Rak oka
Patofizjologia i mechanizm
Rak oka, choć rzadki, charakteryzuje się złożoną patogenezą obejmującą liczne zmiany genetyczne i epigenetyczne. Pierwotne nowotwory oka to głównie czerniak naczyniówki u dorosłych oraz siatkówczak u dzieci. Czerniak naczyniówki wykazuje mutacje w genach GNAQ i GNA11 w 80-90% przypadków, prowadzące do konstytutywnej aktywacji szlaku MAPK/ERK i niekontrolowanej proliferacji komórek. Charakterystyczna jest monosomia chromosomu 3, silnie korelująca z ryzykiem przerzutów (50% ryzyko zgonu w ciągu 3 lat). Profil ekspresji genów dzieli guzy na klasy 1 (niskiego ryzyka, ~5% przerzutów) i 2 (wysokiego ryzyka, >90% przerzutów), z inaktywacją genu BAP1 jako kluczowym czynnikiem niekorzystnego rokowania. Przerzuty do wątroby występują w 90% przypadków, a mechanizmy progresji obejmują m.in. pęcherzyki zewnątrzkomórkowe, komórki hybrydowe krążące oraz aktywację szlaku NFκB. Siatkówczak, najczęstszy nowotwór oka u dzieci (80% poniżej 3 r.ż.), jest związany z mutacjami genu supresorowego RB1 (chromosom 13q14) i modelem „dwóch uderzeń” Knudsona. Około 1/3 przypadków jest dziedziczna, pozostałe to mutacje somatyczne, a niektóre niedziedziczne przypadki wiążą się z amplifikacją onkogenu MYCN. Epigenetyczne mechanizmy regulują ekspresję genów takich jak CDK1, CDC20, BUB1 (nadekspresja) oraz CADM1 (obniżona), wpływając na rozwój guza.
- Patogeneza raka oka
- Patogeneza czerniaka naczyniówki
- Szlaki sygnałowe i mutacje genetyczne w czerniaku naczyniówki
- Zmiany chromosomalne i profil ekspresji genów
- Mikrośrodowisko guza i mechanizmy przerzutowania
- Patogeneza siatkówczaka
- Czynniki ryzyka i predyspozycje genetyczne
- Wpływ nowych odkryć na strategie leczenia
Patogeneza raka oka
Rak oka należy do rzadkich nowotworów, jednak jego patogeneza jest złożona i obejmuje szereg zmian genetycznych i epigenetycznych. Nowotwory oka możemy klasyfikować jako pierwotne (powstające w obrębie struktur oka) oraz wtórne (przerzutowe). Wśród pierwotnych nowotworów oka najczęściej występują czerniak naczyniówki (uveal melanoma) u dorosłych oraz siatkówczak (retinoblastoma) u dzieci.12
Uwarunkowania genetyczne w patogenezie raka oka
Rak oka, podobnie jak inne nowotwory, charakteryzuje się niestabilnością genomową i postępującym gromadzeniem nieprawidłowości genetycznych. W zależności od typu nowotworu, mechanizmy patogenetyczne mogą się znacząco różnić.34
U podłoża rozwoju nowotworu leżą zmiany w DNA komórek, które prowadzą do zaburzenia kontroli cyklu komórkowego. W zdrowych komórkach DNA zawiera instrukcje dotyczące wzrostu, podziału i czasu śmierci komórki. W komórkach nowotworowych zmiany w DNA powodują, że komórki rosną i namnażają się w niekontrolowany sposób oraz nie ulegają zaprogramowanej śmierci, co prowadzi do nagromadzenia nadmiernej liczby komórek i formowania guza.56
Patogeneza czerniaka naczyniówki
Czerniak naczyniówki (uveal melanoma, UM) jest najczęstszym pierwotnym wewnątrzgałkowym nowotworem złośliwym u dorosłych. Wywodzi się z melanocytów znajdujących się w błonie naczyniowej oka (uvea), obejmującej naczyniówkę, ciało rzęskowe i tęczówkę.78
Szlaki sygnałowe i mutacje genetyczne w czerniaku naczyniówki
W patogenezie czerniaka naczyniówki kluczową rolę odgrywają mutacje genów kodujących białka G – GNAQ i GNA11, które występują w około 80-90% przypadków. Mutacje te prowadzą do konstytutywnej aktywacji szlaku MAPK/ERK (mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-related kinase), co skutkuje niekontrolowaną proliferacją komórek nowotworowych.910
Mutacje GNAQ i GNA11 są uważane za wczesne zdarzenia w patogenezie czerniaka naczyniówki, ponieważ występują również w łagodnych zmianach prekursorowych, takich jak wrodzona melanocytoza oczna. Mutacje te są konieczne, ale niewystarczające do pełnej transformacji nowotworowej, co sugeruje udział dodatkowych czynników w progresji choroby.1112
W czerniaku naczyniówki zaburzone są również inne szlaki sygnałowe, w tym:13
- Szlak retinoblastoma (Rb), prawdopodobnie w wyniku nadekspresji cykliny D1
- Szlak p53, możliwie w konsekwencji nadekspresji MDM2
- Szlak PI3K/AKT, który jest konstytutywnie aktywowany w większości przypadków czerniaka naczyniówki, częściowo w wyniku mutacji PTEN
Zmiany chromosomalne i profil ekspresji genów
Jedną z najbardziej charakterystycznych zmian chromosomalnych w czerniaku naczyniówki jest częściowa lub całkowita utrata chromosomu 3 (monosomia 3), która silnie koreluje z ryzykiem przerzutów. Pacjenci z monosomią 3 w komórkach guza mają 50% ryzyko zgonu w ciągu 3 lat.1415
Analiza profilu ekspresji genów (Gene Expression Profile, GEP) pozwoliła na identyfikację dwóch klas guzów, które różnią się istotnie pod względem potencjału przerzutowego:1617
- Guzy klasy 1 (niskiego ryzyka) – profil ekspresji genów podobny do melanocytów, rzadko tworzą przerzuty (około 5% przypadków)
- Guzy klasy 2 (wysokiego ryzyka) – profil ekspresji genów podobny do prymitywnych komórek macierzystych nerwowych lub ektodermalnych, charakteryzują się ponad 90% ryzykiem przerzutów
Najważniejszą zmianą genetyczną związaną z niekorzystnym rokowaniem w czerniaku naczyniówki jest inaktywacja genu BAP1 (BRCA-1 associated protein 1), która najczęściej występuje poprzez mutację jednego allelu i następującą utratę całej kopii chromosomu 3.1819
Mikrośrodowisko guza i mechanizmy przerzutowania
Czerniak naczyniówki wykazuje tendencję do tworzenia przerzutów do wątroby (90% przypadków). Badania oparte na analizie czasu podwojenia guza sugerują, że czerniaki naczyniówki przeznaczone do przerzutowania już wytworzyły klinicznie niezauważalne mikroprzerzuty odległe, zanim pacjent staje się objawowy i konsultuje się z okulistą.2021
W patogenezie przerzutów istotną rolę odgrywają:2223
- Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe pochodzące z guza (TEV), które pośredniczą w komunikacji między komórkami nowotworowymi a mikrośrodowiskiem
- Komórki hybrydowe krążące (CHC), powstające z fuzji komórek nowotworowych z leukocytami, które stanowią podstawę heterogenności guza
- Aktywacja szlaku NFκB, który zwiększa proliferację komórek czerniaka naczyniówki i hamuje apoptozę
- Fenotyp zapalny guza, związany z niekorzystnym rokowaniem
Nowsze badania wskazują, że progresja czerniaka naczyniówki jest napędzana utratą białek kompleksu represyjnego Polycomb 1, które regulują ekspresję genów. Utrata ta prowadzi do nieprawidłowej ekspresji genów i błędów w segregacji chromosomów podczas podziału komórkowego, co ostatecznie prowadzi do odpowiedzi zapalnej, która zwiększa agresywność guza.2425
Patogeneza siatkówczaka
Siatkówczak (retinoblastoma) jest najczęstszym pierwotnym nowotworem złośliwym oka u dzieci, rozwijającym się z niedojrzałych komórek siatkówki. Około 80% przypadków siatkówczaka jest wykrywanych u dzieci poniżej 3 roku życia.2627
Genetyka siatkówczaka
Siatkówczak jest wywoływany przez mutacje w genie RB1 zlokalizowanym na chromosomie 13 (13q14), który koduje białko retinoblastoma pełniące funkcję supresora nowotworowego. Białko RB odgrywa kluczową rolę w regulacji cyklu komórkowego, głównie poprzez wiązanie i inaktywację czynnika transkrypcyjnego E2F, co hamuje transkrypcję genów wymaganych do fazy S cyklu komórkowego.2829
Rozwój siatkówczaka można wyjaśnić za pomocą modelu „dwóch uderzeń” Knudsona:3031
- Pierwsze „uderzenie” może być dziedziczone (mutacja germline/konstytucyjna) lub somatyczne.
- Drugie „uderzenie” prowadzi do utraty pozostałego normalnego allelu i występuje w określonej komórce siatkówki.
Około jedna trzecia wszystkich przypadków siatkówczaka jest dziedziczna, co oznacza, że mutacje genu RB1 są obecne we wszystkich komórkach ciała, w tym komórkach rozrodczych. Pozostałe dwie trzecie przypadków to siatkówczak niedziedziczy, gdzie mutacje genu RB1 występują tylko w komórkach oka.3233
Nie wszystkie przypadki siatkówczaka są związane z inaktywacją RB1. Somatyczna amplifikacja onkogenu MYCN odpowiada za niektóre przypadki niedziedzicznego, wczesnego, agresywnego, jednostronnego siatkówczaka. MYCN może działać jako czynnik transkrypcyjny i promować proliferację poprzez regulację ekspresji genów cyklu komórkowego.34
Dyferencjacja komórkowa i molekularne mechanizmy patogenezy
Siatkówczak rozwija się z multipotencjalnych komórek prekursorowych, które mogłyby różnicować się w prawie każdy typ komórek siatkówki wewnętrznej lub zewnętrznej. W 1970 roku Tso i współpracownicy ustalili, że guz wywodzi się z prekursorów fotoreceptorów.35
Genetyka siatkówczaka jest bardziej złożona niż początkowo sądzono. Badania wykazały, że obie kopie genu RB1 są również utracone lub inaktywowane w dobrze zróżnicowanych, łagodnie zachowujących się guzach prekursorowych zwanych retinoma lub retinocytoma, które wykazują zaawansowane stopnie różnicowania fotoreceptorów. Do transformacji złośliwej w siatkówczaka wymaganych jest kilka dodatkowych mutacji.36
Nowsze badania sugerują, że siatkówczak może rozwijać się również z w pełni dojrzałych neuronów w siatkówce zwanych poziomymi interneuronami, co podważa długo utrzymywaną zasadę naukową, że w pełni uformowane, dojrzałe neurony nie mogą namnażać się jak młode niedojrzałe komórki.37
Badacze zidentyfikowali również mechanizmy epigenetyczne zaangażowane w rozwój siatkówczaka. Zamiast mutacji w genach nowotworowych, są one regulowane epigenetycznie inaczej niż normalne komórki. Na przykład, chociaż nie ma mutacji w genie SYK w siatkówczaku, RB1 wpływa na sposób, w jaki komórki włączają i wyłączają geny.38
Analiza różnicowo wyrażanych genów (DEG) w tkankach siatkówczaka wykazała, że geny takie jak CDK1, CDC20 i BUB1 są nadekspresjonowane w siatkówczaku i uczestniczą w procesie rozwoju guza poprzez promocję cyklu komórkowego. Z kolei gen CADM1, który jest obniżony w siatkówczaku, jest genem supresorowym guza, który może hamować progresję nowotworu.3940
Czynniki ryzyka i predyspozycje genetyczne
Czynniki ryzyka dla rozwoju czerniaka naczyniówki obejmują:4142
- Jasny kolor oczu i jasna skóra
- Pochodzenie europejskie
- Ekspozycja na promieniowanie UV (choć badania są niejednoznaczne)
- Obecność wrodzonej melanocytozy ocznej
- Mutacje genu BAP1, które zwiększają ryzyko rozwoju czerniaka oka
W przypadku siatkówczaka, głównym czynnikiem ryzyka jest:4344
- Dziedziczna mutacja genu RB1 (około jedna trzecia przypadków)
- Osoby z dziedzicznym siatkówczakiem są również narażone na nieznacznie zwiększone ryzyko rozwoju guzów szyszynki oraz, w późniejszym życiu, innych nowotworów, najczęściej guzów kości lub mięśni
Wpływ nowych odkryć na strategie leczenia
Postępy w zrozumieniu patogenezy raka oka prowadzą do opracowania nowych strategii terapeutycznych:4546
- Dla czerniaka naczyniówki, tebentafusp (Kimmtrak) to pierwszy zatwierdzony lek do leczenia nieresekcyjnego lub przerzutowego czerniaka naczyniówki. Jest to receptor komórek T, który wiąże komórki T i aktywuje je do walki z komórkami czerniaka oka
- Tebentafusp umożliwia komórkom T układu odpornościowego rozpoznawanie i atakowanie komórek czerniaka naczyniówki poprzez namierzanie białka gp100 na komórkach nowotworowych
- Badania nad inhibitorami szlaku MAPK/ERK, który jest konstytutywnie aktywowany w wyniku mutacji GNAQ/GNA11
Dla siatkówczaka, nowe podejścia terapeutyczne obejmują:4748
- Wewnątrznaczyniowa chemioterapia, która dostarcza skoncentrowane dawki leków przeciwnowotworowych bezpośrednio do dotkniętej części oka, co zmniejszyło o połowę liczbę usunięć oka z powodu siatkówczaka
- Brachyterapia – rodzaj radioterapii, która umieszcza małe radioaktywne kapsułki, kulki, nasiona lub druty w ciele tymczasowo lub na stałe, aby zapewnić bezpośrednie, ukierunkowane leczenie
- Badania nad potencjalnymi celami terapeutycznymi, takimi jak SYK, którego nadekspresja została zidentyfikowana w siatkówczaku
Zrozumienie molekularnych mechanizmów patogenezy raka oka nie tylko poszerza naszą wiedzę o biologii nowotworów, ale również prowadzi do opracowania bardziej skutecznych i ukierunkowanych terapii, które mogą poprawić rokowania i jakość życia pacjentów.4950
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.