cancer: an introduction

CANCER: AN INTRODUCTION
MATERIE COINVOLTE
IN SINTESI
Scienze integrate/biologia, inglese.
La lingua della ricerca scientifica è l’inglese:
è il linguaggio universale con cui scienziati
di tutto il mondo comunicano tra loro per
confrontarsi sugli studi e sulle ricerche in
corso, pubblicando su riviste internazionali
che parlano la stessa lingua.
CLASSI COINVOLTE
Anche le riviste di divulgazione scientifica
più lette al mondo sono in inglese.
Vi proponiamo alcuni estratti di articoli
pubblicati su queste riviste che raccontano
la scienza ai non esperti. Può essere un
modo per avvicinare gli studenti al mondo
della ricerca scientifica.
III, IV, V anno della scuola secondaria di
secondo grado.
Questa scheda contiene:
informazioni introduttive sulla
biologia del cancro in inglese.
TEMPO DI UTILIZZO
1 ora di presentazione dei contenuti con
lezione frontale e l’esercizio di comprensione.
Per approfondire i temi sono proposte
le seguenti attività:
esercizi di comprensione di un testo
in inglese;
traduzione dall’italiano all’inglese
dell’animazione “Il ciclo cellulare e il
cancro” (kit didattico - area biologia).
2 ore per l’attività pratica di traduzione
dall’italiano all’inglese dell’animazione “Il
ciclo cellulare e il cancro”.
COSA IMPARANO GLI STUDENTI
Il ruolo dell’inglese nella ricerca scientifica,
alcuni concetti introduttivi relativi alla
biologia del cancro nella lingua “madre”
della ricerca scientifica.
CONOSCENZE RICHIESTE
Conoscenze introduttive dei temi trattati
nell’area biologia di questo kit (ciclo cellulare,
genetica del cancro); conoscenze di inglese
(livello intermediate e oltre).
Il testo inglese è adattato da “Cell Division and Cancer”, Scitable by Nature Education;
e da “Introduction: Cancer”, di Phillyda Brown, New Scientist, 4 Settembre 2006.
Questo materiale è distribuito con una Licenza Creative Commons 3.0 BY-NC-ND.
Può essere riprodotto e distribuito a patto che: venga correttamente attribuita
la paternità dell'opera; non sia usata a fini commerciali; non sia modificata o usata
per creare altre opere.
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Questa scheda è stata realizzata da AIRC nell’ambito del progetto
“AIRC ENTRA NELLE SCUOLE”.
Supervisione scientifica a cura di Lisa Vozza, direzione scientifica AIRC.
Ideazione e coordinamento delle attività: Francesca Conti, formicablu srl.
Contenuti e testi: Angela Simone, formicablu srl.
Impaginazione: Giulia Rocco, formicablu srl.
Layout grafico: Marco Lobietti, Nowhere srl.
CANCER: AN INTRODUCTION
Per il docente
In questa scheda, è contenuto un testo sintetizzato e adattato da un articolo scientifico e da uno di divulgazione scientifica sui concetti della biologia del cancro. Si propone la lettura e la discussione in classe per la
comprensione del testo, assieme alle attività proposte.
Attività pratica 1
Comprehension exercises
Nella scheda dello studente vengono forniti 5 quesiti di comprensione ai quali i ragazzi dovranno rispondere dopo aver letto il testo in inglese. Qui di seguito le domande.
What are the requirements of normal cell growth?
What agents can damage DNA?
Do different kinds of cancers have the same mutations?
How do tumours become metastatic?
What does “metastasis” mean?
Attività pratica 2
Translate and subtitle
Si richiede la traduzione dall’italiano verso l’inglese del testo dell’animazione “Il ciclo cellulare e il cancro”
(kit didattico - area biologia), di cui consigliamo la visione prima di fare l’esercizio. Il testo in italiano è fornito nella scheda per lo studente ed è suddiviso in quattro parti per consentire lo svolgimento di tutte le attività proposte in questa scheda in 2 ore. Volendo si possono dividere gli studenti in gruppi per farli lavorare
separatamente sulle diverse parti del testo.
Di seguito le schede da fotocopiare e fornire in copia a ciascuno studente.
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Per lo studente
Testo tratto e adattato da: “Cell Division and Cancer”, Scitable by Nature Education
Cancer cells are cells gone wrong — in other words, they no longer respond to many of the signals that control
cellular growth and death. Cancer cells originate within tissues and, as they grow and divide, they diverge ever
further from normalcy. Over time, these cells become increasingly resistant to the controls that maintain normal
tissue — and as a result, they divide more rapidly than their progenitors and become less dependent on signals
from other cells. In the late stages of cancer, cells break through normal tissue boundaries and metastasize
(spread) to new sites in the body.
How do cancer cells differ from normal cells?
In normal cells, hundreds of genes intricately control the process of cell division. Normal growth requires
a balance between the activity of those genes that promote cell proliferation and those that suppress it.
It also relies on the activities of genes that signal when damaged cells should undergo programmed cell death.
Cells become cancerous after mutations accumulate in the various genes that control cell
proliferation. Mutations can arise by chance errors in DNA replication, and genes can also be damaged
by carcinogens - such as tobacco chemicals, benzene, possibly acrylamide and some food additives
- or ultraviolet light from sunshine. Certain viruses can also trigger gene mutations, such as the human
papilloma virus that can cause cervical cancer. Some mutated genes are inherited: two examples are BRCA1
and BRCA2, which together account for about 5% of all breast cancer cases.
According to research findings from the Cancer Genome Project, most cancer cells possess 60 or more mutations.
The challenge for medical researchers is to identify which of these mutations are responsible for particular kinds
of cancer. This process is akin to searching for the proverbial needle in a haystack, because many
of the mutations present in these cells have little to nothing to do with cancer growth.
Different kinds of cancers have different mutational signatures. However, scientific comparison
of multiple tumor types has revealed that certain genes are mutated in cancer cells more often than others.
For instance, growth-promoting genes, such as the gene for the signaling protein Ras, are among those most
commonly mutated in cancer cells, becoming super-active and producing cells that are too strongly stimulated
by growth receptors. Other cancer-related mutations inactivate the genes that suppress cell proliferation. These
genes, known as tumor suppressor genes, normally function like brakes on proliferation, and both copies within
a cell must be mutated in order for uncontrolled division to occur. For example, many cancer cells carry two
mutant copies of the gene that codes for p53, a multifunctional protein that normally senses DNA damage and
actsas a transcription factor for checkpoint control genes.
How do cancer cells spread to other tissues?
During the early stages of cancer, tumors are typically benign and remain confined within the normal
boundaries of a tissue. As tumors grow and become malignant, however, they gain the ability to break through
these boundaries and invade adjoining tissues via the lymphatic system and blood vessels. Metastasis — literally
meaning "new place" — is one of the terminal stages of cancer. In this stage, cancerous cells enter the bloodstream or the lymphatic system and travel to a new location in the body, where they begin to divide and lay the
foundation for secondary tumors. Not all cancer cells can metastasize. In order to spread in this way, the cells
must have the ability to penetrate the normal barriers of the body so that they can both enter and exit the blood
or lymph vessels. Even traveling metastatic cancer cells face challenges when trying
to grow in new areas.
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Attività pratica 1
Comprehension exercises
What are the requirements of normal cell growth?
What agents can damage DNA?
Do different kinds of cancers have the same mutations?
How do tumours become metastatic?
What does “metastasis” mean?
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Per lo studente
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Attività pratica 2
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Learn more about the relationship between cancer and cell cycle watching “Cancer and cell cycle” digital
animation. Translate the text of the animation (here below).
Il ciclo cellulare e il cancro
La divisione cellulare è alla base della vita.
A partire da una sola cellula, lo zigote, si sviluppa l’intero corpo umano, più di 100.000 miliardi di cellule,
di cui conosciamo almeno 300 tipi diversi.
Ed è grazie alla divisione cellulare che i tessuti si rinnovano.
A volte però qualcosa non funziona: le cellule cominciano a dividersi in maniera incontrollata.
Si forma cioè un tumore.
Il tumore può rimanere confinato nel tessuto in cui si forma.
Oppure invadere altri tessuti dando origine a un cancro.
Ma come si arriva a questo punto?
Per capirlo i ricercatori studiano le cellule tumorali, ma anche quelle sane.
Nelle cellule sane esiste un ciclo, regolato con precisione.
La regolazione dipende dalle istruzioni contenute nel DNA, all’interno del nucleo, e da segnali interni o
esterni provenienti da altre cellule o dall’ambiente esterno.
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Per lo studente
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Il ciclo cellulare è formato da quattro fasi.
Nella fase G1 la cellula si accresce (G sta per gap, intervallo).
Durante la fase S si duplica il DNA (S sta per sintesi).
La fase G2 è di preparazione alla divisione.
La fase M, la mitòsi (M sta proprio per mitòsi), porta alla separazione ordinata del DNA e alla formazione di due nuclei, e la separazione in due cellule figlie completa il ciclo.
La durata del ciclo non è uguale per tutte le cellule.
Nell’individuo adulto le cellule dell'intestino, ad esempio, si dividono rapidamente e hanno un ciclo
breve; altre cellule, come quelle nervose, non completano il ciclo e non si dividono quasi mai.
In ogni caso esiste un sistema di controllo che agisce in diversi momenti della divisione cellulare.
G1: le dimensioni cellulari sono adeguate? L'ambiente è favorevole? Il DNA è danneggiato?
S: il DNA è stato fedelmente duplicato o è danneggiato?
G2: il DNA si è duplicato? È danneggiato?
M: il DNA si sta distribuendo bene tra le cellule figlie?
In una cellula sana questi controlli garantiscono che le cellule figlie siano sane.
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Per lo studente
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Una cellula tumorale invece sfugge a uno o più di questi controlli.
Il perché è in fase di studio.
Si sa che una cellula tumorale presenta un DNA con geni alterati, cioè “mutazioni”.
Perché una cellula diventi tumorale le mutazioni devono anche interessare particolari geni coinvolti
nella regolazione del ciclo cellulare.
E devono essere più di una.
Questi eventi non si verificano facilmente, perché la cellula ha efficienti meccanismi di riparazione del
DNA.
E perché la cellula può anche “suicidarsi”, quando è vecchia o danneggiata, con un meccanismo detto
“apoptòsi” o morte cellulare programmata.
Una cellula tumorale ha cicli cellulari continui che non prevedono soste: alla prima divisione, che dà
origine a due cellule figlie, ne segue un’altra e poi un’altra ancora... la crescita è esponenziale e porta
alla formazione di una massa di cellule tumorali.
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Per lo studente
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I tipi di cellule tumorali sono tanti e diversi, ma al di là delle apparenze condividono 10 proprietà biologiche, comuni a tutti i tipi di cancro.
La prima proprietà è quella che abbiamo appena visto: una proliferazione continua e incontrollata.
Descriviamo in sintesi le altre caratteristiche delle cellule di un tumore:
- hanno un genoma instabile, che va incontro a molte mutazioni;
- non rispondono a segnali che normalmente bloccano la moltiplicazione cellulare;
- resistono alla morte cellulare programmata;
- possono dividersi infinite volte senza dare segni di invecchiamento;
- approfittano dell'infiammazione prodotta dal sistema immunitario;
- modificano la produzione e il consumo di energia;
- sfuggono all'eliminazione da parte del sistema immunitario;
- creano la propria rete di vasi sanguigni per garantire al tumore in crescita ossigeno e nutrienti;
- si diffondono in altre parti dell’organismo, dando origine a colonie del tumore, chiamate metàstasi,
in organi anche distanti dalla sede primaria.
Lo sviluppo di un tumore può durare anche decenni.
In questo periodo di tempo le cellule tumorali acquisiscono via via le proprietà che abbiamo visto, senza
che vi sia un ordine o un modo predefinito: ogni proprietà può essere acquisita in maniera variabile
a seconda del tipo di tumore e dell’individuo.
Conoscere ognuna di queste proprietà rappresenta un’opportunità per creare una terapia mirata
e rendere il cancro sempre più curabile.
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Per lo studente
Piccolo Dizionario Italiano-Inglese dei termini scientifici
Per comodità forniamo alcuni termini tecnici da usare nell’esercizio di traduzione dell’animazione:
“Il ciclo cellulare e il cancro”. Riportiamo nel dizionario anche alcune espressioni usate nella pubblicazione che è stata usata come fonte per realizzare l’animazione:
D. Hanahan, R.A. Weinberg,
“Hallmarks of Cancer: The Next Generation”
Cell, 4 March 2011 (Vol. 144, Issue 5, pp. 646-674).
ITALIANO
INGLESE
Apoptosi
Cancro
Metastasi
Mitosi
Mutazione
Tumore
Zigote
Apoptosis
Cancer
Metastasis
Mitosis
Mutations
Tumour (UK)
Zygote
Espressioni
Proprietà biologiche del cancro
Approfittare dell’infiammazione che promuove
lo sviluppo di un tumore
Generare la propria rete di vasi sanguigni
Hallmarks of cancer
Inducing angiogenesis
Attivare la diffusione del tumore in altre parti
dell’organismo e la creazione di colonie,
dette metastasi
Activating invasion and metastasis
Consentire l’immortalità replicativa
Enabling replicative immortality
Genoma instabile e mutazioni
Non rispondere a segnali che bloccano
la moltiplicazione cellulare
Genome instability and mutation
Evading growth suppressor
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Resisting cell death
Avoiding immune destruction
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Promuovere la proliferazione continua
e incontrollata
Resistere alla morte cellulare programmata
Sfuggire all’eliminazione da parte del sistema
immunitario
Deregulating cellular energetics
Sustaining proliferating signalling