Rola badań genetycznych w diagnostyce nowotworów

Światowy Dzień Raka to doskonała okazja do podkreślenia kluczowej roli profilaktyki w zwalczaniu chorób nowotworowych. Głównym celem działań profilaktycznych jest szybka identyfikacja potencjalnego zagrożenia, co zdecydowanie zwiększa szanse na skuteczne wyleczenie. Według danych statystycznych z 2021 roku nowotwory złośliwe zajmują drugie miejsce wśród przyczyn zgonów, odpowiadając za 18,8% zgonów mężczyzn i 17,2% zgonów kobiet. W Polsce w 2021 roku według informacji statystycznych chorobą nowotworową dotkniętych było ponad 1,31 miliona osób, a liczba nowych przypadków wyniosła 171,6 tys. Nowotwory złośliwe gruczołu krokowego stanowiły najczęstszy przypadek nowotworów u mężczyzn, odpowiadając za około 21,2% zachorowań, podczas gdy nowotwory płuca, okrężnicy i pęcherza moczowego zajmowały kolejne miejsca z odpowiednio 14,6%, 6,7% i 6,3%. W przypadku kobiet najczęściej diagnozowano nowotwory piersi (24,2%), płuca (9,4%), trzonu macicy (6,9%), okrężnicy (5,7%), tarczycy (4,4%), jajnika (4,2%), odbytnicy (2,6%) oraz czerniaka skóry (2,5%).

Charakterystyka nowotworów

Choroba nowotworowa (rak) charakteryzuje się niekontrolowanym wzrostem komórek, a proces kancerogenezy, czyli powstawania nowotworu, jest procesem wieloetapowym. Zazwyczaj zaczyna się od uszkodzenia DNA komórek, co może być spowodowane działaniem czynników środowiskowych, promieniowaniem czy dziedzicznymi mutacjami genetycznymi. Uszkodzone komórki zaczynają dzielić się, tworząc guz. W miarę postępu kancerogenezy komórki guza mogą zyskiwać zdolność do przerzutów, o znacząco utrudnia proces leczenia.

Genetyczne czynniki ryzyka

Szacuje się, że genetyczne czynniki, które związane są z dziedziczną predyspozycje do rozwoju nowotworu, odpowiadają za około 10 – 30% wszystkich nowotworów. Pozostałe przypadki, choć występują często, są określane mianem nowotworów „sporadycznych”. Różnice między tymi rodzajami nowotworów mają istotne konsekwencje dla diagnozy, leczenia i profilaktyki. Badania genetyczne odgrywają istotną rolę w identyfikacji ryzyka dziedzicznego, umożliwiając wczesne interwencje. W przypadku nowotworów dziedzicznych monitorowanie i profilaktyka są szczególnie istotne dla osób należących go grupy tzw.: „zwiększonego” ryzyka. Tym bardziej że takie osoby mają większe ryzyko zachorowania na nowotwór nawet bez dodatkowego narażenia na dodatkowe szkodliwe czynniki środowiskowe.

Nowotwory dziedziczne a sporadyczne

Współczesna medycyna wykorzystująca w procesie diagnostycznym badania genetyczne otwiera nowe perspektywy w personalizacji opieki nad pacjentami z dziedzicznym predyspozycjami do nowotworów, ale również dla pacjentów z nowotworami sporadycznymi.

Czynniki środowiskowe i styl życia

Nowotwory sporadyczne stanowią większość około 75% przypadków nowotworów. Nowotwory sporadyczne są efektem złożonych interakcji pomiędzy czynnikami genetycznymi a otoczeniem. Wśród czynników, które mogą przyczyniać się do powstawania nowotworów, są:

• czynniki środowiskowe – występujące w środowisku substancje toksyczne mogą znacząco zwiększyć ryzyko rozwoju nowotworów sporadycznych. Obecne w powietrzu, wodzie pitnej, czy produktach spożywczych związki chemiczne mogą mieć kancerogenny wpływ na organizm. Do tego typu związków należą np.: benzen, azbest czy pestycydy.

• styl życia – innymi istotnymi czynnikami mogącymi mieć wpływ na proces nowotworzenia są palenie papierosów, alkohol, niezdrowa dieta czy brak aktywności fizycznej.  Mogą się one przyczyniać do rozwoju nowotworów, a nałożenie i interakcje pomiędzy tymi czynnikami mogą tworzyć dogodne środowisko dla powstawania komórek nowotworowych.

• promieniowanie UV i jonizujące – ekspozycja na promieniowanie jest powiązana z ryzykiem wystąpienia niektórych nowotworów skóry, a także innych nowotworów sporadycznych. Promieniowanie UV może uszkadzać DNA komórkowe, co prowadzi do błędów w replikacji i zwiększonego ryzyka powstawania mutacji.

• czynniki hormonalne – zaburzenia w działaniu układu hormonalnego, zarówno u mężczyzn, jak i u kobiet, mogą wpływać na rozwój nowotworów. Na przykład, wysoki poziom estrogenów u kobiet związany jest z większym ryzykiem raka piersi, a u mężczyzn obniżenie poziomu testosteronu może być związane z rakiem prostaty.

• starzenie się populacji komórkowej – naturalny proces, jakim jest starzenie się organizmu to też jeden z czynników ryzyka pojawienia się nowotworu. W miarę upływu lat w naszych komórkach akumulują się uszkodzenia genetyczne, co zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia nowotworu.

Nowotwory sporadyczne rozwija ja się na skutek nagromadzenia mutacji tzw.: somatycznych, czyli zmian niedziedzicznych, które mogą być nabywane w trakcie życia, na skutek działania czynników środowiskowych czy też czynników związanych z naszym stylem życia. Zmiany takie występują tylko w komórkach guza i mogą wystąpić w dowolnym etapie życia i nie są przekazywane potomstwu. Podczas gdy w przypadku nowotworów dziedzicznych mutacje, zwane również zmianami germinalnymi, obecne są we wszystkich komórkach organizmu od początku jego życia. Predyspozycje genetyczne mogą odgrywać istotną rolę w rozwoju nowotworów. Oznacza to, że u osoby, u której występuje predyspozycja genetyczna do zachorowania przy wystąpieniu konkretnych czynników środowiskowych (czyli m.in. związanych z trybem życia) może dojść do wystąpienia nowotworu. Wśród genów związanych ze zwiększoną predyspozycją do chorób nowotworowych są w przypadku:

• raka piersi/jajnika – geny BRCA1 i BRCA2. Mutacje w tych genach mogą zwiększać ryzyko rozwoju raka piersi oraz jajnika. Mutacje w genie BRCA1 mogą zwiększyć ryzyko wystąpienia raka piersi u nosicielek do około 80%, a raka jajnika do około 60%. Gen ten również wiąże się ze zwiększonym ryzykiem rozwoju raka prostaty do około 8,5% oraz raka trzustki do około 3%. W przypadku genu BRCA2 jego mutacje mogą skutkować wzrostem ryzyka raka piersi u nosicielek do około 80%, a u mężczyzn wzrostem ryzyka rozwoju raka sutka do około 9%. Gen BRCA2 jest również związany z podwyższonym ryzykiem raka jajnika do około 27%, raka prostaty do około 20%, raka trzustki do około 7%, a także, choć w niewielkim stopniu, zwiększonym ryzykiem rozwoju czerniaka.

>>> Przeczytaj też: Mutacje w genach BRCA1 i BRCA2 – występowanie, ryzyko, badania genetyczne

• raka jelita grubego – w przypadku tego nowotworu, mutacje w genach MLH1, MSH2, MSH6, EPCAM, PMS2 prowadzą do około 70% wzrostu ryzyka rozwoju raka jelita grubego, 50% zwiększenia ryzyka rozwoju raka endometrium, około 20% wzrostu ryzyka rozwoju raka żołądka, około 10% wzrostu ryzyka raka jelita cienkiego, 6% raka dróg żółciowych do około 6%, oraz około 25% ryzyka rozwoju raka dróg moczowych. W przypadku nosicieli mutacji w genach MLH1 lub MSH2 obserwuje się zwiększone do około 30% ryzyko rozwoju raka prostaty, zwiększone do około 18% ryzyko rozwoju raka piersi, zwiększone do około 9% ryzyko rozwoju raka trzustki oraz ryzyko rozwoju raka jajnika do około 20%. Wśród genów, których zmiany związane są ze podwyższonym ryzykiem zachorowania na dziedziczny zespół rodzinnej polipowatości gruczolakowatej (FAP), znajduje się gen APC – odpowiedzialny jest za około 80% przypadków FAP, czy gen MUTYH w którym obecność mutacji zwiększa ponad 90-krotnie ryzyko wystąpienie raka jelita grubego, a dodatkowo zwiększone jest ryzyko raka endometrium.

• raka żołądka – dziedziczny rozlany rak żołądka wiąże się z mutacją w genie CDH1, występującą w 30–50% przypadków u chorych. W obliczu tej mutacji, ryzyko rozwoju rozlanego raka żołądka wynosi do około 70% u mężczyzn i do około 56% u kobiet, a ryzyko rozwoju zrazikowego raka piersi u nosicielek dochodzi do około 42%.

• rak nerki – w raku nerki geny VHL są kluczowe. Mutacje w tych genach mogą prowadzić do rozwoju nowotworu nereki (zespół von Hippla-Lindaua) oraz powodują wzrost ryzyka zachorowania na raka nadnerczy. Mutacje w genie PTEN powiązane są z nowotworami m.in.: pęcherza moczowego, tarczycy, macicy, prostaty czy piersi.

Znaczenie badań genetycznych

Badania genetyczne są bardzo ważnym elementem walki z nowotworami, odgrywając istotną rolę we wczesnym wykrywaniu, personalizacji leczenia czy zrozumieniu mechanizmów dziedziczenia chorób. Dzięki postępowi w genetyce możemy identyfikować genetyczne predyspozycje do rozwoju nowotworu, co umożliwia wczesne wprowadzenie odpowiednich programów monitorowania i prewencji. Ponadto, badania genetyczne pozwalają na dopasowanie terapii do indywidualnych cech genetycznych pacjenta, zwiększając skuteczność leczenia i minimalizując skutki uboczne.

Immunoterapia i personalizacja leczenia

Badania genetyczne odgrywają również ważną rolę w dziedzinie immunoterapii. Analiza genotypu pacjenta pozwala lekarzom określić, czy terapia immunologiczna może być skuteczna, co umożliwia bardziej ukierunkowane podejście do leczenia. Nowoczesne technologie umożliwiają analizę specyficznych mutacji genetycznych związanych z rozwojem nowotworów. Dzięki temu możliwe jest opracowanie bardziej precyzyjnych strategii terapeutycznych, eliminując nieefektywne leki i skupiając się na tych, które są najbardziej skuteczne dla danego pacjenta.

W miarę postępu i rozwoju badań genetycznych rośnie nasza zdolność rozumienia roli poszczególnych genów w procesie rozwoju nowotworów, co otwiera nowe perspektywy w dziedzinie genetyki nowotworowej. Badania genetyczne są jednym z elementów profilaktyki przeciwnowotworowej, bo pozwalają między innymi na identyfikację dziedzicznych predyspozycji do nowotworów, co umożliwia wczesną diagnostykę, skuteczne leczenie oraz wprowadzenie działań profilaktycznych, które mogą nas uchronić przed rozwojem nowotworu tym bardziej że dziedziczenie predyspozycji genetycznych zwiększa ryzyko zachorowania, a nie jest jednoznaczne z rozwojem nowotworu.

Piśmiennictwo

1. Doraczyńska-Kowalik A., Janus-Szymańska G., Matkowski R., Michałowska D., Sąsiadek MM. Genetics and Oncology (part 2.). Fundamentals of personalised medicine in the treatment of breast and ovarian cancer. NOWOTWORY J Oncol 2020; 70: 187–202
2. Sąsiadek MM., Łaczmańska I., Maciejczyk A., Matkowski R., Gil J. Genetyka i onkologia (część 1.) Podstawy medycyny personalizowanej w onkologii opartej na badaniach genetycznych
3. Tołoczko-Grabarek A., Lubiński J.: Genetyczne podstawy chorób nowotworowych przewodu pokarmowego
4. Marlicz K. Rak żołądka – przyczyny, objawy, diagnoza i leczenie
5. Didkowska J. A., Wojciechowska U., Barańska K., Miklewska M., Michałek I., Olasek P. NOWOTWORY ZŁOŚLIWE W POLSCE W 2021 ROKU Publikacja opracowana ze środków finansowych Ministra Zdrowia Narodowej Strategii Onkologicznej, zadanie „Wspomaganie systemu rejestracji nowotworów”. Warszawa 2023