Joggal nevezhetjük a molekuláris biológia történéseit az orvostudomány területén is forradalminak. Jóslatok hangzanak el, amelyek hirdetik egy olyan korszak közeli bekövetkeztét, amelyben a Human Genom Project befejeztével megismerhetjük az egyén különbözõ betegségekre való hajlamát, s ennek birtokában a prevenció is új szerepet kap. Különösképpen vonatkozik ez a jóslat a molekuláris szintû genetikára, amely a rák kutatásában, megelõzésében, diagnosztikájában, prognosztikájában és gyógyításában egyre jelentõsebb helyet foglal el. A rákkutatók számára új perspektívák nyíltak meg, a prevenció területén pedig felvetõdik a kockázati csoportok szûrésének problematikája. A gyógyításban részt vevõ onkológus számára is elengedhetetlen azoknak az eredményeknek az ismerete, melyeket használhat daganatos betege sorsának jobbra fordításában. E közlemény ezért át kívánja tekinteni mindazon, az utóbbi évtizedben közölt, fontosabb adatokat, amelyek diagnosztikus, prognosztikus és terápiás szempontból figyelemre méltóak (1).
A klonális daganatkezelés elmélete
Mielõtt részletesen tárgyalnánk a molekuláris genetika klinikai felhasználásának jelentõsebb területeit, nagy vonalakban ismertetni kell az utóbbi években uralkodóvá vált klonális daganatkeletkezés elméletét, amely fõként Vogelstein kutatócsoportjának munkásságához fûzõdik (1). Eszerint a rákos daganat mutált sejtek oszlásának végterméke, s mint ilyen, több daganatkeltõ tényezõ együttes hatásának tulajdonítható.
A daganattá válás folyamata
• Az elsõ fázisban valamely protoonkogénbõl onkogént aktiváló, környezeti, mutagén inger hatására a normális sejtbõl mutált sejt lesz, majd ez a mutált sejt további mutált sejtekre osztódik, s így sejtklónok alakulnak ki.
• Ha ezeket a mutált sejteket a szervezet sem elpusztítani („apoptosis” = programozott sejthalál), sem a mutációt kijavítani („repair”) nem tudja, mert hibás – szintén mutált – az elnyomó (szuppresszor) gén mechanizmusa, úgy a mutált sejt olyan daganatsejtté válik, amely a klinikailag jóindulatúként viselkedõ daganat képében nyilvánul meg.
• Ezt követi a helyben (in situ) kifejlõdõ rákos daganat létrejötte. Ez a sejtképzõdmény a környezeti daganatkeltõk hatásának elhárításában részt vevõ gének és termékeik hiányzó vagy hibás mûködésének következménye.
• Minél több elhárításért felelõs gén mûködik hibásan, vagyis van mutált állapotban – annál nagyobb a daganat invazivitása. A végsõ szakaszban az áttételezést akadályozó gének mûködése is csõdöt mondhat, s ennek következtében megindul a daganatsejtek disszeminációja, amely rendszerint végzetes kimenetelû (2).
Melyek a mutáció fõbb típusai?
• A kromoszómák száma nõhet (pl. triszómia – Down-kór), vagy
• csökkenhet (pl. deletio – medulloblasztoma), esetleg hiányzik egy régiója (pl. del 3p14p23 – hörgõrák),
• transzlokáció, amikor az egész kromoszóma vagy annak egyik régiója tevõdik át egy másik kromoszómára (pl. CML – t(9;22)(q34;q11)),
• amplifikáció, amelynek során valamely gén egyik DNS-szakasza (-i) felszaporodik (pl. MYCN amplifikáció – neuroblasztoma) vagy
• inverzió, amely egy adott kromoszómán belül az egyes régiók (exonok, bázispárok) helycseréjét jelenti. Utóbbi jelenség több-kevesebb gyakorisággal bármilyen malignoma jellegzetessége lehet.
A klonális daganatkeletkezési elmélet alapján joggal feltételezhetõ, hogy habár lassan növõ és áttétet sohasem adó (pl. basalioma) vagy viharos gyorsasággal terjedõ daganatok (pl. akut leukémia) egyaránt elõfordulhatnak, a daganatkeletkezés mindig idõben lezajló folyamat. Ebbõl következik, hogy mikor a rák még klinikailag nem észlelhetõ nagyságú, molekuláris szinten a normális sejttõl való bármely biokémiai eltérés esetleg már felismerhetõ (pl. a vastagbélpolip elrákosodása).
A molekuláris jellemzés különösen fontos olyankor, mikor az egyén valamely örökletes családi daganat hibás alléljét születésétõl fogva magával hordozza, hiszen ilyenkor fokozottan kitett a környezeti mutagének kockázatának (pl. FAP vagy BRCA 1, 2 génhordozók). Ez felveti azt a kérdést, hogy kell-e és miként lehet prevenciós lépéseket tenni.
A daganatkeletkezés következõ szakaszában már praecancerosis (rák elõtti elváltozás) van jelen, s a feladat annak a valódi ráktól való elkülönítése, ami molekuláris szinten ugyancsak lehetséges (pl. benignus limfoproliferatív kórképek elhatárolása B-típusú malignus limfómáktól). A praecancerosis visszafejlesztését a normális sejt DNS-szekvenciájának helyreállítása irányában tûzte ki célul a kemoprevenció is, amelynek mechanizmusát molekuláris szinten ugyancsak ellenõrizni lehet (pl. szájüregi leukoplakia).
A génexpresszió szintjének meghatározása nagy jelentõséggel bír a már kifejlõdött rák prognózisának megállapításakor is. A rákos betegség folyamatának követése szintén könnyebbé válik, ha molekuláris marker áll rendelkezésre. A korszerû medicina szemlélete eleve szükségessé tette azt is, hogy randomizált vizsgálatok esetén csak azonos prognózisú betegek kerülhetnek az egyes, meghatározott vizsgálati csoportokba. Új terápiás eljárások értékét csak ilyen betegeken lehet lemérni. A molekuláris markerek ismerete ezt is megkönnyíti.
Különleges fontosságú végül az áttételezés molekuláris szintû elemzése. Ezáltal egyrészt a páros szervekben keletkezõ második daganatot lehet elkülöníteni az elsõ daganat esetleges áttététõl (pl. petefészek-, here-, emlõdaganatok stb.), másrészt a szomszédos szervekben kontakt úton terjedhetõ áttétes daganatot (pl. légúti, húgyúti daganatok stb.) lehet elhatárolni új, második daganattól.
A klonális daganatkeletkezési elmélet és az ebbõl származó molekulárgenetikai felismerések tehát a klinikai onkológia számos területén alapvetõ fontosságúak (3). Ezért indokolt, hogy a diagnosztikai, a prognosztikai és a terápiás vonatkozásokat külön is áttekintsük.
A diagnosztikus felhasználás lehetõségei
A daganatsejt genetikai vizsgálatához túlnyomórészt biopsziával, valamint aspirációs vagy exfoliatív citológiai eljárással vett szövetbõl, illetve sejtekbõl lehet megfelelõ kiindulási anyagot nyerni. Alkalmas azonban erre bármely más eredetû DNS-molekula is. Sõt ez alól a degradálódott DNS fragmentumok sem kivételek, amelyek „Polymerase Chain Reaction” (PCR) reakció segítségével tetszés szerinti mennyiségben felszaporíthatók és így vizsgálhatók. A gyakorló orvos számára tehát bármely szerv megbetegedése esetén mód nyílik arra, hogy segítségül hívja a molekuláris szintû diagnosztikát. Az 1. táblázat összefoglalja az onkológia területén napjainkban használt fontosabb molekulárgenetikai módszereket.
1. Táblázat Az onkológia területén használt fontosabb molekulárgenetikai módszerek
| DNS ANYAGVÉTELI FORRÁS | MÓDSZER | HASZNÁLHATÓSÁGI TERÜLET |
| friss biopsziás daganatszövet | bármely m ., de fõleg PCR | bármely malignoma |
| formalinos daganatszövet | csak PCR | DNS bázissorrend-meghatározás |
| perif. vérsejtek (fvs., egyéb) | bármely m., de fõként PCR és RT-PCR* |
örökletes rákszindrómák, leukémiák, hemoblasztózisok szolid tumorok |
| perif. vérplazma | PCR, mikroszatell. | keringõ vérben daganatsejtek |
| csontvelõkenet | csak PCR | „minimal residual disease” kimutatása, áttét megállapítása sejtszinten |
| széklet, endoszkópos mosófoly | PCR, mikroszatell | colorectalis rák |
| vizeletcitológia | PCR: kevés DNS | hólyagrák |
| köpetcitológia | “ | NSCLC |
| száj nyh. citológia | “ | szájüregi rákok |
| liquor | “ | agydaganat |
| hajszál | “ | DNS-azonosítás normális sejttel |
*RT-PCR = reverse transcriptase PCR, m. = módszer, mikroszatell. = mikroszatellita fvs. = fehérvérsejt, nyh. = nyálkahártya
Az 1. táblázat tanúsítja, hogy nemcsak magából a daganatszövetbõl, hanem citológiai módszerekkel szinte valamennyi szervbõl vagy testüregi folyadékból származó daganatsejt genetikai analízise elvégezhetõ. A vizsgálati módszerek ugyan különbözhetnek, de PCR-rel legtöbbször értékelhetõ eredményhez jutunk. Rendelkezésre áll az utóbbi években számos más hatékony módszer is. Ezek közül a FISH („fluorescens in situ hybridisation”) fluorokrómok használatával végrehajtott hibridizáció alapján mutatja ki az összes kromoszómát. Ilyen módon a transzlokációk ábrázolása és elkülönítése valósítható meg nagy pontossággal. Napjainkban az úgynevezett „microarray” módszerek bevezetése „DNS chip” segítségével nyújt beláthatatlan távlatokat. Az egyes módszerek technikai kivitele tekintetében itt csak irodalmi utalás történhet (4, 5, 6).
2. Táblázat Molekulárgenetikai módszerek a daganatdiagnosztikában
| KÓRISMÉZÉS Feladat/szerep |
PÉLDÁK | |
| Lokalizáció | Módszer | |
| egyes malignomák fajlagos diagnózisának megállapítása | CML | kariogrammt (9q34;22q11) |
| örökletes (családi) rákszindrómák kórismézése | emlõrák, petefészekrák | PCR, t(17q21;13q12-13) BRCA 1,2) |
| okkult rák kimutatása | hólyagrák | mikroszatellitek a vizeletben |
| differenciáldiagnózis | foll. limfóma | t(18q21;14q32) diffúz nagy B sejtes limfóma |
| STÁDIUMBEOSZTÁS (staging) Feladat/szerep |
PÉLDÁK |
| csontvelõ érintettség vizsgálata | emlõrák | PCR, pozitivitás esetén revízió |
| liquorban daganatsejt található | SCLC | PCR, pozitivitás esetén revízió |
| kiirtott daganat sebszéle | szolid tumorok | PCR, radikalitás hiányában reop analízise |
A 2. táblázatban összefoglaltuk a molekuláris genetikában használatos módszerek alkalmazásának lehetõségeit a daganatok diagnosztikájában. E módszerek két részben tárgyalhatók: a) a kórisme megállapítása és b) a klinikai stádiumbeosztás pontosítása.
A 2. táblázatból látható a molekulárgenetikai módszerek többirányú felhasználhatósága a daganatok diagnosztikájában. Ezek között is kitüntetett helyet foglal el a családi elõfordulású örökletes rákszindrómák csoportja. Ebben az osztályban egyaránt helyet foglalnak egyes daganatok vagy daganategyüttesek. A 3. táblázat összefoglalja e malignomákat, melyek fõleg a szuppresszor gének hibás mûködése következtében jönnek létre.
3. Táblázat Örökletes rákok és rákszindrómák
| SZUPRESSZOR GÉN | LOCUS | TUMOR | ÖRÖKLETES RÁKSZINDRÓMA |
| APC, FAP | 5 q 21 | colorectalis rák | adenomatózus polip, familiáris adenomatózus polipózis |
| hMSH 2 hMLH 1 |
2 p 15 3 p 21 |
colorectalis rák (ritka) |
örökletes, nem polipózisos colon tumor (HNPCC) |
| Rb | 13 q 14 | retinoblasztóma, osteoszarkóma, lágyrészszarkóma, SCLC |
örökletes retinoblasztóma |
| BRCA l | 17 q 21 | nõi emlõrák | nõi emlõrák, petefészekrák, prosztatarák? |
| BRCA 2 | 13 q 12 | nõi emlõrák | nõi és férfi emlõrák, pancreasrák? |
| NF 1 | 17 q 11 | neurofibroma | Recklinghausen-kór |
| p53 | 17 p 13 | szolid tumorok | Li-Fraumeni szindróma, szarkómák, emlõrák, agydaganat |
| MEN 1 | 11 q 13 | pancr. endokrin tumorok, mpm. adenoma | örökletes endokrin daganatok |
| MEN 2a-2b | 10 ? | pm. medull. rák,pheochromocytoma | örökletes pajzsmirigyrák pheochromocytoma |
| p16/ INK 4a/MTS 1/ CDKN 2 |
9 p 21 | T sejtes malignómák,glióma, hólyagrák, mesothelioma | örökletes melanoma, pancreasrák ? |
Az örökletes hajlam
Mikor kell a családi elõfordulású, örökletes daganat gyanúját felvetni?
• páros szervekben jelentkezõ bilateralitás esetén,
• ha ugyanazon beteg több szervében keletkezik daganat,
• ha szokatlanul korán lép fel (pl. 30 év alatti emlõrák),
• ha vérrokonok között a megbetegedett egyénével azonos daganat fordul elõ, és végül
• ritka gyakoriságú daganat esetén (pl. férfiemlõrák).
A molekulárgenetikai módszereknek különleges szerepük van a daganatok prognosztikájában is. A 2. táblázatban már feltüntettük a molekuláris markerek kórjósló értékét, amely eleve lehetõvé teszi a betegek korrekt csoportosítását a randomizált vizsgálatok során: csak azonos prognózisú egyének kerülhetnek azonos vizsgálati csoportokba. Egyre nõ a molekuláris markerek száma, de értékük különbözõ. A 4. táblázat feltünteti azokat a példákat, amelyek a klinikai gyakorlatban beváltak (7, 8).
4. Táblázat Molekuláris markerek a daganatok prognosztikájában
| GENETIKAI ELTÉRÉS | TUMORLOKALIZÁCIÓ | PROGNÓZIS |
| HER 2 / neu (cErb 2) | emlõrák | fokozott expresszió esetén rossz |
| i 12 p 10 | hererák | mutációk jelenlétében kedvezõtlen |
| i 7 és i 11 mutációk | melanoma | várható élettartam rövidebb |
| del 17 p | medulloblasztóma | rossz prognózis |
| K-ras 12,13,61 ampl | vastagbélrák | várható élettartam rövidebb |
| mikroszatelliták felszaporodása | hólyagrák gr. III | várható élettartam rövidebb |
| MDR 1,2,3 ampl | szolid tumorok | citosztatikummal szemben rezisztens |
A 4. táblázatból kitûnik, hogy a génmutációk megjósolhatják a daganatos folyamat kimenetelét. Vannak általános összefüggések is a géneltérések és a folyamat invazivitása között:
• A pontos stádiummeghatározáshoz hozzátartozik a rejtett áttétek felderítése, amelyben a molekuláris markerek segítenek; ez különösen fontos lehet citogenetikai remisszió megállapításakor csontvelõ-transzplantáció elõtt vagy a terápiát követõ reziduális sejtek meghatározásakor. A betegség prognózisa nyilván kedvezõtlenebb pozitív sejtek jelenlétében.
• A terápia – rezisztens klónok primér kimutatása vagy a kezelés közben bekövetkezõ felszaporodása (MDR 1 gén fokozott expressziója következtében megnõtt p 170 glikoproteintartalom) elõrevetíti a daganatellenes terápia jövõ sikertelenségét.
• Minél több genetikai eltérés (mutáció) észlelhetõ egy daganatsejtben, annál inkább várható annak invazív viselkedése. Bár ma még nem magyarázható egyértelmûen az áttételezést gátló gének mûködése, az már bizonyított, hogy ilyenek léteznek (pl. NM 23 emlõrákban). Szerepük vizsgálat alatt áll.
A génkutatás eredményei
A molekulárgenetika eredményeinek terápiás felhasználása elvileg két úton halad:
• a hiányzó gén pótlása,
• a hibás gén mûködésének gátlása.
Elõbbi módszerrel elsõsorban családi elõfordulású, örökletes enzimhiány okozta kórképekben, utóbbival fõként különbözõ malignomákban érnek el kezdeti eredményeket. A hibás génnel és génexpressziós termékével szemben – az eddigi vizsgálatok tanúsága szerint – egyrészt monoklonális anyaggal lehet sikeres gátlást kifejteni. Másrészt hatékonynak ígérkezõ stratégia az oligoszensz nukleotidák alkalmazása is. E helyen nem részletezhetjük a rendkívül szerteágazó vizsgálati metodikák technikáját (9, 10). Mindössze arra szorítkozunk, hogy röviden összefoglaljuk a fontosabb terápiás irányzatokat (5. táblázat) (11, 12).
5. Táblázat Génterápiás kutatási irányzatok
| MÓDSZER | PÉLDA |
| Daganatsejt közvetlen módosítása daganatellenes gén bevitelével |
tumor szuppresszor gén (pl.p53) antiszensz oligonukleotida „suicid” gén (pl. herpes vírussal bevitt timidinkináze gancyclovirrel együtt) |
| Az immunválasz módosítása aktív immunizációval | daganatsejtek olyan génekkel történõ módosítása, amelyek fokozzák a tumorimmunitást: citokin gének (pl. TNF), egyéb ösztönzõ molekulák stb. |
| Hemopoietikus sejtek toxicitásának csökkentése rezisztenciát fokozó génnel | MDR 1 gén bevitele után nagy dózisú kemoterápia csökkent toxicitással lehetséges |
GVH = graft versus host reakció, MDR= multidrug resistance
Az 5. táblázat bemutatja – korántsem teljesség nélkül – a daganatok génterápiájának fõbb kutatási irányzatait. Habár több mint tíz év telt el az elsõ terápiás célú génátvitel óta, az onkológia területén átütõ sikerrõl egyelõre nem számolhatunk be. Ennek egyik oka, hogy az emberi rosszindulatú daganatok poliklonális fejlõdésûek, szemben azokkal a sikeresen kezelt, örökletes, monoklonális enzimopátiákkal, ahol egy hiányzó gént kell pótolni vagy egy hibás gén mûködését kell kijavítani. Ebbõl kifolyólag számos etiológiai faktorral számolhatunk, amelyek egyidejû kiiktatása szükségszerû. Másik oka, hogy a rák kezelésére megtervezett protokollok végrehajtásának olyan feltételei vannak, amelyek teljesítését csak a különbözõ szakemberek hosszan tartó együttmûködése és biztos, bõséges anyagi háttér tudja biztosítani. Itt sok millió dollárról és évekrõl van szó. Ennek következtében kizárólag nagy onkológiai centrumok vállalkozhatnak erre a feladatra, többnyire nemzetközi együttmûködésben. Jelenleg világszerte kb. 200 körül van azoknak a génterápiás vizsgálati protokolloknak a száma, amelyeket a nemzetközi regiszter nyilvántart. Az ezekben részt vevõ betegek száma megközelíti a tízezret. A protokollok száma napról napra nõ és a technikai fejlõdés szinte beláthatatlan.
Befejezésül meg kell jegyeznünk, hogy napjainkban az orvostudomány egészére kiterjedõ paradigmaváltás van folyamatban. A molekulárgenetika segítségével egyre többet tudunk meg egy adott egyén betegségérõl, mint egy betegcsoport átlagos jellemzõirõl, amelyekben a betegeknek csak közös vonásaik lehetnek, de molekuláris analízisük képe nagyon is különbözõ. A rákra ez a szemléletváltás fokozottan érvényes. Az onkológiai gyakorlatban részt vevõ orvos számára tehát elkerülhetetlen, hogy legalább nagy vonalakban tájékozott legyen a küszöbön álló jövõ tekintetében.
Kommentek
Kommenteléshez kérlek, jelentkezz be: