کاربرد ژنتیک در سرطان

واقعیت این است که تمام انواع سرطان ها با امر ژنتیک گره خورده اند. ریشه تمام سرطان ها به عوامل ژنتیکی بازمی گردد. شاید با خودتان فکر کنید که با این اوصاف تمام سرطان ها ارثی هستند، در حالی که اینطور نیست. واقعیت این است که سهم بسیار زیادی از تغییرات و بیماری های ژنتیکی اصولا ارثی نیستند! پس رابطه دقیق ژنتیک و سرطان چیست؟ در این مقاله از به آیند به کاربرد ژنتیک در سرطان می پردازیم.

تغییرات ژنتیکی و سرطان

بدن انسان از تریلیون ها سلول پیچیده – بلوک های سازنده بدن هر موجود زنده ای – تشکیل شده است.

این سلول ها به طور معمول با هم کار می کنند تا اندام هایی مانند قلب، کبد، پوست و غیره را تشکیل دهند. برای اینکه سلول ها بتوانند با هم کار کنند، باید صفات یا ویژگی های خاصی داشته باشند. برای مثال، آنها باید بتوانند به درستی تقسیم شوند تا در زمان مناسب سلول‌ های جدید بسازند، یا در جایی که نیاز است باقی بمانند تا سلول‌های مجاور خود را از بین نبرند.

در حقیقت بیماری سرطان زمانی شروع می ‌شود که سلول ‌های بدن دچار رفتارهای غیرطبیعی می ‌شوند و شروع به رشد خارج از کنترل می‌ کنند. و این به دلیل تغییرات خاصی است که در ژن های یک سلول ایجاد می شود. تغییرهایی که به آنها جهش ژنتیکی گفته می شود.

ژن ها چیستند؟

ژن ها قطعاتی از DNA داخل هر سلول هستند. آنها به سلول می گویند که چگونه پروتئین های مورد نیاز خود را برای ارائه عملکرد دقیقش بسازد. هر ژن حاوی کدی (دستورالعملی) برای ساخت یک پروتئین خاص است و هر پروتئین هم وظیفه مخصوص خودش را دارد. به عنوان مثال، برخی از ژن ها پروتئین هایی را تولید می کنند که به رشد و تقسیم سلول جهت ساخت سلول های جدید کمک می کنند. ژن های دیگر اما پروتئین هایی را تولید می کنند که به کنترل رشد سلول کمک می کنند.

ژن ها داخل کروموزوم ها قرار دارند. و کروموزوم ها رشته های طولانی DNA در هر سلول هستند. هر کروموزوم دارای چندین ژن مختلف است.

اکثر سلول های بدن انسان دارای 23 جفت کروموزوم هستند. یک کروموزوم از هر جفت از مادر فرد به ارث می رسد و دیگری از پدر او به ارث می رسد. به همین دلیل است که کودکان مانند والدین خود به نظر می رسند و به همین دلیل هم هست که آنها ممکن است شانس به ابتلا به بیماری های خاصی را داشته باشند که در اعضای خانواده آنها نیز وجود دارد.

همه سلول ‌های بدن دارای ژن ‌های یکسانی هستند، اما هر سلول تنها از ژن‌های مورد نیاز خود استفاده می ‌کند. یعنی ژن های مورد نیاز خود را در زمان مناسب روشن می کند و سایر ژن هایی را که به آنها نیاز ندارد خاموش می کند. نتیجه روشن کردن برخی از ژن ها و خاموش کردن برخی دیگر به این معنا است که یک سلول به عنوان مثال تبدیل به یک سلول عضلانی می شود یا یک سلول استخوانی. برخی از ژن ها هم هستند که همیشه فعال می مانند تا پروتئین های مورد نیاز برای عملکرد سلولی را بسازند. ژن ‌های دیگر پس از پایان کارشان خاموش می‌شوند و در صورت نیاز می ‌توانند دوباره فعال شوند.

تغییرات در ژن ها

در حالی که همه ما اساسا مجموعه ژن های یکسانی در بدن خود داریم، تفاوت هایی نیز در ژن های خود داریم که هر یک از ما را منحصر به فرد می کند.

“کد” یا “طرح” هر ژن در یک ماده شیمیایی به نام نوکلئوتید قرار است. DNA از 4 نوکلئوتید (A، T، G و C) تشکیل شده است که مانند حروف الفبا عمل می کنند. هر ژن از یک زنجیره طولانی از نوکلئوتیدها تشکیل شده است که ترتیب آنها به سلول می گوید که چگونه یک پروتئین خاص بسازد.

تغییرات و جهش های ژنتیکی

برخی از افراد تغییراتی در نوکلئوتیدهای یک ژن دارند که با عنوان جهش ژنتیکی شناخته می شوند. برای مثال، در مقایسه با ژن ‌های بیشتر افراد دیگر، ممکن است یک «حرف» نوکلئوتیدی با حرف دیگری جایگزین شود، یا حتی ممکن است یک یا چند حرف نوکلئوتیدی در کد ژنتیکی برخی از سلول ها اصلا وجود نداشته باشند!

گونه های جهش یافته ژنی می توانند اثرات متفاوتی روی پروتئین هایی که کار کدگذاری آنها را انجام می دهند داشته باشند. مثلا:

• برخی از گونه های ژنی جهش یافته یا آسیب دیده ممکن است هیچ اثر قابل توجهی روی پروتئین های دستور دهنده نداشته باشند.
• برخی از انواع ژن های جهش یافته ممکن است منجر به بروز تغییرات بسیار جزئی در پروتئین ها شوند. به عنوان مثال، یک نوع ممکن است منجر به تولید پروتئینی شود که شکل کمی متفاوت دارد و بنابراین کمی کمتر از نسخه های معمولی پروتئین موثر است.
• برخی از انواع هم ممکن است اثرات بزرگتری داشته باشند. به عنوان مثال، یک نوع ممکن است منجر به تولید پروتئینی شود که اصلا به درستی کار نمی کند یا برعکس کار می کند!

جهش های ژنتیکی که منجر به بروز تغییرات جدی در پروتئین ها می شوند، می توانند تمام سلول های دارای آن نوع پروتئین را تحت تاثیر قرار داده، و حتی ممکن است کل بدن را هم تحت تاثیر قرار دهد.

تأثیرات کلی برخی از انواع جهش های ژنیتیکی ممکن است لزوما «خوب» یا «بد» نباشند. برای مثال، انواع این تغییرات ژنتیکی هستند که تفاوت‌ ها در رنگ مو یا چشم افراد را نشان می ‌دهند. از سوی دیگر، برخی از انواع جهش های ژنتیکی می توانند منجر به بروز بیماری هایی مانند سرطان یا افزایش خطر ابتلا به آن بیماری شوند. اینها با عنوان انواع حهاش ژنتیکی بیماری زا نامیده می شوند.

جهش های ژنتیکی اکتسابی در برابر ارثی

انواع جهش های ژنتیکی یا ارثی هستند یا اکتسابی.

جهش های ژنتیکی ارثی

یک جهش ژنتیکی ارثی، همانطور که از نامش پیداست، از والدین به فرزند به ارث می رسد، بنابراین آن جهش ژنتیکی در اولین سلولی (زمانی که سلول تخمک توسط یک سلول اسپرم بارور می شود) وجود دارد که در نهایت با رشد خود تبدیل به یک فرد می شود. از آنجایی که تمام سلول های بدن از این سلول اولیه به وجود آمده اند، این جهش ژنتیکی در هرکدام از سلول های بدن وجود دارد و همچنین می تواند به نسل ها بعدی هم منتقل شود. به این نوع جهش ژنتیکی، جهش ژرمینی نیز گفته می شود (زیرا سلول هایی که به تخمک و اسپرم تبدیل می شوند، سلول های زایا نامیده می شوند). یا به عبارت ساده تر، جهش ژنتیکی ارثی.

معمولا بیش از یک جهش ژنتیکی لازم است تا یک سلول به سلول سرطانی تبدیل شود. اما وقتی فردی یک کپی غیرطبیعی از یک ژن جهش یافته را به ارث می برد، سلول های بدن او از ابتدا با وجود همین جهش ژنتیکی تولید می شوند. این امر باعث می ‌شود که سایر جهش‌ های ژنتیکی راحت ‌تر و سریع ‌تر اتفاق بیفتند. اتفاقی که می‌ تواند شانس ابتلا به بیماری ژنتیکی از جمله سرطان را در فرد بیشتر کند. به همین دلیل است که سرطان ‌های مرتبط با جهش‌ های ژنتیکی ارثی زودتر از سرطان‌ هایی از همان نوع، که البته ارثی نیستند، بروز پیدا می کنند.

با این وجود جهش های ژنتیکی ارثی علت اصلی اکثر سرطان ها نیستند! واقعیت این است که به صورت میانگین تنها 5 الی 10 درد از تمام سرطان ها در اثر جهش های ژنتیکی ارثی ایجاد می شوند. اما داشتن این جهش ها، شانس ابتلا به سرطان در اثر عوامل محیطی را افزایش می دهد.

برای آشنایی بیشتر بهتر است مقاله سابقه خانوادگی سرطان را مطالعه نمایید.

جهش های ژنتیکی اکتسابی

جهش ژنتیکی اکتسابی از والدین به ارث نمی رسد. در عوض، در دوره ای از زندگی فرد ایجاد می شود. جهش‌ های ژنتیکی اکتسابی در یک سلول اتفاق می ‌افتند و سپس به سلول‌ های جدیدی که از آن سلول تولید شده اند منتقل می ‌شوند. این جهش ها نمی تواند به فرزندان فرد منتقل شوند، زیرا روی اسپرم یا سلول های تخمک تأثیر نمی گذارد. به این نوع جهش ژنتیکی، جهش پراکنده یا جهش جسمی نیز گفته می شود.

جهش های ژنتیکی اکتسابی می توانند به دلایل مختلفی اتفاق بیفتند. گاهی اوقات زمانی رخ می دهند که DNA سلول آسیب می‌ بیند. مثلا در شرایطی که فرد بیش از حد در معرض تشعشعات یا مواد شیمیایی خاص قرار می گیرد. اما اغلب این جهش ها به طور تصادفی و بدون داشتن علت خارجی رخ می دهند. به عنوان مثال، در طی فرآیند پیچیده ای که یک سلول برای ساخت 2 سلول جدید تقسیم می شود، سلول باید یک کپی دیگر از تمام DNA خود بسازد و گاهی اوقات اشتباهات (جهش) در حین رخ دادن این اتفاق رخ می دهند. هر بار تقسیم سلولی شانس جدیدی برای ایجاد یک جهش ژنتیکی است. تعداد جهش‌ های ژنتیکی در سلول‌ های ما می‌ تواند در طول زمان افزایش یابد، به همین دلیل هم هست که با افزایش سن، خطر ابتلا به سرطان (به عنوان یک بیماری ژنتیکی) بیشتر می ‌شود.

جهش های ژنتیکی اکتسابی علت اصلی بروز حدود 90 درصد از سرطان ها هستند.

ژن های مرتبط با سرطان

ژن هایی که در ایجاد سرطان نقش دارند به چند دسته کلی تقسیم می شوند که عبارتند از:

• ژن های سرکوب کننده تومور

این ها در واقع ژن های محافظ هستند. معمولا هم رشد سلول را از روش های زیر کنترل می کنند:

• نظارت بر سرعت رشد تقسیم سلولی و شکل گیری سلول های جدید
• ترمیم DNAهای ناهماهنگ
• کنترل زمان مرگ سلول

هنگامی که یک ژن سرکوب کننده تومور جهش می یابد، سلول ها به طور غیرقابل کنترلی رشد می کنند. و در نهایت ممکن است باعث شکل گیری یک تومور سرطانی شوند.

نمونه هایی از ژن های سرکوبگر تومور عبارتند از ژن های BRCA1، BRCA2، p53 یا TP53.

جهش‌های موروثی (ژرملاین) در ژن‌های BRCA1 یا BRCA2 خطر ابتلا به سرطان‌ های ارثی سینه یا تخمدان را در زنان و خطر ابتلا به سرطان‌های ارثی پروستات یا سینه را در مردان افزایش می ‌دهند. آنها همچنین خطر ابتلا به سرطان پانکراس و ملانوم را در زنان و مردان نیز افزایش می دهند.

شایع ترین ژن جهش یافته در افراد مبتلا به سرطان، ژن های p53 یا TP53 هستند. بیش از 50 درصد سرطان ها شامل حداقل یک ژن P53 جهش یافته یا آسیب دیده هستند. اکثر جهش های ژن p53 نیز اکتسابی هستند. جهش ‌های p53 ارثی نادر هستند، اما بیمارانی که این جهش ‌های ژنتیکی را در بدن خود دارند در معرض خطر بیشتری برای ابتلا به انواع مختلف سرطان هستند.

• انکوژن ها

این ژن ها یک سلول سالم را به سلول سرطانی تبدیل می کنند. جهش در این ژن ها ارثی نیستند.

دو انکوژن رایج عبارتند از:

• HER2، یک پروتئین تخصصی است که رشد و گسترش سرطان را کنترل می کند و در برخی از سلول های سرطانی یافت می شود. به عنوان مثال، سلول های سرطانی سینه و تخمدان.
• خانواده ژن ‌های RAS که پروتئین ‌ها را در مسیرهای ارتباط سلولی، رشد سلولی و مرگ سلولی دخیل می ‌سازند.

• ژن های ترمیمگر DNA

این ژن ها اشتباهات صورت گرفته در هنگام کپی کردن DNA را برطرف می کنند. بسیاری از آنها به عنوان ژن های سرکوب کننده تومور عمل می کنند. BRCA1، BRCA2 و p53 همگی ژن های ترمیم DNA هم هستند.

اگر در ژن های ترمیمگر DNA بدن فرد ایرادی وجود داشته باشد، این ایرادات اصلاح نشده باقی مانده و سپس تبدیل به جهش می شوند. این جهش ها نیز ممکن است در نهایت منجر به سرطان شوند.

جهش در ژن های ترمیگر DNA می تواند ارثی یا اکتسابی باشد. سندرم لینچ نمونه ای از نوع ارثی این نوع جهش ژنتیکی است. جهش در ژن های BRCA1، BRCA2 و p53 و سندرم های مرتبط با آنها نیز ارثی هستند.

چالش های ژنتیک سرطان

محققان در مورد نحوه عملکرد ژن های سرطانی چیزهای زیادی یاد گرفته اند. اما بسیاری از سرطان ها با یک ژن خاص مرتبط نیستند. یک سرطان احتمالا شامل جهش های ژنی متعددی است. علاوه بر این، برخی شواهد نشان می دهد که ژن ها با محیط خود در تعامل هستند. این امر درک ما از نقش ژن ها در سرطان را پیچیده تر می کند.

محققان به مطالعه چگونگی اثرگذاری تغییرات ژنتیکی بر رشد سرطان ادامه می دهند. این دانش منجر به بهبود مراقبت از سرطان، از جمله تشخیص زودهنگام، کاهش خطر، استفاده از درمان هدفمند و افزایش شانس بقا شده است.

مطالعه بیشتر در زمینه ژنتیک سرطان ممکن است به پزشکان کمک کند تا راه های بهتری برای موارد زیر پیدا کنند:

• پیش بینی ریسک ابتلای فرد به سرطان
• تشخیص بهتر سرطان
• درمان موثر سرطان
• پیشگیری از ابتلای افراد مستعد، قبل از مبتلا شدن
• اطلاع رسانی درباره ارثی بودن سرطان های خانوادگی
• مشاوره سرطان

مطالعات تخصصی

ویرایش : ندا ناصری