Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Förhindrat cellsjälvmord bidragande orsak till svårartad cancer
Markus Heidenblad
En av de mest elakartade cancerformerna, pankreasadenocarcinom, utgår från körtelstrukturer
i den del av pankreas (bukspottkörteln) som producerar matsmältningsenzymer. Sjukdomen
har ett mycket aggressivt och snabbt förlopp med tidig spridning. Detta tillsammans med det
faktum att sjukdomen på tidigt behandlingsbart stadium saknar specifika symptom förklarar
delvis den dystra prognosen – i Sverige överlever färre än 10% första året efter diagnos.
Pankreasadenocarcinom kännetecknas av ett flertal genetiska förändringar hos tumörcellerna
av vilka ett exempel är inaktivering av tumörsuppressor-genen TP53 (en gen vars normala
funktion är att hämma eller kontrollera celldelning). Denna är för övrigt den gen som hittills
visat sig vara oftast inaktiverad i mänskliga cancerformer. TP53:s proteinprodukt har en
kritisk funktion när det gäller att kontrollera att DNA:t i varje cell bibehålls intakt för att
skydda våra celler från potentiellt cancerframkallande förändringar. Proteinet TP53 agerar
som en sorts vakt i cellen som stabiliseras och aktiveras när skada upptäcks i DNA:t, vilket i
sin tur leder till aktiveringen av ett flertal andra gener. Konsekvensen av detta är att cellen
med skadan antingen stoppas före sin delning, varpå felet rättas till, eller om DNA-skadan är
alltför omfattande, genom ett inbyggt självmordsprogram dödas. Målet är detsamma – ingen
cell med skadat DNA ska få chansen att dela sig och därmed kunna sprida skadan.
För att undersöka hur vanliga felaktigheter i dessa mekanismer är i pankreasadenocarcinom
undersöktes 13 tumörprover från 12 patienter behandlade för denna sjukdom. Två av proverna
är från samma patient, den ena från ursprungstumören och den andra från en metastas, d.v.s.
en annan position till vilken ursprungstumören spridit sig och gett upphov till en ny tumör.
Uttrycket av totalt 17 olika gener, samtliga representerande funktioner i de ovan nämnda
mekanismerna, analyserades. Undersökningen kompletterades med en mutationsanalys av
tumörsuppressor-genen TP53, vilket innebär att man går in och direkt läser den genetiska
koden för denna gen, vars korrekthet är av yttersta vikt för bildandet av ett funktionellt
protein.
Undersökningen visade att en av alla de analyserade generna, BCL-2 A1, var kraftigt
överuttryckt i fem av tumörproverna. Denna gen är involverad i cellsjälvmordsprocessen på
ett sådant sätt att ju mer det finns av proteinet desto svårare är det för cellen att döda sig själv.
Detta innebär att i de fem påverkade tumörerna har eventuellt celler, som kanske borde ha
dött p.g.a. kraftiga DNA-skador, möjligen haft en extra chans att överleva och sprida sina
skador. Vidare upptäcktes att själva tumörsuppressor-genen TP53, nyckelspelaren i
sammanhanget vilken till stor del styr de olika DNA-skaderesponserna, faktiskt hade
inaktiverande mutationer i 8 tumörprover av 12 från olika patienter (samma mutation
upptäcktes i både ursprungstumör- och metastasprov från den patient där två prover tagits).
Detta innebär att selektionen mot celler med skadat DNA, på två olika sätt, ofta verkar vara
utslagen i pankreasadenocarcinom, vilket med stor sannolikhet är en bidragande orsak till
tumörernas uppkomst och utveckling.
Swedish official title: Mutations- och expressionsanalys av apoptosgener i pankreascancer
Swedish credits: 20p
E-mail address of first author: [email protected]
Supervisor: Mattias Höglund, Department of Clinical Genetics
Submission date/time: 2002-09-20
Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Mutation and Expression Analysis of Apoptosis Genes in Pancreatic
Cancer
Markus Heidenblad
Biology, Molecular genetics
Spring 1999
Abstract in English
Pancreatic ductal adenocarcinoma is the fifth leading cause of cancer related death in the
western world partly due to a mortality rate which closely follows the incidence. It is well
known that inactivation of the tumor suppressor gene TP53 is a central event leading to
malignant transformation in human cancers and it is indeed mutated in 50-75% of pancreatic
carcinomas. Among the various biological effects promoted by the transcription factor TP53,
the two regarded to be of primary importance in the prevention of carcinogenesis are
induction of cell cycle arrest with subsequent repair and apoptosis triggering upon DNA
damage. To determine the extent of malfunctions in these events in pancreatic cancer, the
expression level of 17 genes involved in apoptosis/cell cycle arrest, were measured in a panel
of 13 low-passage tumor cell lines. The expression analysis using semiquantitative PCR was
complemented by a mutation analysis of the TP53 gene performed by direct PCR sequencing.
Included in the expression analysis were genes representing several different functions in
these mechanisms; ATM and PRKDC with TP53 phosphorylating/stabilizing functions, and
MDM-2 and ING1 which are involved in the direct physical regulation of TP53. Furthermore
three TP53 transactivated genes involved in the execution of cell cycle arrest and DNA repair;
CDKN1A, GADD45 and 14.3.3-sigma were investigated as well as 12 key regulators of
apoptosis all belonging to the BCL-2 family of proteins. Seven of these were proapoptotic
(BAX, BAK, BOK, BIK, BAD, BID and BCL-XS) and five antiapoptotic (BCL-2, BCL-XL, BCLw, BCL-2 A1 and MCL1). Only one gene, BCL-2 A1, showed obvious deviating expression
levels when compared to the intertumoral average, being overexpressed in five tumor cell
lines, possibly implicating a higher threshold to enter apoptosis in these cell lines. The TP53
mutation analysis confirmed previous findings, showing mutations, predominately transitions,
in 8 of 12 (75%) samples originating from different patients, assumably leading dysfunctional
apoptosis and cell cycle arrest/DNA damage repair mechanisms in these cell lines.
