E. Bártová, Harničarová A., Kroupová J. Biofyzikální ústav AV ČR BRNO Cytogenetika nádorových buněk INTRODUCTION Cancer cells 1. Most cancers are derived from a single abnormal cell. 2. Cancers are initiated by changes in a cell’s DNA sequences. 3. A single mutation is not enough to cause cancer. 4. Tumour progression involves successive rounds of mutation and natural selection. 5. Uncontrolled proliferation. 6. Loss of contact inhibition. 7. Cancerogenous growth often depends on degraded control of differentiation and apoptosis. 3 Cytogenetika se zabývá studiem chromosomů a jejich abnormalit. Chromosomy se skládají z DNA, histonů a proteinů nehistonové povahy. Každý chromosom nese několik tisíc genu, které mají svou specifickou funkci v mnoha biologických procesech. Počet lidských chromosomů je 46, z toho 22 typů autozomů a dva typy pohlavních chromosomů. Standardní karyotypování chromosomů pomocí vizualizace G a R pruhů bylo objeveno již v 60. létech. CYTOGENETIKA G-pruhování Definition: Technique for producing banding patterns in eukaryotic chromosomes. Bands are produced by staining with Giemsa stain after pretreating chromosomes with trypsin. Each homologous chromosome pair has a unique pattern of gbands, enabling recognition of particular chromosomes. •G-bands: light, tend to be heterochromatic, late replicating , AT rich •R-bands: reverse to G-bands, dark regions, are euchromatic, GC-rich Cytogenetické abnormality: Konstitucionární (vrozené): Robertsonian translocation: t(13;14) •Trizomie 21: •Klinefelterův syndrom 49, XXXXY (muži, Xi turn off, ginecomastia, hypogonadismus •DiGeorge syndrom (delece na dlouhém ramínku HSA 22, kardiatic deffects) Cytogenetické abnormality: Získané: •Ph chromosom •Inverze Inverze HSA 16 Chromosome abnormalities in cancer cells Structural aberrations Numerical aberrations INTRODUCTION U nádorových buněk je možné pozorovat řadu genetických abnormalit Gene amplification: DMs and HSRs C-myc Her2/Neu INTRODUCTION Gene amplification in tumour cells Schwab M., 1998 N-myc HSR of the c-myc gene CGH on metaphase spreads Retinoblastoma tumour Flexner – Wintersteiner rosettes Knudson’s hypothesis Chen D. et al., 2001 : Chromosomal imbalance in retinoblastoma detected by CGH The Rb1 gene The N-myc gene The TP53 gene The N-myc gene in male retinoblastoma patient No: 3 The N-myc gene in male retinoblastoma patient 1 copy: 9.8% 2 copies: 55.3% 3 copies: 28.8% 4 copies: 6.1% No: 3 Distance in % of radius 0 20 40 60 80 100 Probability 0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 Distance / Mean ± Stderr CR/R = 61.9 ± 1.0 Radius = 40.6 ± 0.2 One copy of the N-myc gene (73.8 %) Distance in % of radius 0 20 40 60 80 100 Probability 0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 Distance / Mean ± Stderr RR/R = 91.0 ± 4.0 CR/R = 62.5 ± 1.5 Radius = 38.6 ± 0.4 Two copies of the N-myc gene (26.2 %) Loss of one copy of the N-myc gene Chen et al., 2001 No: 8 TP53 gene and HSA 17 in lymphocytes of patient No 3 Chromosome 13 , X and Rb1 gene in human retinoblastoma tumour Jones et al., 1997 No: 3 Copy number changes of Rb1 locus MONOSOMI TRISOMI OF HSA 6 in RTB Centromeric region of chromosome 6 detected on paraffin embedded sections Retinoblastoma Y79 cells and HSR MYCN (2p24) Ovlivnění RTB linie Y79 Cytostatiky a gama zářením SHRNUTÍ Nádorové buňky jsou charakteristické mnoha aberacemi. Bylo vyvinuto mnoho technik pro detekci cytogenetických změn. Metody mají rozsáhlé klinické využití Multiple myeloma (MM) Colorectal carcinoma U937 leukemic cells APC, p53, c-myc