Биология и патофизиология рака
Биология и патофизиология рака — это изучение того, как нормальные клетки приобретают генетические и эпигенетические изменения, которые позволяют им расти, выживать, инвазировать и распространяться, не подчиняясь контролю, регулирующему здоровые ткани. Это фундаментальная научная основа медицинской онкологии, объясняющая, почему возникают новообразования, как они прогрессируют и как их общие биологические способности создают как уязвимости, так и терапевтические мишени.
Definition
Биология и патофизиология рака — это область, которая описывает неоплазию на клеточном и молекулярном уровне, рассматривая рак как заболевание, при котором наследуемые изменения в соматических клетках приводят к появлению популяции, которая пролиферирует, избегает подавления роста и клеточной гибели, а также прогрессивно инвазирует и диссеминирует.
Scope
Эта область знакомит читателя с основными процессами, определяющими злокачественность: приобретенными способностями, отличающими раковые клетки от их нормальных аналогов, генетическими и молекулярными факторами, которые инициируют и поддерживают их, многоступенчатой эволюцией от инициации до инвазивного заболевания, поддерживающей ролью микроокружения опухоли и новых кровеносных сосудов, а также каскадом, посредством которого опухоли метастазируют. Это концептуальная карта подчиненных тем, а не исчерпывающее рассмотрение какой-либо одной; клиническое ведение рассматривается в других разделах медицинской онкологии.
Sub-topics
Core questions
- Что отличает раковую клетку от ее нормальной ткани происхождения?
- Какие генетические и молекулярные изменения инициируют и поддерживают злокачественный рост?
- Как опухоль эволюционирует от одной измененной клетки до инвазивного, диссеминированного заболевания?
- Как окружающие незлокачественные клетки и сосудистая система поддерживают рост опухоли?
- Какими этапами раковые клетки покидают первичное место и колонизируют отдаленные органы?
Key concepts
- Неоплазия и злокачественность
- Онкогены и гены-супрессоры опухолей
- Драйверные против пассажирских изменений
- Многоступенчатый канцерогенез
- Клональная эволюция и гетерогенность опухоли
- Микроокружение опухоли
- Ангиогенез
- Инвазия и метастазирование
Key theories
- Отличительные признаки рака (Hallmarks of cancer)
- Объединяющая концепция, предполагающая, что разнообразные генотипы раковых клеток сходятся к небольшому набору приобретенных биологических способностей — таких как поддержание пролиферативных сигналов, уклонение от супрессоров роста, сопротивление клеточной гибели, обеспечение репликативного бессмертия, индукция ангиогенеза и активация инвазии и метастазирования — позднее расширенная за счет способствующих характеристик и новых отличительных признаков.
- Соматическая мутация и клональная эволюция
- Представление о том, что рак возникает из наследуемых изменений в соматических клетках и прогрессирует через последовательные циклы мутаций и отбора, производя генетически разнообразные субклоны, ландшафты которых теперь можно считывать непосредственно из геномов опухолей.
Mechanisms
Злокачественность возникает, когда соматические клетки накапливают изменения, нарушающие нормальный баланс пролиферации, дифференцировки и гибели. Активированные онкогены и инактивированные гены-супрессоры опухолей нарушают регуляцию сигналов роста и контроля клеточного цикла, в то время как дефекты репарации ДНК и поддержания генома ускоряют дальнейшие изменения. Эти измененные клетки размножаются под действием отбора, генерируя гетерогенные клоны, и привлекают поддерживающую строму и новые кровеносные сосуды, которые поставляют питательные вещества и удаляют отходы. Приобретение инвазивных и миграционных способностей затем позволяет клеткам проникать через базальные мембраны, попадать в кровоток и заселять отдаленные органы. Концепция отличительных признаков (hallmarks) организует эти процессы как повторяющийся набор приобретенных способностей, общих для различных типов рака.
Clinical relevance
Понимание биологии рака лежит в основе того, как онкологи интерпретируют патологию опухоли, результаты молекулярного тестирования и прогноз, а также объясняет, почему терапия направлена на конкретные драйверы или общие способности. Эта область носит справочный и образовательный характер: она описывает биологию, которая лежит в основе классификации и исследований, и не является источником индивидуальных диагностических или лечебных рекомендаций.
Epidemiology
Новообразования являются одной из ведущих причин смерти во всем мире и включают сотни различных заболеваний, определяемых по ткани происхождения и молекулярным особенностям. Подробные данные о заболеваемости и смертности рассматриваются в рамках эпидемиологии рака и в статьях, посвященных конкретным заболеваниям, а не здесь.
History
Современная биология рака выросла из слияния вирусной онкологии, соматической генетики и молекулярной биологии во второй половине двадцатого века, что позволило идентифицировать онкогены и гены-супрессоры опухолей и определить рак как генетическое заболевание соматических клеток. Концепция отличительных признаков (hallmarks) синтезировала это понимание в небольшой набор общих способностей, а крупномасштабное секвенирование генома позднее картировало повторяющиеся драйверные изменения в различных типах опухолей.
Key figures
- Douglas Hanahan
- Robert Weinberg
- Bert Vogelstein
- Kenneth Kinzler
Related topics
Seminal works
- hanahan-weinberg-2000
- hanahan-weinberg-2011
- vogelstein-2013
Frequently asked questions
- Рак — это одно заболевание или множество?
- Рак — это семейство из сотен различных заболеваний, которые различаются по ткани происхождения и молекулярному профилю, но при этом имеют общий набор приобретенных биологических способностей, определяющих злокачественность.
- Что значит называть рак генетическим заболеванием?
- Это означает, что рак возникает из наследуемых изменений в ДНК соматических клеток — обычно не унаследованных от родителя — которые нарушают регуляцию роста, выживания и поддержания генома.