Cosa è il cancro - AIRC Scuola
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Cosa
è
il
cancro
1
Usiamo
una
sola
parola,
ma
parliamo
di
almeno
100
mala5e
Il
cancro
è
un
problema
complesso
che
si
manifesta
in
tan7
tumori
diversi
a
seconda
dell’organo
colpito,
delle
cellule
e
delle
molecole
coinvolte.
2
Che
cosa
hanno
in
comune
i
diversi
7pi
di
cancro?
I
tumori
sono
forma:
da
cellule
che
si
comportano
in
maniera
anomala
Queste
cellule
possono
sembrare
molto
diverse
fra
loro,
ma
al
di
là
delle
apparenze
condividono
10
proprietà
biologiche
comuni
a
tu>
i
:pi
di
cancro.
3
Le
condizioni
di
base
per
i
tumori:
mutazioni
e
instabilità
del
genoma
Il
genoma
di
una
cellula
può
diventare
instabile.
Quando
ciò
accade,
sta:s:camente
si
generano
molte
mutazioni
casuali
che
possono
comprendere
riarrangiamen:
dei
cromosomi.
Fra
queste
trasformazioni
vi
sono
alcuni
rari
cambiamen7
che
possono
indirizzare
una
cellula
verso
lo
sviluppo
tumorale.
4
Proliferazione
illimitata:
le
cellule
tumorali
con7nuano
a
riprodursi
Le
cellule
tumorali
si
mol:plicano
senza
controllo,
s:molate
da
segnali
di
crescita
che
possono
essere
lega:
a
mutazioni
in
uno
o
più
oncogeni.
5
Proliferazione
illimitata
Tessuto invaso da
cellule tumorali
(in marrone)
In
condizioni
normali
le
cellule
controllano
la
produzione
e
il
rilascio
dei
faHori
di
crescita
che
fanno
entrare
le
cellule
nel
ciclo
di
divisione
cellulare.
Questo
controllo
permeDe
di
mantenere
stabile
il
numero
delle
cellule
e
integra
l’architeDura
complessiva
dei
tessu:.
Non
è
così
per
le
cellule
tumorali.
6
Nessuna
risposta
agli
inibitori
della
crescita:
il
tumore
non
si
ferma
allo
stop
Le
cellule
tumorali
non
rispondono
ai
segnali
di
stop
alla
crescita.
In
condizioni
normali,
invece,
la
proliferazione
cellulare
è
limitata
e
controllata,
per
esempio
dall’azione
dei
geni
oncosoppressori.
7
Nessuna
risposta
agli
inibitori
della
crescita:
il
tumore
non
si
ferma
allo
stop
Inibizione da contatto
Un
altro
meccanismo
che
normalmente
blocca
la
crescita
delle
cellule
è
la
cosiddeDa
inibizione
da
contaHo:
la
prossimità
fisica
fra
cellule
ne
limita
la
proliferazione.
8
Resistenza
alla
morte
cellulare
programmata:
le
cellule
tumorali
non
scompaiono
quando
dovrebbero
Le
cellule
sono
programmate
per
a>vare
il
processo
di
morte
cellulare
deDo
apoptosi,
quando
hanno
subito
stress,
accumulato
danni
non
riparabili
e
in
ogni
caso
dopo
un
numero
stabilito
di
divisioni
cellulari.
9
Diventare
immortali:
le
cellule
tumorali
perdono
i
segni
del
tempo
I
telomeri
alle
estremità
dei
cromosomi
(in
rosso)
Le
cellule
normali
hanno
una
vita
limitata.
L’età
di
una
cellula
e
la
sua
capacità
di
dividersi
dipendono,
fra
le
altre
cose,
dai
telomeri:
struDure
che
si
trovano
alle
estremità
dei
cromosomi
e
ne
garan:scono
l’integrità.
10
Diventare
immortali:
le
cellule
tumorali
perdono
i
segni
del
tempo
Se
il
meccanismo
di
controllo
della
lunghezza
dei
telomeri,
o
quello
di
altre
misure
dell’età
cellulare,
non
funziona
correDamente,
le
cellule
possono
con:nuare
a
riprodursi
senza
dare
segni
di
invecchiamento.
Potenzialmente
una
cellula
tumorale
può
con:nuare
a
riprodursi
per
sempre.
11
Via
all’angiogenesi:
il
tumore
affamato
si
organizza
per
nutrirsi
Per
crescere
oltre
una
certa
dimensione,
il
tumore
ha
bisogno
di
un
sistema
per
distribuire
ossigeno
e
nutrien7
ed
eliminare
anidride
carbonica
e
rifiu7.
Per
soddisfare
queste
esigenze,
i
tumori
producono
i
propri
vasi
sanguigni,
tramite
il
cosiddeDo
processo
di
angiogenesi.
In
condizioni
normali
l’organismo
produce
nuovi
vasi
soltanto
durante
la
crescita,
o
in
caso
di
lesione
a
un
tessuto
o
a
un
organo.
12
Invasione
e
metastasi:
il
tumore
si
diffonde
La
maggior
parte
delle
mor:
provocate
dai
tumori
è
dovuta
a
cellule
tumorali
che
si
sono
diffuse
in
altre
par:
dell’organismo,
dando
origine
a
colonie,
chiamate
metastasi.
Normalmente
le
cellule
risiedono
nel
tessuto
cui
appartengono
e
ricevono
segnali
che
bloccano
il
loro
spostamento
verso
altri
distre>
dell’organismo.
13
Infiammazione:
un
sostegno
al
tumore
Il
tumore
non
è
un’isola.
L’ambiente
in
cui
si
trovano
le
cellule
pretumorali
è
spesso
caraDerizzato
da
uno
stato
di
infiammazione,
che
contribuisce
allo
sviluppo
del
cancro.
L’infiammazione
è
un
processo
prodoDo
dalle
cellule
del
sistema
immunitario
e
in
condizioni
normali
difende
l’organismo.
Nel
caso
dei
tumori
può
invece
creare
un
ambiente
favorevole
allo
sviluppo
del
cancro.
14
Metabolismo
ed
energia:
la
cellula
tumorale
consuma
di
più
Il
tumore
cambia
il
metabolismo
delle
cellule,
ossia
l’insieme
dei
processi
che
permeDono
di
produrre
e
consumare
energia.
Meccanismi
energe:ci
in
grado
di
sostenere
la
con:nua
crescita
e
proliferazione
delle
cellule
tumorali
sos:tuiscono
i
processi
metabolici
a>vi
nelle
cellule
normali.
15
In
fuga
dagli
aHacchi
del
sistema
immunitario:
le
cellule
tumorali
non
si
fanno
riconoscere
Le
cellule
tumorali
sfuggono
al
riconoscimento
e
all’eliminazione
da
parte
delle
cellule
del
sistema
immunitario
che
sorvegliano
l’organismo
e
lo
difendono.
16
10
proprietà
fanno
un
tumore
Tu>
i
:pi
di
tumore
sono
caraDerizza:
dalle
10
proprietà
biologiche
presentate,
che
permeDono
alle
cellule
malate
di
sopravvivere,
proliferare
e
invadere
altri
tessu:
e
organi.
Durante
lo
sviluppo
di
un
tumore,
che
può
durare
anche
diversi
decenni,
le
cellule
acquisiscono
queste
proprietà
progressivamente
e
a
stadi,
ma
l’ordine
e
i
modi
con
cui
avviene
questo
processo
sono
diversi
e
variabili
per
ogni
:po
di
tumore
e
per
ogni
individuo.
17
10
proprietà,
sono
bersagli
di
cura
Inibitori
dei
faHori
Inibitori
dei
faHori
che
bloccano
di
crescita
gli
oncosoppressori
Inibitori
delle
vie
energe7che
preferite
dai
tumori
S7molatori
dell’a5vità
an7tumorale
del
sistema
immunitario
Molecole
che
Inibitori
dell’immortalità
s7molano
l’apoptosi
delle
cellule
tumorali
Molecole
che
bloccano
l’instabilità
genomica
Farmaci
an7nfiammatori
Inibitori
dei
faHori
Inibitori
dell’invasione
e
di
crescita
dei
vasi
delle
metastasi
Le
10
proprietà
biologiche
del
cancro
ispirano
e
guidano
lo
sviluppo
di
terapie
mirate:
alcune
sono
aDualmente
in
fase
di
studio,
mentre
altre
sono
già
arrivate
al
leDo
del
paziente.
18
Per
sconfiggere
una
mala5a
complessa
come
il
cancro
occorre
una
miscela
di
cure
direHe
all’insieme
delle
proprietà
biologiche
che
consentono
la
crescita
del
tumore.
19
Kit
dida5co
AIRC
Area
Biologia
www.scuola.airc.it
ADribuzione
Non
Commerciale
–
Non
opere
Derivate
(CC
BY-‐NC-‐ND
3.0)
Credi7:
Presentazione a cura di Lisa Vozza,
tratta da: D. Hanahan, R.A. Weinberg, “Hallmarks of Cancer”. The Next Generation. Cell, 4 March 2011 (Vol.
144, Issue 5, pp. 646-674)
Ideazione e coordinamento delle attività: Francesca Conti, formicablu srl.
Testo di accompagnamento alle slide: Angela Simone e Lisa Lazzarato, formicablu srl.
Impaginazione: Giulia Rocco, formicablu srl.
Layout grafico: Marco Lobietti, Nowhere srl.
Immagini: Prof. Giorgio Scita, Francesca Rossiello, Muege Ogrun - IFOM Fondazione Istituto FIRC di Oncologia
Molecolare.
Illustrazioni: Lisa Lazzarato. Immagine sulle proprietà biologiche del cancro tratta da: D. Hanahan, R.A.
Weinberg, “Hallmarks of Cancer”.
20
Le cellule tumorali possono sembrare molto diverse fra loro, ma al di là delle apparenze condividono 10 proprietà biologiche comuni a tu7 i 8pi di cancro. Questa scheda con6ene: Il testo di accompagnamento alla presentazione fornita in power point dal 8tolo: Che cos’è il cancro. Materie coinvolte: Scienze integrate/Biologia Classi coinvolte: III, IV e V della scuola secondaria di secondo grado Tempo di u6lizzo: 1 ora di presentazione dei contenu8 con lezione frontale Cosa imparano gli studen6: quali sono le caraCeris8che biologiche comuni ai diversi 8pi di cancro.
Quando parliamo di cancro, ne parliamo come se fosse una sola mala7a, ma in realtà dietro a questa parola si nascondono diverse mala7e. Tan8 sono gli aspe7 che la caraCerizzano, a par8re dalle cellule e dai tessu8 colpi8. Tu7 sappiamo che il cancro può colpire diversi organi. È una mala7a complessa o meglio un insieme di mala7e: sono no8 infa7 almeno 100 8pi di tumore.
Le cellule che formano i tumori, cioè le cellule tumorali, hanno un comportamento anormale e differente dalle cellule sane. Ma al di là delle differenze tra le varie 8pologie di cellule, tuCe le cellule tumorali condividono 10 proprietà biologiche. Scoprire quali fossero ha richiesto anni di studio e di ricerca.
Una condizione necessaria allo sviluppo del cancro è l’instabilità del patrimonio gene8co di una cellula, deCa anche instabilità genomica. Quando ciò accade, sta8s8camente il DNA accumula più mutazioni. Solo in casi rari, alcune di queste mutazioni possono indirizzare la cellula verso lo sviluppo di un tumore.
Le cellule tumorali hanno una proliferazione illimitata, cioè si mol8plicano senza controllo, s8molate da segnali di crescita. Ques8 segnali inducono la cellula a dividersi. Sono presen8 anche nelle cellule sane, ma in genere sono a7vi sopraCuCo durante la crescita e in modo streCamente regolato per mantenere stabile il numero delle cellule. A volte ques8 segnali sono promossi dal prodoCo dei cosidde7 “oncogeni”, ossia geni che, se muta8, promuovono lo sviluppo del cancro.
In condizioni normali le cellule controllano la produzione e il rilascio dei fa>ori di crescita che fanno entrare le cellule nel ciclo di divisione cellulare. Questo controllo permeCe di mantenere stabile il numero delle cellule e integra l’architeCura complessiva dei tessu8. Non è così per le cellule tumorali.
Le cellule tumorali inoltre non rispondono ai segnali di stop alla crescita, sono quindi insensibili agli inibitori della crescita. I segnali di stop sono il prodoCo di un’altra classe di geni importan8 per il cancro, de7 “oncosoppressori”, proprio perché in genere bloccano la crescita di cellule danneggiate e potenzialmente tumorali.
Le cellule tumorali non rispondono neanche all’inibizione da contaCo, un meccanismo che è dovuto alla vicinanza fisica fra le cellule e che nelle cellule sane limita la proliferazione.
Un'altra proprietà che consente alle cellule di formare una massa tumorale è la resistenza all'apoptosi o morte cellulare programmata. Si traCa di un fenomeno di autodistruzione che la cellula meCe in aCo quando ha subito stress, accumulato danni non riparabili e in ogni caso dopo un numero stabilito di divisioni cellulari. In pra8ca, se le cellule non muoiono quando dovrebbero, possono dare origine a un tumore.
Le cellule tumorali hanno potenzialmente la proprietà dell'immortalità, cioè possono riprodursi per sempre, perché non invecchiano. Non mostrano, infa7, alcuni segni lega8 all'età, 8pici delle cellule sane. Ad esempio preservano i telomeri, che sono le estremità dei cromosomi. Al contrario nelle cellule sane i telomeri si accorciano o modificano a ogni divisione cellulare.
Se il meccanismo di controllo della lunghezza dei telomeri, o quello di altre misure dell’età cellulare, non funziona correCamente, le cellule possono con8nuare a riprodursi senza dare segni di invecchiamento. Potenzialmente una cellula tumorale può con8nuare a riprodursi per sempre.
Quando il tumore cresce oltre una certa dimensione, ha bisogno di un sistema per distribuire ossigeno e nutrien8 ed eliminare anidride carbonica e rifiu8, perché possa con8nuare la sua crescita. Per soddisfare queste esigenze, i tumori producono i propri vasi sanguigni, tramite il cosiddeCo processo di angiogenesi. In condizioni normali, l’organismo produce nuovi vasi soltanto durante la crescita, o in caso di lesione a un tessuto o a un organo.
Il tumore sfruCa i nuovi vasi anche per invadere altri tessu8, una caraCeris8ca che lo può rendere letale. La maggior parte delle mor8 provocate dai tumori è dovuta infa7 a cellule tumorali che si sono diffuse in si8 diversi dell’organismo, dando origine a colonie, chiamate metastasi. Normalmente le cellule risiedono nel tessuto cui appartengono e ricevono segnali che bloccano il loro spostamento verso altre par8 dell’organismo. La capacità di migrare in altri si8 è quindi 8pica delle cellule tumorali.
Il sistema immunitario, che difende l’organismo, produce l'infiammazione, ossia uno stato necessario alla riparazione dei tessu8 colpi8 da un’infezione o da un trauma. L’infiammazione tuCavia crea un microambiente favorevole allo sviluppo del cancro: spesso l'ambiente in cui si trovano le cellule pretumorali è caraCerizzato da uno stato infiammatorio.
L'enorme capacità prolifera8va del tumore è associata a cambiamen8 nel metabolismo delle cellule, ossia l’insieme dei processi che permeCono di produrre e consumare energia. Ques8 cambiamen8 sono necessari alle cellule tumorali per sostenere energe8camente una crescita e proliferazione con8nua.
Ma il sistema immunitario esercita anche un’azione di sorveglianza contro le cellule tumorali. Queste però imparano presto a sfuggire a questo meccanismo di controllo, eludendo la risposta immunitaria.
Le 10 proprietà del cancro, che permeCono alle cellule tumorali di sopravvivere, proliferare e invadere altri organi, sono acquisite progressivamente. A volte nel corso di mol8 anni e comunque in un ordine che varia a seconda del 8po di tumore e dell'individuo. Il cancro è dunque una mala7a complessa, che si sviluppa solo dopo che sono accadu8 mol8 even8 che cambiano in mol8 e diversi aspe7 la natura e il comportamento delle cellule.
Alcune
proprietà
del
cancro
sono
ormai
ben
caraCerizzate
e
conosciute,
altre
rappresentano
le
nuove
fron8ere
della
ricerca
in
questo
campo,
ma
tuCe
sono
ormai
bersaglio
di
terapie
mirate.
Diverse
di
queste
cure
vengono
già
u8lizzate
per
vari
8pi
di
cancro,
spesso
in
combinazione,
perché,
come
abbiamo
visto,
il
cancro
è
una
mala7a
complessa
che
necessita
di
essere
combaCuta
su
più
fron8.
18Per sconfiggere una mala7a complessa come il cancro occorre una miscela di cure direCe all’insieme delle proprietà biologiche che consentono la crescita del tumore.
Per saperne di più Animazione: Le proprietà biologiche del cancro (kit dida7co – area biologia) Animazione: Il ciclo cellulare e il cancro (kit dida7co – area biologia) Scheda di approfondimento: Instabilità genomica (kit dida7co – area biologia) Le proprietà biologiche del cancro sono spiegate da Robert Weinberg su YouTube: hCp://www.youtube.com/watch?v=RP4js-‐yYK2U&feature=youtube sul sito hCp://www.insidecancer.org
Glossario essenziale dei termini tecnici sulla biologia del cancro Angiogenesi Processo che porta alla formazione di nuovi vasi sanguigni. Apoptosi Detta anche morte cellulare programmata. È il processo che porta alla morte della cellula che ha subito danni irreparabili, è danneggiata o ha subito un certo numero di divisioni cellulari. Cromosoma Lungo filamento di DNA che porta centinaia o migliaia di geni. L'uomo ha 23 coppie di cromosomi, contenuti nel nucleo di ogni cellula. Fattore di crescita Proteina capace di stimolare la proliferazione e la differenziazione cellulare. Gene Tratto di DNA che contiene le informazioni per costruire una proteina. Infiammazione Meccanismo di difesa non specifico innato, che costituisce una risposta protettiva, seguente all'azione dannosa di agenti fisici, chimici e biologici, il cui obiettivo finale è l'eliminazione della causa iniziale del danno cellulare o tissutale, nonché avviare il processo riparativo. Metabolismo cellulare Insieme delle reazioni chimiche eseguite da una cellula per mantenersi in vita. Metastasi Il tumore che dà metastasi è quello che evade dall'organo di origine per espandersi in altre parti del corpo. La metastasi vera e propria è l'impianto di cellule tumorali in organi diversi da quello di insorgenza. Mutazione Alterazione della sequenza di basi azotate di un gene. Oncogeni Sono così chiamati quei particolari geni che possono essere alterati da fattori ambientali di natura chimica o fisica, o per difetti genetici ereditari, e che danno alla cellula tumorale la spiccata capacità di moltiplicarsi in maniera smodata, e di metastatizzare a danno delle cellule sane circostanti. Oncosoppressori Sono così definiti quei geni normalmente responsabili del controllo della crescita e di altre importanti funzioni cellulari, che possono risultare inattivati da fattori di origine ambientale o da difetti genetici a carattere ereditario. Il mancato funzionamento di un gene oncosoppressore facilita lo sviluppo delle cellule tumorali. Telomero Estremità di un cromosoma eucariotico il cui accorciamento a ogni divisione delle cellule somatiche indica il numero massimo di divisioni possibili per una cellula.
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