Geneeskunde 2A1 HC week 4 - 22/9 Flashcards
Wat is MDS (myelodysplastisch syndroom)?
Klonale ziekte van de hemopoietische stamcel
- Methylering DNA gestoord waardoor te veel DNA gemethyleerd wordt en 1/meerdere genen uitgezet zijn
- Ineffectieve hematopoiese
- Cytopenie (verlaagde bloedwaarden) in 1/meerdere cellijnen met evt. dysplastiche kenmerken (rare vormen) en ook in het beenmerg
- Verhoogd aantal blasten, maar wel <20%, als blasten >20% dan AML (dus eigenlijk is MDS een pre-stadium van kanker en komt vaker bij oudere mensen voor)
Waarom kan 5-azacytidine als (een van de) enige medicijn iets betekenen in de overleving van MDS patiënten?
Het is een cytidine homoloog die niet gemethyleerd kan worden (bevat een N i.p.v. een C op de 5e plek)
–> bij het geven van het medicijn zal in DNA soms 5-azacytidine i.p.v. cytidine ingebouwd worden en verlies je na een aantal delingen de mogelijkheid om een bepaald gebied te methyleren –> chromatine gaat open en genen kunnen weer tot expressie komen
Wat is epigenetische regulatie?
Veranderingen in genexpressie, zonder dat er DNA veranderingen optreden
- kan d.m.v. DNA-methylering en histonmodificatie
- dit geldt zowel voor neutrofiel, lymfocyt en blast, maar ook in huid, lever en spier, maar dus ook tussen verschillende leukemieën
Hoe werkt DNA-methylering?
DNA is ingepakt in de kern rondom histon eiwitten
- als de chromatine open staat is er geen methylering
- als de chromatine dicht is, is er sterke methylering
DNA-methylering is het toevoegen van een methylgroep (-CH3) aan cytosine op plek 5 in de ring, dit zorgt voor een aangrijpingspunt voor eiwitten die kunnen binden en het chromatine kunnen inpakken
- gebeurt door enzym DNA-methyltransferase (DNMT)
- er ontstaat 5-methylcytosine
- vindt alleen plaats op cytosines (C) met een G ernaast; CpG-eiland (zeldzaam op DNA, behalve in hele specifieke regio’s; bij promotoren van genen –> hierdoor promotor niet meer beschikbaar voor transcriptiefactoren en DNA-polymerase)
Hoe werkt histon modificatie?
DNA is ingepakt in de kern rondom histoneiwitten
- als de chromatine open staan kan het DNA afgelezen worden en komen genen tot expressie
- als de chromatine gesloten zijn (heel compact) (d.m.v. methylgroepen) kunnen de genen niet tot expressie komen
–> de histonen kunnen gemodificeerd worden en dat gebeurt door acetylering, het is dan zodanig geladen dat het open chromatine zijn –> als je deze lading verliest (de-acetylering) zal de chromatine gesloten zijn
Wat is de rol van hypermethylatie in het ontstaan van kanker?
Bij heel veel soorten kanker is er een hypermethylering –> genen die normaal ‘aan’ horen te staan, staan nu ‘uit’ (minder transcriptie van tumorsuppressorgenen) –> cellen blijven hierdoor wel bestaan en door delen alleen hun functie is niet meer goed (veel minder transcriptie)
Welke 2 vormen van methylering zijn er?
- Novo methylering: nieuwe methylering van een cytosine; er gaat iets fout in de cel waardoor er ineens een stuk gemethyleerd wordt
- Maintenance methylering: nodig voor instandhouding; bij replicatie wordt alleen ongemethyleerde cytosine ingebouwd, maintenance methylering herkent een gemethyleerde cytosine (op CpG-eiland) en aangezien de complementaire streng ook een CpG-eiland krijgt, zal het cytosine molecuul gemethyleerd worden
Welke 2 routes kan een cel kiezen als hij onder stress komt te staan (DNA-schade)?
- Apoptose
- Senescence
Wat is apoptose?
Zorgt dat celdood en celproliferatie in balans zijn gedurende het leven van een multicellulair-organisme
- streng gereguleerd
- elke dag gaan er ong. 50 miljard cellen dood door apoptose (0,05%)
- door het ontstaan van apoptotische lichaampjes (kleine celfragmenten) die worden omgeven door een membraan ontstaat geen ontstekingsreactie (immuunrespons)
- speelt een rol bij fysiologische- en pathologische processen; embryogenese, afstoten epitheel (huid), verwijderen auto-reactieve T-cellen, celdood in tumoren, celdood na DNA-schade/cellulaire stress
Wat is het verschil tussen apoptose en necrose?
Apoptose treedt op als gevolg van fysiologische signalen en is een actief proces –> geen immuun respons, maar een schone dood
–> Necrose is iets wat optreedt na externe beschadiging en dit veroorzaakt een ontstekingsreactie en weefselschade, er is plaatselijk afsterven van weefsel en het is niet omkeerbaar
Hoe verloopt het proces van apoptose?
- Cel krimpt
- Eosinofiel cytoplasma
- Verlies celmembraan stabiliteit en celcontact
- Chromatine condensatie
- Apoptotische lichaampjes; fragmentatie van cellen maar wel omgeven door een celmembraan
- Fagocytose door naburige cellen
Hoe is het mechanisme van apoptose?
- Signaal: intrinsiek (DNA-schade/cellulaire stress) of extrinsiek(TNF/FASL); beide leiden tot activatie van de caspase-cascade
- Controle en integratie: via mitochondriale permeabiliteit (Bcl-2 apoptose remt en BAX apoptose stimuleert) of via een receptor (bij TNF/FASL)
- Uitvoering: caspases (protease –> afbraak van cellulaire eiwitten) en DNAse activering (DNA-afbraak)
- Afvoer van dode cellen/celfragmenten: fagocytose
Hoe werkt de intrinsieke pathway om een signaal te geven voor apoptose?
Via Bcl-2 (remming) en BAX (induceert); relatieve concentraties hiervan bepalen of de cel dood gaat
- Bcl-2 en BAX doen werk aan de mitochondriale membraan; bij het vormen van poriën hierin wordt cytochroom C vrijgemaakt: initiatie caspase cascade –> eiwit afbraak en celdood
- Bij kankercellen vaak remming apoptose (Bcl-2 > BAX) en hierdoor juist toename van het aantal cellen
Hoe werkt de extrinsieke pathway om een signaal te geven voor apoptose?
Van buitenaf herkent bijv. een lymfocyt een zieke cel die dood moet –> buiten de cel manifesteert zich een Fas death receptor waaraan de lymfocyt met de Fas ligand bindt –> intracellulair DISC (death inducing signaling complex) in werking –> procaspase wordt geknipt tot caspase waardoor de caspase cascade wordt geactiveerd met apoptose als gevolg
Wat is senescence en hoe werkt het?
Wordt veroorzaakt door cellulaire stress; tekort groeifactoren, DNA-schade door ioniserende straling/chemo, telomeer ‘erosie’, oncogene stimuli, etc.
- Blijven onomkeerbaar in de G0 fase van de celcyclus
- Celmorfologie veranderd (cellen platter en groter)
- Expresseren celcyclus remmende eiwitten (p53, p21, p16, etc.)
- Produceren SASP factoren; uitgescheiden eiwitten zoals cytokinen, groeifactoren, enzymen, etc. –> schakelen immuunsysteem in en veroorzaken ontstekingen
- Voordelen: embryogenese, beperken weefselschade, bescherming tegen ontstaan van kanker, weefsel homeostase en zorgen dat cellen eromheen ook senescence worden
- Nadelen: weefsel veroudering door stapeling senescence cellen –> tumorprogressie
Hoe is de regulatie van p53 in een gezonde cel?
Zie ook de afbeelding!
1. MDM2 bindt in een normale situatie aan het N-terminale deel van p53 en blokkeert het TAD (transcriptie activerend domein)
2. Het eiwit wordt geubiquitineerd: eiwitten worden herkend voor destructieproces door proteasomen
3. Afbraak van p53 en geen transcriptie; [p53] is laag in rustende cellen (zodat er geen apoptose plaatsvindt)
Wat gebeurt er met p53 als er in de gezonde cel iets mis gaat?
- Onder cellulaire stress wordt p53 door een kinase gefosforyleerd waardoor de binding met MDM2 geblokkeerd wordt
- [p53] wordt hoger; activatie targetgenen
- Bij reparabele schade zal de cel kiezen om het DNA te rapareren (targetgen GADD45) en als de schade te groot is gaat het naar apoptose (targetgen BAX), ook zal de cel niet meer delen (targetgen TP21 –> cycline/CKD complex geremd)
- Bij apoptose: tetramerisatie en activatie van transcriptie en anders senescence
Welke TP53-mutaties zijn er bij kanker?
- Grote deleties
- Missense mutaties (75%): in DNA-bindend domein (niet de andere 2), hierdoor p53 niet meer actief en kan MDM2 niet binden –> p53 niet worden afgebroken (langere levensduur p53 eiwit)
- Verkorte eiwitten (nonsense, frameshift, splicing)
Op welke verschillende manieren kan p53 geïnactiveerd worden?
- Verlies beide allelen: geen p53 eiwit productie
- Missense mutaties: mutant p53 eiwit kan niet binden aan mutatie (hele complex werkt niet –> dominant negatieve werking), het kan ook dat het andere allel verloren is dus dat er alleen mutante eiwitten zijn en helemaal geen werking
- MDM2 amplificatie: meer MDM2 en wild p53 wordt sneller afgebroken; ook bij stress kan p53 niet stijgen en geen effect uitoefenen op targetgenen
Wat is cancer immuun editing?
Aanpassen van kankercellen om het immuunsysteem te ontwijken
- Bij het ontstaan van afwijkende cellen worden ze door intrinsieke regulatie gecorrigeerd (naar reparatie, apoptose of senescence) en herkend door het immuunsysteem –> hierbij een evenwicht tussen immuunreacties en gemuteerde cellen die groeien (equilibrium)
- Immuunsysteem verliest als tumorcellen niet meer herkenbaar zijn of het immuunsysteem onderdrukken (escape)
Wat zijn de 7 stappen in de kanker immuuncyclus om een effectieve T-celrespons tegen kanker te krijgen?
- Vrijkomen van tumorantigenen; door bestraling of apoptose, immuunsysteem gebruikt dit als herkenning
- Vrijgekomen antigenen opnemen en verwerken door cellen in de omgeving; bijv. dendritische cellen die dan antigeen presenterende cellen (APC) worden
- Presenteren van het antigeen in de lymfeklier; aan CD8+ cytotoxische T-cel via HLA-1 en aan CD4+ T-helpercel via HLA-2 (co-activatie cytotoxische T-cel)
- T-cel gaat via het bloed richting de tumor; chemokines en chemokines-receptoren zorgen dat hij op de goede plek terecht komt
- T-cel infiltreert door het endotheel naar de tumor
- T-cel herkent de tumorcel; via HLA
- T-cel dood de tumorcel; door een cytotoxische granule die met perforine granzym B en gaatje maakt in de tumorcel wat tot apoptose leidt
Hoe verloopt de tumor antigeen-presentatie in de lymfeklier aan T-cellen?
- HLA met antigen EN co-stimulator (CK28 op T-cel en CD80/CD86 op APC) moeten gebonden worden
- Als T-cel geactiveerd is komt CTLA-4 op het membraan wat met een hogere affiniteit bindt met CD80/CD86, CTLA-4 zorgt met APC voor inhibitie van het systeem
Inhiberende factoren:
- PD-1: op T-cel, bindt aan PD-L1 (op APC) en zorgt dat de T-cel geïnactiveerd wordt, tumorcellen maken hier misbruik van door PD-L1 tot expressie te brengen –> interactie is met PD-1/PD-L1 antistoffen te beïnvloeden (inactivering voorkomen). Tumoren met een hoge PD-L1 expressie zijn vatbaar voor PD-1 antistof therapie
-CTLA4 antistoffen zijn effectief op het moment dat in de lymfeklier de APC de CD4+ T-cel en CD8+ T-cel informeert over wat er gevonden is –> dit remt de remmer waardoor de activatie van de T-cel langer in stand blijft
Hoe kan preklinisch kankeronderzoek in muizen worden gedaan?
Eerst patiënt-derived tumor xenografts (PDTX): menselijke tumorcellen in een nude muis (immunologisch verzwakte) inbrengen
- kan op de natuurlijke of ectopische plek
- kijken hoe de tumor zich gedraagt; groei, regressie, relapse, resistentie
- kijken of bepaalde geneesmiddelen effect hebben
- werkt niet voor alle tumoren omdat het anti- en pro-tumor activiteit van een functioneel immuunsysteem mist
- alles over toxiciteit en dosis testen zodat hierna gestart kan worden met fase 1 onderzoek
Hoe kan tumorbiologie worden onderzocht met genetisch gemodificeerde muizen?
Onderzoek naar wat specifieke mutaties doen in vergelijking met muizen die de mutaties niet hebben, focus onderzoek;
A. onderzoek effect dominant negatieve mutaties (oncogenen) (oncomuis)
B. onderzoek effect gendeleties (tumorsuppressorgenen) (knock-out-muis)
C. onderzoek effect puntmutaties (CRISPR-CAS)
Hoe maak je een transgeen muismodel en een knock-out-muismodel?
Transgeen: oncogen dat onder controle is van een promotor wordt in een reageerbuis geïsoleerd –> hierna ingebracht in een bevruchte eicel (vaak mannelijke pronucleus) in een heel vroeg stadium –> geïnjecteerd DNA integreert in het genoom van de bevruchte eicel
Knock-out: embryonale stamcel (ES) isoleren uit een blastocyt –> elektroporatie DNA toevoegen en eicel terugplaatsen in blastocyt
