بیولوژی سلولی و سرطان (۱)

ما هم اکنون در مورد سرطان اطلاعات زیادی داریم. می دانیم که سرطان نتیجه ای از یک سری تغییرات ژنتیکی است که مرتبط با تقسیم سلولی و کنترل رشد، ناپایداری ژنتیکی، مرگ و میر، مکانیزم های خودکشی سلول ها، قابلیت سلوله ای برای انتقال و قابلیت سلول ها برای جذب مسیرهای انتقال خون، می باشد. و بنابراین، این به خوبی در این چند جمله فهمیده می شود که می توان یادگیری اساسی و پیچیده ای از چیزی پیدا کرد که به آن سرطان گفته می شود.

مقدمه

یک موجود زنده در صورتی می تواند به طور موفقیت آمیز زندگی کند که عملکرد تمام سلول های آن با توجه به اصول رشد سلولی و تولید مثل، انجام شود. چرا یک سلول نرمال به طور ناگهانی یک سلول شورشی می شود و این اصول را می شکند؟ و چرا این سلول در این حالت، به صورت بی پروا، تکثیر می شود و به بافت های دیگر، تجاوز می کند، منابع بدن را غصب می کند و در برخی موارد، بدنی را که در آن زندگی می کند، می کشد؟
برای آگاهی یافتن از نحوه و چرایی این مسئله، ما نیاز داریم تا عملکرد نرمال رشد سلولی و تولید مثل را یاد بگیریم. از میانه ی قرن 19 ام، تحقیقات بر روی بیولوژی سلولی، بیوشیمی و بیولوژی مولکولی، اطلاعات جزئی حیرت آوری در مورد مولکول ها و فرایندهایی ارائه کرده است که در مورد تقسیم سلولی، رشد، تفکیک و اجرای عملکردهای ضروری آنها می باشد. این اطلاعات اساسی در مورد بیولوژی سلولی، همچنین منجر به کشف های عملی در زمینه ی مکانیزم های سرطانی شده است. مولکول های خاصی که پیشرفت یک سلول را در طی سیکل سلولی بر عهده دارند، رشد سلولی را تنظیم می کنند. یک یادگیری در مورد فرایندهای نرمال در سیکل سلولی و نحوه ی منحرف شده این فرایندها، یک اطلاعات کلیدی در مورد مکانیزم هایی به ما می دهد که موجب شروع سرطانی شدن، می شود. از بین رفتن کنترل بر روی سیکل سلولی، یکی از مراحل حیاتی در ایجاد سرطان می باشد.
اگر چه سرطان حداقل از 100 بیماری مختلف تشکیل شده است. تمام سلول های سرطانی یک ویژگی مهم دارند: آنها سلول های غیر نرمالی هستند که در آنها، فرایندهای تنظیم کننده ی تقسیم سلولی نرمال، منحرف شده است. این مسئله موجب می شود تا سرطان موجب بروز تغییراتی می شود که بر طبق آن، سلول های نرمال، عملکردهای غیر نرمالی انجام می دهند. این تغییرات اغلب نتیجه ای از جهش های موروثی یا جهش هایی است که بواسطه ی فاکتورهای محیطی مانند تابش اشعه ی فرابنفش، اشعه ی X، مواد شیمیایی، دخانیات و ویروس ها، ایجاد می شوند. تمام شواهد موجود، این پیشنهاد را می دهد که بیشتر سرطان ها، نتیجه ای از یک رویداد یا فاکتور تکی نیستند. در حقیقت، این سرطان ها، نتیجه ای از 4 یا 7 رویداد است که معمولاً برای یک سلول های نرمال، ایجاد می شود و موجب بروز یک سری مراحل پیش بدخیمی و بروز حالت تهاجمی در سرطان می شود. اغلب سال های زیادی بین مرحله ی اولیه و توسعه ی سرطان، سپری می شود. توسعه ی روش های بیولوژی مولکولی ممکن است به تشخیص سرطان های بالقوه در مراحل اولیه، کمک کند. این مسئله می توان سال ها پیش از بروز تومور، تشخیص داده شود.

سرطان چیست؟

سرطان نتیجه ای از یک سری رویدادهای مولکولی است که در اصل موجب تغییردر خواص سلول ها می شود. در سلول های سرطانی، سیستم های نرمال کنترل که از رشد بیش از حد سلول و تجاوز سلول به بافت های دیگر، جلوگیری می کند، از بین می روند. این مسئله موجب تغییر در تقسیم سلولی و رشد سلول ها می شود زیرا دیگر سیگنال های ممانعت کننده در برابر رشد سلولی، ارسال نمی گردد. وقتی این سلول ها، رشد می کنند، تغییرات جدیدی در سلول ها، رخ می دهد. این تغییرات شامل تغییر در ساختار سلول، کاهش چسبندگی سلول، تولید آنزیم های جدید. این تغییرات موروثی به سلول و سلول های ایجاد شده از سلول نخستین، اجازه می دهد تا تقسیم شوند و رشدش کنند، این مسئله حتی در حضور سلول های نرمالی ایجاد می شود که به طور نمونه وار موجب ممانعت از رشد سلول های نزدیک به خود، می شوند. یک چنین تغییراتی به سلول های سرطانی اجازه می دهند تا انتشار پیدا کنند و به بافت های دیگر تجاوز کنند.
ناهنجاری های موجود در سلول های سرطانی، معمولاً منجر به ایجاد جهش در آن دسته از ژن های رمزگذاری پروتینی می شوند که تقسیم سلولی را تنظیم می کنند. در طی زمان، بیشتر ژن ها تغییر می کنند. این مسئله اغلب به دلیل این است که ژن هایی که پروتئین ترمیم کننده ی DNA تولید می کنند، کار خود را انجام نمی دهند. علت این امر نیز، تغییر شکل آنهاست. در نتیجه، تغییرات در سلول ها زیاد می شود و موجب می شود تا ناهنجاری های بیشتری در سلول و سلول های تولید شده از سلول اولیه، ایجاد شود. برخی از این سلول های تغییر شکل داده می میرند، اما سایر سلول های تغییر شکل یافته، ممکن است به سلول غیر عادی، یک مزیت انتخابی دهند و بدین صورت، سرعت رشد آنها بیشتر می شود. این رشد افزایش یافته توصیف کننده ی بیشتر سرطان ها می باشد و این مسئله موجب می شود تا سلول ها، خاصیت ها و عملکردی پیدا کنند که در سلول های سالم و نرمال، وجود ندارد. تا زمانی که این سلول ها در محل اولیه خود هستند، آنها خوش خیم نامیده می شوند؛ ولی اگر این سلول ها هجومی باشند، آنها را بدخیم در نظر می گیریم. سلول های سرطانی در تومورهای بدخیم می توانند اغلب به نقاط دیگر انتقال یابند (متاستاز) و سلول های سرطانی به مکان های دوردست از بدن انتقال یابند. بدین وسیله در نقاط جدید نیز تومور ایجاد می شود.

ژنتیک سرطان

تنها یک تعداد کوچک از ژن ها (تقریباً 35000 ژن در ژنوم انسانی) با سرطان در ارتباط هستند. تغییرات در ژن های یکسانی، اغلب موجب ایجاد شکل های مختلفی از سرطان می شود. این ژن های با عملکرد نامناسب، می توانند به طور گسترده ای به سه گروه تقسیم شوند. گروه اول که پروتو- آنکوژن ها (proto-oncogenes) نامیده می شوند، محصولات پروتئنی ایجاد می کند که به طور نرمال، موجب افزایش تقسیم سلولی یا ایجاد ممانعت در برابر مرگ طبیعی سلول ها می شود. اشکال تغییر یافته از این ژن ها، آنکوژن ها (oncogenes) نامیده می شوند. گروه دوم که ژن های متوقف کننده ی تومور (tumor suppressors) نامیده می شوند، پروتئین هایی تولید می کند که به طور نرمال از تقسیم سلولی جلوگیری می کند و یا موجب مرگ سلولی می شود. گروه سوم از این ژن ها شامل ژن های ترمیم کننده ی DNA نامیده می شود که موجب می شوند، از تغییر شکل هایی که موجب بروز سرطان می شود، جلوگیری کند.
پروتو- آنکوژن ها و ژن های متوقف کننده ی تومور مشابه با پدال گاز و پدال ترمز عمل می کنند. سرعت نرمال یک ماشین می تواند با استفاده ی توأمان از ترمز و گاز، تنظیم گردد. به طور مشابه، رشد کنترل شده ی سلول ها نیز می تواند با تنظیم پروتو-آنکوژن ها، ایجاد گردد. این پروتوآنکوژن ها، موجب افزایش سرعت رشد سلولی می شوند. در حالی که ژن های متوقف کننده ی تومور موجب کاهش در رشد سلول ها می شوند. تغییراتی که موجب تولید آنکوژن ها می شوند، موجب افزایش سرعت رشد سلولی می شوند، در حالی که آن تغییراتی که بر روی تولید ژن های متوقف کننده ی تومور، اثر دارند، موجب می شوند تا از ممانعت طبیعی در برابر رشد، جلوگیری شود.

ژن ها و انتقال سیگنال

در سلول های نرمال، فوتو-آنکوژن ها برای پروتئین هایی برنامه ریزی شده اند که یک سیگنال به هسته ارسال می کند تا بدین وسیله، تقسیم سلولی انجام شود. این پروتئین های سیگنال دهنده، در یک سری مراحل کار می کنند که به آنها آبشار یا مسیر انتقال نامیده می شود (شکل 1). این آبشار شامل یک گیرنده ی غشایی برای مولکول سیگنال می باشد. این پروتئین ها، پروتئین های واسطی هستند که سیگنال ها را در داخل سپتوپلاسم انتقال می دهند و همچنین فاکتورهای نسخه برداری در هسته، را فعال سازی می کند. در هر مرحله از این مسیر، یک فاکتور یا پروتئین، فاکتور یا پروتئین دیگر را فعال می کند و به هر حال، برخی فاکتورها می تواند بیش تر از یک پروتئین در سلول، فعال گردد. آنکوژن ها، ورژن تغییر شکل یافته از پروتو- آنکوژن هایی هستند که این مولکول های سیگنال دهی را رمزگذاری می کند. آنکوژن ها آبشار سیگنال دهی را به طور پیوسته فعال سازی می کند و این مسئله منجر به افزایش فاکتورهایی می شوند که منجر به تشدید رشد می شود. برای مثال، MYC یک پروتو-آنکوژن است که برای فاکتور نسخ برداری، کد گذاری شده است. تغییرات ایجاد شده در MYC، موجب می شود تا ژن به یک آنکوژن تبدیل شود که با 70 درصد از سرطان ها در ارتباط است. RAS یکی دیگر از آنکوژن هایی است که به طور نرمال عملکرد سوئیچ روشن و خاموش را در مورد آبشار سیگنال دارد. تغییرات ایجاد شده در RAS موجب می شود تا مسیر سیگنال دهی در حالت باز قرار داشته باشد. این مسئله منجر به رشد سلولی کنترل نشده می شود. در مورد 30 % از تومورها مانند تومورهای ریه، روده ی بزرگ، تیرویید و سرطان پانکراس، تغییر در RAS مشاهده شده است.
تبدیل شدن یک پروتو-انکوژن به یک آنکوژن، ممکن است بوسیله ی تغییر در پروتو-آنکوژن ایجاد گردد. این مسئله به دلیل آرایش مجدد ژن ها در کروموزوم ایجاد می شود. این مسئله موجب می شود تا پروتو- آنکوژن به یک مکان جدید انتقال یابد. این کار همچنین به دلیل افزایش در تعداد کپی های بدست آمده از پروتو- آنکوژن نرمال، نیز ایجاد می شود. برخی اوقات یک ویروس وارد DNA می شود و با ورود به پروتو-آنکوژن یا نزدیک شدن به آن، موجب تبدیل شدن آن به آنکوژن شود. نتیجه ی هر یک از این رویدادها، تغییر در شکل ژن می باشد که موجب سرطانی شدن می شود. دوباره در مورد شباهت پدال گاز فکر کنید: تغییراتی که موجب تبدیل پروتو- آنکوژن به آنکوژن می شود، منجر به گیر کردن پدال به کف شود و موجب می شود تا رشد کنترل نشده ای در سلول ها ایجاد گردد.
بیشتر آنکوژن ها از تغییرات قابل توجه ایجاد می شود. یک کپی منفرد از این ژن، برای بیان صفت رشد، کافی است. این مسئله همچنین افزایش در عملکرد که بواسطه ی تغییر ایجاد شده است. علت این مسئله، این است که سلول ها با تغییر، پروتئین هایی ایجاد می کنند که دارای عملکرد جدیدی هستند که در سلول های با ژن نرمال، وجود ندارد. اگر ماشین شما دارای دو پدال گاز باشد و یکی از آنها به کف ماشین گیر کرده باشد، ماشین با حداکثر سرعت خود حرکت می کند، حتی اگر پدال ثانویه، به خوبی کار کند. به طور مشابه، یک کپی از یک آنکوژن کافی است تا موجب تغییر در رشد سلول شود. حضور یک آنکوژن در سلول جرم لاین (germ line cell) از زمینه های ارثی برای تومور در فرزندان، ایجاد می شود. به هر حال، یک آنکوژن منفرد معمولاً برای ایجاد سرطان کافی نیست بنابراین، توارث انکوژن ضرورتاً منجر به سرطان نمی شود.

ژن های متوقف کننده ی تومور

پروتئین های ایجاد شده بوسیله ی ژن های متوقف کننده ی تومور، به طور نرمال از رشد سلول و از تشکیل تومور نیز جلوگیری می کند. تغییرات ایجاد شده در این ژن ها در سلول هایی ایجاد می شود که دیگر دارای سیستم بازدارنده ی رشد سلولی و تقسیم سلولی ندارند. محصولات ایجاد شده از ژن های متوقف کننده ی تومور ممکن است در غشاء سلول، در سیتوپلاسم یا در هسته عمل کند. تغییرات ایجاد شده در این ژن ها منجر به کاهش عملکرد آنها می شود بنابراین، آنها معمولاً نهفته هستند. این بدین معناست که این ویژگی، وجود ندارد، مگر آنکه هر دو کپی از ژن های نرمال تغییر کنند. شباهت این مورد با ماشین بدین صورت است که یک تغییر در ژن متوقف کننده ی تومور مشابه با موقعیتی است که ترمز ماشین خراب است. اگرماشین شما دوتا ترمز داشته باشد و تنها یکی از آنها خراب باشد، شما هنوز می توانید ماشین را متوقف کنید.
چگونه هر دو ژن خراب می شود؟ در برخی موارد، اولین تغییر هم اکنون در سلول مولد (تخمک یا اسپرم) وجود دارد؛ بنابراین، تمام سلول ها در یک فرد ذاتاً با این مورد مواجه هستند. به دلیل اینکه تغییر نهفته است، این ویژگی وجود نخواهد داشت. بعدها، یک تغییر در کپی دوم یک سلول سوماتیک ایجاد می شود. در آن سلول، هر دو کپی از ژن ها، تغییر می کند و سلول رشد غیر کنترل شده دارد. یک مثال از این مسئله، رتینوبلاستومای ارثی است. این بیماری، یک سرطان جدی در شبکیه چشم است که در اوایل کودکی، بروز می کند. وقتی یکی از والدین، حامل یک تغییر در یکی از کپی های ژن متوقف کننده ی تومور RB باشد، این تغییر به احتمال 50 % به فرزند منتقل می شود. حدود 90 % از فرزندانی که یک ژن RB تغییر شکل یافته از والدین، دریافت می کنند، به مشکل تغییر در کپی دوم RB مبتلا می شوند. این مسئله معمولاً در اوایل زندگی آنها رخ می دهد. این افراد سپس به رتینوبلاستومای مبتلا می شوند. تمام رتینوبلاستومی ها، ارثی نیستند. این بیماری ممکن است بوسیله ی تغییر در دو کپی RB رخ دهد. به دلیل اینکه، افراد مبتلا به رتینوبلاستومی، دارای مشکل تقسیم سلولی سریع هستند و این مشکل موجب می شود تا هزاران تقسیم سلولی برای آنها ایجاد شود، شیوع بالای یک تغییر در کپی دوم RB در افرادی که کپی اول آنها تغییر کرده است، بالاست. این بیماری تنها کودکان را درگیر می کند و تنها افراد کوچکتر از 8 سال هستند که مبتلا به این بیماری می شوند. به هر حال، در بزرگسالان، تغییرات ایجاد شده در RB ممکن است منجر به افزایش تمایل به ایجاد سایر سرطان ها شود.
سه سرطان دیگر با عیوب موجود در ژن های متوقف کننده ی تومور، در ارتباط است. این سه سرطان عبارتند از پولیپ آدنوماتوز فامیلی مربوط به روده بزرگ (FPC) (که از تغییر در هر دو کپی ژن APC ایجاد می شود)، سرطان پستان ارثی (که از تغییر در هر دو کپی ژن BRCA2 اتفاق می افتد) و سرطان پستان و تخمدان ارثی (که از تغییر در هر دو کپی ژن BRCA1 ایجاد می شود). در حالی که این مثال ها بیان کننده ی این است که وراثت یک فاکتور مهم در سرطان می باشد، اکثر سرطان ها هیچ نشانه ای از جزء وراثت ندارد. سرطان هایی که با ژن های متوقف کننده ی تومور درگیر هستند، اغلب ارثی هستند زیرا یکی از والدین ممکن است یک تغییردر یکی از ژن های سلول مولد داشته باشند و این مسئله در فرزند آنها نیز وجود دارد. این مسئله ممکن است موجب افزایش فراوانی نقص در هر دو ژن می شود و بدین صورت تغییر در هر دو کپی از ژن متوقف کننده ی تومور می تواند در سلول سوماتیک ایجاد شود، بنابراین، این سرطان ها، همواره سرطان هایی ارثی نیستند. تغییر سوماتیک که منجر به نقص در عملکرد یک یا دو کپی ژن متوقف کننده ی تومور می شود، ممکن است به دلیل فاکتورهای محیطی ایجاد شود. بنابراین، حتی سرطان هایی که دارای زمینه ی خانوادگی هستند نیز ممکن است دارای جزء محیطی باشند (جدول 1).

ژن های ترمیم کننده ی DNA

یک نوع سوم از ژن های مرتبط با سرطان، ژن هایی هستند که درگیر ترمیم DNA و ساختار کروموزوم هستند. فاکتورهای محیطی مانند تابش اشعه ی یونیزاسیون، نور UV، و مواد شیمیایی، می توانند DNA را تخریب کنند. خطاهای ایجاد شده در DNA می تواند همچنین منجر به تغییر یا جهش گردد. محصولات ژنی خاص موجب ترمیم خطاهایی می شود که بر روی کروموزم ایجاد می شود. بنابراین، این مواد موجب مینیمم شدن جهش های ایجاد شده در سلول می شود. وقتی یک ژن ترمیم کننده ی DNA ، جهش می یابد، دیگر، این محصولات را تولید نمی کند و از این رو، ترمیم DNA انجام نمی شود. این جهش ها می تواند موجب افزایش فرکانس تغییرات سرطانی در یک سلول می شود. یک نقص در ژن ترمیم کننده ی DNA در افرادی ایجاد می شود که نسبت به نور فرابنفش، بسیار حساس هستند و میزان بروز سرطان های پوستی در آنها، هزار برابر است. 7 ژن XP وجود دارد که محصول آنها موجب حذف تخریب های ایجاد شده در DNA می شود. یک مثال دیگر از یک بیماری که در ارتباط با نقص در DNA است، سندرم بلوم (Bloom syndrome) است. این سندرم یک اختلال ذاتی است که منجر به افزایش ریسک ابتلا به سرطان، بیماری های ریوی و دیابت، می شود. ژن جهش یافته در سندرم بلوم (BLM) برای حفظ ساختار پایدار کروموزوم ها، مورد نیاز است. افرادی که دارای سندرم بلوم است، دارای احتمال بالایی برای تغییر در جهش هستند. این مسئله بوسیله ی مواد سرطان زا، ایجاد می شود.

چرخه ی سلولی

رشد نرمال سلول ها و تقسیم طبیعی آنها با چرخه ی سلولی انطباق دارد. ایجاد جهش در پروتو-آنکوژن ها و یا ژن های متوقف کننده ی تومور، به مواد سرطانی اجازه می دهد تا بدون یک کنترل مناسب، رشد کنند و تقسیم شوند. این مورد بوسیله ی چرخه ی سلولی ایجاد می شود. رویدادهای اصلی در چرخه ی سلولی در شکل 2 توصیف شده است.
چندین پروتئین زمان بندی این رویدادها را در چرخه ی سلولی، کنترل می کند. این مسئله به طور محکمی کنترل می شود تا بدین صورت اطمینان حاصل کنیم که تقسیم سلولی تنها در زمان ضروری اتفاق افتد. خطا در این تنظیم، نشاندهنده ی شروع سرطان است. سوئیچ های کنترل کننده ی اصلی چرخه ی سلولی، کینازهای وابسته به سیکلین (cyclin-dependent kinases) هستند. هر کیناز وابسته به سیکلین با یک سیکلین خاص، کمپلکس ایجاد می کند. کیناز یک سیکلین، یک پروتئین است که موجب فعال سازی کیناز می شود. بخش کیناز کمپلکس، آنزیمی است که یک فسفات را به پروتئین های مختلف متصل می کند. این اتصال برای پیشرفت چرخه ی سلولی، ضروری است. این فسفات های افزوده شده، موجب می شود تا ساختار پروتئین تغییر کند و این مسئله می تواند کیناز را فعال یا غیر فعال کند. در این حالت، کیناز به فاز G1، S و M تبدیل می شوند.
یک پروتئین مهم در چرخه ی سلولی، p53 است. این پروتئین یک عامل انتقال دهنده می باشد که به DNA می چسبد و انتقال یک پروتئین را فعال سازی می کند. این پروتئین، p21 نامیده می شود. p21 موجب بلوکه شدن فعالیت کیناز وابسته به سیکلین می شود. این بلوکه شدن، زمان مورد نیاز برای ترمیم DNA را پیش از تقسیم شدن سلولی را می دهد. اگر تخریب ایجاد شده بر روی DNA قابل توجه باشد، این تخریب قابلیت ترمیم ندارد و بدین صورت p53 سلول را مجبور می کند تا خودکشی کند. جهش های متداولی که منجر به سرطان می شود، در ژنی ایجاد می شود که p53 تولید می کند. سندرم Li-Fraumeni یک پیش زمینه ی ذاتی از سرطان چندگانه است که از یک سلول مولد (تخمک یا اسپرم) ایجاد می شود که از جهش در p53 ایجاد شده است. سایر پروتئین هایی که موجب متوقف شدن چرخه ی سلولی بوسیله ی مهار کردن کینازهای وابسته به سیکلین می شوند، پروتئین های p16 و RB هستند. تمام این پروتیئن ها، از جمله p53 موجب ایجاد ممانعت در برابر رشد تومور می شود.
سلول های سرطانی نمی توانند تقسیم سلولی را متوقف کنند و بنابراین، چیزی که یک سلول نرمال را از تقسیم شدن، منع می کند، چیست؟ از لحاظ تقسیم سلولی، سلول های نرمال، حداقل در 4 زمینه، از سلول های سرطانی متفاوت هستند.
• سلول های نرمال نیازمند فاکتورهای رشدی هستند تا تقسیم شوند. وقتی از سنتز این فاکتورهای رشد با استفاده از قوانین موجود، ممانعت گردد، این سلول ها، تقسیم سلولی را متوقف می کنند. سلول های سرطانی نیاز به وجود فاکتورهای رشد مثبت، ندارند؛ بنابراین، آنها تقسیم می شوند، خواه این فاکتورها وجود داشته باشد، خواه وجود نداشته باشد. در نتیجه، آنها به عنوان بخشی از بافت، عمل می کنند و به سلول های مستقلی تبدیل می شوند.
• سلول های نرمال، دارای بازدارندگی هستند. یعنی آنها وقتی تقسیم سلولی انجام می دهند که بخواهند یک شکاف را پر کنند اما آنها به محض اینکه سلول های کافی برای پر کردن آن شکاف را تولید کردند، دیگر تقسیم نمی شوند. این ویژگی در سلول های سرطانی وجود ندارد. در واقع این سلول ها، بعد از اینکه در تماس با هم قرار گرفتند نیز به رشد خود ادامه می دهند و موجب می شوند تا توده ی بزرگی از سلول، تشکیل شود.
• سلول های نرمال پیر می شوند و می میرند. آنها با یک شیوه ی کنترل شده و منظم با سلول های جدید، جایگزین می شوند. سلول های نرمال می توانند پیش از مرگ، تنها در حدود 50 بار تقسیم شوند. این مسئله به خاطر قابلیت تکثیر DNA به تعداد محدود، ایجاد می شود. هر زمان، کروموزوم تکثیر می شود، عمر آن کوتاه می شود. در سلول های در حال رشد، آنزیم تلومراز عامل کوتاه شدن عمل کروموزوم است. سلول های با رشد کامل، تلومراز ندارند و از این رو، تعداد دفعات تقسیم سلولی آنها محدود می شود. به هر حال، تلومراز در سلول های سرطانی فعال می شود و اجازه می دهد سلول به طور نامحدود، تقسیم شود.
• سلول های نرمال بعد از زمان مشخصی، دیگر تقسیم نمی شوند و وقتی DNA تخریب می شود و یا زمانی که سلول حالت نرمال ندارد، می میرند. بنابراین، وقتی سلول های سرطانی، تقسیم شدن را ادامه می دهند، آنها حتی تخریب های DNA بیشتری را تجربه می کنند.

عوامل بروز سرطان چیست؟

مدل غالب برای توسعه ی سرطان، جهش در ژن های متوقف کننده ی تومور و آنکوژن هاست. این موارد منجر به بروز سرطان می شود. به هر حال، برخی از دانشمندان با این چالش، به سادگی روبرو می شوند. آنها استدلال می کنند که این مسئله با شکست روبرو می شود که تنوع ژنتیکی موجود در سلول های داخل یک تومور منفرد را توصیف کرد و همچنین این مورد، به اندازه ی کافی نمی تواند بسیاری از ناهنجاری های کروموزومی را که در برخی سلول های سرطانی مشاهده می شود را توجیه کند. یک مدل جایگزین پیشنهاد می دهد که یک سری ژن های اصلی وجود دارد که موجب کنترل تقسیم سلولی می شود. یک جهش در ژن اصلی منجر به تکثیر غیر نرمال کروموزوم ها می شود و این مسئله موجب می شود تا کل بخش های کروموزوم از بین روند و یا تکثیر شوند. این مسئله منجر به تغییر در دوز ژن ها می شود؛ بنابراین، سلول ها یک پروتئین خاص را به میزان اندک یا به میزان بسیار بالا، تولید می کنند. اگر ناهنجاری های کروموزومی بر روی میزان یک یا چند پروتئینی اثر بگذارد که موجب کنترل چرخه ی سلولی می شوند (مانند فاکتورهای رشد یا ممانعت کننده ها در برابر توقف تومور)، سرطان ممکن است ایجاد شود. همچنین شواهد قوی در مورد این مسئله وجود دارد که افزودن شدن بیش از حد گروه های متیل به ژن های درگیر در چرخه ی سلولی، ترمیم DNA و آپوپتوز، در برخی سرطان ها، متداول است. در مورد ایجاد سرطان، ممکن است مکانیزم های چندگانه ای وجود داشته باشد. این مسئله موجب می شود تا تعیین علت ایجاد سرطان، مشکل شود.

بیولوژی تومور

سلول های سرطانی به صورت سلول های مستقل عمل می کنند. این سلول ها بدون کنترل رشد می کنند و تومور تشکیل می دهند. رشد تومور یک سری از مراحل مختلف است. مرحله ی اول، هیپرپلازی (hyperplasia) می باشد. این بدین معناست که سلول های بسیاری وجود دارند که از تقسیم کنترل نشده ی سلولی، منتج شده اند. این سلول ها، به نظر نرمال هستند اما تعییراتی در آنها ایجاد شده است که منجر به برخی تخریب ها بر روی کنترل رشد، هستند. مرحله ی دوم دیسپلازی (dysplasia) است. این مرحله از رشد اضافی، ایجاد می شود. و با تغییرات نابهنجار در سلول ها، همراه است. مرحله ی سوم نیازمند تغییرات بیشتری است و در سلول هایی ایجاد می شود که حتی دارای ناهنجاری های بیشتر هستند و می توانند هم اکنون در یک ناحیه ی وسیع از بافت، توسعه یافته باشند. این سلول ها که عملکرد اصلی خود را از دست می دهند، آناپلاستیک (anaplastic) نامیده می شوند. در این مرحله، به دلیل اینکه تومور هنوز در مکان اولیه ی خود است و حالت تهاجمی ندارد، بدخیم در نظر گرفته نمی شود، این تومور به صورت بالقوه بدخیم است. مرحله ی آخر زمانی رخ می دهد که سلول های موجود در تومور، متاستاز بدهند. این بدین معناست که آنها بتوانند به بافت های اطراف حمله کنند. این سلول ها وارد جریان خون می شوند و در جاهای دیگر از بدن، پخش می شوند. این نوع از تومور، جدی ترین نوع از تومور است اما تمام تومورها به این نقطه نمی رسند. تومورهای غیر تهاجمی، خوش خیم نامیده می شوند.
نوع تومور تشکیل شده، به نوع سلولی وابسته است که در ابتدا جهش داده است. 5 نوع از تومورها وجود دارند:
• آماس سرطان (Carcinomas) از سلول هایی نشئت می گیرد که دارای اپیتالیال تغییر یافته هستند. این سلول ها، سطح پوست ما و ارگان های داخلی بدن را پوشیده است. بیشتر سرطان ها از این نوع هستند.
• تومور بدخیم بافت پیوندی (Sarcomas) از تغییر در ماهیچه ها، استخوان، چربی و یا بافت پیوندی ایجاد می شوند.
• لوسمی (Leukemia) از سلول های سفید بدخیم ایجاد می شود.
• لنفوم (Lymphoma ) سرطان سلول های سیستم لنفاوی است که از مغز استخوان ایجاد می شود.
• میلوماس (Myelomas) سرطان سلول های سفید خون است که وظیفه ی آنها تولید آنتی بادی است.

آنژیوژنز

اگر چه سلول های تومور دیگر به مکانیزم های کنترلی مربوط به سلول های نرمال، وابسته نیستند، آنها هنوز نیازمند مواد مغذی و اکسیژن هستند تا بدین صورت، رشد کنند. تمام بافت های زنده بوسیله ی رگ های خونی، تغذیه می شوند. این رگ ها، مواد مغذی و اکسیژن را به هر کدام از سلول ها، می رسانند. وقتی تومورها بزرگ شوند، سلول های موجود در مرکز، دیگر از رگ های خونی نرمال، مواد مغذی دریافت نمی کنند. برای مهیا شدن خون برای تمام سلول ها در تومور، این ضروری است که رگ های خونی جدید تشکیل شوند و بدین شکل مواد مغذی وارد همه ی سلول ها شود. در یک فرایند که آنژیوژنز (angiogenesis) نامیده می شود، سلول های تومور فاکتورهای رشدی تولید می کنند که موجب القای تشکیل رگ های خونی با ظرفیت بالا می شود. سلول های رگ های خونی تقسیم می شوند و رگ های خوبی با ظرفیت بالاتری ایجاد می کند. به هر حال، در این حالت، تومور فاکتورهای رگ زایی ایجاد می کنند که بموجب آنها، این سلول های رگ خونی تقسیم می شوند. بدون ایجاد رگ های خونی اضافی بواسطه ی فرایند آنژیونز، تومورها نمی توانند از نیم میلی متر، بزرگتر شود.
بدون وجود یک منبع خون رسانی، سلول های تومور همچنین توانایی پخش شدن و یا متاستاز به بافت های جدید را ندارد. سلول های تومور می توانند از میان دیواره ی رگ های خون رسانی، با سرعت نیم میلیون سلول در هر روز، عبور کند. به هر حال، تمام سلول های موجود در یک تومور، آنژیوژنز نیستند. هم سلول های آنژیوژنز و هم غیر آنژیوژنز در یک تومور، از میان رگ های خون عبور می کنند و پخش می شوند. به هر حال، سلول های غیر آنژیوژنز، وقتی در مکان های دیگر رشد کنند، تومورهایی نهفته ایجاد می کنند. در عوض، سلول های آنژیوژنز به سرعت در مکان های جدید قرار می گیرند و با رشد و تولید رگ های جدید، موجب رشد سریع تومور می شوند.
چگونه تومورها شروع به تولید فاکتورهای آنژیوژنز می کنند؟ یک آنکوژن به نام BCL2، موجب افزایش تولید تحریک کننده قوی برای بوجود آمدن آنژیوژنز می شود. پس، این به نظر می رسد که آنکوژن ها در سلول های تومور، ممکن است موجب افزایش میزان ژن هایی شوند که فاکتورهای آنژیوژنز، ایجاد می کنند. حداقل 50 فاکتور آنژیوژنز وجود دارد و تولید بسیاری از آنها بوسیله ی انواع مختلفی از آنکوژن ها، بیشتر می شود. بنابراین، آنکوژن ها در برخی از سلول های تومور، اجازه می دهند تا سلول ها فاکتورهای آنژیوژنز، تولید کنند. سلول های ثانویه ی تولید شده از این سلول ها، نیز فاکتورهای آنژیوژنز تولید می کنند بنابراین، جمعیت سلول های آنژیوژنز به همراه اندازه ی تومور، افزایش می یابد.
آنژیوژنز در سرطان، تا چه میزان اهمیت دارد ؟ تومورهای نهفته آنهایی هستند که دارای رگ های خونی نیستند. قطر آنها عموما از نیم میلی متر کمتر است. چندین مطالعه کالبد شکافی که در آن، مبتلایان به تروما مورد بررسی از لحاظ تومور قرار گرفتند، این نشان داده شد که 39 % از زنان دارای سن بین 40 تا 50 سال، دارای تومورهای کوچک سینه بوده اند. در حالی که 46 % از مردان دارای سن 60 تا 70 سال، دارای تومورهای کوچک پروستات بوده اند. این شگفت آور است که 98 % از افرادی که سنی بین 50 تا 70 سال دارند، نیز دارای تومورهای کوچک تیروئید هستند. به هر حال، برای این گروه های سنی، شیوع این سرطان های خاص، برای تیروئید، تنها یک دهم از یک درصد و برای سرطان سینه و پرستات، یک درصد است. نتیجه ی این مسئله، اینکه، شیوع تومورهای پنهان در مقایسه با سرطان، بیشتر است. بنابراین، آنژیوژنز یک مسئله ی حیاتی برای پیشرفت تومورهای نهفته و تبدیل آن به سرطان است.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.