سرطان چیست؟

سرطان به مجموعه بیماری‌هایی اطلاق می‌شود که از تکثیر مهار نشده سلول‌ها پدید می‌آیند. سلول‌های سرطانی از ساز وکارهای عادی تقسیم و رشد سلول‌ها جدا می‌افتند. علت دقیق این پدیده نامشخص است ولی احتمال دارد عوامل ژنتیکی یا مواردی که موجب اختلال در فعالیت سلول‌ها می‌شوند در هسته سلول اشکال وارد کنند. ساختار بیماری سرطان معمولا بر پایه اختلالات ژنتیکی می باشد. برای رسیدن یک سلول به نقطه بدون بازگشت و ایجاد یک نئوپلازی؛ نواقص متعددی در نقشه ژنتیکی سلول ایجاد می شود و نهایتا منجر به ایجاد سلول هایی نامیرا با رفتارهای پاتوفیزیولوژیک جدید می شود. در این بیماری علم ژنتیک از مناظر متعددی می تواند کمک کننده باشد. تغییرات ژنتیکی در این بیماری که درسلول های زاینده اتفاق می افتد معمولا منجر به مستعد ساختن فرد به سرطان می شود. چنین تغییراتی معمولا به صورت صفات اتوزومال غالب به نسل های بعد منتقل می شود. تغییراتی که در سلول های سوماتیکی اتفاق می افتد مختص به خود تومور بوده و در نتیجه با بررسی ناحیه درگیر قابل تشخیص می باشد. در این زمینه بر اساس نوع سرطان و همچنین نوع نواقص ژنتیکی، کاربرد متفاوتی از این علم را شاهد هستیم.

 

انواع تغییرات ژنتیکی در ارتباط با سرطان

در ارتباط با پیدایش سرطان تغییرات متفاوتی درسلولها رخ می دهد که منجر به ایجاد سرطان در آنها می گردد. امروزه حتی این تغییرات را در محیط میکروسکوپی اطراف سلول ها بررسی می کنند. بسیاری از این تغییرات در تنظیم بیان ژن های کلیدی در سلول ها رخ می دهد وبسیاری از آنها منجر به تغییرات رفتاری سلول و در نتیجه بروز رفتارهای تهاجمی از آن می گردد. عمده ترین آسیب هایی که در تومور ها از نقطه نظر ژنتیکی اتفاق می افتد دو دسته می باشد. شامل تغییرات کروموزومی مانند تغییر در تعداد و یا ساختار کروموزومی مثل ترانسلوکاسیون ها و یا حذف قطعه های؛ فعال شدن یک یاچند انکوژن یا غیرفعال شدن ژن های سرکوبگر تومور؛که عامل تسریع در ایجاد تومور خواهد بود.

 

روشهای متداول در ژنتیک سرطان

می توان این روش ها را به دو دسته تقسیم نمود روش های مولکولی و روش های سیتوژنتیکی.در این مبحث شرح مختصری از روش های ذکر شده داده می شود.

تست های ژنتیکی پیش بینی کننده ی سرطان

روش های مولکولی

بر اساس نوع بیماری و بررسی مورد نیاز انواع روش های مولکولی برای بررسی بیان ژن ویا تغییرات ژنتیکی ایجاد شده وجود دارد.

واکنش زنجیره ای پلیمرازPolymerase Chain Reaction (PCR)

متداول ترین روش موجود که پایه و اساس بسیاری از تست های ژنتیکی است.

روش بررسی توالی ژنDNA Sequencing

براساس تعیین توالی مولکول های DNA با استفاده از نوکلئوتیدها و کپی برداری با استفاده از این نوکلئوتیدها می باشد.

روش ریز ارایهMicroarray

روشی مرکب می باشد که شامل صف آرایی هزاران نقطه میکروسکوپی از الیگونوکلئوتیدDNA  است.

روش Multiplex Ligation Probe Amplification

نوعی متفاوت از PCR که منجر به کپی برداری از چندین هدف ژن با استفاده از یک جفت پرایمر می باشد.

شکل1.روش های مولکولی مورد استفاده در شناسایی سرطان

 

• تست های رایج PCR که در انواع لوسمی های مرتبط با آن ها انجام میگیرد عبارتند از:

• لوسمی پرومیلوسیتیک حاد (PML-PARA)

• لوسمی میلوئیدی حاد (موتاسیون FLT3، CEBPA ، CBFB-MYH II، AML1-ETD)

• لوسمی لنفوبلاستیک حاد ) TEL-AML1, IL3-IGH, BCR-ABL(

• نئوپلاسم پرولیفراتیو میلوئیدی همراه با ائوزینوفیلی (FIP1L1-PDGFRA)

• لوسمی میلوژن مزمن BCR-ABL))

 

سیتوژنتیک نئوپلاسم های خونی

علم به اینکه سرطان یک شکل بدخیم از رشد کنترل نشده است، برای بیش از یک قرن وجود داشته است. عوامل مختلف زیستی، شیمیایی و فیزیکی در ایجاد سرطان نقش دارند. با این حال، مکانسیم های مسئول این تکثیر مهار نشده، بعد از آسیب اولیه هنوز هم هدف تحقیقات بسیاری است..

حدود 50 سال پس از تئوری کروموزومی بووری، اولین نوشته ها در مورد آرایش کروموزومی در سلول های طبیعی انسان و اختلالات ژنتیکی، و به دنبال آن توصیف تغییرات کروموزومی در سلول های نئوپلاستیک آغاز شد .نقطه عطف این تحقیق در سال 1960 با انتشار اولین مقاله توسط نوول و هانگرفورد اتفاق افتاد. سیتوژنتیک ناهنجاری های کروموزومی در نئوپلاسم های خونی در سال 1956 آغاز شد زمانی که تجیو و لوان و اندکی پس از آنها فورد و هامرتون اظهار کردند که سلول های طبیعی انسان حاوی 46 کروموزوم است نه 48 عدد.

تشخیص کروموزوم فیلادلفیا، توسط نوول و هانگرفورد انجام پذیرفت، و به طور قطعی اثبات کردند که اختلالات کروموزومی در لوسمی اکتسابی است و منحصرا در سلول های نئوپلاستیک وجود دارد. اما از اواسط دهه 1970 بود که انتشار فزاینده گزارشاتی از ناهنجاری های سیتوژنتیکی سرطان در متون علمی آغاز شد. در جدول 1 برخی از ناهنجاریهای کروموزومی که در ارتباط با انواع خاصی از سرطان خون در جمعیتهای مختلف می باشند، آمده است. همچنین مطالعات متعدد نشان می دهند که ناهنجاریهای عددی و ساختمانی خاصی ارتباط چشمگیری با ویژگیهای بیولوژیکی، اندکسهای خونی و حتی پاسخهای متفاوت به درمان در بیماران مبتلا به سرطان خون دارند.

 

نوع سرطان	ناهنجاری کروموزومی
AML	46,t(8;21), 46,inv(16), 46,t(9;11), 46,t(15;17), 46,del (11q), 46,t(1;22), +8, +21, +22, -5, -7
CML	46,t(9:22)
ALL	46,t(12;21), 46,t(1;19), 46,t(9;22), 46,t(4;11), 46,t(8;14), 46,t(11;14), Complex karyotype, 46,del(9p)
CLL	46, (del 17p), 46, (del 11q), 47,+12, 46, (del 13q)
MDS	47,+8, 45,-Y, 46,-5q, 46,-20q

AML: Acute Myeloid Leukemia, CML: Chronic Myeloid Leukemia, ALL: Acute Lymphoblastic Leukemia, CLL: Chronic Lymphoblastic Leukemia,
MDS: Myelodysplastic Syndrome

 

کاربرد تکنیک FISH در تشخیص سرطان‌های شایع

 این روش به جهت زمان کمتر برای تشخیص بیماری‌های ژنتیکی ازجمله شناسایی سرطان‌ها وکمک به درمان آنها، نسبت به روش‌های معمول شناسایی اختلالات ژنتیکی مناسب‌ترمی باشد. در این روش اختلالات خاص ژنتیکی قابل ردیابی می باشد. این تکنیک درمان را ساده‌تر نموده و بیمار آسیب کمتری از لحاظ روحی و جسمی به دلیل شناسایی و درمان می بیند تشخیص جا به جایی BCR/ABL1 تکثیر بیش از حد ژن HER2 و نوآرایی ALK با استفاده از FISH جهت درمان هدفمند لوسمی میلوئیدی مزمن، سرطان پستان و آدنوکارسینومای ریه از اهمیت زیادی برخوردار است.

شکل2.کاربرد روش FISH در شناسایی سرطان

 

بررسی HER2 در سرطان سینه با تکنیک FISH

سرطان یکی از اصلی ترین عوامل مرگ و میر در جهان است و سرطان سینه شایع ترین بدخیمی و اولین عامل مرگ و میر در بین خانم هاست. این بیماری سهم حدود 25درصدی از کل بدخیمی ها را به خود اختصاص داده است. تشخیص به موقع سرطان سینه درمان آن را آسان تر و موفقیت آمیز تر خواهد کرد. بنابر‌این می توان با انجام تست HER2 (بررسی ژن شاخص ERBB2  که به طور معمول [HER2] خوانده می شود) وضعیت پیشرفت بیماری را تعیین کرد.

شکل3.مقایسه دو بیمار مشکوک به سرطان سینه با استفاده از تکنیک FISH

 

فرآیند انجام آزمایش HER2 با تکنیک FISH بر روی بلوک پارافینه در آزمایشگاه

 

 

از نمونه های تثبیت شده در بلوک پارافینه برش های به ضخامت 5-4 میکرومتر بر روی لام با شارژ مثبت تهیه می شود و پس از انجام تیمار های لازم لام مربوط برای هیبریداسیون با پروب HER2 آماده می شود. اما قبل از آن بایستی ناحیه و یا نواحی هدف توسط پاتولوژیست تعیین و عیناً همان مناطق جهت بررسی بر روی لام مورد مطالعه نشانه گذاری شود.

شکل4.مراحل آماده سازی لام از بلوک پارافینه جهت بررسی با تکنیک FISH

تشخیص زود هنگام سرطان پستان از طریق تعیین توالی کامل ژنهای BRCA 1 & 2

 

روش کاریوتایپ

بررسی تغییرات کروموزومی در یک فرد با انجام آزمایش کاریوتیپ امکان پذیر است. کاریوتیپ به زبان ساده تصویری است که از کروموزم‌های یک فرد گرفته می‌شود و در آن تعداد و ساختار کروموزوم‌ها مشخص می‌شود. این آزمایش را می‌توان بر روی نمونه‌های خون، مغز استخوان، بافت یا نمونه‌ جنین انجام داد.

برای انجام آزمایش کاریوتیپ ابتدا سلول‌های خون، مغز استخوان، یا بافت‌های جنینی در محیطی سرشار از مواد غذایی و ویتامین های لازم و در حضور مواد تحریک کننده رشد سلولی تکثیر می‌شوند. سپس سلول‌ها در مرحله‌‌ای از چرخه سلولی که در آن کروموزوم‌ها قابل تشخیص باشند متوقف ‌می‌شوند.

در مرحله بعدی کروموزوم‌ها رنگ آمیزی و به دقت زیر میکروسکوپ مورد بررسی قرار می‌گیرند. قدرت تفکیک این آزمایش به اندازه قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری محدود می‌شود. با این میزان قدرت تفکیک، بسیاری از تغییرات کروموزومی قابل شناسایی هستند. اما بسیاری از ریز حذف‌ها و یا مضاعف شدگی‌های کروموزومی نیز شناسایی نمی‌شوند.

 

شکل 5. مراحل تهیه کاریوتایپ

 

کاریوتایپ مغز استخوان چیست؟

برای شناسایی علت اصلی سرطان مغز استخوان به آزمایش  مغز استخوان و سایر آزمایش های پیشرفته نیاز است، این آزمایش ها حداقل در سطح عملی متفاوت هستند. بررسی اختلالات کاریتیپیک، مطالعه کاملی در تشخیص و پیش آگهی این بیماران ارائه می دهد.

در این مطالعه مقطعی، نمونه های آسپیراسیون مغز استخوان در همه بیماران مبتلا به پانسیتوپنی تحت بررسی سیتوژنتیک بر روی آسپیراسیون مغز استخوان قرار گرفتند.

شکل6.نمونه کاریوتایپ مغزاستخوان جهت نشان دادن انواع تغییرات کروموزومی

 

چند نمونه از کاریوتایپ تهیه شده از مغز استخوان بیماران مبتلا به سرطان

• جا به جایی بین کروموزومی در لوسمی میلوئید مزمن translocation(9;22)(q34;q11)

• حذف بازوی بلند کروموزوم 5 در سندرم میلو پلاستی  Deletion5q

• تریزومی در لوسمی لنفوسیتی مزمن ((Trisomy12

• بیمار AML و مشاهده (inversion16)

• بیمار MDS ومشاهده Trysomy8))

• بیمارAML, Thrombocytopenia و مشاهده isochromosome 9 and isochromosome 17) )

• بیمارMDS و مشاهده (5;13) translocation
   

• بیمارAML و مشاهده (1-19) translocation و isochromosome 9

 

آینده ژنتیک در سرطان

در پایان باید این نکته را خاطر نشان شویم، همان گونه که پیشرفت های روزمره در علم ژنتیک رخ می دهد، نقش این علم در آینده سرطان روشن تر می شود؛ پروژه ژنوم انسانی یکی از پیشرفت های شگرف در این علم می باشد. از اواسط سال 2002 ، زمانی که اولین پیش نویس پروژه ژنوم انسانی ارائه شد پیشرفت های سریع و چشمگیری در کشف نقاط اختصاصی ژن های سرطانی به عمل آمد.

محققین می توانند با نقشه برداری هر ژن نرمال و مقایسه با ژن  غیر نرمال در کشف و بررسی بیماری کمک کنند.  یافته های ناشی از پروژه ژنوم انسانی می تواند کمک شایانی در تعیین ژن های سرطانی کند، باعث توسعه تست های ژنتیکی بهتر شود و منجر به پیشرفت در مداخلات پیشگیرنده و درمانی شود. مطمئنا در آینده، برای هر فرد این قابلیت میسر خواهد شد که با اسکن کامل ژنوم خود؛ احتمال ابتلا به انواع بیماری ها از جمله سرطان را بیابد. پیشرفت شگرف تکنیک های ژنتیکی امروزه راه را برای شناسایی سریع و درمان بیماری هموارتر کرده و بیماران در این راستا کمتر تحت فشارهای روحی و جسمی حاصل از درمان هستند.

 

 منابع :

 Anguiano, A., et al., Spectral Karyotyping for identification of constitutional chromosomal abnormalities at a national reference laboratory. Molecular cytogenetics, 2012. 5(1): p. 3.

.Wan, T.S., Cancer cytogenetics: methodology revisited. Annals of laboratory medicine, 2014. 34(6): p. 413-425.

 Ratan, Z.A., et al., Application of Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) Technique for the Detection of Genetic Aberration in Medical Science. Cureus, 2017. 9(6).

 García‐García, E., et al., Hybridization for human epidermal growth factor receptor 2 testing in gastric carcinoma: a comparison of fluorescence in‐situ hybridization with a novel fully automated dual‐colour silver in‐situ hybridization method. Histopathology, 2011. 59(1): p. 8-17.