passaggi intermedi non identificabili-
Il fenotipo maligno può essere caratterizzato da:
1) Comportamento in coltura
Immortalità: crescono in modo indefinito in netto contrasto con le cellule normali che
possono replicarsi esclusivamente un numero finito e definito di volte (40-60, numero di
Hayflick) e poi entrano nella fase di senescenza. Cellule HeLa (Henrietta Lacks morta nel
1951 di carcinoma cervicale) crescono ancora in coltura.
Perdita della dipendenza dall’ancoraggio: le cellule normali crescono se ancorate ad una
superficie; le cellule trasformate crescono bene anche in un mezzo semifluido come l’agar
molle
Perdita della inibizione da contatto: le cellule normali crescono fino a formare un
monostrato compatto. Le cellule trasformate continuano a crescere le une sulle altre in
maniera del tutto disordinata.
Perdita dell’orientamento dipendente dal substrato: le cellule maligne che crescono su un
substrato dotato di una trama hanno perso in parte almeno la capacità di allinearsi
seguendo la trama.
Diminuita necessità di fattori di crescita: generalmente se li producono da sole
Comportamento in coltura
Dr.ssa Elisabetta Rovida
Università di Firenze
I fibroblasti sono cellule tipiche e più numerose del tessuto connettivo, in grado di produrre le componenti della matrice
extracellulare. I fibroblasti possono dare origine ad altre cellule come le cellule ossee, gli adipociti e cellule muscolari, tutte
di origine mesodermica. Si trovano anche nel tessuto cicatriziale, possiedono una modesta capacità migrante e possono
intervenire nella cicatrizzazione.
La cellula neoplastica
2) Differenze strutturali
Mancata differenziazione: le specifiche caratteristiche della cellula normale sono espresse in modo
incompiuto - si parla di anaplasia, sdifferenziazione o dedifferenziazione. La cellula tumorale
non diventa matura dedifferenziandosi, ma nasce già come cellula poco differenziata e non
differenzia o differenzia poco.
Crescita rapida:
- aumento della basofilia citoplasmatica (più RNA -> più proteine)
- mitosi numerose e anomale (numero di mitosi proporzionale alla velocità di crescita)
Caratteristiche bizzarre: (importante perché l’atipia tende ad essere proporzionale al grado di
aggressività)
− dimensioni e forma delle cellule anomale (la cellula maligna è di solito tondeggiante e
irregolare)
- il nucleo è grosso (aumento del rapporto nucleo/citoplasma; alterazioni cromosomiche)
- superficie della cellula spesso pullula di microvilli
- Secrezioni diventano disordinate (cellule ad anello con castone di adenocarcinoma mucoso)
(adenocarcinoma: neoplasia indifferenziata e quindi maligna del tessuto epiteliale, che
prende origine dall'epitelio ghiandolare)
Anomalie più disparate:
comparsa di nuove strutture (complesso ribosoma lamella nella leucemia a cellule capellute;
corpo di Auer nella leucemia mieloide acuta).
La cellula neoplastica
3) Comportamento dopo il trapianto
Impiegando animali opportuni che non rigettino il trapianto, le cellule trasformate se iniettate sotto
cute danno luogo a tumori; mentre le cellule normali muoiono o sopravvivono senza crescere.
4) Alterazioni funzionali e biochimiche
Motilità e chemiotassi: le cellule trasformate sono più mobili di quelle normali, che di solito
stanno ferme. Questa caratteristica spiega l’invasività (più sono mobili e più sono invasive)
Alterazioni relative alla superficie cellulare:
- ridotta adesione intracellulare (invasività)
- comunicazioni intracellulari compromesse (gap junction)
- aumentata sensibilità all’agglutinazione mediata da lectine (usato in laboratorio)
- tendenza a rilasciare molecole di superficie (enzimi per farsi strada nella matrice
extracellulare, coagulazione)-marcatori tumorali
Alterazioni biochimiche:
- aumentato fabbisogno di asparagina
- anomalie legate alla eccessiva crescita e immaturità
- teoria di Warburg (i tumori fanno glicolisi con produzione di acido lattico anche in aerobiosi)
Neoplasia: classificazione
Neoplasie Benigne
• Proliferazione cellulare
circoscritta
Neoplasie Maligne
• Proliferazione cellulare incontrollata
• Invasione del tessuto sano circostante
• Possibilità di metastatizzare
Sarcoma
Tumore del tessuto connettivo, vale a dire del tessuto di sostegno
dell'organismo.
Carcinoma
Tumore maligno di origine epiteliale.
Teratoma
Neoformazione che origina da cellule indifferenziate (embrionali),
ancora in possesso della capacità di evolvere verso la formazione di
tessuti diversi da quelli dell’organo in cui si sviluppano.
Caratteristiche delle Neoplasie
Invasione Locale:
• una neoplasia benigna rimane localizzata nella sede di origine, e spesso
(nei fibromi e adenomi) si espande lentamente sviluppando una
pseudocapsula fibrosa che la separa dal tessuto circostante
Metastasi:
• caratteristica principale per distinguere un tumore maligno (importanti
eccezioni: basalioma della cute e la maggior parte dei tumori primitivi
del SNC)
• Generalmente più un tumore è voluminoso e più alta sarà la probabilità
che abbia metastatizzato
I meccanismi della metastasi
Per metastasi si intende l’autotrapianto spontaneo delle cellule neoplastiche
che, distaccatesi dal tumore primitivo, raggiungono con varie modalità uno o
più siti distanti da quello dove ha sede il tumore primario e vi si impiantano
dando origine alla formazione di tumori secondari.
Le metastasi identificano in modo inequivocabile un tumore come maligno, in
quanto le neoplasie benigne non danno metastasi.
Con poche eccezioni, tutti i tumori possono metastatizzare (gliomi, carcinoma
basocellulare della cute, altamente invasivi ma non metastatizzano)
Non è detto che capacità di metastatizzare sia correlata alla capacità di invadere
localmente.
In generale, più il tumore è aggressivo, cresce rapidamente e presenta elevate
dimensioni, più è probabile che metastatizzi o che abbia già metastatizzato.
Esistono però numerose eccezioni. Talvolta tumori piccoli, ben differenziati e a
lenta crescita danno metastasi diffuse, mentre tumori che crescono
rapidamente possono rimanere localizzati per anni
I meccanismi della metastasi
Vie di diffusione del tumore:
• Diffusione locale per continuità e contiguità o
seguendo la via “di minore resistenza”
• Impianto diretto in cavità o superfici del corpo
(transcelomatica), peritoneo, pleura, pericardio;
es:carcinoma ovarico
Disseminazione per via linfatica. La disseminazione delle
metastasi ai linfonodi segue le vie naturali del drenaggio
linfatico. es carcinomi. Ruolo attivo dei linfonodi contro
le cellule del tumore.
Disseminazione per via ematica. Es sarcomi
I sarcomi sono tumori del tessuto connettivo, vale a dire del
tessuto di sostegno dell'organismo
I meccanismi della metastasi
Le vie della penetrazione in circolo delle cellule neoplastiche:
1.
Infiltrazione diretta da parte del tumore
2.
Invasione da parte di singole cellule
3.
Rilascio all’interno di lacune vascolari prive di
rivestimento endoteliale
4.
Diapedesi inversa
5.
Penetrazione nei linfatici
diapedesi
indica
il
processo
attraverso cui i leucociti migrano,
attraversando le pareti dei vasi
sanguigni, in risposta a segnali
chimici infiammatori.
I linfociti
I linfociti, sia a cellule B che a cellule T, circolano costantemente nei linfonodi. Vi entrano
con la circolazione sanguigna e attraversano la rete di vasi sanguigni grazie ad un processo
chiamato diapedesi.
I linfociti derivano dalla linea linfoide delle cellule staminali multipotenti presenti nel
midollo osseo e a seconda del luogo, all'interno dell'organismo, nel quale avviene la
maturazione cellulare, si ottengono due linee linfocitarie ben distinte: i linfociti B
(prendono il loro nome da un organo degli uccelli chiamato "borsa di Fabrizio" e dal fatto
che nell'uomo essi prendono origine dal midollo osseo - bone marrow -) e i linfociti T (da
timo).
Il luogo di maturazione dei linfociti risulta appunto diverso a seconda delle caratteristiche
che questi hanno; il linfocita T infatti matura pienamente nel timo, mentre i linfociti B e
NK (Natural Killer, i nostri linfociti "ancestrali") hanno piena maturazione nel midollo
osseo, ovvero dove nascono.
I linfociti B, in seguito a stimolazione, sono capaci di proliferare e trasformarsi in cellule
effettrici, le plasmacellule, queste ultime capaci di liberare anticorpi.
Sedi di impianto delle metastasi
Sede del tumore primario
Sede di impianto delle metastasi
Mammella e prostata
ossa
Polmone
Ogni distretto, encefalo compreso
Colon-retto
Fegato-polmone
Testicolo
Polmone, fegato
Ovaio
Cavità addominale, peritoneo e
diaframma
Il Cancro è una Malattia…
• dei geni - le lesioni di particolari geni (proto-oncogeni e geni
oncosoppressori) sono causa del cancro;
• della cellula - il tumore si sviluppa da una singola cellula che
inizia a proliferare fuori controllo (processo microevolutivo
clonale);
• dei tessuti - il tumore si sviluppa attraverso vari stadi
(progressione neoplastica) che sovvertono gradualmente
l’organizzazione del tessuto. La malignità coincide con
l’invasività e la metastasi.
Epidemiologia dei tumori
Sir Percival Pott è stato il primo che ha collegato l’elevata incidenza del
cancro dello scroto riscontrato negli spazzacamini con l’esposizione cronica alla
fuliggine.
Epidemiologia dei tumori
Ruolo dell’attività lavorativa
Epidemiologia dei tumori
Epidemiologia dei tumori
Ruolo del sesso: Incidenza e mortalità riferita alla sede e al sesso dei
tumori più frequenti
Epidemiologia dei tumori
Andamento nel tempo: I tassi di mortalità si sono modificati nel corso degli anni.
Epidemiologia dei tumori
Ruolo dell’età: in generale i tumori aumentano con l’aumentare dell’età. Alcuni tumori
tuttavia sono caratteristici di una fascia di età
La maggior parte dei carcinomi si manifesta in età avanzata.
Leucemia acuta e tumori cerebrali (neuroblastoma) sono frequenti nell’infanzia
Epidemiologia dei tumori
Neoplasie: Principi generali
• la maggior parte dei tumori ha uno sviluppo clonale
(originante da una singola cellula mutata)
• una singola mutazione non sembra però essere
sufficiente a sviluppare una neoplasia…
• …l’accumulo di mutazioni nella stessa cellula
“Progressione Tumorale” porta allo sviluppo neoplastico.
L’evoluzione clonale
L’inizio di una neoplasia si verifica quando
una mutazione determina un’accelerazione
della
divisione
cellulare.
Attraverso
l’evoluzione clonale (dovuta al fatto che le
cellule mutate si dividono più in fretta), si
accumulano
mutazioni
multiple
che
consentono alle cellule di diventare sempre
più aggressive e di aumentare il potenziale
proliferativo
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Progressione tumorale
Per progressione s’intende:
“comparsa di modificazioni qualitative stabili ed irreversibili in
uno o più caratteri di un tumore in accrescimento”.
Ogni tipo di tumore analizzato sino ad ora rivela multiple
alterazioni genetiche coinvolgendo sia l’attivazione di oncogeni
che la perdita di geni oncosoppressori.
Progressione tumorale
Evidenze Genetiche della Cancerogenesi
• L’introduzione di geni (oncogeni attivati) in cellule normali induce la
trasformazione delle stesse: perdita di inibizione da contatto e
proliferazione incontrollata;
• Topi transgenici o knock-out sviluppano neoplasie ad elevata
incidenza;
• Aumentato rischio di sviluppare una neoplasia di tipo familiare
(mutazione di BRCA-1 e 2 è stata correlata ai tumori della mammella
e dell’ovaio a caratteristica familiare);
• Ereditabilità di mutazioni genetiche di un singolo allele
predispongono la progenie allo sviluppo della neoplasia (gene Rb nel
retinoblastoma).
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Le Lesioni Genetiche del Cancro
Micro-modificazioni:
• Delezione, sostituzione etc. di una singola base.
Macro-modificazioni:
• Delezione, duplicazione, traslocazione;
• Attivazione, amplificazione e riarrangiamento genico;
• Variazione del numero dei cromosomi ed aumento del
contenuto nucleare di DNA.
Oncogeni
I Proto-oncogeni sono geni normali che controllano numerosi processi
biologici cellulari quali la crescita, la divisione ed il differenziamento, e che
possono diventare oncogenetici a causa di mutazioni o di un aumento
dell’espressione. I proto-oncogeni codificano per proteine che regolano il
ciclo cellulare e il differenziamento. Possono anche essere coinvolti nella
trasduzione del segnale di avvio della mitosi.
Cioè, gli Oncogeni sono la versione mutata dei proto-oncogeni che
codificano per:
• Fattori di Crescita (e Recettori degli stessi);
• Trasduttori del Segnale (ras);
• Fattori di Trascrizione Nucleari (myc);
• Cicline e Chinasi Cicline-Dipendenti (cdk4)…..
…in pratica tutte le tappe del controllo della proliferazione cellulare !!!
I proto-oncogeni sono “dominanti” in quanto è sufficiente la mutazione di
un allele per la trasformazione delle cellule.
Geni onco-soppressori
I geni onco-soppressori sono geni normali che interrompono la divisione ed il
ciclo cellulare agendo in diversi punti chiave di tali processi.
Codificano per:
• Fattori che inibiscono la crescita (BRCA-1 e suo recettore ad esempio);
• Molecole che Regolano l’Adesione Cellulare (DCC e APC);
• Regolatori della Trasduzione del Segnale (NF1 come disattivatore di
RAS);
• Regolatori del Ciclo Cellulare (p21, p16 come inibitori delle cicline);
• Regolatori dell’apoptosi (bcl-2 vs. bax e bad)
Gli onco-soppressori sono “recessivi” in quanto è richiesta una doppia
mutazione (mutazione in entrambi gli alleli) affinchè si possa perdere la loro
funzione oncosoppressoria.
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
I geni BRCA1 e BRCA2 garantiscono la stabilità del DNA e aiutano a prevenire la
crescita incontrollata delle cellule. Mutazioni di questi geni sono state collegate
all’insorgenza di tumori al seno ed al cancro ovarico. I nomi BRCA1 e BRCA2
derivano da breast cancer susceptibility gene 1 and breast cancer susceptibility
gene 2.
Secondo le stime del rischio di vita, circa il 60% delle donne (6 su
10) che hanno ereditato una mutazione dannosa in BRCA1 o
BRCA2 svilupperà il tumore al seno nel corso della propria vita.
Per quanto riguarda il tumore dell’ovaio, dal 15 al 40% delle donne
che hanno ereditato una mutazione dannosa in BRCA1 o BRCA2
svilupperà questo tumore nel corso della propria vita .
Leucemia mieloide cronica: traslocazione reciproca fra braccio lungo cromosoma 22 ed estremità braccio lungo
cromosoma 9 -> cromosoma 22 più corto (Filadelfia) e fusione c-ABL (tirosina kinasi ) con BCR e conseguente
maggior attività cancerogena (proliferazione cellulare) della proteina codificata
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Principali effetti di Bcr-Abl
RAS
Bcr-Abl
1. Stimolo alla proliferazione
NUCLEO
F-actin
Paxillin
2. Diminuzione
dell’adesione allo
stroma emopoietico
Abl
3. Ridotta morte
apoptotica
Ciclo
cellulare
4. Diminuzione della funzione
di ABL a livello nucleare:
instabilità genomica
Nelle cellule ematopoietiche l’attività perpetua e incontrollata della Bcr-Abl aumenta lo stimolo alla
proliferazione, mentre riduce la trasmissione del segnale di apoptosi (morte cellulare programmata) e
modifica, riducendola, l’adesione cellulare alla matrice del midollo osseo.
Courtesy of Novartis Oncology
L'Imatinib mesilato è un farmaco prodotto dalla Novartis, usato per il trattamento di certi
tipi di cancro. Imatinib è stato commercializzato dall'industria farmaceutica Novartis con il
nome "Gleevec" negli Stati Uniti e Glivec in Europa. Viene chiamato anche CGP57148B
oppure STI571 soprattutto nelle vecchie pubblicazioni.
Imatinib è usato nel trattamento di leucemia mieloide cronica (LMC), leucemia linfoblastica
acuta (LLA) Ph+, di tumori stromali gastrointestinali (GISTs) e di pochi altri tumori maligni in
cui uno dei tre enzimi bloccati da imatinib (ABL, KIT, PDGFR) è coinvolto nell'origine del
tumore. Infatti imatinib rappresenta il primo esempio in oncologia ed ematologia di un
farmaco ideato razionalmente e diretto specificamente contro la proteina anomala (BcrAbl ad esempio, prodotta dal cromosoma Philadelphia o Ph) che causa un tumore umano
(la LMC in questo caso).
Questo esempio dimostra come la conoscenza delle lesioni genetiche che danno origine ai
diversi tumori sia un indispensabile prerequisito per lo sviluppo di terapie efficaci.
GLIVEC: Meccanismo d’azione
ATP
Proteina
Bcr-Abl
Glivec
Proteina
Bcr-Abl
Substrato
Substrato
P
P
P
Y
Y
Substrato
P
Substrato
Y
Y
Effettore
Effettore
Goldman JM, Milo JV, NEJM 2001; 344:1084-1086
Y = Tirosina
P = Fosfato
Courtesy of Novartis Oncology
BCR-ABL: mutazioni puntiformi
La mutazione puntiforme T315I è da considerarsi "famigerata" in quanto nè Imatinib (Glivec) nè Nilotinib
(Tasigna) entrambi farmaci di ricerca Novartis, sono in grado di superarla. Fortunatamente interessa un
quota piccolissima di tutti in pazienti con Leucemia Mieloide Cronica (si stima un 2-3% circa)
Solitamente la T315I interessa il P-Loop che si trova in una zona molto sensibile dell'attacco alla tasca e in
generale tutte le mutazioni in quel settore sono critiche e difficilmente superabili
Courtesy of Novartis Oncology
Traslocazione reciproca fra cromosomi 8 e 14 causa linfoma di Burkitt (tumore cellule B) perché sposta c-MYC
(stimola divisione cellulare) in una zona dove vengono espressi geni per le immunoglobuline, attivandolo in quelle
cellule
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Mutazioni in svariati geni contribuiscono
alla progressione del cancro del colon-retto.
Progressione lenta, possono essere
necessari da 10 a 35 anni per il passaggio da
benigno a maligno.
Fasi precoci: inattivazione di APC ->
aumento velocità divisione cellulare e
conseguente formazione di polipo.
Proto-oncogene RAS rilascia fattori di
crescita che stimolano la divisione cellulare.
Ras mutato -> proteina piu’ efficace.
Mutazioni
nell’oncosoppressore
P53
aumentano ancora la proliferazione
Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Neoplasie: conclusioni
E’ oggi ampiamente riconosciuto che le neoplasie rappresentano una malattia
genetica, sebbene in realtà poche forme vengano ereditate
Gran parte dei tumori, infatti, costituisce il risultato di mutazioni somatiche che si
accumulano nel corso della vita attraverso mutazioni spontanee oppure in risposta a
mutageni ambientali
Le malattie genetiche
(per approfondimenti, consultare Genetica 7)
Malattie genetiche
Comprendono tutte quelle condizioni patologiche a carico del patrimonio genetico. Possono
essere ereditarie, e possono essere congenite
Malattie ereditarie:
Derivano dai genitori, sono trasmesse attraverso le cellule germinali nelle diverse generazioni
e sono quindi familiari. Non tutte le malattie ereditarie si manifestano al momento della
nascita (ex. Corea di Huntington)
Malattie congenite:
Significa “Nato con”. I sintomi sono riscontrabili al momento della nascita. Non tutte le
malattie congenite sono ereditarie (ex. Sindrome di Down, raramente lo è) oppure
determinate geneticamente (ex. Toxoplasmosi).
Le malattie genetiche sono frequenti
Considerations for Determining Prevalence of Managed Care Enrollees with
Genetic Risks/Diagnoses
Infants and Infant Deaths (Parents would be candidates for a genetic referral):
• 3-5% of all births result in congenital malformations
• 0.5% of all newborns have a chromosomal abnormality
• 7% of all stillborns (aborti) have a chromosomal abnormality
• 20-30% of all infant deaths are due to genetic disorders
• 30-50% of post-neonatal deaths are due to congenital malformations
Children and Adults (age 1 and above)
• 11.1% of pediatric hospital admissions are for children with genetic disorders
• 18.5% of pediatric hospitalizations are for children with congenital malformations
• 50% of individuals found to have mental retardation have a genetic basis for their disability
• 12% of adult hospital admissions are for genetic causes
• 15% of all cancers have an inherited susceptibility
• 10% of the chronic diseases (heart, diabetes, arthritis) which occur in the adult populations have
a significant genetic component
http://www.kumc.edu/gec/prof/prevalnc.html
Le malattie genetiche sono frequenti
Another possibility for estimating members who may benefit from genetic services would be to
consider the more common diagnoses, or reasons for referral, and estimate the prevalence of
enrollees with, or at risk of, these conditions based on known incidence figures. For example:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Down syndrome (1/600 live births and increases with advanced maternal age)
Pregnant and age 35 or above (risk of chromosome aneuploidy)
Cystic Fibrosis (1/2500 Caucasian Americans)
Fragile X syndrome (1/1,000 males and 1/800 female carriers of which 30% will be mentally
retarded)
Sickle cell disease (1/500 of African American births)
Hemophilia - Factor VIII Deficiency (48/100,000 male births)
Duchenne muscular dystrophy (200/million male births)
Hemochromatosis (1/450 individuals)
Breast cancer (1/8 women of which 5-10% of will have a genetic predisposition)
One could apply these figures to the enrolled population to generate prevalence estimates for clients
enrolled in a managed care plan. For example, assuming an enrolled population of 55,000, and that
one half are female members, and recognizing the incidence of breast cancer of 1/8, an estimated
3400 members will develop breast cancer and 170-340 of these individuals will have a genetic basis
for their disease. Their predisposition could be identified through a detailed family history obtained
through a genetic evaluation and those high risk families may benefit from genetic testing for the
known breast cancer genes
http://www.kumc.edu/gec/prof/prevalnc.html
Malattie genetiche
Mutazioni Genomiche (alterazione n° Cromosomi )
• Cromosomi Autosomici
• Cromosomi Sessuali
Non sono ereditarie
Mutazioni Cromosomiche (Alterazione Struttura Cromosomi)
• Traslocazioni
• Delezioni
Ereditarie e non ereditarie
Mutazioni Geniche
Delezioni, Inserzioni, Mutazioni Puntiformi, Espansione di Triplette )
Possono essere EREDITATE in modo :
• MENDELIANO (singolo gene dominate/recessivo, cromosomi sessuali)
• NON MENDELIANO (Espansione triplette, mitocondriali)
Classificazione delle malattie ereditarie
• Mendeliane (mutazione di singoli geni con ampio effetto)
• Multifattoriali (genetici e ambientali)
• Malattie da singolo gene con trasmissione non mendeliana (ex. espansione da
triplette, malattie mitocondriali)
Malattie genetiche multifattoriali
•
Risultanti dall’interazione fra le condizioni ambientali e un numero di geni
partecipanti alla determinazione del fenotipo >1
•
Il rischio di presentare un fenotipo clinico é proporzionale al numero di geni mutati
ereditato
•
Molte delle piú comuni malattie (diabete, ipertensione, celiachia) hanno origine
multifattoriale
Gli Organismi Geneticamente Modificati
(per approfondimenti, consultare Genetica 8)
Cosa sono gli OGM
Con il termine Organismo Geneticamente Modificato (OGM) si intendono soltanto gli organismi in cui
parte del genoma sia stato modificato tramite le moderne tecniche di ingegneria genetica.
Sono pertanto definiti OGM anche quegli organismi che risultano da modificazioni che non prevedono
l'inserimento di alcun gene aggiuntivo (es. sono OGM anche gli organismi nel cui genoma sono stati
«spenti» dei geni), così come gli organismi in cui il materiale genetico inserito proviene da un organismo
"donatore" della stessa specie.
Non sono considerati OGM tutti quegli organismi il cui patrimonio genetico viene modificato a seguito
di processi spontanei o indotti dall'uomo tramite altre tecniche che non sono incluse nella definizione
data dalla normativa di riferimento (ad esempio con radiazioni ionizzanti o mutageni chimici).
Cosa sono gli OGM?
Direttiva 90/220/CE
Art. 2
Organismo Geneticamente Modificato: organismo il cui materiale genetico è
stato modificato in un modo che non avviene in natura mediante incrocio e/o
ricombinazione naturale. Nell’ambito di tale definizione:
• Una modificazione genetica è ottenuta almeno mediante l'impiego delle
tecniche elencate nell'allegato 1A, parte 1
• Le tecniche elencate nell’allegato 1A, parte 2, non sono considerate
tecniche che hanno per effetto una modificazione genetica
Art. 3
Il presente decreto non si applica qualora la modificazione genetica sia ottenuta
con l’impiego delle tecniche elencate nell’allegato 1B
Cosa sono gli OGM?
Direttiva 2001-18-EC
(entrata in vigore nell’Ottobre 2002)
Art. 2
Organismo Geneticamente Modificato: un organismo, ad eccezione dell'uomo, il
cui materiale genetico è stato modificato in un modo che non avviene in natura
mediante incrocio e/o ricombinazione naturale. Nell’ambito di tale definizione:
• Una modificazione genetica è ottenuta almeno mediante l'impiego delle
tecniche elencate nell'allegato 1A, parte 1
• Le tecniche elencate nell’allegato 1A, parte 2, non sono considerate
tecniche che hanno per effetto una modificazione genetica
Art. 3
Il presente decreto non si applica qualora la modificazione genetica sia ottenuta
con l’impiego delle tecniche elencate nell’allegato 1B
ALLEGATO 1A
Parte 1:
Le tecniche considerate tecniche di modificazione genetica, comprendono,
tra l'altro:
1) tecniche di ricombinazione dell'acido nucleico che comportano la
formazione di nuove combinazioni di materiale genetico mediante
inserimento in un virus, in un plasmide batterico o in qualsiasi altro
vettore, di molecole di acido nucleico prodotte con qualsiasi meno
all'esterno di un organismo, nonche' la loro incorporazione in un
organismo ospite nel quale non compaiono per natura, ma nel quale
possono replicarsi in maniera continua;
2) tecniche che comportano l'introduzione diretta in un organismo di
materiale ereditabile preparato al suo esterno, tra cui la
microiniezione, la macroiniezione e il microincapsulamento;
3) fusione cellulare, inclusa la fusione di protoplasti, o tecniche di ibridazione
per la costruzione di cellule vive, che presentano nuove combinazioni di
materiale genetico ereditabile, mediante la fusione di due o piu' cellule,
utilizzando metodi non naturali.
ALLEGATO 1A
Parte 2
Tecniche che non sono considerate tecniche di modificazione genetica
se non comportano il ricorso a molecole di DNA ricombinante o a organismi
geneticamente modificati:
• Fecondazione in vitro
• Coniugazione, trasduzione, trasformazione o qualsiasi altro processo
naturale
• Induzione della poliploidia
Art. 2
Organismo Geneticamente Modificato: organismo il cui materiale genetico è
stato modificato in un modo che non avviene in natura mediante incrocio e/o
ricombinazione naturale. Nell’ambito di tale definizione:
• Una modificazione genetica e' ottenuta almeno mediante l'impiego delle
tecniche elencate nell'allegato IA, parte 1
• Le tecniche elencate nell’allegato IA, parte 2, non sono considerate tecniche
che hanno per effetto una modificazione genetica
Art. 3
Il presente decreto non si applica qualora la modificazione genetica sia ottenuta
con l’impiego delle tecniche elencate nell’allegato 1B
ALLEGATO 1B
Tecniche di modificazione genetica che devono essere ESCLUSE dal campo
di applicazione del presente decreto se non comportano il ricorso a organismi
geneticamente modificati come organismi riceventi o parentali:
• Mutagenesi
• Costruzione e impiego di ibridomi somatici di animali (es. anticorpi
monoclonali)
• Fusione cellulare (compresa la fusione di protoplasti) di cellule di piante che
possono essere ottenute mediante metodi tradizionali di riproduzione
• Autoclonazione di microrganismi non patogeni presenti in natura ….
