Biology of oncogenesis

The formation of tumor tissue is a genetically determined process. Tumor cell proliferation has escaped the control of the Cell-division cycle, which is affected by specific genes. According to the proliferation activity, we distinguish two basic types of tumors Benign tumors
 * Benign tumors,
 * Malignant tumors.
 * grow relatively slowly in the original deposit,
 * do not show other aggressiveness,
 * preserve the character of the tissue from which they originated.

Malignant transformation
 * can affect cells of almost any tissue,
 * clonal proliferation produces malignant tumrors with autonomous, often unrestricted growth,
 * they grow from the initial deposit to the surroundings (invasive growth),
 * impair the structure and function of the body,
 * released tumor cells are transmitted by lymphatic and blood vessels to other organs – they metastasize.

The cause of metastasizing is among other things, caused by genetically gained changes in activity of proteolytic enzymes and changes in cell surface adhesion molecules.

Angiogenesis
náhled|Mechanismus angiogeneze

A fundamental feature of both primary tumors and metastases in distant organs, is the ability to induce the formation of their own vascular system - angiogenesis. The production of angiogenic factors je podporována jak geny nádorových buněk, tak aktivací obdobných genů v sousedících nenádorových buňkách. Dochází k proliferaci endoteliálních cévních buněk a nové vaskularizaci.

Při vzniku nového vaskulárního systému se podílejí například:
 * růstové faktory,
 * VEGF (vascular endothelial growth factor),
 * bFGF (basic fibroblast growth factor),
 * angiopoetin-1.

U zvětšujícího se nádoru dochází
 * v jeho centru k nedostatečnému přívodu kyslíku (hypoxii),
 * hypoxie aktivuje geny, jejichž produkty podporují angiogenezu,
 * na nové vaskularizaci se též podílí přilehlé mikroprostředí,
 * signální molekuly přítomné v mimobuněčné matrix,
 * složky imunitního systému,
 * fibroblasty,
 * pericyty (stabilizují cévní stěny a mají schopnost kontrakce).

Kooperace mezi těmito složkami vede buď k proliferaci endoteliálních cévních buněk, nebo naopak k inhibici jejich proliferace. Mezi inhibitory angiogeneze patří například tumor necrosis faktor-beta (TNF-β).

The length of the malignant process
Depends on the:
 * type of cancer,
 * internal environment of the individual,
 * podmínkách vnějšího prostředí.

The malignant stage is preceded by the premalignant stage.

Polygenní princip vzniku nádorového onemocnění
The genetic causes of malignant transformation are:
 * změny na molekulární úrovni, kdy vícestupňový proces mění normální buňku na nádorovou.
 * Jsou to zejména mutace:
 * protoonkogenů;
 * tumor-supresorových genů;
 * mutátorových genů.

Protoonkogeny regulují buněčný růst a diferenciaci buněk. Tumor-supresorové geny zejména usměrňují průběh buněčného cyklu. Mutátorové (reparační) geny jsou odpovědné za stabilitu genomu.

Nádorové bujení může být také podporováno okolní tkání; například zánětem, který je provázen produkcí cytokinů, jejichž nadbytek může přispívat k nádorovému bujení.

Postupná kumulace mutací v několika odlišných genech téže buňky způsobí maligní zvrat buňky. Maligní transformace může být zahájena v jediné buňce a klonálním množením buňky s navršeným počtem mutací (viz dále) dochází ke vzniku nádoru (hypotéza klonálního původu nádoru; potvrzena pro většinu nádorů). Pro některé typy nádorů jsou známé mutace pro ně specifických genů (marker geny). Kumulace 2–3 mutovaných genů bývá u hematologických malignit; karcinomy a sarkomy vznikají v důsledku kumulace většího počtu mutací (4–6).

V současné době bylo potvrzeno, že nádor může vzniknout ze dvou odlišných mutantních klonů, kdy k maligní transformaci došlo v buňkách v důsledku odlišných mechanismů za pomoci parakrinní signalizace (nádor vzniká smísením dvou mutantních buněčných klonů). Vznik nádorového onemocnění je komplexní a většinou dlouhodobý proces
 * faktory genetické,
 * faktory vnějšího prostředí.

Maligní nádory téhož orgánu mohou u různých jedinců vznikat kumulací mutací v odlišných genech.

Hereditary and sporadic tumors

 * Most human cancers have a random - sporadic occurrence in the population, meaning that gene mutations have occured in somatic cells.
 * The frequency of cancer cells in the family corresponds to the population risk.

Approximately every third citizen in the Czech republic will develop some form of cancer. The same type of cancer, which occurs sporadically, can have a hereditární incidence (5 %–10 % of cancers). In the case of hereditary occurrence, genomický imprinting (manifestation of certain genes depending on whether they were transmitted from the father or the mother) may apply.

Congenital predisposition tumorigenesis
Zvýšená frekvence mutací protoonkogenů nebo tumor-supresorových genů u některých osob vzniká defekty v genech odpovědných za reparaci poškození DNA. Selhání funkce těchto genů zvyšuje četnost mutací.

Ataxia telangiectasia – porucha souladu pohybů, zpomalení růstu, neurologické a imunologické poruchy. Četný výskyt leukemií a lymfomů. Extrémní citlivost na Rentgenovo záření; využití rentgenu pro diagnostiku je doporučováno pouze v nezbytných případech.

Bloomův syndrom – nízká porodní hmotnost, extrémně malý vzrůst. Typická vyrážka na obličeji, která se zhoršuje vlivem slunečního záření. Disposice ke vzniku maligních nádorů. Fanconiho anémie – rozmanité vrozené anomálie skeletu (malá postava, defekty článků prstů, palce), anomálie gastrointestinálního traktu a centrálního nervového systému a úbytek krvinek (pancytopenie). Vysoké riziko vzniku hematologických malignit (leukemie, lymfomy), též malignit gastrointestinálního traktu a ženských pohlavních orgánů.

Xeroderma pigmentosum – extrémní citlivost na slunění, se kterou souvisí vznik nádorů kůže (karcinomy dlaždicových buněk epitelu, melanomy) ve velmi časném věku (75 % pacientů má nádory kůže do osmého roku života).

Aging of the organism and tumor incidence
Většina nádorových onemocnění bývá diagnostikována v pokročilejším věku jedince (např. nádory tlustého střeva a konečníku, nádory prsu, nádory prostaty). Existují však i určité typy nádorů se specifickým výskytem v dětském věku a u mladších jedinců (např. retinoblastom, Wilmsův nádor ledvin, leukemie, lymfomy).

Vyšší procento výskytu maligních nádorů u stárnoucích jedinců souvisí s endogenními příčinami, které provázejí stárnutí. Z tohoto hlediska mohou být nádory považovány za geneticky podmíněné onemocnění starých buněk, ve kterých došlo k akumulaci mutací během procesu stárnutí. Frekvenci mutací ovlivňuje jak kvalita životního prostředí, tak endogenní poškození DNA (např. chyby při replikaci DNA). Pravděpodobnost vzniku mutací s věkem stoupá a schopnost chyby opravit klesá.

Vyšší frekvence výskytu nádorových onemocnění u starších jedinců může být způsobena zkrácením telomer. Eroze telomer jaderných chromosomů somatických buněk může vyvolat změny struktury nebo počtu chromosomů, které vedou buď ke geneticky programované buněčné smrti, anebo mohou být příčinou maligní transformace.

U starších jedinců dochází ke zvýšenému poškození DNA volnými kyslíkovými radikály. V průběhu chronologického stárnutí klesá aktivita superoxiddismutasy (podílí se na reakci s volnými kyslíkovými radikály) a následkem toho se volné radikály rozkládají pomaleji. Konečným důsledkem je urychlení degenerativních změn v tkáních.

Immune system and cancer
In the early stages of cancer, an individual's immune system can recognize and eliminate transformed cells that have different antigenic determinants from normal cells. In particular, T-lymfocyty-mediated immunity is involved in anti-tumor immunity. Protinádorovou aktivitu vykazují některé cytokiny; např. interleukiny, interferony, nádory nekrotizující faktor (TNF alfa, TNF beta). V protinádorové reakci se významně podílejí NK buňky (přirození zabíječi) a kategorie buněk zvaná LAK (heterogenní populace lymfokiny aktivovaných buněk). Aktivita NK i LAK buněk není vázána na přítomnost molekul MHC. NK buňky reagují bezprostředně, jsou prvním přirozeným obranným systémem v časných stadiích růstu nádoru. {{Netisknout|

Související články

 * (Proto)onkogeny
 * Tumor supresorové geny
 * Mutatorové geny, stabilita buněčného genomu
 * Buněčná signalizace
 * Mutageny a mutageneze
 * Chromozomové aberace v etiologii neoplázií
 * Telomery a telomerasa
 * Reparační mechanismy nukleových kyselin
 * Molekulárně-biologická diagnostika v onkologii
 * Molekulární mechanizmy neovaskularizace
 * Nádorové mikroprostředí

Reference
}}