Μπορείς να εντοπίσεις μια καρκινική μετάλλαξη; Teach article

Author(s): Communication and Public Engagement team

Μετάφραση από Έλενα Νταβίντοβα (Elena Davidova), Φοιτήτρια Βιολογίας, ΕΚΠΑ και Παναγιώτης Στασινάκης, Εκπαιδευτικός Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης, Βιολόγος - ΜΔΕ. Πώς…

Όλοι οι καρκίνοι προκύπτουν από αλλαγές στην αλληλουχία του DNA, σε μερικά από τα κύτταρά μας. Επειδή το γενετικό υλικό των κυττάρων εκτίθεται σε μεταλλαξογόνους παράγοντες όπως η υπεριώδης ακτινοβολία, λάθη μπορούν να συσσωρευτούν κατά την αντιγραφή. Ενίοτε, κάποια από αυτές τις μεταλλάξεις τροποποιεί τη λειτουργία ενός σημαντικού γονιδίου, παρέχοντας αναπτυξιακό πλεονέκτημα σε αυτό το κύτταρο και τον απόγονό του. Αυτά τα κύτταρα διαιρούνται με ταχύτερο ρυθμό απ’ ότι τα γειτονικά τους.

Σταδιακά το DNA αποκτά περισσότερες μεταλλάξεις, οι οποίες μπορεί να οδηγήσουν στην αποδιοργάνωση άλλων σημαντικών γονιδίων, καταλήγοντας σε ταχέως αναπτυσσόμενα και επιθετικά κύτταρα. Το αποτέλεσμα είναι ο σχηματισμός όγκου, η διείσδυση στους περιβάλλοντες ιστούς και τελικά η μετάσταση – η εξάπλωση του καρκίνου σε άλλα μέρη του σώματος.

Εικόνα 1: Τα
ογκοκατασταλτικά γονίδια
φυσιολογικά λειτουργούν
για να αποτρέψουν την
αύξηση και διαίρεση του
κυττάρου. Για να οδηγήσουν
σε καρκίνο, θα πρέπει και τα
δύο αντίγραφα του γονιδίου
να μεταλλαχθούν
(μαρκαρισμένα με κόκκινο).
Κάντε κλικ στην εικόνα για
μεγέθυνση
Η εικόνα προσφέρθηκε από
the Wellcome Trust Sanger
Institute Communication and
Public Engagement team

Τα γονίδια που αφού μεταλλαχθούν προκαλούν την ανάπτυξη του καρκίνου, είναι γνωστά ως «καρκινικά γονίδια».

Τα ογκοκατασταλτικά γονίδια (TSGs, Εικόνα 1) κωδικοποιούν την πληροφορία για την παραγωγή πρωτεϊνών που φυσιολογικά μειώνουν την ανάπτυξη των κυττάρων, εμποδίζοντας περιττές διαιρέσεις ή προάγοντας την απόπτωση (προγραμματισμένος θάνατος) εάν το DNA του κυττάρου είναι καταστρεμμένο. Και τα δύο αντίγραφα ενός ογκοκατασταλτικού γονιδίου θα πρέπει να αδρανοποιηθούν από μεταλλάξεις πριν χαθεί αυτός ο έλεγχος του κυττάρου. Εάν παραμείνει ένα λειτουργικό αντίγραφο, θα εξακολουθήσει να υπάρχει ακόμα, ένα «φρένο» στην κυτταρική αύξηση.

Εικόνα 2: Τα πρωτο-
ογκογονίδια λειτουργώντας
φυσιολογικά προωθούν την
κυτταρική ανάπτυξη και
διαίρεση με ελεγχόμενο
τρόπο. Μία μετάλλαξη σε
ένα αντίγραφο του γονιδίου
(μαρκαρισμένο με κόκκινο)
μπορεί να είναι αρκετή για
να οδηγήσει στην ανάπτυξη
καρκίνου. Κάντε κλικ στην
εικόνα για μεγέθυνση
Η εικόνα προσφέρθηκε από
the Wellcome Trust Sanger
Institute Communication and
Public Engagement team

Αντίθετα, τα πρωτο-ογκογονίδια (Εικόνα 2), κωδικοποιούν πρωτεΐνες οι οποίες προάγουν την κυτταρική διαίρεση και διαφοροποίηση (εξειδίκευση). Όταν αυτά τα γονίδια αποκτούν μεταλλάξεις που είτε παράγουν πρωτεΐνες σε διαρκή δράση, είτε οδηγούν στην απορύθμιση της δραστηριότητας των γονιδίων, γίνονται ογκογονίδια, προωθώντας την ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη και διαίρεση. Για τα πρωτο-ογκογονίδια, μία μετάλλαξη στο ένα αντίγραφο μπορεί να είναι αρκετή για να οδηγήσει στην ανάπτυξη καρκίνου.

Κάθε μεμονωμένη περίπτωση καρκίνου μπορεί να προκληθεί από ένα μοναδικό σύνολο μεταλλάξεων στα πρώτο- ογκογονίδια και/ ή στα ογκοκατασταλτικά γονίδια. Παρ’ όλο που ο αριθμός δεν είναι ακόμα γνωστός, θεωρείται ότι χρειάζονται πέντε ή περισσότερες μεταλλάξεις στα καρκινικά γονίδια ώστε ένα κύτταρο (και ο απόγονός του) να γίνει καρκινικό.

Το KRAS(προφέρεται ως κέη-ρας) είναι ένα πρωτο-ογκογονίδιο που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη KRAS, μία ενδοκυτταρική σηματοδοτική πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επαγωγή της ανάπτυξης του κυττάρου (για να ξεχωρίσουμε τα γονίδια από τις πρωτεΐνες, τα ονόματα των γονιδίων συμβατικά γράφονται με πλάγια γράμματα). Η ακόλουθη δραστηριότητα δίνει τη δυνατότητα στους μαθητές να χρησιμοποιήσουν πραγματικά δεδομένα γονιδιωματικής από το Πρόγραμμα Καρκινικού Γονιδιώματος^w1, για να ερευνήσουν τις κοινές μεταλλάξεις στο γονίδιο KRAS που σχετίζονται με την ογκογένεση (δημιουργία καρκίνου) και την ανάπτυξη καρκίνων του παγκρέατος, του παχέος εντέρου, των πνευμόνων και άλλων. Αρχικά αναπτύχθηκε για τις σχολικές επισκέψεις στο Sanger Institute^w2, έπειτα η δραστηριότητα διατέθηκε από την ιστοσελίδα Yourgenome.org^w3. Πρόσφατα αποτέλεσε μέρος της πρώτης σειράς μαθημάτων βιοπληροφορικής για Ευρωπαίους εκπαιδευτικούς που οργανώθηκαν από το ELLS^w4 του Ευρωπαϊκού Ινστιτούτου Βιοπληροφορικής^w5 στο Hinxton, του Ηνωμένου Βασιλείου. Η όλη δραστηριότητα παρακινεί συζητήσεις για τα αίτια του καρκίνου, τη λειτουργία των γονιδιακών μεταλλάξεων, την πρωτεϊνική δομή και λειτουργία.

Η δραστηριότητα KRAS

Εικόνα 3: Το φύλλο εργασίας
με το *KRAS* γονίδιο. Κάντε
κλικ στην εικόνα για
μεγέθυνση
Η εικόνα προσφέρθηκε από
the Wellcome Trust Sanger
Institute Communication and
Public Engagement team

Εκτιμώμενη διάρκεια: 45-60 λεπτά (με παρουσίαση και συζήτηση)

Υλικά

Όλα τα υλικά που χρειάζονται για να διεξαχθεί η δραστηριότητα μπορούν να ληφθούν δωρεάν από την ιστοσελίδα Yourgenome.org, είτε μεμονωμένα είτε με την μορφή φακέλου zip^w6.

Εικόνα 4: Χρησιμοποιείστε
τον τροχό κωδικονίων για
να μεταφράσετε τα
κωδικόνια DNA σε αμινοξέα.
Για να αποκωδικοποιήσετε
ένα κωδικόνιο βρείτε το
πρώτο γράμμα της
αλληλουχίας στο εσωτερικό
του κύκλου και συνεχίστε
προς το εξωτερικό του
κύκλου για να βρείτε το
αντίστοιχο αμινοξύ. Για
παράδειγμα, το κωδικόνιο
CAT κωδικοποιεί την Η
(ιστιδίνη). Σημειώστε ότι το
διάγραμμα χρησιμοποιεί τα
κωδικόνια της κωδικής
αλυσίδας του DNA (5’→ 3’).
Κάντε κλικ στην εικόνα για
μεγέθυνση
Η εικόνα προσφέρθηκε από C
Brooksbank, European
Bioinformatics Institute

Ομάδα από 11 φύλλα εργασίας (KRAS_student_wsheet.pdf) – ένα φύλλο εργασίας για κάθε ζευγάρι ή ομάδα μαθητών. Μία εναλλακτική έκδοση είναι διαθέσιμη για ασπρόμαυρους εκτυπωτές ή για χρήση από μαθητές με αχρωματοψία. Για μεγάλες ομάδες (20 ή περισσότερα άτομα), χρησιμοποιείστε 2 ομάδες φύλλων εργασίας, παρέχοντας διπλή κάλυψη του γονιδίου.
Ένα απόκομμα με την αλληλουχία του γονιδίου KRAS (KRAS_gene_banner.pdf) για ολόκληρη την τάξη, και ένα φύλλο εργασίας με το KRASγονίδιο (KRAS_genesheet_yg.pdf; Εικόνα 3) για κάθε ομάδα μαθητών. Το φύλλο εργασίας των γονιδίων (τυπωμένο σε Α3 ή Α4) απαιτεί λίγο χρόνο προετοιμασίας. Το απόκομμα KRAS, τυπωμένο σε αρκετά φύλλα χαρτιού και έπειτα κολλημένα μεταξύ τους, δίνει τη δυνατότητα να παρουσιαστούν ταυτόχρονα τα αποτελέσματα από όλη την τάξη.
Ένα φύλλο εργασίας με τον τροχό των κωδικονίων (KRAS_codon_wheel.pdf ή κάποιο άλλο πίνακα κωδικονίων για κωδική αλυσίδα DNA, 5’ à 3’) ανά ομάδα (δείτε τις Εικόνες 4 και 5
Ένα φύλλο εργασίας περίληψης (KRAS_ data_sheet.pdf) ανά ομάδα
Στυλό

Εικόνα 5: Το mRNA
συντίθεται από τη
μη-κωδική αλυσίδα του
DNA. Η κωδική αλυσίδα του
DNA, που χρησιμοποιήθηκε
σε αυτήν τη δραστηριότητα,
έχει την ίδια αλληλουχία με
την αντίστοιχη αλυσίδα
mRNA, εκτός από τη Τ που
έχει αντικατασταθεί από την
U. Κάντε κλικ στην εικόνα
για μεγέθυνση
Η εικόνα προσφέρθηκε από
Cleopatra Kozlowski

Για να χρησιμοποιήσετε το απόκομμα, θα χρειαστείτε επιπλέον μεγάλα βέλη για να μαρκάρετε τις μεταλλάξεις πάνω στη γονιδιακή αλληλουχία, τετράγωνα για να μαρκάρετε περιοχές οι οποίες έχουν ελεγχθεί (KRAS_annotations.pdf), και επαναχρησιμοποιήσιμα αυτοκόλλητα ( πχ. Blu Tack®) για να κολλήσετε τα βέλη και τα τετράγωνα στο απόκομμα της γονιδιακής αλληλουχίας. Βρείτε περισσότερα για το πώς θα χρησιμοποιήσετε αυτή τη μέθοδο στις σημειώσεις για τους καθηγητές, τις οποίες μπορείτε να κατεβάσετε^w6.

Επιπλέον, ίσως σας βοηθήσει να έχετε πρόχειρα μοντέλα DNA, πεπτιδίου ή/και πρωτεΐνης, και να χρησιμοποιήσετε τα κινούμενα σχέδια για τον καρκίνο του Ινστιτούτου Wellcome Trust Sanger Institute (Καρκίνος: Ατίθασα κύτταρα και Ο ρόλος των καρκινικών γονιδίων – Cancer: Roguecells and Roleofcancergenes) από την ιστοσελίδα της δραστηριότητας KRAS^w6.

Εισαγωγή στη δραστηριότητα

Εικόνα 6: Παράδειγμα από
το φύλλο εργασίας ενός
μαθητή. Κάντε κλικ στην
εικόνα για μεγέθυνση
Η εικόνα προσφέρθηκε από
the Wellcome Trust Sanger
Institute Communication and
Public Engagement team

Η παρουσίαση Διερευνώντας τον Καρκίνο (διαθέσιμη στο διαδίκτυο^w6) παρέχει στους μαθητές μια επισκόπηση του καρκίνου. Εισάγει την αντίληψη πως ο καρκίνος ανακύπτει λόγω των ανωμαλιών στην αλληλουχία του DNA, εξηγεί ποικίλους λόγους αυτών των μεταλλάξεων, παρουσιάζει τα φύλλα εργασίας και τη δραστηριότητα. Μερικά τμήματα της παρουσίασης ενθαρρύνουν τις συζητήσεις μεταξύ των μαθητών (δείτε τις σημειώσεις της παρουσίασηςw6^w6).

Κόκκινο: T

Πράσινο: A

Πράσινο: C

Μαύρο: G (στην πραγματικότητα αυτές οι κορυφές είναι κίτρινες αλλά δεν είναι εύκολο να διαβαστούν στο χαρτί)

Υπάρχουν συνολικά 11 αριθμημένα φύλλα εργασίας, το καθένα από τα οποία δείχνει δύο διαφορετικές περιοχές του KRASγονιδίου. Οι έξι μεταλλάξεις που βρίσκονται στο γονίδιο KRAS βρίσκονται στα φύλλα ένα μέχρι έξι, γι’ αυτό σιγουρευτείτε ότι ανακατέψατε τα φύλλα πριν τα μοιράσετε στην τάξη. Όλα θα πρέπει να είναι συμπληρωμένα έτσι ώστε να εξασφαλιστεί η πλήρης κάλυψη του γονιδίου. Είναι σημαντικό να επισημανθεί στους μαθητές ότι οι μεταλλάξεις είναι (σχετικά) σπάνιες, με αποτέλεσμα να μη βρίσκουν όλοι από μία. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί γα να εξερευνήσουν τη σημασία της λανθασμένης πληροφορίας και της πλήρους κάλυψης των επιστημονικών μελετών.

Αναγνωρίζοντας τις μεταλλάξεις

Εικόνα 7: Αναγνωρίζοντας
τις μεταλλάξεις της
αλληλουχίας. Κάντε κλικ
στην εικόνα για μεγέθυνση

Χρησιμοποιώντας τα φύλλα εργασίας, οι μαθητές θα συγκρίνουν τμήμα της αλληλουχίας DNA από ένα υγιές και ένα καρκινικό κύτταρο, του ίδιου ασθενούς. Ο πιο εύκολος τρόπος να αναγνωρίσουν εάν έχει συμβεί μια μετάλλαξη είναι να γράψουν την αλληλουχία του DNA κάτω από τις χρωματιστές κορυφές (υπάρχει ένα χρωματιστό κλειδί στο φύλλο που βοηθάει) και να συγκρίνουν τις γραμμένες αλληλουχίες.

Εάν ένα από τα γράμματα διαφέρει (μία κορυφή έχει αλλάξει χρώμα), αυτό υποδεικνύει μία μετάλλαξη στην αλληλουχία. Στην Εικόνα 7 (δεξιά), η Α στην αλληλουχία του DNA από τα υγιή κύτταρα έχει αντικατασταθεί από την G στο καρκινικό κύτταροl.

Εικόνα 9: Μαρκάροντας τις
γονιδιακές περιοχές οι
οποίες ελέγχθηκαν, και
σημειώνοντας κάποιες
μεταλλάξεις
Η εικόνα προσφέρθηκε από
the Wellcome Trust Sanger
Institute Communication and
Public Engagement teamFigure

Εάν οι μαθητές βρουν μια διπλή κορυφή σε μία θέση βάσης, αυτό θα πρέπει να καταγράφεται με δύο εναλλακτικές βάσεις στη θέση, η μία πάνω από την άλλη. Στην Εικόνα 8, η υγιής αλληλουχία DNA έχει μία G, ενώ η καρκινική αλληλουχία έχει και την G και την C. Αυτό δεν είναι μία προσθήκη: αντιπροσωπεύει μία ετερόζυγη μετάλλαξη όπου μόνο σε ένα αντίγραφο του γονιδίου υποκαταστάθηκε η G από μία C.

Εικόνα 8: Μία ετερόζυγη
μετάλλαξη. Κάντε κλικ στην
εικόνα για μεγέθυνση
Οι εικόνες προσφέρθηκαν από
the Wellcome Trust Sanger
Institute Communication and
Public Engagement team

Όλοι οι μαθητές θα πρέπει να υποδείξουν τις γονιδιακές περιοχές που έχουν ελέγξει, μαρκάροντας τη σχετική περιοχή στο φύλλο του γονιδίου (δείτε την Εικόνα 9, αριστερά).

Οι μαθητές που βρίσκουν μία μετάλλαξη θα πρέπει να υποδείξουν τη συγκεκριμένη βάση κυκλώνοντάς τη πάνω στο φύλλο του γονιδίου (δείτε την Εικόνα 9) και να φτιάξουν μία σημείωση σε ποιο κωδικόνιο βρίσκεται (σε αυτό το παράδειγμα, κωδικόνιο 12).

Θα πρέπει επίσης να συμπληρώσουν τον πίνακα στη βάση του φύλλου εργασίας, χρησιμοποιώντας τον τροχό κωδικονίων για να μεταφράσουν την αλληλουχία DNA σε αμινοξέα, όπως φαίνεται στον Πίνακα 1:

**Πίνακας 1:** Μεταλλάξεις που καταχωρήθηκαν στα μεμονωμένα φύλλα
Αριθμός του αμινοξέος	Αλληλουχία DNA υγιούς κυττάρου;	Αλληλουχία DNA καρκινικού κυττάρου	Αμινοξύ υγιούς κυττάρου	Αμινοξύ καρκινικού κυττάρου
12	GGT	GTT	Γλυκίνη (G)	Βαλίνη (V)

Όταν έχουν εντοπιστεί όλες οι μεταλλάξεις, καταγράψτε τις στο συνοπτικό φύλλο εργασίας (δείτε στον Πίνακα 2).

Πίνακας 2: Μεταλλάξεις που καταγράφηκαν στο συνοπτικό φύλλο εργασίας
Αριθμός του αμινοξέος	Αλληλουχία DNA υγιούς κυττάρου	Αλληλουχία DNA καρκινικού κυττάρου	Αμινοξύ υγιούς κυττάρου	Αμινοξύ καρκινικού κυττάρου
12	GGT	GTT	G (γλυκίνη)	V (βαλίνη)
13	GGC	GAC	G (γλυκίνη)	D (ασπαρτικό οξύ)
30	GAC	GAT	D (ασπαρτικό οξύ)	D (ασπαρτικό οξύ)
61	CAA	CGA	Q (γλουταμίνη)	R (αργινίνη)
146	GCA	CCA	A (αλανίνη)	P (προλίνη)
173	GAT	GAC	D (ασπαρτικό οξύ)	D (ασπαρτικό οξύ)

Συζητώντας τα αποτελέσματα

Όλα τα παραπάνω αποτελέσματα, είναι αντικαταστάσεις μίας βάσης. Αυτές οι μεταλλάξεις στις περιοχές που κωδικοποιούν πρωτεΐνες του γονιδίου KRAS, μπορούν να ταξινομηθούν σε έναν από τους τρεις παρακάτω τύπους, ανάλογα με τις πληροφορίες που κωδικοποιούνται μετά την αλλαγή κωδικονίου.

Σιωπηλές μεταλλάξεις που κωδικοποιούν το ίδιο αμινοξύ.
Μεταλλάξεις λαθεμένου κώδικα, που κωδικοποιούν διαφορετικό αμινοξύ.
Μεταλλάξεις χωρίς νόημα, που κωδικοποιούν ένα κωδικόνιο λήξης και μπορούν να κουτσουρέψουν την πρωτεΐνη.

Συζητήστε πότε οι μεταλλάξεις είναι σημαντικές – θα έχουν κάποια επίπτωση στη λειτουργία της πρωτεΐνης, ή είναι «σιωπηλές»; Σε αυτήν τη δραστηριότητα, τα κωδικόνια 30 και 173 είναι σιωπηλά και επομένως δεν επιφέρουν κάποια δυσλειτουργία.

**Πίνακας 3:** Τύπος μετάλλαξης, όπως καταγράφηκε στο συνοπτικό φύλλο εργασίας
Αριθμό του αμινοξέος	Αλληλουχία DNA υγιούς κυττάρου	Αλληλουχία DNA καρκινικού κυττάρου	Αμινοξύ υγιούς κυττάρου	Αμινοξύ καρκινικού κυττάρου	Τύπος μετάλλαξης	Σημαντικότητα ναι/ όχι;
12	GGT	GTT	G (γλυκίνη)	(βαλίνη)	Σημειακή (λαθεμένος κώδικας)	Ναι
13	GGC	GAC	G (γλυκίνη)	D (ασπαρτικό οξύ)	Σημειακή (λαθεμένος κώδικας)	Ναι
30	GAC	GAT	D (ασπαρτικό οξύ)	D (ασπαρτικό οξύ)	Σημειακή (σιωπηλή)	Όχι
61	CAA	CGA	Q (γλουταμίνη)	R (αργινίνη)	Σημειακή (λαθεμένος κώδικας)	Ναι
146	GCA	CCA	A (αλανίνη)	P (προλίνη)	Σημειακή (λαθεμένος κώδικας)	Ναι
173	GAT	GAC	D (ασπαρτικό οξύ)	D (ασπαρτικό οξύ)	Σημειακή (σιωπηλή)	Όχι

Εικόνα 10: 3D απεικόνιση
της πρωτεΐνης KRAS. Τα
αμινοξέα 12 (μπλε),
13(κίτρινο), 61(πορτοκαλί)
και 146 (ροζ) είναι εκείνα
που φέρουν τις μεταλλάξεις
Η εικόνα προσφέρθηκε από
the Wellcome Trust Sanger
Institute Communication and
Public Engagement team,
created with RasMol

Η παρουσίαση έχει μία 3D εικόνα του χωροπληρωτικού μοντέλου της πρωτεΐνης KRAS (Εικόνα 10, δεξιά), οι διαφάνειες 26-30 δείχνουν σε ποιο σημείο πάνω στην πρωτεΐνη βρίσκονται οι σημαντικές μεταλλάξεις και θα παρατηρήσετε ότι όλες βρίσκονται στην ίδια περιοχή. Τα κωδικόνια 12, 13 και 61 ήταν οι πρώτες μεταλλάξεις που συνδέθηκαν με ογκογόνο μετασχηματισμό στην πρωτεΐνη KRAS. Η μεταλλαγή 146 ανακαλύφθηκε μόλις το 2005. Χρησιμοποιείστε τις διαφάνειες για να συζητήσετε τις επιπτώσεις που θα μπορούσαν να έχουν οι μεταλλάξεις στη δομή των πρωτεϊνών και στη λειτουργία του KRAS, στη σηματοδότηση της ανάπτυξης.

Ως μία προαιρετική δραστηριότητα, οι μαθητές θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το RasMol, το λογισμικό μοριακής μοντελοποίησης που χρησιμοποιήθηκε για να δημιουργηθούν οι εικόνες στις διαφάνειες 26-30, για να επισημάνουν τα μεταλλαγμένα αμινοξέα στην πρωτεϊνική δομή. Για περισσότερες λεπτομέρειες, δείτε τις σημειώσεις για τους καθηγητές^w6.

Πώς τέτοια πληροφορία επηρεάζει την προσέγγισή μας στον καρκίνο;

Οι σημειώσεις για τους καθηγητές^w6 περιέχουν πλήθος πληροφοριών, χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα το KRAS, για να προκαλέσουν συζήτηση σχετικά με τον τρόπο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί η γενετική πληροφορία για περαιτέρω κατανόηση του καρκίνου και τη θεραπεία του. Σημεία συζήτησης με τους μαθητές θα μπορούσαν να είναι:

Ποια πειράματα ή προσεγγίσεις θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να αποδειχθεί σε ποιους καρκίνους εμπλέκονται οι μεταλλάξεις του KRAS;
Ποια θα μπορούσαν να είναι τα πλεονεκτήματα από τη γνώση αυτής της πληροφορίας;
Ο καρκίνος είναι μία γενετική νόσος: αποτέλεσμα αλλαγών στην αλληλουχία του DNA. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλοί πιστεύουν ότι η σημαντική χρηματοδότηση στη γενετική του καρκίνου είναι ο καλύτερος τρόπος ανάπτυξης νέων θεραπειών για την αντιμετώπισης της νόσου. Επίσης, η θεραπεία του καρκίνου και η φροντίδα των ασθενών απαιτεί μεγάλα χρηματικά ποσά (η Εθνική Υπηρεσία Υγείας του Ηνωμένου Βασιλείου ξόδεψε πάνω από 2 δισεκατομμύρια λίρες στη φροντίδα του καρκίνου, μόνο το 2000). Πού και πώς πιστεύουν οι μαθητές πως θα έπρεπε να ξοδεύονται τα χρήματα;

Web References

w1 – Μάθετε περισσότερα για το Πρόγραμμα του Γονιδιώματος του Καρκίνου (Cancer Genome Project) στο Ινστιτούτο Wellcome Trust Sanger Institute, εδώ: www.sanger.ac.uk/genetics/CGP
w2 – Για να μάθετε περισσότερα για το Ινστιτούτο Wellcome Trust Sanger Institute, στο Hinxton του Ηνωμένου Βασιλείου, επικεφαλής στο Πρόγραμμα του Γονιδιώματος του Καρκίνου (Cancer Genome Project), δείτε: www.sanger.ac.uk
- Το ινστιτούτο προσφέρει επισκέψεις για σχολικές τάξεις, καθηγητές, το ευρύ κοινό. Επίσης προσφέρει υποστήριξη στους εκπαιδευτικούς και περαιτέρω ευκαιρίες για άμεση εμπλοκή τους. Δείτε: www.sanger.ac.uk/about/engagement
w3 – Η ιστοσελίδα Yourgenome.org προωθήθηκε από το Sanger Institute για να παρακινήσει το ενδιαφέρον και τη συζήτηση για τη γενετική έρευνα. Περιλαμβάνει μία ενότητα με πλήθος καλά αναπτυγμένων πηγών για καθηγητές, συμπεριλαμβανομένων των δραστηριοτήτων που παρουσιάστηκαν σε αυτό το άρθρο. Δείτε: www.yourgenome.org
w4 – Το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μάθησης για τις Επιστήμες της Ζωής (European Learning Laboratory for the Life Sciences – ELLS) στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας (European Molecular Biology Laboratory) παρέχει συνεχείς σειρές σεμιναρίων επαγγελματικής ανάπτυξης (LearningLABs) στη μοριακή βιολογία για τους Ευρωπαίους καθηγητές θετικών επιστημών. Το Μάρτιο του 2010, το ELLS οργάνωσε το πρώτο LearningLAB βιοπληροφορικής για καθηγητές στο Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο Βιοπληροφορικής (European Bioinformatics Institute) στην Αγγλία. Για πληροφορίες σχετικά με τα επιμορφωτικά σεμινάρια του ELLS, παρακαλώ επισκεφθείτε το: www.embl.org/ells
w5 – Για να βρείτε περισσότερα για το Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο Βιοπληροφορικής (European Bioinformatics Institute), δείτε: www.ebi.ac.uk
w6 – Για να κατεβάσετε όλο το υλικό για τη δραστηριότητα KRAS και για περισσότερες σχετικές πληροφορίες, δείτε: www.yourgenome.org/teachers/kras.shtml

Resources

Ιστοσελίδες για παραπομπές των μαθητών και συζήτηση

Η ιστοσελίδα Έρευνα στο Καρκίνο του Ηνωμένου Βασιλείου (Cancer Research UK) προσφέρει πληροφορίες για τα κύρια είδη καρκίνου και την τρέχουσα έρευνα. Δείτε: http://info.cancerresearchuk.org/cancerandresearch
Η ιστοσελίδα του NewScientistέχει μία ενότητα που εστιάζεται στον καρκίνο, η οποία παρουσιάζει τα τελευταία άρθρα στις εξελίξεις της έρευνας του καρκίνου και διαδραστικά κινούμενα σχέδια που αναπαριστούν στοχευμένες λειτουργίες καρκινικών φαρμάκων. Δείτε: www.newscientist.com/topic/cancer
Το NatureMilestonesinCancerπροσφέρει μία συλλογή από επιλεγμένα άρθρα και μία διαδικτυακή βιβλιοθήκη από ερευνητικά άρθρα από την Nature Publishing Group , διαθέσιμα για να κατεβάσετε σε μορφή PDF. Επίσης, έχει ένα χρονοδιάγραμμα που δείχνει τα κύρια στάδια στην έρευνα του καρκίνου. Δείτε: www.nature.com/milestones/milecancer
Η ιστοσελίδα πολυμέσων Inside Cancer, δημιουργήθηκε από το DNA Learning Center και προσφέρει έναν οδηγό πολυμέσων για βιολογία του καρκίνου, τη διάγνωση και τη θεραπεία. Δείτε: www.insidecancer.org

Πρόσφατα ειδησεογραφικά άρθρα

Η ιστοσελίδα του ειδήσεων του BBC έχει δημοσιεύσει ένα ενδιαφέρον άρθρο για πώς οι πρόσφατα ανακαλυφθείσες γενετικές περιοχές υψηλού κινδύνου για τον καρκίνο του εντέρου, μπορούν να βοηθήσουν τους γιατρούς να θεραπεύσουν καλύτερα την ασθένεια. Δείτε: http://news.bbc.co.uk ή χρησιμοποιείστε απευθείας το σύνδεσμο: http://tinyurl.com/28o7zgf
Sample I (2009) First cancer genome sequences reveal how mutations lead to disease. The Guardian. Δείτε www.guardian.co.uk ή χρησιμοποιείστε απευθείας το σύνδεσμο: http://tinyurl.com/yeknj5x
Roberts M (2009) Scientists crack ‘entire genetic code’ of cancer. BBC News. Δείτε http://news.bbc.co.uk ή χρησιμοποιείστε απευθείας το σύνδεσμο: http://tinyurl.com/yb59qcz
Αυτό το άρθρο περιλαμβάνει ένα βίντεο με τη συνέντευξη του Καθηγητή Mike Stratton, επικεφαλής του Προγράμματος του Καρκινικού Γονιδιώματος.

Περαιτέρω ανάγνωση

Friday BB, Adjei AA (2005) K-ras as a target for cancer therapy. Biochimica et Biophysica Acta – Reviews on Cancer 1756(2): 127-144. doi: 10.1016/j.bbcan.2005.08.001
Futreal A et al. (2004) A census of human cancer genes. Nature Reviews Cancer 4: 177-183. doi: 10.1038/nrc1299
Έκδοση αυτής της δημοσίευσης μπορείτε να τη δείτε ελεύθερα στο διαδίκτυο. Δείτε: www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc ή χρησιμοποιείστε απευθείας το σύνδεσμο: http://tinyurl.com/3x5hah6
Για έναν πλήρη κατάλογο των καρκινικών σωματικών γονιδίων (COSMIC), τα οποία περιγράφηκαν στην παραπάνω δημοσίευση και δημιουργήθηκαν από το Πρόγραμμα Καρκινικού Γονιδιώματος, δείτε: www.sanger.ac.uk
Stratton MR, Campbell PJ, Futreal AP (2009) The cancer genome. Nature 458: 719-724. doi: 10.1038/nature07943
Κατεβάστε το άρθρο δωρεάν εδώ, ή εγγραφείτε στο Natureσήμερα: www.nature.com/subscribe
Για περισσότερες πληροφορίες για το πώς οι γενετικές μεταλλάξεις προκαλούν ασθένειες, δείτε:
- Patterson L (2009) Getting a grip on genetic diseases. Science in School 13: 53-58. www.scienceinschool.org/2009/issue13/insight
Για μία συνέντευξη, με τον ερευνητή για τον καρκίνο, Joan Massagué, δείτε:
- Sherwood S (2008) Στα ίχνη μιας θεραπείας για τον καρκίνο. Science in School 8: 56-59. www.scienceinschool.org/2008/issue8/joanmassague/greek
Σχολική δραστηριότητα για συζήτηση που αφορά τη δεοντολογία της γνώσης, τι επιφυλάσσουν τα γονίδια σου, συμπεριλαμβανομένου της πιθανότητας εμφάνισης καρκίνου, δείτε:
- Strieth L et al. (2008) Meet the Gene Machine: stimulating bioethical discussions at school. Science in School 9: 34-38. www.scienceinschool.org/2008/issue9/genemachine

Author(s)

ο ινστιτούτο Wellcome Trust Sanger Institute και το πρόγραμμα Επικοινωνία και Δημόσια Δέσμευση, επικοινωνούν τη φύση, τις ανακαλύψεις, τα θαυμαστά της επιστήμης και τις επιπτώσεις της τόσο σε μεμονωμένα άτομα όσο και στην κοινωνία. Προσπαθεί να καταστήσει προσιτή τη σύνθετη βιοϊατρική έρευνα σε πλήθος ενδιαφερομένων, συμπεριλαμβανομένων μαθητών σχολείου και των καθηγητών τους, μέσα από πρόγραμμα επισκέψεων, σειρά συνεργασιών, και την ιστοσελίδα Yourgenome.org^w3. Για περισσότερες πληροφορίες όσον αφορά το πρόγραμμα, δείτε: www.sanger.ac.uk/about/engagement, και για να επικοινωνήσετε με την ομάδα, στείλτε email στο pubengage@sanger.ac.uk.

Review

Οι διδακτικές δραστηριότητες που περιγράφηκαν σε αυτό το άρθρο στόχο έχουν να εμπλέξουν μαθητές, που διδάσκονται βιολογία στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση, σε μια αναζήτηση μεταλλάξεων που θα μπορούσαν να οδηγήσουν δυνητικά στην ανάπτυξη του καρκίνου, χρησιμοποιώντας πραγματική γονιδιωματική πληροφορία. Η διαδικασία δεν είναι στην πραγματικότητα πειραματική, έτσι δεν χρειάζεται κανένα εργαστηριακό όργανο. Αντίθετα, είναι μία θεωρητική έρευνα που βασίζεται σε αυθεντικά δεδομένα. Όλα τα υλικά που χρειάζονται για να διεξαχθεί η δραστηριότητα σύμφωνα με τις οδηγίες μπορούν ελεύθερα να κατεβούν από το πρόγραμμα της ιστοσελίδας.

Εκτός από την περιγραφή των διαφόρων βημάτων της δραστηριότητας, το άρθρο και η υποστηρικτική ιστοσελίδα περιλαμβάνει σημαντικές πληροφορίες, όπως: τι είναι οι καρκίνοι, τι τους προκαλεί, πώς αναπτύσσονται και πώς η γονιδιωματική πληροφορία μπορεί να είναι χρήσιμη στην ανάπτυξη θεραπειών. Επιπλέον, προτείνονται μερικά σημεία για συζητήσεις προκειμένου να ενισχυθεί η κατανόηση του καρκίνου από τους μαθητές.

Μπορείς να εντοπίσεις μια καρκινική μετάλλαξη; Teach article