Komórka nowotworowa

Weryfikacja

Autor: mgr farmacji Sara Janowska

Komórki nowotworowe powstają w wyniku mutacji, która zaburza cyklu ich namnażania. Uszkodzone komórki podlegają niekontrolowanym podziałom, a mechanizm programowanej śmierci przestaje działać. Dzięki temu osiągają pewnego rodzaju nieśmiertelność. Czym jeszcze komórka nowotworowa różni się od zdrowej?

Spis treści

1.  Co dzieje się w komórce nowotworowej?
2. Jak powstają komórki nowotworowe?
3. Różne typy komórek nowotworowych
4. Wygląd komórek nowotworowych
5. Biologiczne cechy komórek nowotworowych
6. Ewolucja komórek nowotworowych

Komórka nowotworowa dzieli się nieustannie i bez ograniczeń, co oznacza, że jej cykl komórkowy został całkowicie zaburzony na skutek mutacji. Zdrowe komórki uczestniczą w dynamicznym procesie budowania organizmu. W tym samym czasie następują mechanizmy śmierci oraz namnażania. Większość komórek budujących ciało znajduje się w jednak stanie spoczynku. Oznacza to że są wyłączone z cyklu komórkowego prowadzącego do podziału. Mogą być do niego z powrotem włączone w wyniku działania odpowiedniego sygnału pobudzającego. Całość procesów spoczynku, namnażania oraz obumierania, prowadzi do utrzymania homeostazy, czyli równowagi organizmu.

Zaprogramowana samobójcza śmierć komórki jest nazywana apoptozą. Ten proces jest niezwykle istotny dla prawidłowego funkcjonowania ciała człowieka. Na jego drodze osuwane są uszkodzone oraz stare komórki. Należy zaznaczyć, że dla stanu zdrowia konieczne jest utrzymanie w organizmie prawidłowej proporcji pomiędzy dzieleniem się i apoptozą komórek.

 Co dzieje się w komórce nowotworowej?

Komórki nowotworowe zawierają błędy w informacji genetycznej dotyczącej cyklu komórkowego oraz programowanej śmierci. Uszkodzenia DNA skutkują utratą danych potrzebnych do syntezy białek przekazujących informacje w komórce. Nieprawidłowa produkcja tych substancji sterujących cyklem komórkowym prowadzi do utraty nad nim kontroli.

Komórki nowotworowe nie są też usuwane na drodze apoptozy ponieważ jej mechanizm także ulega uszkodzeniu. Wynika to z mutacji w obrębie informacji na temat białek inicjujących ten proces. W konsekwencji komórki te dzielą się w nieskończoność. Osiągają również w pewnym sensie nieśmiertelność. Namnażając się w sposób nieograniczony wytwarzają masę tkankową która tworzy guz nowotworowy.

Komórki nowotworów złośliwych posiadają również zdolność odłączania się z obszaru guza i wędrówki do innych części ciała. Takie zmiany nazywamy przerzutami.

Jak powstają komórki nowotworowe?

W powstawaniu komórek nowotworowych często uczestniczą czynniki kancerogenne. Uszkodzenie DNA może być spowodowane na przykład ekspozycją na promieniowanie lub chemikalia. Mutacje powstają również poprzez błędy w trakcie replikacji DNA. Takie zmiany kumulują się z upływem czasu. Dlatego wiek jest czynnikiem ryzyka zachorowania na nowotwory.

Niektóre wirusy posiadają zdolność wywoływania w trakcie infekcji mutacji prowadzących do powstania nowotworu. Wynika to z ich zdolności wprowadzania swojego DNA do ludzkiego materiału genetycznego. Służy to rozmnażaniu wirusów wewnątrz komórki gospodarza. Proces może jednak oprócz ich namnożenia, skutkować powstaniem mutacji onkogennej.

Przykładem może być wirus brodawczaka ludzkiego, który jest powiązany z rakiem szyjki macicy. Obecnie prowadzona jest w jego zakresie profilaktyka w formie szczepień ochronnych. Najnowsze badania wykazują że jest to wysoko skuteczna forma zabezpieczenia przed tym nowotworem.

Komórki nowotworowe powstają na drodze procesu nazywanego karcynogenezą. Można go podzielić na trzy etapy:

• inicjację
• promocję
• progresję

Etap inicjacji

Pierwszy etap powstawania komórki nowotworowej nazywany jest inicjacją. Zaczyna się od powstania pojedynczej mutacji DNA. Uszkodzenie prowadzi do utraty kontroli nad stabilnością materiału genetycznego, przez co staje się on podatny na kolejne mutacje. Taka szkodliwa zmiana może powstać samoistnie lub na skutek działania zewnętrznego czynnika kancerogennego.

Komórka w wyniku błędów w DNA uczestniczy w wadliwych, niekontrolowanych cyklach podziałów. Uszkodzenia materiału genetycznego powstają bardzo często, jednak zazwyczaj są usuwane przez wewnątrzkomórkowe mechanizmy naprawcze. Jeżeli zmiany są bardzo poważne komórka ulega zaprogramowanemu samozniszczeniu.

Mechanizmy zabezpieczające przed powstawaniem komórek nowotworowych czasami zawodzą. Nieskorygowana mutacja może powstać na skutek spontanicznego błędu w działaniu białek naprawczych.

W komórkach nowotworowych kolejne uszkodzenia DNA pojawiają się zazwyczaj w konsekwencji wcześniejszych mutacji. Zmutowane białka naprawcze oraz inicjujące apoptozę, pozbawiają komórkę mechanizmów ratujących przed nowotworzeniem.

Etap promocji

Jeżeli zmutowana komórka nie zostanie usunięta na drodze apoptozy, wchodzi w kolejną fazę nowotworzenia. Etap ten nazywany jest promocją. W jego trakcie dochodzi do aktywacji onkogenów, czyli informacji genetycznej odpowiedzialnej za syntezę białek ,które stymulują namnażanie się komórek nowotworowych. Materiał genetyczny staje się niestabilny, a komórka stopniowo traci swoje funkcje.

Jednocześnie na skutek upośledzenia mechanizmów naprawczych dochodzi do powstania kolejnych mutacji nowotworowych. Na skutek tych zmian komórka nabiera nowotworowych cech fenotypowych. Oznacza to że zaczyna wyglądać i funkcjonować odmiennie niż zdrowe komórki.

Guzy w tej fazie nie są jeszcze złośliwe. Oznacza to że nie posiadają zdolności tworzenia przerzutów i nasiąkania. Zmiana wykryta na tym etapie może zostać usunięta z wysokim prawdopodobieństwem całkowitego wyleczenia. Z tego względu szczególnie istotna jest wczesna diagnostyka nowotworów. Im krótszy czas rozwoju, tym większe szanse na skuteczną terapie.

Etap progresji

Ostatnim etapem powstawania zmiany nowotworowej jest progresja. Jest to faza nabywania cech złośliwych przez uszkodzone komórki. Dochodzi do serii licznych mutacji, w tym na poziomie chromosomalnym. W ich przebiegu powstają poważne zmiany molekularne w komórce. W konsekwencji wszystkich uszkodzeń, guzy nowotworowe nabierają zdolności do naciekania oraz tworzenia przerzutów.

Różne typy komórek nowotworowych

Komórki nowotworowe dzielimy na różne typy w zależności od tanki z której pochodzą. Przykładowe typy:

• rak - powstaje z komórek mających pochodzenie nabłonkowe
• białaczka - pochodzi z tkanek odpowiedzialnych za produkcję nowych krwinek
• chłoniak i szpiczak - pochodzą z komórek układu odpornościowego
• mięsak - pochodzi z komórek tkanki łącznej, w tym tłuszczu, mięśni i kości

Wygląd komórek nowotworowych

Komórki nowotworowe charakterystyczne cechy, widoczne pod mikroskopem. Ich jądra są zazwyczaj duże i nieregularne. W zdrowych komórkach jądro ma zazwyczaj okrągły lub elipsoidalny kształt. W komórkach nowotworowych jego kontur jest zazwyczaj nieregularny. Występują rozliczne rowki, fałdy lub wgniecenia. Cechy te mogą być stosowane jako marker w diagnostyce i ocenie zaawansowania nowotworu.

Biologiczne cechy komórek nowotworowych

Komórki nowotworowe posiadają następujące cechy:

• zdolność do niekontrolowanego namnażania
• utrata wrażliwości na sygnały stymulujące do namnażania
• utrata zdolności do apoptozy. Prowadzi to do namnażania się komórek pomimo błędów genetycznych
• utrata zdolności do starzenia się, prowadząca do nieograniczonego potencjału replikacyjnego
• nabycie zdolności do inwazji sąsiednich tkanek, w przypadku komórek raka inwazyjnego
• nabycie zdolności do tworzenia przerzutów w odległych miejscach, w przypadku komórek nowotworów złośliwych

Nabycie tych wszystkich cech przez komórkę nowotworową wynika z utraty zdolności do naprawy błędów genetycznych. Uszkodzenie procesów naprawczych prowadzi do zwiększania tempa mutacji. Uzyskanie przez komórkę niestabilności genomowej, umożliwia pojawienie się wyżej wypunktowanych biologicznych cech nowotworowych.

Ewolucja komórek nowotworowych

Populacja komórek nowotworowych podlegająca niekończącym się podziałom posiada zdolność do ewoluowania. Ten niepożądany proces prowadzi do wzrostu złośliwości nowotworu.

Większość zmian w metabolizmie komórkowym, które umożliwiają niekontrolowane namnażanie komórek, prowadzi do ich śmierci. Komórki nowotworowe przechodzą proces selekcji naturalnej. Pojedyncze komórki z korzystnymi zmianami genetycznymi, które zwiększają ich zdolność przeżycia, przetrwają i będą się skutecznie namnażać. Takie ulepszone komórki po pewnym czasie dominują rosnący nowotwór, ponieważ komórki o mniej korzystnych zmianach genetycznych zostają wyparte na drodze konkurencji.

Ewolucja komórek nowotworowych prowadzi do nabycia przez nie oporności na leki. Na tej drodze możliwe jest również uzyskanie odporności na promieniowanie stosowane w trakcie radioterapii. Dlatego kolejne nawroty raka są bardziej niebezpieczne i trudniejsze w leczeniu.

O autorze

mgr farmacji Sara Janowska

Doktorantka interdyscyplinarnych studiów doktoranckich z zakresu nauk farmaceutycznych i biomedycznych realizowanych na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie oraz Instytucie Biotechnologii w Białymstoku.Absolwentka studiów farmaceutycznych na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie ze specjalizacją Lek Roślinny. Uzyskała tytuł magistra broniąc pracy z dziedziny botaniki farmaceutycznej na temat właściwości antyoksydacyjnych ekstraktów pozyskanych z dwudziestu gatunków mchów. Obecnie w pracy naukowej zajmuje się syntezą nowych substancji przeciwnowotworowych oraz badaniem ich właściwości na liniach komórek nowotworowych. Przez dwa lata pracowała jako magister farmacji w aptece otwartej.

Więcej artykułów tej autorki

mgr farmacji Sara Janowska