Jak powstaje nowotwór - rodzaje, geny, mutacje i etapy

Rodzaje nowotworów

Mutacje w onkogenach i genach supresorowych (wykrywalne badaniami genetycznymi) sprawiają, że komórka nie reaguje lub niewłaściwie reaguje na sygnały zewnętrzne. Choroby nowotworowe charakteryzują się długim (najczęściej bezobjawowym) okresem choroby, ponieważ powstanie nowotworu złośliwego wymaga kilku mutacji. U osób z rodzinnymi predyspozycjami do występowania nowotworów mutacje te mogą być dziedziczone. Wyróżnia się kilka rodzajów nowotworów - nowotwory łagodne, złośliwe oraz miejscowo złośliwe. Z nowotworem łagodnym mamy do czynienia wtedy, gdy rozrastające się komórki tworzą pojedynczy guzek, który powiększa się stopniowo. Guzek ten nie daje przerzutów i jest zwykle otorebkowany. Takie zmiany mogą powstawać w każdej części organizmu i zalicza się do nich między innymi mięśniaki, tłuszczaki czy gruczolakowłókniaki. Nowotwory złośliwe natomiast rozrastają się, naciekając (wnikają pomiędzy komórki tkanki prawidłowej) - nie ma wyraźnej granicy pomiędzy tkankami zdrowymi a uszkodzonymi. Nowotwór złośliwy może też pojawić się w narządach odległych od pierwotnego ogniska choroby - takie zjawisko nazywane jest przerzutami. Tworzenie się przerzutów jest możliwe dzięki zdolności komórek nowotworowych do przemieszczania się z krwią lub chłonką.

Nowotwory złośliwe można podzielić na cztery podstawowe grupy (w zależności od miejsca, w którym powstają). Są to:

• raki (nowotwory wywodzące się z tkanki nabłonkowej) - rozwijają się najczęściej u osób po 50. roku życia, wywodzą się z tkanki nabłonkowej. Nabłonek jest tkanką, która oddziela wnętrze naszego ciała od środowiska zewnętrznego – buduje skórę, wyścieła przewód pokarmowy oraz takie układy jak oddechowy i moczowy. Znajduje się m.in. w gruczołach piersiowych, trzustce, tarczycy, nerkach i wątrobie - wszędzie tam może rozwinąć się rak. Z biegem czasu daje on przerzuty - w pierwszej kolejności do najbliższych węzłów chłonnych, a następnie przemieszcza się do odległych narządów wraz z krwią.
• mięsaki (nowotwory wywodzące się z tkanki łącznej) - występują rzadko, zazwyczaj u dzieci i osób młodych. Wyróżnia się mięsaki kości (powstające w kości lub chrząstce) oraz mięsaki tkanek miękkich (tworzą się w tkance mięśniowej, włóknistej, tłuszczowej). Mięsaki tkanek miękkich atakują organizm bardzo agresywnie - szybko powstają przerzuty do odległych narządów (zwłaszcza do płuc).
• białaczki (nowotwory wywodzące się z układu krwiotwórczego) - spowodowane są nieprawidłowym rozrostem białych krwinek. Można wyróżnić kilka rodzajów białaczek - m.in. białaczki szpikowe i limfatyczne.
• chłoniaki (nowotwory wywodzące się z układu chłonnego) - do narządów limfatycznych (tworzących układ chłonny) zalicza się śledzionę, tkankę limfatyczną jamy nosowej i gardłowej, a także przewodu pokarmowego oraz przede wszystkim węzły chłonne. W miejscach tych może powstać nowotwór. Chłoniaki atakują najczęściej ludzi młodych, ale też osoby po 60. roku życia.

Poza nowotworami łagodnymi i złośliwymi istnieją także zmiany określane terminem nowotworów miejscowo złośliwych. Są to takie guzy, których niektóre cechy są charakterystyczne dla nowotworów złośliwych (zdolność do naciekania na otaczające tkanki i narządy), jednak nie tworzą przerzutów. Zdarza się też, że nowotwory miejscowo złośliwe wyglądają jak guz łagodny, ale nawracają po usunięciu. Najczęściej występującym nowotworem tego typu jest nowotwór skóry - rak podstawnokomórkowy. Pomimo swojej nazwy nie ma on zdolności tworzenia przerzutów, ale nacieka i niszczy tkanki, w obrębie których rośnie.

Geny biorące udział w transformacji nowotworowej

Podczas transformacji nowotworowej (polegającej na niekontrolowanym wzroście komórek i ich podziałach) pojawiają się zmiany w obrębie różnych genów, które mają wpływ na wzrost, proliferację i różnicowanie komórek. Do genów tych należą:

• protoonkogeny - są to geny stymulujące wzrost i podział komórek, regulujące cykl komórkowy. Odgrywają one rolę w przesyłaniu sygnałów wewnątrz komórki, prowadząc do produkcji białka. Onkogeny to protoonkogeny zmienione na skutek m.in. mutacji punktowych, zwielokrotnienia genów (amplifikacji), translokacji (przemieszczania) czy insercji (wstawienia krótkiej sekwencji DNA) genów. Onkogeny zmieniają strukturę kodowanego białka, prowadząc do wzrostu jego aktywności bądź utraty funkcji regulacyjnych i w ten sposób przyczyniają się do transformacji nowotworowej komórki
• geny supresorowe - mają przeciwstawną funkcję w stosunku do protoonkogenów, tzn. hamują wzrost i podział komórek. Są to geny recesywne, które promują transformację nowotworową w przypadku unieczynnienia obydwu alleli (wersji genu)
• geny kontrolujące apoptozę - apoptoza to programowana śmierć komórki. Jest to ważny, regulowany genetycznie proces, dzięki któremu kontrolowana jest liczba komórek w trakcie dojrzewania. Dzięki apoptozie możliwe jest także usunięcie uszkodzonych bądź nieprawidłowych komórek. W komórkach nowotworowych zdolność do programowanej śmierci komórki jest zaburzona, dlatego charakteryzują się one niekontrolowanym wzrostem i namnażaniem
• geny biorące udział w angiogenezie - angiogeneza to proces nowotworzenia naczyń krwionośnych. Zachodzi głównie w życiu płodowym, podczas rozwoju układu krwionośnego. W życiu pozapłodowym występuje znacznie rzadziej i wiąże się ze stanami patologicznymi w organizmie (zwłaszcza z powstawaniem chorób nowotworowych). Komórki nowotworowe są zdolne do przejęcia kontroli nad angiogenezą - nowo powstałe naczynia krwionośne wykorzystywane są w tym przypadku do wzrostu guza
• geny regulujące naprawę uszkodzonego DNA - system naprawy DNA odpowiada za utrzymanie integralności genomu i chroni komórki przed działaniem czynników kancerogennych. Mutacje genów (takich jak BRCA1 i BRCA2) biorących udział w naprawie DNA są silnie związane z wysokim prawdopodobieństwem zachorowania na nowotwory.

Etapy transformacji nowotworowej - jak powstaje nowotwór?

Powstawanie nowotworów to proces wielostopniowy, jego etapem pośrednim może być występowanie nowotworów niezłośliwych. Proces transformacji nowotworowej można podzielić na cztery główne etapy:

• preinicjację - jest to etap, w którym czynniki kancerogenne (kancerogeny) oddziałują na komórki, doprowadzając do powstania uszkodzenia DNA. Kancerogeny są to czynniki chemiczne, fizyczne lub biologiczne, które zwiększają częstość występowania nowotworów złośliwych. Do kancerogenów chemicznych zalicza się m.in. takie substancje jak benzen, nikiel, chrom, smoła czy sadza. Wśród fizycznych czynników kancerogennych można wyróżnić np. promieniowanie jonizujące oraz ultrafioletowe, natomiast wirusy onkogenne (takie jak wirus brodawczaka HPV czy wirusy zapalenia wątroby typu B i C) i niektóre pasożyty (takie jak przywra Schistosoma) to kancerogeny typu biologicznego
• inicjację - to kolejny etap transformacji nowotworowej, w którym w materiale genetycznym komórki dochodzi do wytworzenia trwałych zmian (mutacji) na skutek działania czynników kancerogennych. Etap inicjacji transformacji nowotworowej charakteryzuje się wystąpieniem licznych mutacji w komórce, zwłaszcza w obrębie protoonkogenów oraz genów kodujących białka biorące udział w naprawie DNA. Największe znaczenie mają mutacje prowadzące do nieprawidłowej naprawy DNA, aktywacji szlaków stymulujących proliferację czy zaburzenia apoptozy. Komórki, w których takie mutacje powstały i przetrwały nazywane są komórkami zainicjowanymi. Komórki te mogą pozostawać w organizmie przez większą część życia, bez pojawienia się nowotworowego wzrostu
• promocję - jest to etap, w przebiegu którego dochodzi do ujawnienia się zmian w potomnych komórkach komórki zainicjowanej. W etapie tym zostają aktywowane onkogeny oraz zwiększa się synteza czynników odpowiedzialnych za wzrost i namnażanie komórek. Promocja to nieodwracalny etap transformacji nowotworowej, w którym komórki nowotworowe namnażają się pod wpływem czynników niekancerogennych. Powstają kolejne mutacje (które nie są naprawiane), stwierdza się również obecność morfologicznych i fizjologicznych zmian komórek, które prowadzą do rozwoju guza. Ujawniają się także zmiany fenotypowe, takie jak zmiana kształtu komórek nowotworowych
• progresję - progresja jest kolejnym, nieodwracalnym etapem transformacji nowotworowej. Charakteryzuje się niepohamowanym namnażaniem się komórek i ich odróżnicowaniem. W etapie tym pojawiają się kolejne zaburzenia molekularne, w miarę upływu czasu tworzą się struktury zdolne do naciekania na inne tkanki. Ponadto, nasila się także proces unaczynienia guza. W przebiegu nowotworów złośliwych może również dojść do wytworzenia przerzutów - komórki nowotworowe przemieszczają się drogą naczyń krwionośnych i limfatycznych do innych narządów.

Transformacja nowotworowa to długotrwały i wieloetapowy proces, którego podstawą są zaburzenia funkcji genów na skutek serii mutacji DNA w komórce. Na rozwój nowotworu mają wpływ liczne czynniki środowiskowe, wrodzone predyspozycje rodzinne czy nosicielstwo mutacji predysponujących do rozwoju nowotworu - z predyspozycjami genetycznymi najczęściej związane są takie nowotwory jak rak piersi, rak jajnika, rak jelita grubego (zobacz badania na raka jelita grubego) czy nowotwór prostaty.

Jednym z elementów profilaktyki stosowanej w przypadku zachorowania jest przeprowadzenie badań genetycznych na nowotwory , które umożliwią potwierdzenie bądź wykluczenie występowania takich mutacji w naszym materiale genetycznym. Dzięki temu (w przypadku stwierdzenia mutacji) możliwe jest podjęcie kolejnych działań (takich jak częstsze wykonywanie odpowiednich badań - np. badań markerów nowotworowych, zmiana stylu życia), zmniejszających ryzyko zachorowania.