16.7: Kansa na Kansa ya Gene

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza jinsi mabadiliko ya kujieleza jeni yanaweza kusababisha kansa
• Eleza jinsi mabadiliko ya kujieleza kwa jeni katika ngazi tofauti yanaweza kuvuruga mzunguko wa seli
• Jadili jinsi uelewa wa udhibiti wa kujieleza jeni unaweza kusababisha muundo bora wa madawa ya kulevya

Saratani si ugonjwa mmoja lakini inajumuisha magonjwa mengi tofauti. Katika seli za saratani, mabadiliko hubadilisha udhibiti wa mzunguko wa seli na seli haziacha kukua kama kawaida ingekuwa. Mabadiliko yanaweza pia kubadilisha kiwango cha ukuaji au maendeleo ya seli kupitia mzunguko wa seli. Mfano mmoja wa urekebishaji wa jeni unaobadilisha kiwango cha ukuaji ni kuongezeka kwa fosforasi ya kimbunga B, protini inayodhibiti maendeleo ya seli kupitia mzunguko wa seli na hutumika kama protini ya ukaguzi wa kiini.

Kwa seli za kuhamia kupitia kila awamu ya mzunguko wa seli, kiini kinapaswa kupitisha vituo vya ukaguzi. Hii inahakikisha kwamba kiini kimekamilisha hatua na haijawahi kukutana na mabadiliko yoyote ambayo yatabadilisha kazi yake. Protini nyingi, ikiwa ni pamoja na baiskeli B, kudhibiti vituo vya ukaguzi hivi. Phosphorylation ya cyclin B, tukio la baada ya kutafsiri, hubadilisha kazi yake. Matokeo yake, seli zinaweza kuendelea kupitia mzunguko wa seli bila kufungwa, hata kama mabadiliko yanapo katika seli na ukuaji wake unapaswa kukomeshwa. Mabadiliko haya baada ya kutafsiri ya kimbunga B huzuia kudhibiti mzunguko wa seli na huchangia maendeleo ya kansa.

Saratani: Magonjwa ya Mabadiliko ya Jeni

Saratani inaweza kuelezewa kama ugonjwa wa kujieleza kwa jeni. Kuna protini nyingi zinazogeuka au kuzimwa (uanzishaji wa jeni au kunyamazisha jeni) ambazo zinabadilisha kwa kiasi kikubwa shughuli za jumla za seli. Jeni ambayo haijaonyeshwa kwa kawaida katika seli hiyo inaweza kubadilishwa na kuonyeshwa kwa viwango vya juu. Hii inaweza kuwa matokeo ya mabadiliko ya jeni au mabadiliko katika kanuni za jeni (epigenetic, transcription, baada ya transcription, tafsiri, au baada ya tafsiri).

Mabadiliko katika kanuni za epigenetic, transcription, utulivu wa RNA, tafsiri ya protini, na udhibiti wa baada ya kutafsiri yanaweza kuonekana katika kansa. Wakati mabadiliko haya hayatokei wakati huo huo katika saratani moja, mabadiliko katika kila ngazi hizi yanaweza kugunduliwa wakati wa kuchunguza saratani katika maeneo tofauti kwa watu tofauti. Kwa hiyo, mabadiliko katika histone acetylation (mabadiliko epigenetic ambayo inaongoza kwa gene kimya), uanzishaji wa mambo transcription na phosphorylation, kuongezeka kwa utulivu RNA, kuongezeka kwa udhibiti wa kutafsiri, na urekebishaji wa protini yote yanaweza kugunduliwa wakati fulani katika seli mbalimbali za saratani. Wanasayansi wanafanya kazi kuelewa mabadiliko ya kawaida yanayotokana na aina fulani za saratani au jinsi mabadiliko yanaweza kutumiwa kuharibu kiini cha tumor.

Tumor Suppressor jeni, Oncogenes, na Saratani

Katika seli za kawaida, baadhi ya jeni hufanya kazi ili kuzuia ukuaji wa seli usiofaa, usiofaa. Hizi ni jeni za kuzuia tumor, ambazo zinafanya kazi katika seli za kawaida ili kuzuia ukuaji wa seli usio na udhibiti. Kuna wengi tumor suppressor jeni katika seli. Jeni la kukandamiza tumor iliyojifunza zaidi ni p53, ambayo inabadilishwa kwa zaidi ya asilimia 50 ya aina zote za saratani. Protini ya p53 yenyewe inafanya kazi kama sababu ya transcription. Inaweza kumfunga kwa maeneo katika mapromota ya jeni ili kuanzisha transcription. Kwa hiyo, mabadiliko ya p53 katika kansa yatabadilisha kwa kiasi kikubwa shughuli za transcriptional za jeni zake.

Unganisha na Kujifunza

Tazama uhuishaji huu ili ujifunze zaidi kuhusu matumizi ya p53 katika kupambana na kansa.

Proto-oncogenes ni wasimamizi wa mzunguko wa kiini. Wakati mutated, proto-oncogenes inaweza kuwa oncogenes na kusababisha kansa. Overexpression ya oncogene inaweza kusababisha ukuaji wa seli usio na udhibiti. Hii ni kwa sababu oncogenes inaweza kubadilisha shughuli transcriptional, utulivu, au protini tafsiri ya jeni nyingine ambayo moja kwa moja au pasipo moja kwa moja udhibiti ukuaji wa seli. Mfano wa oncogene inayohusika na saratani ni protini inayoitwa myc. Myc ni sababu ya transcription ambayo ni aberrantly ulioamilishwa katika Lymphoma Burkett, kansa ya mfumo wa lymph. Overexpression ya myc hubadilisha seli za kawaida za B ndani ya seli za saratani zinazoendelea kukua bila kudhibitiwa. High B-seli idadi inaweza kusababisha uvimbe ambayo inaweza kuingilia kati na kazi ya kawaida ya mwili. Wagonjwa wenye lymphoma ya Burkett wanaweza kuendeleza tumors kwenye taya yao au katika kinywa chao ambacho huingilia kati uwezo wa kula.

Saratani na Mabadiliko ya Epigenetic

Kunyamazisha jeni kupitia taratibu za epigenetic pia ni kawaida sana katika seli za saratani. Kuna marekebisho ya tabia ya protini za histone na DNA zinazohusishwa na jeni za kimya. Katika seli za saratani, DNA katika mkoa wa promoter wa jeni za kimya ni methylated kwenye mabaki ya DNA ya cytosine katika visiwa vya cpG. Protini za Histone zinazozunguka eneo hilo hukosa urekebishaji wa asetiliki ambao upo pale wakati jeni zinaonyeshwa katika seli za kawaida. Mchanganyiko huu wa methylation ya DNA na deacetylation ya histone (marekebisho ya epigenetic yanayosababisha kunyamazisha jeni) hupatikana kwa kawaida katika saratani. Wakati marekebisho haya yanapotokea, jeni iliyopo katika eneo hilo la chromosomal imesimamishwa. Kwa kuongezeka, wanasayansi wanaelewa jinsi mabadiliko ya epigenetic yanabadilishwa katika kansa. Kwa sababu mabadiliko haya ni ya muda na yanaweza kubadilishwa-kwa mfano, kwa kuzuia hatua ya protini ya histone deacetylase inayoondoa vikundi vya asetili, au kwa enzymes za DNA methyl transferase zinazoongeza vikundi vya methyl kwa cytosini katika DNA-inawezekana kutengeneza dawa mpya na matibabu mapya ili kuchukua faida ya kubadilishwa asili ya michakato hii. Hakika, watafiti wengi ni kupima jinsi jeni kimya inaweza switched nyuma katika kiini kansa kusaidia kuanzisha upya mwelekeo wa ukuaji wa kawaida.

Jeni zinazohusika katika maendeleo ya magonjwa mengine mengi, kuanzia allergy hadi kuvimba kwa tawahudi, hufikiriwa kudhibitiwa na taratibu za epigenetic. Kama elimu yetu ya jinsi jeni inavyodhibitiwa inavyozidi kuongezeka, njia mpya za kutibu magonjwa kama saratani zitatokea.

Kansa na Udhibiti wa Transcriptional

Mabadiliko katika seli zinazosababisha kansa zinaweza kuathiri udhibiti wa transcriptional wa kujieleza jeni. Mabadiliko ambayo yanaamsha sababu za transcription, kama vile kuongezeka kwa phosphorylation, zinaweza kuongeza kumfunga kwa sababu ya transcription kwenye tovuti yake ya kumfunga katika promoter. Hii inaweza kusababisha kuongezeka transcriptional uanzishaji wa jeni kwamba matokeo katika ukuaji wa seli iliyopita. Vinginevyo, mabadiliko katika DNA ya mkoa wa promoter au enhancer inaweza kuongeza uwezo wa kumfunga wa sababu ya transcription. Hii inaweza pia kusababisha transcription kuongezeka na aberrant jeni kujieleza kwamba ni kuonekana katika seli za saratani.

Watafiti wamekuwa wakichunguza jinsi ya kudhibiti uanzishaji wa transcriptional wa kujieleza jeni katika kansa. Kutambua jinsi kipengele cha transcription kinachofunga, au njia inayowezesha ambapo jeni inaweza kuzima, imesababisha dawa mpya na njia mpya za kutibu saratani. Katika saratani ya matiti, kwa mfano, protini nyingi zinasumbuliwa. Hii inaweza kusababisha kuongezeka kwa phosphorylation ya mambo muhimu ya transcription ambayo huongeza transcription. Mfano mmoja ni overexpression ya epidermal ukuaji sababu receptor (EGFR) katika subset ya saratani ya matiti. Njia ya EGFR inaamsha kinases nyingi za protini ambazo, kwa upande wake, zinaamsha mambo mengi ya transcription ambayo hudhibiti jeni zinazohusika katika ukuaji wa seli. Dawa mpya zinazozuia uanzishaji wa EGFR zimeandaliwa na zinatumika kutibu saratani hizi.

Kansa na Udhibiti wa baada ya transcriptional

Mabadiliko katika udhibiti wa baada ya transcriptional ya jeni yanaweza pia kusababisha kansa. Hivi karibuni, makundi kadhaa ya watafiti yameonyesha kuwa kansa maalum zimebadilika usemi wa MirNAs. Kwa sababu MirNAs hufunga kwa UTR ya 3' ya molekuli za RNA ili kuziharibu, overexpression ya mirNAs hizi inaweza kuwa na madhara kwa shughuli za kawaida za mkononi. MIRNAs nyingi zinaweza kupungua kwa kiasi kikubwa idadi ya RNA inayosababisha kupungua kwa kujieleza kwa protini. Tafiti kadhaa zimeonyesha mabadiliko katika idadi ya watu wa MirNA katika aina maalum za saratani. Inaonekana kwamba sehemu ndogo ya MirNAs iliyoonyeshwa katika seli za saratani ya matiti ni tofauti kabisa na subset iliyoelezwa katika seli za saratani ya mapafu au hata kutoka kwenye seli za kawaida za matiti. Hii inaonyesha kwamba mabadiliko katika shughuli za MirNA yanaweza kuchangia ukuaji wa seli za saratani ya matiti. Aina hizi za tafiti zinaonyesha pia kwamba kama baadhi ya mirNAs zinaelezwa hasa katika seli za saratani, zinaweza kuwa malengo ya madawa ya kulevya. Kwa hiyo, ingeweza kuwaza kuwa madawa mapya ambayo yanazima kujieleza kwa miRNA katika saratani inaweza kuwa njia bora ya kutibu kansa.

Saratani na tafasiri/Udhibiti wa baada ya kutafsiri

Kuna mifano mingi ya jinsi marekebisho ya kutafsiri au baada ya kutafsiri ya protini yanatokea katika kansa. Marekebisho hupatikana katika seli za saratani kutoka kwa tafsiri ya protini iliyoongezeka kwa mabadiliko katika phosphorylation ya protini kwa aina mbadala za protini. Mfano wa jinsi usemi wa aina mbadala ya protini unaweza kuwa na matokeo tofauti sana huonekana katika seli za saratani ya koloni. Protini ya C-flip, protini inayohusika katika kupatanisha njia ya kifo cha seli, huja katika aina mbili: ndefu (C-flipl) na fupi (C-flips). Aina zote mbili zinaonekana kushiriki katika kuanzisha taratibu za kifo cha seli zilizodhibitiwa katika seli za kawaida. Hata hivyo, katika seli za saratani ya koloni, usemi wa fomu ndefu husababisha kuongezeka kwa ukuaji wa seli badala ya kifo cha seli. Kwa wazi, usemi wa protini mbaya hubadilisha kazi ya seli na huchangia maendeleo ya kansa.

Dawa mpya za kupambana na Saratani: Matibabu ya Kulenga

Wanasayansi wanatumia kile kinachojulikana kuhusu udhibiti wa kujieleza jeni katika majimbo ya magonjwa, ikiwa ni pamoja na kansa, kuendeleza njia mpya za kutibu na kuzuia maendeleo ya magonjwa. Wanasayansi wengi wanatengeneza madawa ya kulevya kwa misingi ya mifumo ya kujieleza jeni ndani ya tumors ya mtu binafsi. Wazo hili, kwamba tiba na madawa yanaweza kulengwa kwa mtu binafsi, imetoa kupanda kwa uwanja wa dawa za kibinafsi. Kwa ufahamu ulioongezeka wa udhibiti wa jeni na kazi ya jeni, madawa yanaweza kuundwa ili kulenga hasa seli za wagonjwa bila kuharibu seli zenye afya. Baadhi ya madawa mapya, iitwayo Therapies walengwa, wametumia overexpression ya protini maalum au mabadiliko ya jeni kuendeleza dawa mpya ya kutibu magonjwa. Mfano mmoja ni matumizi ya dawa za kupambana na EGF receptor kutibu subset ya tumors ya saratani ya matiti ambayo yana viwango vya juu sana vya protini ya EGF. Bila shaka, matibabu zaidi walengwa itakuwa maendeleo kama wanasayansi kujifunza zaidi kuhusu jinsi mabadiliko ya kujieleza jeni inaweza kusababisha kansa.

Uunganisho wa Kazi: Mratibu wa Kliniki

Mratibu wa majaribio ya kliniki ni mtu anayesimamia kesi za jaribio la kliniki. Kazi hii ni pamoja na kuratibu ratiba za wagonjwa na uteuzi, kudumisha maelezo ya kina, kujenga database kufuatilia wagonjwa (hasa kwa ajili ya masomo ya muda mrefu ya kufuatilia), kuhakikisha nyaraka sahihi imepatikana na kukubaliwa, na kufanya kazi na wauguzi na madaktari ili kuwezesha kesi na uchapishaji wa matokeo. Mratibu wa majaribio ya kliniki anaweza kuwa na historia ya sayansi, kama shahada ya uuguzi, au vyeti vingine. Watu ambao wamefanya kazi katika maabara ya sayansi au katika ofisi za kliniki pia wanastahili kuwa mratibu wa majaribio ya kliniki. Kazi hizi kwa ujumla ni katika hospitali; hata hivyo, baadhi ya kliniki na ofisi za daktari pia hufanya majaribio ya kliniki na inaweza kuajiri mratibu.

Muhtasari

Saratani inaweza kuelezewa kama ugonjwa wa kujieleza kwa jeni. Mabadiliko katika kila ngazi ya kujieleza kwa jeni ya eukaryotiki yanaweza kugunduliwa katika aina fulani ya saratani wakati fulani. Ili kuelewa jinsi mabadiliko ya kujieleza kwa jeni yanaweza kusababisha kansa, ni muhimu kuelewa jinsi kila hatua ya udhibiti wa jeni inavyofanya kazi katika seli za kawaida. Kwa kuelewa utaratibu wa udhibiti katika seli za kawaida, zisizo na magonjwa, itakuwa rahisi kwa wanasayansi kuelewa kinachoenda vibaya katika majimbo ya magonjwa ikiwa ni pamoja na yale magumu kama kansa.

faharasa

methylation ya DNA

mabadiliko epigenetic ambayo inaongoza kwa gene kimya; kawaida hupatikana katika seli za kansa

histone acetylation

mabadiliko epigenetic ambayo inaongoza kwa gene kimya; kawaida hupatikana katika seli za kansa kupatikana katika seli za saratani

myc

oncogene ambayo husababisha kansa katika seli nyingi za kansa