Ljudsko tijelo sastoji se od triliona ćelija – osnovnih građevnih jedinica svakog složenog organizma.
Ove ćelije obično sarađuju kako bi formirale organe poput srca, jetre i kože. Da bi mogle zajednički funkcionirati, ćelije moraju imati određene osobine. Na primjer, moraju se moći dijeliti u pravo vrijeme kako bi stvorile nove ćelije, ostati na mjestu gdje su potrebne i ne smiju istiskivati okolne ćelije.
Rak nastaje kada ćelije u tijelu postanu abnormalne i počnu rasti nekontrolisano. To je uzrokovano određenim promjenama u genima ćelije.
Šta su geni?
Geni su dijelovi DNK unutar svake ćelije. Oni ćeliji daju uputstva kako da stvara proteine koji su joj potrebni za funkcioniranje. Svaki gen sadrži kod (uputstva) za stvaranje određenog proteina, a svaki protein ima specifičnu funkciju. Na primjer, neki geni kodiraju proteine koji pomažu ćeliji da raste i dijeli se. Drugi geni kodiraju proteine koji pomažu da se rast ćelija drži pod kontrolom.
Geni se nalaze unutar kromosoma, koji su duge niti DNK prisutne u svakoj ćeliji. Svaki kromosom sadrži mnogo različitih gena.
Većina ljudskih ćelija ima 23 para kromosoma. Jedan kromosom iz svakog para nasljeđuje se od majke, a drugi od oca. Zbog toga djeca često liče na svoje roditelje i zbog toga se određene bolesti mogu prenositi u porodici.
Ekspresija gena
Sve ćelije u tijelu imaju iste gene, ali svaka ćelija koristi samo one gene koji su joj potrebni. To znači da u pravo vrijeme „uključuje“ (aktivira) potrebne gene, dok druge „isključuje“. Ovaj proces se naziva ekspresija gena. Uključivanjem nekih gena i isključivanjem drugih, ćelija postaje specijalizirana – na primjer, postaje mišićna ćelija ili ćelija kostiju. Neki geni su stalno aktivni jer proizvode proteine koji su potrebni za osnovne funkcije ćelije. Drugi geni se gase kad više nisu potrebni, ali se mogu ponovo aktivirati ako zatrebaju.
Promjene u genima
Iako svi imamo uglavnom isti skup gena, postoje razlike koje nas čine jedinstvenima.
„Kod“ ili „plan“ svakog gena sastoji se od hemikalija koje se zovu nukleotidi. DNK se sastoji od četiri nukleotida (A, T, G i C), koji funkcionišu poput slova u abecedi. Svaki gen je dugačak lanac nukleotida, a njihov redoslijed daje ćeliji uputstvo kako da napravi određeni protein.
Varijante gena i mutacije
Kod nekih osoba dolazi do promjena u nukleotidima gena, što se naziva varijantama (ili mutacijama). Na primjer, jedno „slovo“ može biti zamijenjeno drugim, ili jedno ili više „slova“ može nedostajati, u poređenju s većinom gena kod drugih ljudi.
Varijante gena mogu imati različite učinke na proteine za koje kodiraju. Na primjer:
- Neke varijante možda neće imati nikakav vidljiv učinak na protein.
- Neke varijante mogu izazvati male promjene – na primjer, protein može imati nešto drugačiji oblik i biti nešto manje efikasan od „normalnog“ proteina.
- Druge varijante mogu imati veće posljedice – na primjer, protein možda uopće ne funkcioniše.
Varijante koje utiču na proteine mogu uticati na sve ćelije koje sadrže tu varijantu, a ponekad i na cijelo tijelo.
Ukupni efekti pojedinih varijanti gena ne moraju nužno biti „dobri“ ili „loši“. Na primjer, genetske varijante objašnjavaju razlike u boji kose ili očiju. S druge strane, neke varijante mogu dovesti do bolesti (poput raka) ili povećati rizik za razvoj bolesti. Takve varijante nazivaju se patogenim varijantama. (To je ono na što većina ljudi misli kada čuje riječ mutacija.)
Kada nastaju genetske mutacije?
Genetske mutacije mogu biti naslijeđene od roditelja (što znači da je osoba uvijek imala tu mutaciju), ali se mogu javiti i bilo kada tokom života.
Naslijeđene mutacije gena i rak
Naslijeđena mutacija gena prenosi se od roditelja i prisutna je u prvoj ćeliji (nakon što jajna ćelija bude oplođena spermatozoidom) koja će kasnije formirati cijelo tijelo osobe. Pošto sve ćelije u tijelu potiču iz te prve ćelije, mutacija je prisutna u svakoj ćeliji i može se prenijeti na naredne generacije. Ova vrsta mutacije naziva se i mutacija germinativne linije (jer su ćelije koje se razvijaju u jajašca i spermatozoide poznate kao germinativne ćelije) ili nasljedna mutacija.
Obično je potrebno više od jedne mutacije gena da bi ćelija postala kancerozna. Međutim, kada osoba naslijedi abnormalnu kopiju gena, njene ćelije već imaju jednu mutaciju, što olakšava (i ubrzava) pojavu dodatnih mutacija koje mogu dovesti do nastanka kancerozne ćelije. Zbog toga rak povezan s naslijeđenim mutacijama često nastaje ranije u životu nego isti tip raka koji nije naslijeđen.
Naslijeđene mutacije gena nisu glavni uzrok većine karcinoma.
Stečene mutacije gena i rak
Stečena mutacija gena nije naslijeđena. Umjesto toga, razvija se tokom života osobe. Stečene mutacije nastaju u jednoj ćeliji i zatim se prenose na sve nove ćelije koje iz nje nastanu. Ova mutacija se ne može prenijeti na potomstvo jer ne utiče na ćelije sperme ili jajne ćelije. Ova vrsta mutacije također se naziva sporadična mutacija ili somatska mutacija.
Stečene mutacije mogu nastati iz različitih razloga. Ponekad nastaju kada je DNK ćelije oštećena – na primjer, nakon izlaganja zračenju ili određenim hemikalijama. Ali, često se ove mutacije javljaju nasumično, bez spoljašnjeg uzroka. Na primjer, tokom složenog procesa dijeljenja ćelije, mora se napraviti kopija cjelokupne DNK, a tada ponekad dolazi do grešaka (mutacija). Svaki put kada se ćelija dijeli, postoji nova prilika da dođe do mutacija gena. Broj mutacija u našim ćelijama se može akumulirati s vremenom, što objašnjava zašto se rizik od raka povećava s godinama.
Stečene mutacije gena daleko su češći uzrok raka nego naslijeđene mutacije.
Drugi načini promjene aktivnosti gena
Određene promjene unutar ćelija koje mogu dovesti do raka ne uključuju varijante gena ili mutacije. Ćelije mogu uključivati ili isključivati gene i na druge načine, a neki od tih procesa mogu uticati na rast i dijeljenje ćelije.
Kao što je ranije spomenuto, različiti geni su aktivniji u različitim vrstama ćelija. Čak i unutar jedne ćelije, neki geni su aktivni u određeno vrijeme, dok su u drugo vrijeme neaktivni. Aktivacija ili deaktivacija gena u ovom slučaju ne uključuje promjene u redoslijedu DNK, već se dešava putem drugih mehanizama poznatih kao epigenetske promjene. Postoji nekoliko vrsta ovih promjena:
- Metilacija DNK: Kod ove promjene, mala hemijska grupa poznata kao metilna grupa se veže za DNK, čime se onemogućava pokretanje procesa stvaranja proteina. Na taj način se gen efektivno isključuje. Suprotno tome, uklanjanje metilne grupe (proces poznat kao demetilacija) može uključiti gen.
- Acetilacija histona / modifikacija histona: Kromosomi se sastoje od niti DNK omotanih oko proteina zvanih histoni. Histoni se mogu promijeniti dodavanjem (ili uklanjanjem) male hemijske grupe zvane acetilna grupa. Dodavanje acetilnih grupa (acetilacija) može aktivirati (uključiti) taj dio kromosoma, dok njihovo uklanjanje (deacetilacija) može deaktivirati gen.
Lijekovi koji se zovu inhibitori histon deacetilaze (HDAC inhibitori) mogu pomoći u liječenju nekih vrsta raka tako što uključuju gene koji pomažu u kontroli rasta i dijeljenja ćelija.
- RNA interferencija: U svakoj ćeliji, DNK služi kao dugoročno skladište naših gena. Ali, DNK se ne nalazi na mjestu gdje se proteini stvaraju. Da bi se protein mogao proizvesti, najprije mora nastati njegova kopija u obliku glasničke RNK (mRNK), koja prenosi uputstva do dijela ćelije gdje se proteini prave. mRNK se koristi samo kratko vrijeme, a zatim se razgrađuje. Ako ćeliji ponovo zatreba taj protein, ona napravi novu mRNK.
RNA interferencija je još jedan način da ćelija isključi gene. Ćelija može proizvesti druge oblike RNK koji se vežu za mRNK. Ovo može dovesti do njenog razgradnje ili spriječiti da isporuči svoj kod.
Lijekovi koji ciljaju oblike RNK uključene u RNA interferenciju se razvijaju. Ovi lijekovi mogu pomoći da se isključe specifični geni koji uzrokuju rak.
Kako promjene u genima mogu uticati na rizik od raka
Neki geni normalno pomažu u kontroli kada se ćelije rastu, dijele, popravljaju greške u DNK ili odumiru kada je potrebno. Ako ti geni ne funkcionišu pravilno, to može povećati rizik od raka. Na primjer:
- Mutacije gena mogu uzrokovati onkogene
Promjene u genima koji inače pomažu ćelijama da rastu, dijele se ili prežive, mogu učiniti te gene previše aktivnim i pretvoriti ih u onkogene. Takvi geni mogu izazvati nekontroliran rast ćelija. - Mutacije gena mogu isključiti tumorske supresorske gene
Geni koji normalno drže dijeljenje ćelija pod kontrolom ili uzrokuju odumiranje ćelija u pravo vrijeme nazivaju se geni koji suzbijaju tumore. Promjene koje ih isključe mogu dovesti do nekontrolisanog rasta ćelija. - Mutacije gena mogu isključiti gene za popravak DNK
Neki geni normalno popravljaju greške u DNK. Promjene koje isključe ove gene mogu dovesti do nakupljanja grešaka u DNK, što može uzrokovati nekontrolisan rast ćelija.
Kako ove promjene uzrokuju rak
Promjene DNK koje stvaraju onkogene ili isključuju gene koji suzbijaju tumore ili popravljaju DNK mogu dovesti do raka, ali obično je potrebno više genetskih promjena da bi ćelija postala kancerozna. Za više informacija, pogledajte; Onkogeni, tumorski supresorski geni i geni za popravak DNK.
Promjene u nekim drugim genima ne dovode direktno do raka, ali mogu povećati vjerovatnoću da osoba oboli. Na primjer, neke promjene gena mogu otežati tijelu da razgradi toksine iz duhanskog dima. Kod pušača, osobe s tim promjenama gena mogu imati veći rizik od raka pluća i drugih oblika raka povezanih s pušenjem.
Genetske promjene također mogu igrati ulogu u drugim stanjima koja utiču na rizik od raka. Određene varijante gena mogu uticati na tjelesnu težinu. Osobe s viškom kilograma imaju veći rizik za neke vrste raka, pa te varijante mogu indirektno uticati na rizik od raka.
Genetske varijante i druge promjene su česte. Svi ih imamo, a njihov kumulativni učinak može uticati na naš rizik od raka.
Korisno je pročitati: Genomsko i genetičko testiranje i rak.
Pročitajte i ostale tekstove na našem blogu.
Izvor: American Cancer Society
