Z matki na córkę, czyli o BRCA1 i 2 oraz raku piersi i jajnika

Agnieszka Adamska

Genetycy już od wielu lat pracują nad rozszyfrowaniem ludzkiego DNA. O celowości tej pracy może przekonać treść poniższego artykułu. Geny BRCA1 i 2 kodują białka, których brak lub nieprawidłowe działanie w znaczny sposób zwiększają ryzyko zachorowania na raka piersi i jajnika. Można w praktyczny sposób wykorzystać wyniki badań, co zachęca do dalszej współpracy medyków i naukowców.

Rak piersi w liczbach

Rak piersi znajduje się na pierwszym miejscu wśród nowotworów złośliwych, na które umierają kobiety w Polsce i na świecie. Tylko 10% wszystkich zmian piersi stanowią procesy nowotworowe. Jednakże w Polsce 30 kobiet na 100000 każdego roku zapada na raka piersi. Tylko ok. 40% z nich przeżyje kolejne 10 lat. Jest to spowodowane późnym stadium rozpoznania choroby. Jednak ten problem nie dotyczy wyłącznie kobiet. Na raka piersi zapadają także mężczyźni. Chorują on znacznie rzadziej niż kobiety, ale z powodu późnego stadium wykrycia tego nowotworu i braku świadomości wśród mężczyzn i lekarzy, prawie wszyscy nie przeżywają nawet 5 lat.

Kilka faktów o raku jajnika

Rak jajnika zajmuje pierwsze miejsce, po raku szyjki macicy, co do częstości występowania pośród nowotworów narządu rodnego. Co rok 11,2 kobiety na 100000 zapadają na ten nowotwór. Podobnie jak w przypadku raka piersi wzrost zachorowalności obserwuje się po 50 roku życia, szczególnie w okresie pomenopauzalnym. Nie istnieją metody wczesnego wykrywania raka jajnika, a ostateczna diagnoza jest stawiana dopiero po zabieg operacyjnym.

Czynniki ryzyka

Rak piersi

Głównym czynnikiem ryzyka jest wiek. Najwięcej zachorowań na raka piersi jest obserwowane po 50-tym roku życia. Także rasa ma znaczący wpływ na ryzyko zachorowania. Białe kobiety chorują znacznie częściej. Na ryzykowania wpływają także czynniki genetyczne, a mianowicie mutacje w genach BRCA1 i BRCA2.

Poniżej zostały wymienione pozostałe czynniki ryzyka:

- otyłość,

- czynniki hormonalne endogeniczne i egzogenne,

- nieprawidłowe odżywianie,

- cukrzyca,

- nadużywanie alkoholu.

Do czynników endogenicznych należą:

- wczesna pierwsza miesiączka,

- wiek pierwszej donoszonej ciąży,

- późne klimakterium.

Czynnikiem egzogennym w tym przypadku jest wieloletnie stosowanie hormonalnych środków antykoncepcyjnych.

Rak jajnika

Przede wszystkim ryzyko wystąpienia raka jajnika zależy od ilości i częstości owulacji w życiu kobiety.

Czynniki rozwoju raka jajnika:

- brak ciąż,

- niepłodność,

- stymulacja owulacji,

- hiperestrogenizm,

- hiperandrogenizm,

- przebyta choroba nowotworowa,

- mutacje w genach BRCA1 i 2,

- zespół Lynch II,

- wiek,

- otyłość,

- nikotynizm,

-przebyta świnka.

Hiperestrogenizm- nadmiar estrogenu w ciele kobiety.

Hiprandrogenizm- nadmiar androgenów w ciele kobiety lub mężczyzny.

Androgeny- hormony płciowe o budowie sterydowej o działaniu maskulinizującym fizjologicznie.

Powiązania pomiędzy rakiem piersi i jajnika, a BRCA1 i 2

Rak piersi i rak jajnika zbierają ogromne żniwo. Nie wynaleziono jeszcze żadnej "cudownej" tabletki, która gwarantowałaby całkowite wyleczenie, albo zapobiegała zachorowaniu. Dodatkowo o ile w przypadku raka piersi istnieje możliwość wczesnego wykrycia, to nie istnieją skuteczne metody wykrywania raka jajnika, jeżeli nie osiągnie on ok 5 cm wielkości. Poza tym niedostępność badań, niewiedza i niechęć kobiet do badań mammograficznych powodują wykrywanie u nich guzów, które można próbować zwalczyć jedynie przez usunięcie piersi niejednokrotnie z węzłami chłonnymi. Łatwo zauważyć, że wśród czynników ryzyka zarówno dla raka piersi jak i raka jajnika są wymieniane czynniki genetyczne. Można o tym pisać, gdyż na pomoc medykom pośpieszyli genetycy. Już w 1994 r. odkryty został gen BRCA1, a w 1995 r. gen BRCA2. Jednak do dnia dzisiejszego dnia trwają badania nad ich istotnym wpływem na zachorowalność na raka piersi i jajnika. Mutacje w genach BRCA1 i BRCA2 odpowiadają za ok. 10% wszystkich wykrytych przypadków tych nowotworów. Ta być może nie sprawia wrażenia znaczącej, ale jeżeli udałoby się wcześnie i nieinwazyjnie wyleczyć 10% kobiet, które zapadają na tego typu nowotwory, to byłby ogromny sukces. Poza tym genetycy odkryli już bardzo wiele mutacji tych genów i zapewne odkryją jeszcze następne geny z rodziny BRCA (BReast CAncer- rak piersi). Mutacje w genach BRCA1 i 2 powodują wzrost ryzyka zachorowania na raka piersi, aż do 80%, a ryzyko rozwinięcia raka jajnika do 40%. Są to ogromne liczby. Nie możemy jednak mówić o 100% pewności, że dana osoba zachoruje na nowotwór, bądź nie. Jest to spowodowane pozostałymi czynnikami ryzyka, które wcześniej zostały wymienione.

  • Jednak osoba, o której po zbadaniu DNA zostaną wykryte mutacje w genach BRCA1 i 2, może i zarazem powinna zostać lepszą opieką medyczną. Tym samym istnieje możliwość wykrycia nowotworu we wczesnym stadium, bądź prewencyjne wycięcie zagrożonej tkanki.

Dlaczego BRCA1 i BRCA2 są "odpowiedzialne" za raka piersi i jajnika?

Gen BRCA1 znajduje się na ramieniu 17 chromosomu jego pierwsza mapa powstała w 1990 r. Jest on skomponowany z 22 eksonów kodujących białka złożone ze 1863 aminokwasów. BRCA2 znajduje się na ramieniu 13 chromosomu i jest zbudowany z 900 tysięcy nukleotydów. W jaki sposób zespoły z Wielkiej Brytanii i Stanów Zjednoczonych pracowały nad odkryciem dokładnego położenia i składu BRCA1, można przeczytać w artykule "A Strong Candidate for the Breast and Ovarian Cancer Susceptiility Gene BRCA1" opublikowany w Science, vol 266, 1994 r. Natomiast o BRCA2 w Nature, 6559/1995. Do dnia dzisiejszego nie wiadomo jaka jest ich dokładna rola w ludzkim organizmie. Pewne natomiast jest, że te dwa geny kodują bardzo duże białka. Białka te kontrolują dzielenie się komórek nabłonka gruczołowego sutka, który wyściela przewody mleczne, oraz komórek nabłonka pokrywającego powierzchnie jajnika. Kiedy występują mutacje w genach BRCA1 i 2 komórki te zaczynają się mnożyć w kompletnie niekontrolowany sposób. Mutacja doprowadza do stanu, w którym gen nie potrafi kontrolować sytuacji, zgodnie z pierwotnymi zamierzeniami. Ciekawe spostrzeżenie poczynili badacze, którzy pracowali nad BRCA1. Pobrali próbki DNA od kilu różnych gatunku zwierząt z sekwencją BRCA1 pozbawionych regionu palca cynkowego. (Palec cynkowy odpowiada za zwijanie się białka.) Na żelu agarozowym silnie hybrydyzowały próbki pobrane z tkanki człowieka, myszy, szczura, królika, owcy i świni, ale nie obserwowano tego zjawiska w przypadku próbek pobranych od kurczaka. Te wyniki sugerują, że BRCA1 jest przechowywany u ssaków.

Pierwsze odkryte mutacje w genie BRCA1.

Zespół badawczy pracujący nad BRCA1 odkrył cztery znaczące mutacje. Są one przedstawione poniżej w tabeli 1.

Ekson

Kodon

Zmiana nukleotydu

Efekt kodowania

2

24

del11bp

Przesunięcie szkieletu

11

1313

C-->T

Gln --> Stop

20

1756

ins C

Przesunięcie szkieletu

21

1775

T --> G

Met --> Arg

Tab. 1 Pierwsze odkryte mutacje w genie BRCA1

Mutacja występująca w 24 kodonie w rezultacie powoduje całkowitą zmianę kodowanego białka i tym samym utratę przez gen jego podstawowej funkcji. W kodonie 1313 cytozyna została zamieniona przez tyminę. W wyniku tej mutacji kodon ten koduje sygnał STOP zamiast glutaminy. STOP jest sygnałem do zakończenia translacji. Powoduje to skrócenie białka o 584 aminokwasy i całkowitą zmianę jego struktury. Insercja C w 1756 kodonie, czyli dodanie jednej cytozyny powoduje przesunięcie szkieletu o jeden nukleotyd i tym samym zmianę ostatnich 140 aminokwasów. Ta mutacja powoduje zmianę struktury białka i uniemożliwia wykonywanie jego pierwotnej funkcji. Mutacja w 1775 kodonie, czyli zmiana tyminy na guaninę jakby się wydawać ma nieznaczące konsekwencje. Jednak wstawienie do białka argininy zamiast metioniny, także w znaczący sposób zaburza jego strukturę. Arginina jest większa od metioniny i obdarzona ładunkiem dodatnim, co uniemożliwia tworzenie przez te aminokwasy tych samych, albo nawet podobnych wiązań. Zatem znów białko nie może zostać prawidłowo zwinięte, zmienia się jego struktura, a co za tym idzie nie może wykonywać swoich pierwotnych funkcji.

Polskie badania nad BRCA1

W Polsce także prowadzone są badania nad genami BRCA1 i 2 oraz ich wpływem na powstawanie raka piersi i jajnika. Szczeciński zespół zajmuję się także dziedziczeniem tych genów i ryzykiem zachorowań. Ponieważ w obrębie niektórych populacji wykazano występowanie powtarzalnych, charakterystycznych dla danej populacji uszkodzeń genów BRCA1 i 2, postanowiona sprawdzić czy Polska populacja charakteryzuje się pewnymi mutacjami. Przeprowadzono kolejne doświadczenia z udziałem osób z silną agregacją raka piesi i jajnika z terenów całej Polski. Dzięki takim działaniom odkryto trzy charakterystyczne dla Polskiej populacji mutacje genie BRC1. Są one przedstawione w tabeli 2.

Ekson

Kodon

Mutacja

20

1756

5382 ins C

5

61

C 61 G

11

1345

4153 del A

Tabl. 2 Mutacje w genie BRCA1 charakterystyczne dla polskiej populacji.

Wstawienie dodatkowej cytozyny jak i usunięcie adeniny powodują zmianę w odczycie całego kodu genetycznego występującego po tej mutacji, co powoduje stworzenie zupełnie odmiennego białka od pierwotnie oczekiwanego. Natomiast zamiana cytozyny na guaninę powoduje zmianę informacji jaka jest zapisana w 61 kodonie. Te trzy zaburzenia sekwencji genu BRCA1 (582insC, C6G, 4153delA) stanowią łącznie 82% mutacji. Ryzyko rozwoju raka jajnika u nosicieli trzech najczęściej występujących w populacji polskiej powtarzalnych mutacji genu BRCA1 jest zbliżone i nie wykazuje istotnych różnic. Dodatkowo stwierdzono, że średni wiek dla nosicielek mutacji tego genu wynosi 47,2 lata. W grupie pacjentek, u których nie stwierdzono mutacji tego genu, średni wiek rozpoznania nowotworu wynosi 56,1 lat. Można zatem stwierdzić, że osoby, u których do wystąpienia nowotworu przyczyniła się mutacja w genie BRCA1 zapadają na raka piersi w znacznie młodszym wieku (średnio wcześniej o 9 lat). W Polskim społeczeństwie podobnie jak na całym świecie mutacje BRCA1 znacznie częściej obecne są w przypadkach rodzinnego występowania nowotworów (10,8%), jednak zdarzają się również w przypadkach sporadycznych (1,8%). Wskazuje to na konieczność wykonywania testów genetycznych członkom rodzin, w których przynajmniej trzy razy wystąpił rak piersi lub rak jajnika. Zarazem przytoczone tu dane nie wykluczają wystąpienia mutacji i zachorowania na nowotwór osób, u których w rodzinach nie wystąpiły wcześniej przypadki zachorowań.

Podsumowanie

Geny BRCA1 i 2 są bardzo dobrym przykładem na możliwość lub nawet konieczność współpracy genetyków z lekarzami. Dzięki badaniom genetycznym możliwe jest ustalenie grupy osób o szczególnie wysokim ryzyku zachorowania na raka piersi lub jajnika. Ważne i ciekawe są ustalenia charakterystycznych mutacji dla danej populacji. Tak jak to się stało w przypadku polskiej populacji (582insC, C6G, 4153delA). Ponadto odkrycie, iż kobiety z mutacją w genach BRCA1 i 2 zapadają na nowotwór wcześniej o ok. 9 lat, może przyczynić się do wykrywania zmian nowotworowych we wczesnym stadium u osób objętych specjalną opieka medyczną.

Literatura

"A Strong Candidate for the Breast and Ovarian Cancer Susceptiility Gene BRCA1" , Science, vol. 266, 1994 r.

"Wybrane aspekty diagnostyki molekularnej zmian konstytucyjnych genów BRCA1 i BRCA2 związanych ze zwiększonym ryzykiem raka piersi w populacji polskiej", Bohdan Górski, Wydawnictwo Pomorskiej Akademii Medycznej, Szczecin 2006 r.

http://biust.pl/rak_piersi/co_to_jest_rak.htm


Kategorie: Genetyka