Zmiany nowotworowe - implikacje w genetycznej identyfikacji osób.pdf - 2006 - siomak

Ireneusz So³tyszewski

Joanna K. Purzycka

Jolanta Powierska-Czarny

Igor Olewiecki

Zmiany nowotworowe

– implikacje w genetycznej identyfikacji osób

Wstêp

cji. Niemniej nale¿y zwróciæ równie¿

uwagê na mo¿liwoœæ dzia³ania ró¿-

nych czynników mutagennych, które

mog¹ prowadziæ do zmiany profilu

genetycznego [6]. Identyfikacja tych

zmian sta³a siê przedmiotem dyskusji

nad potencjalnymi problemami inter-

pretacyjnymi w analizie polimorfizmu

loci STR na potrzeby identyfikacji

osobniczej oraz ustalania pokrewieñ-

stwa.

Szczególnie du¿e morfologiczne po-

dobieñstwo do zdrowych tkanek wy-

kazuj¹ nowotwory ³agodne. Mog¹

one w pewnym, na ogó³ jednak ogra-

niczonym, zakresie wype³niaæ te sa-

me funkcje co tkanki zdrowe. Typo-

wymi nowotworami ³agodnymi s¹ na

przyk³ad gruczolaki, t³uszczaki, w³ók-

niaki, nerwiaki, miêœniaki, oponiaki,

naczyniaki, chrzêstniaki, kostniaki

i inne. Nowotwory z³oœliwe najczê-

œciej wywodz¹ siê z tkanki nab³onko-

wej, a dok³adnie z tkanki ektodermal-

nej i endodermalnej, i okreœlane s¹

jako raki (³ac. carcinoma) [9]. Inne

nowotwory z³oœliwe, pochodz¹ce

z tkanek nienab³onkowych (pocho-

dzenia mezenchymalnego), nosz¹

nazwê miêsaków (³ac. sarcoma)

i ch³oniaków (³ac. lymphoma). Guzy

nowotworowe przybieraj¹ ró¿ne

kszta³ty i formy. Guzy niez³oœliwe s¹

na ogó³ otorbione, a rosn¹c, przybie-

raj¹ formy kuliste albo elipsoidalne,

czyli typowe dla w³ókniaków, nerwia-

ków, nerwiako-w³ókniaków lub t³usz-

czaków. Zachodz¹ca ze zmienn¹

szybkoœci¹, ró¿nokierunkowa prolife-

racja komórek nowotworowych po-

woduje, ¿e kszta³ty, które przybiera

nowotwór, s¹ czêsto nieregularne

i pozbawione jakiejkolwiek symetrii.

Pierwotnie nowotwór pojawia siê

i rozrasta w obrêbie tkanki macierzy-

stej. Przez pewien czas komórki no-

wotworowe, pomimo zdolnoœci do

niekontrolowanego podzia³u, pozo-

staj¹ w obrêbie tkanki, z której siê

wywodz¹, gdy¿ nie s¹ w stanie prze-

kroczyæ wewn¹trznarz¹dowych natu-

ralnych barier, które oddzielaj¹ od

siebie poszczególne tkanki. Taki ro-

dzaj wczesnej postaci nowotworu

Kryminalistyka od wielu lat posi³-

kuje siê zdobyczami ró¿nych ga³êzi

nauk biologicznych. Dziêki osi¹gniê-

ciom takich dziedzin jak immunolo-

gia, biochemia i genetyka dostêpne

sta³y siê nowe skuteczne narzêdzia

identyfikacji na potrzeby organów œci-

gania i wymiaru sprawiedliwoœci.

Profilowanie genetyczne jako jed-

na z najskuteczniejszych strategii te-

go typu pozwala na badania zarówno

w warunkach przy¿yciowych, np.

w dochodzeniu rodzicielstwa, pokre-

wieñstwa, udowodnieniu faktu zamia-

ny noworodków, ustaleniu to¿samo-

œci osób m.in. z zespo³em utraty pa-

miêci itp., jak równie¿ w przypadkach

post mortem, np. w identyfikacji

zw³ok lub szcz¹tków ludzkich [14].

Zastosowanie tej metody pozwala

równie¿ na efektywne profilowanie

DNA nawet z niewielkiej iloœci mate-

ria³u biologicznego zabezpieczonego

w trakcie oglêdzin miejsca zdarzenia

[3].

Metod¹ powszechnie stosowan¹

w procedurach identyfikacyjnych jest

analiza polimorficznych sekwencji

mikrosatelitarnych, czyli krótkich po-

wtórzeñ tandemowych (STR – Short

Tandem Repeat), z u¿yciem techniki

PCR (Polymerase Chain Reaction –

³añcuchowa reakcja polimerazy). Za-

let¹ stosowania tego prostego i szyb-

kiego sposobu analizy jest relatywnie

ma³a liczba artefaktów i niespecyficz-

nych wyników reakcji [3, 25]. Dodat-

kow¹ zalet¹ jest równie¿ znikome

prawdopodobieñstwo powtórzenia

siê takiego samego genotypu w okre-

œlonej i przebadanej ludzkiej popula-

Œrodowiskowe i genetyczne

uwarunkowania procesu

powstawania nowotworu

Nowotwór jest szczególnym ro-

dzajem utworzonej de novo tkanki ¿y-

wego, ukszta³towanego ju¿ organi-

zmu, która powsta³a pod wp³ywem

czynników kancerogennych ró¿nego

pochodzenia. W przypadku kancero-

genezy, czyli mutacji i rozrostu komó-

rek nowotworowych, dochodzi do za-

chwiania mechanizmów obronnych

organizmu szczególnie zwi¹zanych

ze wzrostem i ró¿nicowaniem siê za-

równo miejscowych, dzia³aj¹cych na

poziomie tkankowym i narz¹dowym,

jak i ogólnoustrojowych, zw³aszcza

immunologicznych. Nowotwory na

ogó³ tworz¹ siê na bazie tkanek, wiêc

z komórek zró¿nicowanych struktu-

ralnie i funkcjonalnie wyspecjalizowa-

nych. Tylko w nielicznych przypad-

kach s¹ one formowane z komórek

omnipotencjalnych, czyli prekursoro-

wych, niewyspecjalizowanych, np.

z pierwotnych komórek hematopo-

etycznych szpiku kostnego. Nowo-

twory bardzo czêsto strukturalnie

przypominaj¹ tkankê, z której po-

wsta³y w procesie kancerogenezy.

PROBLEMY KRYMINALISTYKI 253/06

z³oœliwego nosi nazwê raka miejsco-

wego albo raka nieinwazyjnego. Na

dalszym etapie rozwoju nowotwór

jest zdolny do naciekania do s¹sied-

nich warstw tkanki macierzystej,

a nastêpnie innych, dalszych tkanek

narz¹du.

Transformacja nowotworowa,

czyli przekszta³cenie siê komórki

prawid³owej w nowotworow¹, jest

procesem z³o¿onym i wieloetapo-

wym, bêd¹cym konsekwencj¹ zmian

w wielu ró¿nych genach, których

produkty s¹ istotne dla prawid³owe-

go przebiegu procesów wzrostu,

proliferacji, ró¿nicowania i apoptozy

komórki. Zmiany w genomie prowa-

dz¹ce do procesu kancerogenezy

w oko³o 20% przypadków wynikaj¹

z wp³ywu czynników œrodowisko-

wych, tzw. czynników kancerogen-

nych, natomiast w pozosta³ych 80%

z predyspozycji genetycznych. Do

czynników œrodowiskowych zalicza

siê g³ównie substancje chemiczne,

a przede wszystkim powszechnie

znane produkty smo³y tytoniowej:

wolne rodniki, benzopiren, aminy

aromatyczne, nitrozaminy, a tak¿e

substancje nieorganiczne takie jak:

arsen, chrom, nikiel, zwi¹zki aroma-

tyczne – antraceny, zwi¹zki smo³o-

wate oraz inne substancje, jak np.

akrylamid [5] czy bromek etydyny.

Bardzo silnym onkogenem jest te¿

azbest. Spoœród substancji pocho-

dzenia organicznego do najwa¿niej-

szych kancerogenów zaliczane s¹

aflatoksyny i kwas arystocholowy.

W grupie innych œrodowiskowych

czynników kancerogennych znajdu-

je siê m.in. promieniowanie ultrafio-

letowe, bêd¹ce powodem 90% no-

wotworów skóry, oraz promieniowa-

nie jonizuj¹ce i rentgenowskie.

Oprócz zwi¹zków chemicznych

i czynników fizycznych tak¿e niektó-

re wirusy i bakterie uwa¿a siê za

wa¿ne czynniki rakotwórcze. Stwier-

dzono, ¿e Papillomavirus jest bez-

poœrednim czynnikiem powoduj¹-

cym raka szyjki macicy, HCV (Hepa-

titis C Virus – wirus zapalenia w¹tro-

by typu C) mo¿e wywo³aæ raka w¹-

troby, a bakteria Helicobacter pylori

jest w stanie spowodowaæ powsta-

nie nowotworu ¿o³¹dka [16, 38].

Predyspozycje osobnicze zwi¹za-

ne z mutacjami w genach naprawy

DNA oraz w genach supresorowych

przyczyniaj¹ siê do zachorowañ na

tzw. genetycznie uwarunkowane no-

wotwory, które stanowi¹ od 5 do 10%

wszystkich przypadków. Pozosta³a

czêœæ zachorowañ spowodowana

jest predyspozycjami genetycznymi

zwi¹zanymi z polimorfizmem genów,

których produkty uczestnicz¹ w me-

tabolizowaniu i usuwaniu czynników

rakotwórczych z organizmu (detoksy-

kacja), oraz z polimorfizmem genów

koduj¹cych enzymy systemów na-

prawy DNA [23, 28]. Do nowotworów

silnie dziedzicznie uwarunkowanych,

w których mutacje genetyczne maj¹

charakter dominuj¹cy i dziedziczone

s¹ autosomalnie, nale¿¹: rak piersi

i rak jajnika (mutacja genów BRCA1

i BRCA2) [4, 32], rak jelita grubego

(mutacja genu APC lub genu

HNPCC) oraz siatkówczak (mutacja

genu RB). Powodem dziedzicznego

wystêpowania raka piersi, miêsaków

i glejaków s¹ miêdzy innymi mutacje

w genie TP53.

Niezale¿nie od czynnika mutagen-

nego wszystkie procesy prowadz¹ce

do stopniowego, ale ukierunkowane-

go przekszta³cenia komórek prawi-

d³owych fizjologicznie w komórki no-

wotworowe nosz¹ nazwê transforma-

cji nowotworowej. Proces ten cechu-

je siê nastêpuj¹cymi parametrami,

sta³ymi dla wszystkich procesów po-

wstawania nowotworów niezale¿nie

od rodzaju nowotworu, który powsta-

je w jego wyniku:

– zmniejszon¹ zale¿noœci¹ komó-

rek od czynników wzrostowych,

– utrat¹ zdolnoœci do kontaktowe-

go zahamowania wzrostu komó-

rek,

– zdolnoœci¹ do nieograniczonej

liczby podzia³ów komórkowych,

– zdolnoœci¹ do mno¿enia siê bez

kontaktu z pod³o¿em.

Fenotyp komórek nowotworowych

ulega ci¹g³ej zmianie, tak¿e podczas

procesu kancerogenezy. Zdolnoœæ do

rozsiewu nowotworowego i pojawie-

nia siê odpornoœci osobniczej na leki

stosowane w terapii onkologicznej s¹

skutkiem dalszego rozwoju procesu

powstawania nowotworu, który jest

wynikiem postêpuj¹cej selekcji klo-

nów protoonkogenów i kolejnych mu-

tacji genetycznych. Nie wszystkie

zmiany w materiale genetycznym

prowadz¹ do powstania komórek no-

wotworowych. Zmiany te dotycz¹ ge-

nów, których produkty maj¹ wp³yw na

proces wzrostu i atrofii komórek,

a tak¿e ich podzia³ów, zdolnoœci do

oddzia³ywania z s¹siednimi komórka-

mi i zrêbem komórkowym, apoptozy

oraz zdolnoœci do indukcji angioge-

nezy. Uszkodzenia w systemie na-

prawy DNA prowadz¹ do pog³êbiania

siê stopnia uszkodzenia materia³u

genetycznego, a co za tym idzie – do

narastaj¹cej niestabilnoœci genomu.

Kolejnym efektem procesu destabili-

zacji jest zró¿nicowanie siê komórek

nowotworowych. Czêœæ z nich naby-

wa zdolnoœæ migracji do s¹siednich

komórek i tkanek, czyli do tworzenia

przerzutów nowotworowych.

Statystyka nowotworów

Czêstoœæ wystêpowania chorób

nowotworowych w ró¿nych popula-

cjach waha siê od 1000 do 4000 no-

wych przypadków na 1 mln miesz-

kañców [31]. Z danych szacunko-

wych dotycz¹cych Polski drugiej po-

³owy lat 90. wynika, ¿e najczêœciej

wystêpuj¹cymi nowotworami z³oœli-

wymi u mê¿czyzn by³y nowotwory

z³oœliwe: p³uc (34,4% wszystkich za-

chorowañ na raka), ¿o³¹dka (9,0%),

gruczo³u krokowego (5,9%) i odbytni-

cy (4,5%). U kobiet statystyka ta wy-

gl¹da³a nastêpuj¹co: rak piersi

(14,1% zachorowañ), p³uc (10,1%),

¿o³¹dka (6,8%) oraz szyjki macicy

(6,0%). Z danych zamieszczonych

w Biuletynie Centrum Onkologii wyni-

ka, ¿e choroby nowotworowe s¹

obecnie przyczyn¹ oko³o 20%

wszystkich zgonów w Polsce, a ich

liczba gwa³townie roœnie. W roku

1963 zanotowano 34500 przypadków

raka, a w roku 1996 ju¿ 77500 przy-

padków, przy czym szybszy wzrost

liczby zachorowañ zaobserwowano

wœród mê¿czyzn (w tym czasie liczba

zgonów mê¿czyzn wzros³a 2,6 razy,

a kobiet – 2 razy). Dynamika wzrostu

liczby zachorowañ na nowotwory z³o-

œliwe w Polsce nale¿y do najwy¿-

PROBLEMY KRYMINALISTYKI 253/06

szych w Europie [7, 19]. Przyczynami

tego stanu jest wysoka ekspozycja

na czynniki ryzyka oraz niska sku-

tecznoœæ wczesnej diagnostyki i le-

czenia.

Czêstoœæ wystêpowania nowotwo-

rów z³oœliwych jest silnie skorelowa-

na z wiekiem osób chorych. Najwiêk-

sz¹ liczbê zgonów na skutek chorób

nowotworowych notuje siê w najstar-

szych grupach wiekowych (75–84 la-

ta) bez wzglêdu na p³eæ. Nadal utrzy-

muj¹ siê du¿e ró¿nice w wystêpowa-

niu nowotworów z³oœliwych (a w kon-

sekwencji zgonów przez nie wywo³a-

nych) wœród kobiet i mê¿czyzn oraz

pomiêdzy umieralnoœci¹ na raka na

terenach wiejskich a w miastach,

gdzie odsetek przypadków œmiertel-

nych jest wyraŸnie wy¿szy [31].

Zwiêkszona umieralnoœæ wskutek

nowotworów z³oœliwych wynika

przede wszystkim ze wzrostu zagro-

¿enia tzw. nowotworami tytoniozale¿-

nymi (nale¿¹ do nich nowotwory z³o-

œliwe jamy ustnej, gard³a, prze³yku,

krtani, p³uc, pêcherza moczowego,

trzustki, nerek). Za schorzenia przy-

czynowo s³abiej zwi¹zane z paleniem

tytoniu uwa¿ane s¹ tak¿e nowotwory

¿o³¹dka, nosa, warg oraz bia³aczki

[11]. Przyk³adem mo¿e tu byæ rak ja-

my ustnej, na którego zachorowal-

noœæ stale wzrasta i dochodzi ju¿ do

wartoœci 7% wœród nowotworów roz-

poznawanych na œwiecie u mê¿-

czyzn. W Polsce osi¹ga on wartoœæ

4,4% u mê¿czyzn i 1,4% u kobiet.

W ostatnim 30-leciu obserwuje siê

ponad dwukrotny wzrost zgonów wy-

wo³anych nowotworami jamy ustnej.

Wzrost ten obserwowany jest

zw³aszcza wœród mê¿czyzn: w grupie

wiekowej 35–64 lat wykazuje ponad

czterokrotny wzrost zachorowalnoœci

[31, 38]. Zjawisko to mo¿emy t³uma-

czyæ przede wszystkim wp³ywem ta-

kich czynników patogennych jak pa-

pierosy i alkohol, na które w wiêk-

szym stopniu nara¿eni s¹ mê¿czyŸni.

ba powtarzaj¹cych siê sekwencji

zwykle waha siê w granicach od 2 do

100 i mo¿e stanowiæ marker ró¿nicu-

j¹cy osobników. W rzadkich przypad-

kach, najczêœciej patologicznych,

liczba powtórzeñ mo¿e osi¹gaæ set-

ki, a nawet tysi¹ce [2]. £¹czna d³u-

goœæ odcinka mikrosatelity mo¿e wy-

nosiæ od 100 do 600 pz. Sekwencje

te zlokalizowane s¹ czêœciej w eu-

chromatynie, wystêpuj¹ te¿ w cen-

tromerach i telomerach. Elementem

wego”, którego funkcje fizjologiczne

nie s¹ do koñca poznane. Istotn¹

konsekwencj¹ takiego stanu rzeczy

mo¿e byæ selektywna obojêtnoœæ

ci¹gów i zwi¹zana z tym mo¿liwoœæ

swobodnej ewolucji zgodnie z mode-

lem naturalnym [21]. Wysoka podat-

noœæ ci¹gów prostych powtórzeñ se-

kwencji na mutacje i wynikaj¹cy

z niej polimorfizm d³ugoœci czyni¹

z sekwencji powtarzaj¹cych siê bo-

gate Ÿród³o zmiennoœci fenotypowej.

GTCAA ( GT )n ATT – motyw 2-nukleotydowy

GTCAA GT GT GT GT GT GT ATT – motyw 2-nukleotydowy, 6 powtórzeñ

GGG ( ATCT )n CTA – motyw 4-nukleotydowy

GGG ATCT ATCT ATCT ATCT CTA – motyw 4-nukleotydowy, 4 powtórzenia

Ryc. 1. Przyk³adowe motywy STR

Fig. 1. Examples of STR patterns

podstawowym mo¿e byæ dwunukle-

otyd [(AG)n; (AC)n; (AT)n; (CA)n;

(CG)n i in.], trójnukleotyd [(TCT)n;

(TTG)n; (ATT)n; (TAA)n i in.] lub

czteronukleotyd [(TATG)n; (AGTG)n;

(GACA)n i in.]. Mikrosatelity mog¹

wystêpowaæ jako powtórzenia iden-

tycznych sekwencji lub przedzielone

krótkimi wstawkami sk³adaj¹cymi siê

z kilku nukleotydów. W formie z³o¿o-

nej sekwencje wystêpuj¹ jako ci¹gi

dwóch lub wiêcej rodzajów powta-

rzaj¹cych siê motywów (ryc. 1). Oce-

nia siê, ¿e wszystkie sekwencje typu

STR obejmuj¹ ³¹cznie oko³o 3%

ludzkiego genomu [22]. Zarówno za-

wartoœæ, jak i rozmieszczenie ró¿-

nych powtórzeñ tego typu w geno-

mie s¹ silnie zró¿nicowane. Sekwen-

cje STR wystêpuj¹ najczêœciej w re-

gionach niekoduj¹cych. Wyj¹tkiem

s¹ tutaj ci¹gi powtórzeñ trój- i sze-

œcionukleotydowych, które s¹ niemal

dwukrotnie czêstsze w eksonach ni¿

w intronach i regionach miêdzygeno-

wych. Ich pozytywna selekcja w eks-

onach sugeruje, ¿e mog¹ one mieæ

znaczenie funkcjonalne [15, 25], nie-

mniej jednak dominuje pogl¹d, ¿e

wiêkszoœæ sekwencji STR nale¿y do

tzw. junk DNA, czyli „DNA œmiecio-

Mutacje wystêpuj¹ce w sekwen-

cjach STR prowadz¹ przede wszyst-

kim do zmian w iloœci podstawowych

powtórzeñ, choæ w ich wyniku mog¹

powstaæ allele z niepe³n¹ jednostk¹

repetytywn¹ lub z zaburzonym ci¹-

giem powtórzeñ. Czêstoœæ, z jak¹

w wyniku mutacji w sekwencjach mi-

krosatelitarnych pojawiaj¹ siê nowe

warianty polimorfizmu, szacuje siê na

oko³o 1,2%, chocia¿ wielkoœæ ta jest

zmienna i zale¿y od d³ugoœci rdzenia,

struktury elementu oraz po³o¿enia

w chromosomie [37]. Polimorfizm

uk³adów STR wynika z ich podatno-

œci na mutacjê polegaj¹c¹ na addycji

b¹dŸ delecji pojedynczej kopii ele-

mentu rdzeniowego [24]. Poszcze-

gólne allele ró¿ni¹ siê zatem od sie-

bie liczb¹ pe³nych powtórzeñ jed-

nostki repetytywnej, choæ mo¿liwe

jest wystêpowanie w sekwencjach

STR niepe³nych powtórzeñ lub muta-

cji punktowych [26]. Powstawanie

tych zmiennoœci mo¿e byæ spowodo-

wane zarówno poprzez zwiêkszenie,

jak i zmniejszenie wielkoœci alleli

o jedno powtórzenie (stepwise muta-

tion model – SMM) lub o wiele powtó-

rzeñ (two-phase model) [8,18].

Zmiennoœæ sekwencji STR mo¿e wy-

Znaczenie sekwencji

mikrosatelitarnych

Sekwencje STR sk³adaj¹ siê z po-

wtarzaj¹cych siê motywów zawiera-

j¹cych od 1 do 6 nukleotydów. Licz-

PROBLEMY KRYMINALISTYKI 253/06

nikaæ z faktu, ¿e s¹ one niezwykle

podatne na b³êdy w replikacji DNA.

Pomy³ki te zdarzaj¹ siê czêsto na

skutek nieprawid³owego dzia³ania

polimerazy, tzw. poœlizgu (polymera-

se slippage), co prowadzi do wyd³u-

¿enia lub skrócenia motywu. Enzym

opuszcza b¹dŸ wbudowuje pojedyn-

czy segment w zale¿noœci od tego,

czy poœlizg nast¹pi³ na nici matryco-

wej czy potomnej. Analiza sekwencji

STR dwunukleotydowych ujawni³a, i¿

polimeraza regularnie odsuwa siê

podczas amplifikacji od powielanej

nici [36]. Powtórzenia trójnukleotydo-

we s¹ mniej sk³onne do poœlizgu en-

zymu ni¿ w przypadku dwumetrycz-

nych sekwencji STR. Drugim czynni-

kiem odpowiedzialnym za zmiany

d³ugoœci sekwencji STR mo¿e byæ

zachodz¹cy podczas mejozy proces

rekombinacji DNA (crossing-over).

Proces ten zachodzi miêdzy odcinka-

mi DNA o homologicznej sekwencji.

W przypadku obszarów powtarzal-

nych mo¿e dojœæ do niedok³adnego

sparowania homologicznych se-

kwencji i wymiany odcinków DNA

o nierównej d³ugoœci, co w konse-

kwencji spowoduje wyd³u¿enie jed-

nego z alleli kosztem drugiego [33,

37]. Oprócz omówionych powy¿ej

modeli powstania polimorfizmu se-

kwencji STR mog¹ podlegaæ one mu-

tacjom punktowym, co niesie za sob¹

wzrost polimorfizmu badanych frag-

mentów [10, 12, 20].

krosatelitarnej (ang. microsatellite in-

stability – MSI). MSI uznaje siê za

zjawisko sta³e i nieodwracalne. Nie-

stabilnoœæ mikrosatelitów zidentyfiko-

wano równolegle z mutacjami w ge-

nach tzw. mismatch repair, bior¹cych

udzia³ w naprawie mylnie sparowa-

nych zasad podczas replikacji DNA

[33]. W rodzinach z HNCPP wykryto

dziedziczne mutacje w genach tzw.

mutatorowych: hMSH2, hPMS1,

hPMS2, hMSH6 (GTBP), usuwaj¹-

cych b³êdy replikacyjne [11, 24].

W rodzinach tych stwierdzono po-

nadto podwy¿szone ryzyko wystêpo-

wania innych typów nowotworów, np.

endometrium, ¿o³¹dka, trzustki czy

jajników [17, 23]. Analiza sekwencji

mikrosatelitarnych jest nie tylko wy-

korzystywana jako metoda detekcji

niestabilnoœci MSI, lecz tak¿e ze

wzglêdu na wysoce polimorficzn¹ na-

Zmiany genomu komórkowego

w procesie powstawania

nowotworu

Niestabilnoœæ mikrosatelitów jest

integraln¹ czêœci¹ rozwoju nowotwo-

ru, zaobserwowan¹ po raz pierwszy

w dziedzicznym niepolipowatym raku

jelita grubego (ang. Hereditary Non

Polyposis Colorectal Cancer –

HNPCC), wystêpuj¹c¹ równie¿ w in-

nych typach nowotworów rozwijaj¹-

cych siê sporadycznie. W komórkach

nowotworowych obserwuje siê zmie-

nion¹ w stosunku do komórek prawi-

d³owych d³ugoœæ okreœlonych alleli

mikrosatelitarnego DNA. Ró¿nica

w liczbie powtórzeñ sekwencji takie-

go DNA nosi nazwê niestabilnoœci mi-

Ryc. 2. Schemat zmian typu LOH i MSI. F, R – miejsca przy³¹czenia primerów

A – utrata heterozygotycznoœci polegaj¹ca na delecji allelu 2; niewielki pik w miejscu allelu 2 jest pro-

duktem jego amplifikacji z tkanki zdrowej. Podobny efekt mo¿na obserwowaæ w przypadku mutacji

w miejscu przy³¹czenia primera.

B – niestabilnoœæ sekwencji mikrosatelitarnej polegaj¹ca na insercji jednego powtórzenia w obrêbie alle-

lu 1; mo¿liwa jest insercja wiêkszej liczby powtórzeñ w obrêbie allelu 1; przedstawione zjawisko

mo¿e dotyczyæ równie¿ allelu 2.

C – niestabilnoœæ sekwencji mikrosatelitarnej polegaj¹ca na delecji jednego powtórzenia w obrêbie alle-

lu 1; mo¿liwa jest delecja wiêkszej liczby powtórzeñ w obrêbie allelu 1; przedstawione zjawisko mo-

¿e dotyczyæ równie¿ allelu 2.

Fig. 2. LOH and MSI type changes, F, R – primer binding sites

A – loss of heterozygosity involving allele 2 deteletion; a small peak at allele 2 position is a product of

its amplification from a healthy tissue. A similar effect can be observed in case of mutation at primer

binding site

B – microsatellite instability involving insertion of one repeat within allele 1: insertion of more repeats

within allele 1 is possible; demonstrated event can also occur in allele 2.

C – microsatellite instability involving deletion of one repeat within allele 1; deletion of more repeats

within allele 1 is poddible; demonstrated event can also occur in allele 2.

PROBLEMY KRYMINALISTYKI 253/06

turê sekwencji znalaz³a zastosowa-

nie w oznaczaniu utraty alleli w ko-

mórkach nowotworowych.

Jedna z koncepcji powstawania

nowotworów zak³ada kilkustopniowy

model gromadzenia mutacji w wyniku

tzw. ewolucji klonalnej. Wed³ug tego

modelu kancerogeneza rozpoczyna

siê pojedyncz¹ mutacj¹ w komórce

wyjœciowej. W kolejnych podzia³ach

komórkowych gromadzone s¹ dalsze

mutacje, w wyniku których komórki

przekszta³caj¹ siê w komórki nowo-

tworowe zdolne do nieograniczonego

wzrostu i przemieszczania siê do od-

leg³ych tkanek. Podczas progresji no-

wotworu z³oœliwego, czyli swoistej

ewolucji klonalnej, przewa¿aj¹ proce-

sy selekcji i adaptacji promuj¹ce

wzrost klonu o okreœlonych cechach

biologicznych takich jak wiêksza au-

tonomia komórek, postêpuj¹ca inwa-

zmutowanych genów mog¹ prowa-

dziæ do powstania takiego samego

fenotypu nowotworowego. Geny su-

presorowe s¹ wy³¹czane z prawid³o-

wej funkcji poprzez wewnêtrzne mu-

tacje w jednym allelu, a w kolejnym

etapie – utratê „dzikiego allelu”, no-

sz¹c¹ nazwê utraty heterozygotycz-

noœci (Loss Of Heterozygosity –

LOH) [24, 37, 39].

W komórkach nowotworowych

stwierdzono bardzo wysok¹ czêstoœæ

utraty alleli w ró¿nych regionach

chromosomowych. Zjawisko utraty

heterozygotycznoœci wystêpuje

w prawie wszystkich rodzajach nowo-

tworów i jest mo¿liwe we wszystkich

chromosomach. U pod³o¿a tych

zmian mog¹ le¿eæ wieloogniskowe

delecje, konwersje genowe, duplika-

cje, rekombinacje mitotyczne, nondy-

sjunkcje.

rzystywanych w genetyce s¹dowej

w nowotworach sutka wysoki odsetek

zmian typu utrata heterozygotyczno-

œci (LOH) obserwowano w TH01,

D21S11, D18S51 i FGA [30]. Analiza

zmian typu LOH w loci D3S1358,

vWA, FGA, D8S1179, D18S51,

TH01, D2S12338, D16S539,

D19S433 oraz D21S11 wykaza³a sto-

sunkowo wysoki poziom tego typu

uszkodzeñ, przy czym najwy¿szy ich

odsetek obserwowano w locus

D21S11. Niewielk¹ liczbê utrat hete-

rozygotycznoœci obserwowano w loci

D8S1179, D5S818, D13S317,

D7S820 [29].

Przyczyn¹ niestabilnoœci sekwen-

cji mikrosatelitarnych jest prawdopo-

dobnie poœlizg polimerazy. Regular-

ne powtórzenia sekwencji mikrosate-

litarnej mog¹ wywo³ywaæ zjawisko

poœlizgu polimerazy podczas replika-

cji DNA, czego wynikiem s¹ zmiany

d³ugoœci alleli polegaj¹ce zarówno na

insercji, jak i delecji od jednej do kilku

jednostek repetytywnych. Poœlizg po-

limerazy zachodzi czêœciej w loci

o krótszej jednostce repetytywnej

[24], sprzyja mu równie¿ wielokrotne

powtórzenie motywu sekwencji mi-

krosatelitarnej [36]. Wœród markerów

wykorzystywanych w genetyce s¹do-

wej zmiany typu niestabilnoœci se-

kwencji mikrosatelitarnej w nowotwo-

rach znacznie czêœciej obserwowane

s¹ w loci D3S1358, D18S51, vWA

i FGA [16, 17, 27].

Wp³yw przypadków

onkologicznych na wiarygodnoœæ

badañ kryminalistycznych

Ryc. 3. Przyk³ad utraty heterozygotycznoœci zidentyfikowanej w komórkach têczówki i torebki przedniej

soczewki w zespole eksfoliacji (PEX) (dziêki uprzejmoœci: [ 30])

Fig. 3. Example of loss of heterozygosity identified in iris cells and anterior lenticular capsule in

exfoliation synchrome (PEX)

Sytuacja, w której poszkodowa-

nym lub sprawc¹ przestêpstwa jest

osoba dotkniêta chorob¹ nowotworo-

w¹, wydaje siê ma³o prawdopodob-

na, niemniej nie mo¿na wykluczyæ, ¿e

takie zdarzenia mog¹ wyst¹piæ

w praktyce dochodzeniowo-œledczej.

Szczególnie wtedy nale¿y zwróciæ

uwagê na rodzaj pobieranego mate-

ria³u porównawczego. W przypadku,

gdy materia³em referencyjnym jest

tylko krew, nale¿y zwróciæ uwagê,

aby w protokole pobrania znalaz³a

siê informacja o ewentualnym prze-

szczepie szpiku kostnego. Taki tryb

zyjnoœæ i zdolnoœæ do tworzenia prze-

rzutów [28]. Geny, których uszkodze-

nia mog¹ wywo³aæ proces powstawa-

nia nowotworu, to geny szczególnie

zaanga¿owane w regulacjê cyklu ko-

mórkowego. Wymieniæ tu nale¿y

przede wszystkim onkogeny bior¹ce

udzia³ w inicjacji podzia³ów komórko-

wych, ale równie¿ geny supresorowe,

bêd¹ce inhibitorami cyklu komórko-

wego[24]. Ró¿ne kombinacje takich

Przyjmuje siê, ¿e zmiany typu

utraty heterozygotycznoœci (LOH)

w nowotworach wystêpuj¹ czêœciej

w regionach genomu, w których ma-

powane s¹ geny supresorowe [37,

39]. Po uszkodzeniu w nastêpstwie

mutacji jednego z alleli genu supre-

sorowego utrata heterozygotyczno-

œci, czyli drugiego allelu, prowadzi do

ca³kowitego wy³¹czenia funkcji genu

supresorowego. Spoœród loci wyko-

PROBLEMY KRYMINALISTYKI 253/06

Zmiany nowotworowe - implikacje w genetycznej identyfikacji osób.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: