Modulo:
Biotecnologie in oncologia: dalla diagnosi alla terapia personalizzata
Il Cancro:
cause, prevenzione e stili di vita
Dott. Melchiorre Cervello
Istituto di Biomedicina e Immunologia Molecolare “Alberto Monroy”
Classifica della mortalità negli USA
Organi più colpiti dal CANCRO
dati American Cancer Society - USA 2010
Uomini
299.200
Polmone
Prostata
Intestino
Pancreas
Leucemia
Fegato
Esofago
Linfoma N-H
Vescica
Reni
Altri organi
29%
11%
9%
6%
4%
4%
4%
4%
3%
3%
23%
50%
Donne
270.290
> 50%
Polmone
Mammella
Intestino
Pancreas
Ovario
Linfoma N-H
Leucemia
Utero
Fegato
Cervello
Altri organi
26%
15%
9%
7%
5%
4%
3%
3%
2%
2%
23%
Organi più colpiti dal CANCRO
dati USA 2002
Prostata
Polmone
Intestino
Vescica
Melanoma/pelle
Reni
Leucemia
Cavo orale
Pancreas
Altri organi
33%
13%
10%
7%
5%
3%
3%
3%
2%
20%
Mammella
Polmone
Intestino
Utero
Melanoma/pelle
Ovario
Tiroide
Vescica
Pancreas
Altri organi
32%
12%
11%
6%
4%
3%
3%
2%
2%
25%
Il problema CANCRO
Il cancro, o tumore, è una malattia che si definisce genetica.
Cioè si origina per un “danno” al nostro patrimonio genetico, il nostro DNA.
In passato era una malattia incurabile. Oggi grazie alle scoperte scientifiche
ed ai progressi della medicina di tumore si può guarire. Anche se rimane
sempre una malattia molto grave.
Quello che la ricerca ha scoperto è che molti tipi di tumore possono essere
“prevenuti” grazie ad un modo di vivere “sano”, avendo dei comportamenti
“sani”.
In altre parole, con degli “stili
di vita sani”.
Organi, cellule, cromosomi, geni e DNA
Gli organi sono fatti di cellule.
Ogni cellula del corpo umano
racchiude 23 coppie di cromosomi.
I cromosomi contengono, avvolta
nella doppia spirale del DNA (acido
desossiribonucleico), la mappa genetica
della vita.
Ogni cromosoma contiene diverse
migliaia di geni ciascuno dei quali
rappresenta una microscopica parte del
DNA.
In ogni gene è contenuta una singola
informazione per l’organismo, come ad
esempio il colore degli occhi, dei capelli,
ecc.
G
T
CROMOSOMA
DNA
A
C
AGG CTA CCA GTG GAT
I cambiamenti delle cellule sono dovute alle mutazioni:
A
un’alterazione permanente nella struttura del DNA G
La mutazione:
• è un’alterazione permanente nella sequenza di basi
azotate del DNA di una cellula: A,T,G,C…;
•viene trasmessa a tutte le cellule che derivano da
quella in cui si è verificata;
• si verifica soprattutto nelle cellule somatiche, nelle
cellule della pelle, dell’intestino, ecc;
• quando si verifica nelle cellule germinali, cioè le
cellule della riproduzione (la cellula uovo e lo
spermatozoo), viene trasmessa da una generazione
all’altra, dal genitore al figlio, cioè diventa una
mutazione ereditaria: evento raro.
DNA
T
C
CHE COS’E’ IL CANCRO?
Si ha lo sviluppo del “cancro” quando
le cellule normali del nostro organismo
subiscono un cambiamento, un
mutamento ed iniziano a dividersi e si
moltiplicano all’infinito:
1, 2, 4, 8, 16…………………..
La maggior parte delle nostre cellule che
subisce un danno al DNA può
potenzialmente trasformarsi in una cellula
tumorale, ma ciò non avviene grazie a
numerosi
meccanismi
di
controllo,
meccanismi di sicurezza, che il nostro
organismo possiede.
1
2
4
8
16, 32, 64…..
Il cancro si origina quando c’è una crescita senza più
controllo delle cellule, che poi cominciano anche a
diffondersi, a spostarsi in altri organi dell’individuo.
TUMORE
altri organi
METASTASI
Definizione di Tumore Benigno, Tumore Maligno e di Metastasi
Il cancro è un processo a più tappe
SOSTANZE CHIMICHE
R
A
D
I
A
Z
I
O
N
I
danno
genetico
danno
genetico
danno
genetico
danno
genetico
Attivazione
Nucleo
INIZIAZIONE
LESIONE
PRENEOPLASTICA
TUMORE
CELLULA
NORMALE
VIRUS
10-20 ……anni
CANCRO
CLINICO
CANCRO E
METASTASI
QUALI SONO LE CAUSE DEL CANCRO?
Oggi gli scienziati sanno che solo in rari casi le
cause necessarie e sufficienti per lo sviluppo del
tumore sono già “scritte” nei geni alla nascita, cioè
sono ereditarie.
Solo meno del 5% dei tumori si origina per mutazioni
genetiche ereditarie.
La maggior parte dei tumori
non sono ereditari.
Fattori di rischio
COMPORTAMENTALI
AMBIENTE DI VITA
inquinamento atmosferico (radiazioni
naturali)
inquinamento delle acque, del suolo,
degli alimenti
AMBIENTE DI LAVORO
produzione, manipolazione di
sostanze mutagene e/o cancerogene
radiazioni diagnostiche
fumo di tabacco
alcool
alimentazione
comportamenti sessuali
droga
“STILI DI VITA”
In presenza di uno stress, detto “stress ossidativo”, si generano in un
organismo vivente un eccesso di specie chimiche altamente reattive, in
genere sono molecole contenenti OSSIGENO, i radicali liberi.
Un eccesso di radicali liberi può contribuire alla trasformazione
di una cellula normale in una cellula tumorale
I RADICALI LIBERI
Molecole contenenti OSSIGENO capaci di danneggiare il DNA
Comparsa di MUTAZIONI
Antiossidanti
Radicali liberi
La presenza
di radicali liberi può derivare da un’aumentata
produzione a causa dello “stress”, oppure da una ridotta
efficienza dei sistemi naturali capaci di contrastarli, i cosidetti
“antiossidanti”.
Prevenzione
Prevenzione significa eliminare (o ridurre) l’esposizione a
fattori di rischio causa di cancro.
Tra i maggiori fattori di rischio che possono essere
prevenuti bisogna prendere in considerazione quelli relativi
agli
stili di vita:
•
•
•
•
l’uso del tabacco
attività fisica
stile alimentare
bevande alcoliche
CONFRONTO TRA I POLMONI DI UN NON FUMATORE E QUELLI DI UN FUMATORE
Modificabile
FUMO di TABACCO
IN ITALIA
Dagli un taglio
I fumatori sono circa 13 milioni.
Negli ultimi 30 anni la prevalenza nei
maschi si è abbassata, passando dal 55%
al 30%.
Nelle donne al contrario, vi è stato
incremento pari al 21% di prevalenza.
un
Tra gli adolescenti la diffusione del fumo è
andata aumentando.
La maggior parte dei ragazzi inizia a
fumare prima dei 18 anni.
Difficilmente chi non ha ancora iniziato a
fumare a quest’età inizierà più tardi.
Cosa c’è in una sigaretta
La sigaretta brucia anche l'intestino
17 donne su 100
29,5 uomini su 100
in inglese si chiamano take-home messages
noi diciamo: da non dimenticare!
Il fumo non provoca solo il cancro del polmone, ma una lunga serie di
malattie, tumorali e non. Ora anche il tumore del colon si è aggiunto alla
lista.
Ci sono infinite buone ragioni per non fumare. Chi ha fattori di rischio per
il tumore del colon, deve sapere che il fumo di sigaretta li può rinforzare.
Dati ISTAT dal Rapporto sul fumo 2009 del Ministero della salute.
DANNI DA FUMO DI SIGARETTA
20 – 25%
80 – 85%
incidenti
cardiovascolari
bronchiti
croniche
Prima causa evitabile di morte
In Italia 90.000 morti/anno (17%)
30%
90 – 95%
tutti tumori
tumori polmonari
Benefici sulla salute della cessazione dal fumo di tabacco
Dopo 30 minuti: i battiti cardiaci e la temperatura delle mani e dei piedi si
normalizzano
Dopo 8 ore: aumenta la concentrazione di ossigeno nel sangue
Dopo 12 ore: migliora il respiro
Dopo 1 giorno: il monossido di carbonio nei polmoni cala drasticamente e migliora la
circolazione
Dopo 1 settimana: migliorano gusto, olfatto e alito; capelli e denti sono puliti
Dopo 1 mese: il polmone recupera fino al 30% in più della funzione respiratoria, con
conseguente aumento di energia fisica
Dopo 3-6 mesi: diminuisce la tosse cronica; anche il peso tende a normalizzarsi
Dopo1 anno: il rischio di infarto si riduce del 50% e si riduce anche il rischio di
sviluppare un tumore
Dopo 5 anni: il rischio del tumore al polmone si riduce del 50% e quello di ictus è pari a
quello di un non fumatore
Dopo 10 anni: il rischio di tumore si riduce ai valori minimi di probabilità
Dopo 15 anni: il rischio di infarto è pari a quello di un non fumatore
I benefici per la salute si ottengono a qualsiasi età si smetta di fumare
Niente assoluzione per la pipa e il sigaro
Molte persone sono convinte che fumare il sigaro o la pipa sia un’alternativa
meno pericolosa al fumo di sigaretta. Ora uno studio recente ha dimostrato
che questa convinzione è sbagliata.
I ricercatori hanno scoperto che chi aveva fumato solo pipa o sigari aveva
un livello di ostruzione delle vie aeree pari a quasi due volte e mezzo dei
non fumatori.
Inoltre, chi fuma la pipa o il sigaro ha nelle urine una concentrazione di
cotinina (un metabolita della nicotina) più elevata dei non fumatori, anche se
l’aumento è molto basso nei fumatori di sola pipa (mentre è alto nei fumatori
di sigaro).
Anche la funzionalità polmonare, il parametro che misura lo stato di salute
dei polmoni, risente del fumo, persino quando non si tratta di sigarette.
Inoltre, la nicotina, entrando nel circolo sanguigno ed essendo eliminata con
le urine, contribuisce non solo ad aumentare il rischio di cancro del
polmone, ma anche quello delle vie urinarie.
Qualsiasi tipo di fumo è nocivo per la salute e non esiste alcun fumo sicuro
Fonte: The Association of Pipe and Cigar Use With Cotinine Levels, Lung Function, and Airflow Obstruction - A Cross-sectional Study
Droga e cancro
Modificabile
Fumare
marijuana può far venire il cancro a causa
delle
sostanze
cancerogene
contenute
nella
marijuana, molto più forti che nel tabacco.
Il messaggio è che la marijuana, come il tabacco,
può causare il cancro.
Chi fuma corre molti più rischi di un non fumatore.
Chi ha cominciato a fumare giovanissimo, dovrebbe stare in guardia nei
confronti dei sintomi del cancro alla testa e al collo, molto comune anche
fra i fumatori accaniti di tabacco e i forti bevitori.
Inoltre, in un recente studio condotto da ricercatori del CNR di Pisa è
stato dimostrato che droghe come la
cocaina e l’ectasy, oltre ad
essere neurotossici, aggrediscono il DNA provocando mutazioni, e quindi
possono essere causa di cancro.
Le radiazioni nell’ambiente
Cellulari e tumori: conversazioni a rischio?
Puntualmente arrivano sui giornali e in televisione segnali di allarme sull’uso dei cellulari, che secondo
alcuni potrebbero favorire lo sviluppo di tumori, soprattutto al cervello. Sono timori fondati?
Non si sa ancora: le prove fin qui raccolte non confermano i timori che l’uso anche prolungato dei
telefoni cellulari aumenti il rischio di tumori.
L’epidemiologia ha bisogno di una trentina d’anni d’uso della nuova tecnologia per chiarire del
tutto i dubbi.
Sono stati presi in considerazione i tumori al cervello e alle ghiandole salivari, i neurinomi - tumori
benigni che, quando sono localizzati sul nervo acustico possono portare a sordità - e altri tipi di
formazioni localizzate alla testa e al collo. Per tutte queste malattie non sembra ci sia pericolo.
Il dubbio di un piccolissimo aumento del rischio, in seguito ad esposizione continuata nel tempo,
rimane solo per alcune forme di tumore al cervello, come i gliomi. Trattandosi di malattie molto rare
rimane tuttavia difficile verificare una possibile associazione.
Il rischio di glioma sembra leggermente aumentato per chi trascorreva dalle 5 alle 12 ore al
giorno all’apparecchio. Questo dato, insieme al fatto che la durata dell’esposizione all’uso del
telefonino nel corso della vita è sicuramente superiore ormai ai dieci anni, spinge comunque i
ricercatori a proseguire i loro studi e a non sottovalutare i rischi.
I dati sul rischio del diffondersi di nuovi abitudini, come il parlare per ore senza auricolare o il
tenere i telefonini accesi sul cuscino per tutta la notte, si potranno tuttavia avere soltanto tra
molto tempo, quando saranno adulti i ragazzi di oggi. Ma anche allora potrà essere difficile
quantificare il tempo trascorso al telefono, visto che l’informazione sarà legata soltanto al ricordo
dei diretti interessati.
LUCE SOLARE
Modificabile
L'esposizione alla luce
solare sembra essere un
fattore determinante in
tutti i casi di tumore
della pelle.
Il tumore cutaneo più
largamente diffuso è il
MELANOMA, rappresenta
l’1-2% di tutti i tumori e
causa oltre 1.000 morti
l’anno in Italia.
PREVENZIONE
Proteggersi
sole
Non esporre al
sole i neonati e
con
molta
attenzione
i
bambini sotto i
tre anni e quelli
con molti nei.
dal
Utilizzare creme
solari ad alta
protezione
Esporsi al sole tenendo in
considerazione alcuni fattori
climatici ed ambientali:
• la neve fresca riflette più
dell’80% dei raggi UV;
• la maggiore quantità di
raggi UV che arrivano sulla
terra è tra le ore 11 e le ore
16;
• più del 90% dei raggi UV
può attraversare le nubi;
• all'ombra si riceve il 50%
dei raggi UV.
Il punto sulle lampade abbronzanti
Cosa sono
Per abbronzarsi si usano apparecchi che emettono vari tipi di raggi ultravioletti. Tuttavia,
tra l’esposizione ai raggi solari e l’uso di un lettino ci sono differenze significative, che
dipendono anche dal tipo di lampade.
Queste possono essere di due tipi diversi: fluorescenti (emettono raggi UVA e UVB in una
proporzione simile a quella dei raggi solari) o ad alta pressione (hanno una proporzione
maggiore di raggi UVA ed espongono la pelle a un’irradiazione fino a 10 volte più intensa di
quella del sole alle nostre latitudini). Le lampade ad alta pressione sono dotate di filtri
parzialmente schermanti e devono essere mantenute in perfetta efficienza per evitare
eritemi e ustioni cutanee.
Che cosa dice la scienza
In caso di esposizione prolungata, oltre all’arrossamento della pelle (eritema) si può
verificare un’infiammazione della cornea e della congiuntiva, soprattutto quando gli occhi
non sono adeguatamente protetti.
Ma c’è di più: una recente analisi ha rilevato che chi inizia prima dei 30 anni a usare i lettini
solari vede aumentare del 75 per cento il rischio di essere colpito dal melanoma, il più
pericoloso tumore della pelle.
Sempre secondo l’analisi, i rischi maggiori riguarderebbero le persone con carnagione
chiara e occhi azzurri, ma anche gli altri non sembrerebbero al sicuro.
Inoltre, sbaglia chi ricorre all’abbronzatura artificiale pensando di potersi esporre al sole
estivo in sicurezza: la colorazione della pelle ottenuta con i raggi UVA infatti non mette al
riparo dalle scottature, causate dagli UVB su uno strato di pelle più superficiale.
Fonte: http://www.airc.it/ricerca-oncologica
L’ALIMENTAZIONE
Modificabile
L’incidenza dei tumori intestinali è elevata nei paesi
più sviluppati.
Si ritiene che il rischio sia legato alla dieta ricca di
grassi, di carne e povera di fibre (frutta e verdura)
Il tumore all’intestino è la terza causa di morte per
tumore nei maschi e nelle donne
In Italia ogni anno vengono colpite circa 35.000
persone e 19.000 muoiono a causa di questa malattia
……i consumi degli italiani
Si è data la preferenza ad alimenti
ritenuti più pregiati rispetto a quelli
più tradizionali (pane e pasta).
Il consumo di carne è più che
quadruplicato e quello di grassi da
condimento è quasi triplicato.
...abbandono della
dieta mediterranea
Modificabile
Alimentazione e prevenzione dello sviluppo del cancro
DNA
CANCRO
Molti alimenti sono
una fonte naturale di
ANTIOSSIDANTI
Alcuni esempi di
antiossidanti naturali
Sulfuri allilici
Licopene
Carotenoidi
Antocianidine
GLI
ANTIOSSIDANTI
Va tenuto presente che ciascun antiossidante ha un
campo di azione limitato ad uno o due specifici
radicali liberi.
Pertanto solo un’alimentazione
completa, con cibi che assicurano
un ampio ed equilibrato spettro
di nutrienti, può garantire
un’efficace azione antiossidativa.
GLI ALIMENTI
AMICI DELLA SALUTE
Secondo l’Istituto Americano per la Ricerca sul Cancro (AICR) oltre il
30% dei tumori è direttamente riconducibile all’alimentazione, intesa sia
in termini quantitativi (eccesso calorico, associato ad una scarsa attività
fisica) che qualitativi.
In altre parole, ciò significa che una larga percentuale dei tumori
potrebbe essere prevenuta semplicemente con una dieta corretta ed una
scelta mirata e ragionata degli alimenti.
Rispetto ai normopeso i
grandi obesi hanno il 52%
in più di possibilità di
morire di cancro, se
uomini, e il 62% in più se
donne.
La risposta della scienza
Per affrontare questo tipo di problematica si
è sviluppata un'enorme quantità di lavoro di
laboratorio per studiare il DNA, le sue
alterazioni, i geni più importanti nel
controllare la moltiplicazione cellulare.
Grazie al Progetto Genoma oggi abbiamo a
disposizione la mappa genetica umana. In
pratica, i ricercatori sono riusciti a
individuare la sequenza dei tre miliardi di basi
chimiche del nostro DNA, cioè a mettere nel
giusto ordine tutte le "lettere" con cui è
scritto il codice della vita di un essere umano.
Il numero di geni dovrebbe essere di circa
30.000
AGG CTA CCA
a che punto è la ricerca
microarray o DNA chip
consente di analizzare migliaia di
geni di un tumore, per identificare
quali geni con potenziale attività
tumorale sono attivi nelle cellule di
un paziente
tumore
sano
sovrapposizione
Viene fatto il cosiddetto
Esempio di “microgriglia”
“profilo molecolare” di un cancro
In FUTURO
Individuare le alterazioni geniche delle cellule cancerose ci permetterà di :
diversificare tumori apparentemente uguali: diagnosi
di valutare l’aggressività della malattia: prognosi
di predire le differenti risposte alle cure di pazienti con tumori
apparentemente identici: prognosi
Terapia “personalizzata”
Conclusioni
si sta sempre più sviluppando il
concetto di cancro come malattia
individuale che richiede terapie
personalizzate
oggi grazie ai progressi della ricerca
più del 50% dei malati di cancro
guarisce senza dover sottoporsi ad
interventi drastici
ESERCITAZIONE:
• analisi di delezione genica
• analisi di polimorfismi
Delezione genica:
Soggetto normale (wild type, WT)
DNA 5’
esone 1
◄ 750
◄ 350
3’
esone 3
esone 2
trascrizione messagero
mRNA 5’
750 bp
3’
mutazione
(delezione)
5’
esone 1
5’
mRNA 5’
esone 1
3’
esone 3
3’
esone 3
trascrizione messagero
3’
TUMORE
350 bp
(Oncogene)
Polimorfismi Genetici
I polimorfismi sono delle
conseguenze fenotipiche.
varianti
nella
sequenza
genomica
senza
La differenza che si osserva tra gli individui (per esempio il diverso colore
dei capelli) non è dovuta a mutazioni spontanee ed occasionali nell'ambito
del gene che determina il colore dei capelli ma alla reale presenza di
diversi alleli (ovvero diversi geni, la combinazione dei quali produce tutte le
possibili variazioni nel colore dei capelli osservabili negli individui).
Il polimorfismo è quindi la coesistenza di differenti variazioni di un
carattere in una popolazione, dovute a differenze nelle sequenze del DNA
della popolazione.
I polimorfismi sono utilizzati nelle analisi genetiche.
SNPs
Si parla di Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) quando un
sito di un gene presenta diversi nucleotidi (e la proteina
diversi amminoacidi) in individui della stessa specie.
Gli SNPs all’interno di un gene non necessariamente
modificano la sequenza amminoacidica codificata, dal
momento che il codice genetico è degenerato.
Alcuni SNPs sono associati al rischio di sviluppare un tumore.
La genetica
del singolo
individuo
condiziona la
risposta di
soggetti
egualmente
esposti
(Polimorfismi
genetici:SNP)
Analisi della suscettibilità individuale
Studio dei polimorfismi genetici mediante
RFLP
(Restriction Fragment Length Polymorphism)
Allele G (normale)
Allele A (mutato)
NcoI
NcoI
…..AAATTT….
…..TTTAAA….
…..GAATTC….
…..CTTAAG….
NcoI
NcoI
…..G
…..CTTAA
AATTC….
G….
Analisi RFLP:
gel di agarosio
GG
AA
…..AAATTT….
…..TTTAAA….
rischio di
sviluppare il tumore
