Kromozomet qe shpërthejne: si fillon kanceri Understand article

Përkthyer nga: Klodiana Jani. Tumoret e trurit janë një nga shkaqet më të zakonshme të vdekjes tek fëmijët - dhe mund të fillojë kur kromozomet veçohen gjatë ndarjes qelizore.

Është një skenë që ka lodhur në shumë drejtime një familje: e gjithë familja e përkulur mbi duar dhe gjunjë duke ndjekur rruazat me ngjyra, kurse një fëmijë i shqetësuar qëndron me sytë e zgjeruar, duke mbajtur çfarë ka mbetur nga gjerdani i preferuar.

Pasi shumica e rruaza janë mbledhur, një i rritur i fileton ato në një kordë të re, dhe kriza, merr fund. Përveç, sigurisht, fëmija nuk do të jetë i kënaqur me asgjë më pak se një kopje e saktë e gjerdanit origjinal: gjetja e gjith rruazave – duke përfshirë ato që janë rrokullisur nën divan ose prapa bufesë – dhe filletimi i tyre në të njëjtën renditje mund të jetë një biznes i ndërlikuar.

Në Spitalin Universitar të Heidelberg-ut në Gjermani, Andreas Kulozik takojë befasisht një familje me një problem shumë serioz: një vajzë e vogël dhe vëllai i saj kishin zhvilluar tumore shumë agresive. Në testet e para gjenetike Andreas gjeti se fëmijët kishin një mutacion në të njëjtën gjen TP53. Ata e kishin këtë mutacion në të gjitha qelizat e tyre, jo vetëm në ato kanceroze. Kjo ishte nje indikacion që mutacioni është i trashëguar nga prindërit e tyre, dhe jo i fituar më vonë nga qelizat që formojnë tumorin.

Kur Jan Korbel nga Laboratori Evropian i Biologjisë Molekulare^w1 bashkëpunoi me Stefan Pfister dhe Peter Lichter nga Qëndra Gjermane Kërkimore e Kancerit^w2 për të shqyrtuar gjenetikën e tumoreve të trurit të fëmijërisë, kjo lidhje familjare dukej një vend i mirë për të filluar. Si pjesë e Konsorciumit Ndërkombëtar të Gjenomës së Kancerit, Jan, Stefan dhe Peter sekuencuan për herë të parë të gjithë gjenomën e qelizave nga një tumor të fëmijërisë. E quajtur medulloblastoma, ajo është më e zakonshmja nga të gjithë kanceret malinje pediatrike të trurit, të cilat janë kanceret më fatale në fëmijët dhe shkaku i dytë më i zakonshëm i vdekjeve të fëmijërisë në vendet e zhvilluara pas aksidenteve rrugore.

“Kur ne morrëm rrezultatet e sekuencës së ADN-së, ne vumë re një kaos në gjenomën e vajzës që ne nuk mundëm ta interpretonim në fillim,” thotë Tobias Rausch, nga grupi kërkimor i Jan-it, i cili udhëhoqi analizën e të dhënave. “Pastaj, ne pamë një botim nga një grup tjetër, që përshkruante një fenomen të sapo zbuluar që ata e quajtën chromothripsis, dhe kjo përkoji,” shton anëtari i grupit Adrian Stütz.

Shkencëtarët kuptuan se ata, gjithashtu, ishin duke parë chromothripsis, ekuivalentin qelizor të skenarit të gjerdanit të thyer: një kromozom (ndonjëherë dy) kishte shpërthyer në copa të vogla të panumërta, dhe pastaj ishte bashkuar përsëri në një kromozom me copa të humbura ose me renditje të gabuar. Mbasi ata analizuan më shumë kampione, shkencëtarët kuptuan se kjo ka ndodhur në indet kanceroze të të gjithë pacientëve me medulloblastoma, të cilët mbajnë një mutacion të trashëguar në gjenin TP53, por në asnjë nga pacientët me TP53 normale ose në indet e shëndetshme të pacientëve me medulloblastoma.

“Kjo na bën të dyshomjë se këto tre ngjarje janë të lidhura “, thotë Jan.”Ne besojmë se një mutacion në TP53 mund të shkaktojë kromozomet që të shpërthejnë, ose ndoshta të parandalojë qelizën të reagojë siç duhet. Kjo në një farë mënyre çon drejt një forme mjaft agresive te kancerit.”

Pra, si mund një mutacion në TP53 të shkaktojë kromozomet që të shpërthejnë, dhe si kjo çonë në kancer? Shkencëtarët e dinë se TP53 ndihmon në parandalimin kromozome që të përleshen nga fundet e tyre duke mbrojtur telomeret – kllëfet që mbajnë fundet e kromozomeve së bashku. Në qofte se TP53 nuk funksionon, Jan dhe kolegët spekulojnë se telomeret mund të rrezikohen, dhe kromozomet mund të ngjiten me njeri-tjetrin.

Në një skenar të tillë, kur qeliza do të ndahet, kromozomet të cilët janë mbërthyer së bashku mund të shkaktojnë probleme. Ato do të largohen në drejtime të kundërta. Më pas tendosja mund të jetë shumë e madhe, dhe si gjerdani me rruaza kur është tërhequr shumë, njëri ose të dy kromozomet do shkatërrohen, duke dërguar fragmentet e ADN-së në fluturim. Ndërsa makineria qelizore nxitohet per të vënë kromozomet përsëri së bashku, pjesë të materialit gjenetik mund të jenë lënë jashtë ose mund të jenë mbledhur në mënyrë të gabuar – madje edhe nga një kromozom i gabuar.

Nga ana tjetër, TP53 gjithashtu luan një rol kryesor në inspektimin e ADN-së për dëmtim. Nëse ky kujdestar i gjenomës gjen shumë gabime, ai mund ta çojë qelizën në një vetëvrasje të programuar (apoptozë) ose në ekuivalentin qelizor të moshës së vjetër (senescence), për të parandaluar ndarjen e qelizës dhe trashigimin e këtyre defekteve gjenetike.

Por nëse TP53 ka pasuar mutacion, dëmtime të konsiderueshme të ADN-së mund të shkojnë pa u vënë re – dëmtime të tilla si një kromozom i ri-mbledhur keq mbas chromothripsis, pavarësisht nëse TP53 ishte arsyeja që shkaktoi kromozomet të shpërthejnë. Si rezultat, onkogjenet – gjenet që çojnë në kancer – mund të aktivizohen, dhe qeliza mund të fillojë të ndahet dhe vazhdojë të ndahet në mënyre të pakontrolluar, duke krijuar kështu një tumor. Jan, Stefan dhe Peter spekulojnë se këto efekte të TP53 të ndryshuar mund të kombinohen për të zhvilluar kancer në këta pacientë, dhe tani dëshirojnë për të hetuar saktësisht se si ky fenomen ndodh në çdo hap.

Ndërkohë, zbulimet e tyre kanë tashmë një ndikim të menjëhershëm për mjekët si Andreas dhe Stefan, dhe për pacientët e tyre. “Nëse qelizat e tumorit të një pacienti sygjerojnë shenja të chromothripsis, tani, ne dimë se çfarë duhet të shohim për një mutacion të trashiguar në TP53”, thotë Stefan. Dhe kjo është e rëndësishme, sepse një mutacion i trashëguar në TP53 mund ti bëjë trajtimet më të përdorura të kancerit të dështojnë. Shumë trajtime të kemio-dhe radioterapisë vrasin qelizat e kancerit duke dëmtuar ADN-në e tyre, por ata gjithashtu ndikojnë qelizat e tjera te trupit. Në shumicën e pacientëve, edhe pse trajtimet e kemio-dhe radioterapisë mund të çojnë në efekte anësore të dhimbshme, ato shkaktojnë shumë pak dëme afatgjate. Por nuk është i njejti realitet për dikë me një mutacion të trashëguar në TP53. Për shkak të ketij mutacioni, të gjitha qelizat e personit, duke përfshirë edhe ato të shëndetshme, do të kenë probleme të kundërpërgjigjen dëmtimit të ADN-së.

Kështu trajtimet që synojne ADN-në, në fakt mund të shndërrojnë qelizat e shëndetshme në kanceroze, duke shkaktuar, të ashtu-quajtura, tumore dytësore dhe terciare – “diçka që ne shohim shpesh në pacientët me mutacione të trashëguara në TP53”, thotë Stefan. Për këto pacientë, mund të jetë e preferueshme që të përshkruajmë trajtime më pak intensive duke përdorur agjentë që dëmtojne me pak ADN-në. Dhe, nëse një pacient ka një mutacion te trashëguar në TP53, kjo i sygjeron mjekut që familja e personit duhet te testohet menjëherë. Nëse ndonjë nga anëtarët e shëndetshëm të familjes ka gjithashtu mutacionin, kjo duhet të shihet si një sinjal për nje testim të rregullt, mbasi është tepër e mundëshme që ata të zhvillojnë tumore në një etape të mëvonshme në jetën e tyre. “Dhe shanset më të mira për të luftuar kancerin – veçanërisht ato agresive, kanceret që shfaqen herët dhe janë të lidhur me chromothripsis – janë, në qoftë se ato diagnostikohen herët,” Jan vë në dukje.

Në fakt, shkencëtarët mendojnë se 2-3% e të gjithë kancereve janë ndoshta shkaktuar nga chromothripsis. Grupi i Jan-it tani po heton nëse mutacionet në TP53 luajnë një rol në shpërthimet e ngjashme të kromozomeve në tumoret e tjera përveç medulloblastomës. Ata kanë gjetur tashmë prova për nje lidhje të ngjashme ndërmjet chromothripsis dhe mutacionit të trashëguar në TP53 në leukeminë mieloide akute. Në këtë lloj kanceri agresiv të gjakut në të rriturit, Jan dhe kolegët zbuluan se pacientët që kanë të dy: një mutacion të jo-trashëguar në TP53 (dmth. një mutation në TP53 vetëm në qelizat tumorale) dhe prova të chromothripsis priren që të jenë të moshës së vjetër. Shkencëtarët theksojnë se kjo ka kuptim në dritën e rolit të TP53 në integritetin e telomereve. Kllëfet e kromozomeve tona natyrisht shkurtohen me moshë, duke i bërë fundet e kromozomeve te rrinë edhe më shumë te mbërthyer me njëri-tjetrin në qofte se TP53 nuk funksionon siç duhet. Kjo, në këtë mënyrë, bën chromothripsis – dhe zhvillimin e kancerit – shkencëtarët dyshojnë.

Grupi i Jan-it vazhdon të shqyrtojë këto çështje në, gjak, në tru, dhe kancere të tjera, që të zbulojë se si versionet e meta të TP53 janë të lidhura me shpërthimet e kromozomeve si në rastin e gjerdanit të thyer, gjithashtu se çfarë aspekte të aftësive qelizore implikohen në kancer.

Me shume per EMBL

Laboratori Evropian i Biologjisë Molekulare (European Molecular Biology Laboratory, EMBL)^w1 është një nga të institucionet kërkimore më me prestigj në botë, i dedikuar kërkimeve bazë të shkencave të jetës. LEMB është ndërkombëtar, me pikëpamje të avancuara dhe ndërdisiplinore. Punonjësit e saj nga 60 vende kanë përvojë në fusha që përfshin biologjinë, fizikën, kiminë dhe shkencat kompjuterike, dhe bashkëpunojnë në kërkime që mbulon spektrin e plotë të biologjisë molekulare.

LEBM është anëtar i EIROforum^w3, botuesi i Science in School (Shkenca në Shkollë).

References

• Rezultatet e kërkimit janë publikuar në:

  • Rausch T et al. (2012) Genome sequencing of pediatric medulloblastoma links catastrophic DNA rearrangements with TP53 mutations in cancer. Cell 148(1-2): 59-71.

Web References

• w1 – Mëso më shumë rreth Laboratorit Evropian të Biologjisë Molekulare.
• w2 – Qëndra Gjermane Kërkimore e Kancerit (Deutsches Krebsforschungszentrum) është instituti biomedical kërkimor më i madh në Gjermani, ku mbi 1000 shkencëtarë hetojnë mekanizmat e kancerit, identifikojnë faktorët e rrezikut të kancerit dhe përpiqen te gjejnë strategji që parandalojnë zhvillimin e kancerit.
• w3 – EIROforum (forum i EIRO-s) është një bashkëpunim i tetë organizatave më të mëdha ndër-qeveritare kërkimore shkencore të Evropës, të cilët kombinojnë burimet, strukturat dhe ekspertizat e tyre për të mbështetur shkencën evropiane të arrisi potencialin e saj të plotë. Si pjesë e edukimit dhe aktiviteteve të saj në terren forumi i EIRO-së publikon Science in School (Shkenca në Shkollë).

Resources

• Për një aktivitet mësimor për mënyrën se si gjenetistët identifikojnë qelizat kanceroze, shiko:

  • Communication and Public Engagement Team (2010) Can you spot a cancer mutation? Science in School 16: 39-44.

• Për të mësuar se si rrjedhin-qelizat e kancerit mund të revolucionarizojnë trajtimin e kancerit, shiko:

  • Mazza M (2011) Cancer stem cells – hope for the future? Science in School 21: 18-22.

• Për më shumë informacione se si mutacionet gjenetike shkaktojnë sëmundje, shiko:

  • Patterson L (2009) Getting a grip on genetic diseases. Science in School 13: 53-58.

• Për një aktivitet në klasë rreth njohurisë se çfarë kanë gjenet tuaja në dyqan për ju, duke përfshirë mundësinë për kancer, shiko:

  • Strieth L et al. (2008) Meet the Gene Machine: stimulating bioethical discussions at school. Science in School 9: 34-38.

Institutions

Author(s)

Sonia Furtado Neves ka lindur në Londër, Britaninë e Madhe, dhe u transferua në Portugali në moshën tre vjeç. Ndërsa studionte për zoologji në Universitetin e Lisbonës, ajo gjithashtu pononte në departamentin e kopshtit zoologjik të Lisbonës dhe, atje, ajo zbuloi se ndjen kënaqësi kur i fletë njerëzve për shkencën. Ajo më vonë bëri një master në shkenca komunikimi në Kollegjin Mbretëror të Londrës, dhe tani është oficere e shtypit në Laboratorin Evropian të Biologjisë Molekulare në Heidelberg, Gjermani.

Review

Artikulli është shkruar në mënyrë të qartë dhe koncize me një zgjedhje interesante të skenarit. Analogjia e shpërthimit të kromozomeve dhe gjerdanit të thyer është shumë e përshtatshme; kjo mund të ndihmojë nxënësit të kuptojnë punën e vështirë për të vënë së bashku një kromozom të shpërthyer në formën e tij origjinale. Eshtë e mundur për të kryer një demonstrim në shkollë, pasi rruazat janë pjesë standarde që mund te gjehen në një laborator biologjije të shkollave.

Ky artikull mund të përdoret si një vazhdimësi e mësimit mbi mutacionet gjenetike ose për të zgjeruar diskutimin mbi rolin e gjeneve në kancerin. Ajo mund të përdoret gjithashtu si një bazë për hulumtime të mëtejshme në mutacionet e TP53, ose në rolin e gjeneve në kancer dhe medullablastomën e fëmijërisë për studentët të cilët janë të interesuar të bëhen mjekë. Nëse përdoret së bashku me pyetjet e duhura, ky artikull mund të praktikohet si një ushtrim gjykimi i kombinuar me hetimet nga interneti mbi mutacionet, onkogjenet, llojet e kancereve, trajtimet e kancerit dhe telomeret.

Pyetjet e përshtatshme gjykimi përfshijnë:

1. Nëse një mutacion gjendet në të gjitha qelizat, është më shumë i ngjasur që të jetë një mutacion i rastit apo i trashëguar nga prindërit? Shpjegoni përgjigjen tuaj.
2. Çfarë është një medulloblastoma? Shpjegoni përse ajo është shumë agresive.
3. Vizatoni një seri diagramash për të treguar se çfarë është chromothripsis.
4. Cilat janë dy rolet e gjenit TP53
5. Cilat janë dy mekanizmat e mundshëm me të cilat mutacioni në TP53 shkakton kancer?
6. Çfarë janë onkogjenet?
7. Si mutacioni në TP53 ndikon trajtimet e kancerit?
8. Cili është roli i telomereve në kromozomet?

Studentët mund ta përdorin artikullin gjithashtu për të ndërtuar një fjalor të fjalëve dhe koncepteve të rralla.

Shaista Shirazi, Britania e Madhe

License

CC-BY-NC-ND

Download

Download this article as a PDF