biologi molekuler karsinoma colorectal
Post on 20-Oct-2015
39 Views
Preview:
TRANSCRIPT
BIOLOGI MOLEKULER KARSINOMA COLORECTAL
Epidemiologi
Karsinoma colorectal merupakan suatu keganasan dari saluran pencernaan yang
paling sering didapatkan. Di Amerika Serikat, ditemukan lebih dari 145.000 kasus baru
sudah terdiagnosa dan 55.000 pasien meninggal karena karsinoma colorectal setiap
tahunnya. Karsinoma colorectal merupakan penyebab kematian urutan kedua di Amerika
Serikat. Perbandingan antara laki – laki dan perempuan kurang lebih sama, dan
insidensinya tidak berubah dalam kurun waktu 20 tahun terakhir.
Dengan mulai digunakannya tekhnik screening secara luas, angka insidensi dari
karsinoma colorectal dapat berkurang, begitu juga dengan angka kematian.
Akhir – akhir ini, telah berkembang tekhnik deteksi dini dari karsinoma colorectal
didukung juga dengan makin berkembangnya tindakan penanganan baik secara
pembedahan maupun secara medical, angka mortalitas dari karsinoma colorectal dapat
ditekan.
Pathogenesa Karsinoma Colorectal
Defek Genetik
Terjadinya karsinoma colorectal merupakan suatu kasus kelainan genetic, dimana
didapatkan adanya perubahan – perubahan genetic dan laju pertumbuhan sel yang
progresif. Secara garis besar, gen – gen yang berperan pada terjadinya karsinoma
colorectal di kelompokkan menjadi tiga, yaitu :
1. Onkogen : K-ras
2. Tumor supresor gen : APC
DCC
p 53
MCC
3. Mismatch repair gen : hMSH2
hMLH1
hPMS1
hPMS2
Pada dua decade terakhir ini, penelitian – penelitian difokuskan untuk mengetahui
adanya defek genetic dan abnormalitas molekuler yang berhubungan dengan
pertumbuhan dan perkembangan kasus – kasus adenoma colorectal maupun karsinoma
colorectal. Mutasi – mutasi yang terjadi, dapat menyebabkan aktivasi dari onkogen
seperti K-ras. Selain itu dapat juga mengakibatkan inaktivasi dari tumor suppressor gen,
diantaranya : - APC
- DCC ( deleted in colorectal carsinoma )
- p 53
Karsinoma colorectal dikatakan berkembang dari adenomatous polip yang terjadi dari
akumulasi beberapa mutasi genetic.
Pada tahun 1990, Fearon dan Vogelstein memperkenalkan pathogenesis genetic
terjadinya karsinoma colorectal, dikatakan paling tidak ditemukan adanya 5 ( lima )
mutasi gen.
A Genetic Model For Colorectal Tumorgenesis
Normal epithelium Chromosome Alteration Gene
5q Mutation or loss FAP
Hyperproliferation
Epithelium
Early Adenoma DNA hypomethilation
12p Mutation K-ras
Intermediate
Adenoma
18q Loss DCC
Late Adenoma
17p Loss p 53
Carcinoma
Other alteration
Metastasis
( Diambil dari Norton, Surgery Basic Science and Clinical Evidence, 2001 )
Berikut ini akan dijelaskan mengenai peranan masing – masing gen dalam terjadinya
karsinoma colorectal.
Gen APC
Gen APC ( adenomatous polyposis coli ) terletak pada lengan panjang kromosom
5 ( 5q ), gen ini mengkodekan 2843 asam amino peptida dengan berat molekul 300 kDa,
serupa dengan beberapa jenis protein yang lain. Gen APC ini diekpresikan pada sebagian
besar jaringan tubuh manusia.
Adanya defek pada gen APC didapatkan pada kasus familial adenomatous
poliposis ( FAP ). Dengan melakukan investigasi terhadap keluarga, gambaran atau
karakteristik mutasi dari gen APC dapat diketahui. Mutasi dari gen APC ini didapatkan
pada 80 persen kasus tumor colorectal yang sporadic. Sedangkan pada literatur yang lain
dikatakan bahwa, mutasi gen APC ini didapatkan pada 63 persen kasus adenoma dan 60
persen kasus karsinoma colorectal.
Gen APC merupakan suatu tumor supresor gen, dimana mutasi yang terjadi sangat
berperan sebagai factor inisiasi terbentuknya polip. Adanya mutasi gen APC ini
mengakibatkan terhentinya aktivitas codon dan selanjutnya rantai protein APC akan
terputus. Pada kasus familial adenomatous poliposis ( FAP ), lokasi dari mutasi gen
yang terjadi sangat berhubungan dengan berat ringannya gejala klinis yang
ditimbulkannya. Sebagai contohnya, mutasi dari gen APC pada lengan 3 dan 5 akan
mengakibatkan gejala klinis FAP yang lebih ringan, sedangkan apabila lokasi mutasi
terletak di sentral akan menimbulkan gejala klinis yang lebih berat ( lebih virulen ). Oleh
karena itu, dengan mengetahui karakteristik mutasi yang spesifik dalam suatu keluarga
sangat berguna dalam menentukan tindakan penanganan selanjutnya.
Hambatan aktivitas gen APC belum dapat menimbulkan karsinoma colorectal
tanpa disertai dengan adanya mutasi – mutasi gen yang lain. Adanya akumulasi dari
beberapa kerusakan genetic dapat menimbulkan suatu keganasan melalui hilangnya
proses heterozygot ( loss of heterozygosity ; LOH pathway ). Mutasi – mutasi gen lain
yang berperan adalah adanya aktivasi dari K-ras onkogen, hilangnya peran tumor
supresor gen seperti DCC, p 53.
Mutasi pada gen APC ini hanya didapatkan pada adenoma dan karsinoma, sedangkan
pada jaringan sekitarnya tidak didapatkan, hal ini dikarenakan mutasi gen APC ini
merupakan suatu mutasi somatic. Gen APC merupakan slah satu tumor supresor gen,
sehingga apabila terjadi hambatan pada aktivitas dari gen ini akan mengakibatkan
hilangnya supresi pada pertumbuhan sel tumor. Mutasi dari gen APC terjadi pada awal
dari perkembangan karsinoma colorectal.
Fungsi dan peranan dari protein APC belum sepenuhnya diketahui, akhir – akhir
ini berkembang suatu pendapat yang mengatakan bahwa protein APC ini berperan
penting dalam adhesi dan komunikasi antar sel.
Gen K - ras
Gen K-ras diklasifikasikan sebagai proto – oncogen karena meskipun terjadi
mutasi hanya pada satu alela, sudah dapat mengganggu siklus sel yang berlangsung. Gen
K- ras terletak pada lengan pendek dari kromosom 12 ( 12p12.1 ). Produk dari gen K-ras
adalah protein – G yang merupakan suatu sinyal tranduksi intraseluler. Dalam keadaan
aktif, K-ras mengikat guanosine triphosphate ( GTP ); proses hidrolisis dari GTP menjadi
guanosine diphosphate ( GDP ), nantinya dapat manghambat aktivitas dari protein – G.
Dari penjelasan di atas, apabila terjadi mutasi dari gen K-ras akan mengakibatkan
kegagalan dalam proses hidrolisis GTP sehingga protein – G tetap akan berada dalam
keadaan aktif. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya pertumbuhan sel yang tidak
dapat dikontrol. Pada karsinoma colorectal yang sporadic, mutasi gen K-ras meliputi
kodon 12, 13 dan 61. Mutasi gen ini didapatkan pada 47 persen kasus karsinoma dan 50
persen kasus adenoma colorectal.
Gen DCC
Gen DCC ( deleted in colorectal carcinoma ) merupakan tumor supresor gen,
dimana adanya mutasi pada setiap alelanya dapat mengakibatkan terjadinya degenerasi
maligna. Gen DCC ini terletak pada lengan panjang dari kromosom 18 ( 18q).
Bagaimana peran dan pengaruh dari gen DCC beserta produknya belum sepenuhnya
diketahui, tetapi diduga hal tersebut berhubungan dengan deferensiasi seluler. Pendapat
lain mengatakan bahwa produk dari gen DCC ini berperan dalam adhesi antar sel,
interaksi matriks seluler, selain itu juga mempunyai peranan penting dalam mencegah
pertumbuhan sel tumor, mencegah invasi dan metastasis. Mutasi gen DCC ditemukan
pada lebih dari 70 persen kasus – kasus karsinoma colorectal tetapi mutasi ini tidak
mempengaruhi prognosis secara keseluruhan. Pada karsinoma colorectal yang sporadic,
gen DCC sangat berperan dalam terjadinya metastase tumor dan sebagai petanda
prognosis dari adanya suatu metastase dari tumor colorectal.
Gen p 53
Tumor supresor gen yang lain adalah p 53, gen p 53 ini berperan juga pada
terjadinya keganasan di tempat ( organ ) lain. Gen p 53 merupakan protein dengan berat
molekul 53 kDa, gen ini terletak pada lengan pendek dari
kromosom 17 ( 177p13.1 ). Gen p 53 mempunyai peranan yang paling penting dalam
terjadinya karsinoma colorectal, dimana berperan dalam proses transkripsi karena
kemampuannya dalam mengaktivasi ekspresi dari gen. Sebagai suatu tetramer, p 53
dapat mengikat DNA dari gen lain untuk meningkatkan aktivitas transkripsinya.
Beberapa gen yang diaktivasi oleh p 53 mempunyai peranan dalam menghambat
pertumbuhan sel tumor, sehingga apabila terjadi hambatan aktivitas dari p 53 ini akan
mengakibatkan terjadinya pertumbuhan yang tidak terkontrol dari sel – sel tumor
tersebut. Protein p 53 juga mempunyai peran yang sangat vital dalam terjadinya
apoptosis dari sel – sel yang mengalami kerusakan genetic yang irreversible. Mutasi dari
gen p 53 ini ditemukan pada 75 persen kasus keganasan colorectal.
Mismatch Repair Gen
Mismatch repair gen berperan dalam memperbaiki kerusakan dalam proses
repliklasi DNA dan hilangnya kemampuan melakukan repair secara spontan. Beberapa
DNA mismatch repair gen yang didapatkan pada manusia diantaranya hMSH2
( kromosom 2p ), hMLH1 ( kromosom 3p21 ), hPMS1 ( kromosom 2q31-33 ) dan
hPMS2 ( kromosom 7p22 ). Gen – gen ini berperan dalam terjadinya sindroma polyposis
non herediter, sindroma Lynch.
Genetic Pathway
Terdapat dua mekanisme utama yang berperan penting sebagai factor inisiasi dan
pertumbuhan dari suatu karsinoma, yaitu jalur / mekanisme LOH ( loss of
heterozygosity ) dan jalur RER ( replication error ).
Loss Of Heterozygosity Pathway
Jalur LOH digambarkan dengan adanya delesi dari kromosom dan sel tumor yang
aneuploid. 80 persen dari karsinoma colorectal terjadi dari mutasi melalui jalur ini,
sedangkan 20 persen sisanya terjadi melalui jalur replication error ( RER ).
Jalur replication error ini digambarkan dengan adanya kegagalan dalam repair pada saat
proses replikasi DNA. Beberapa contoh gen yang mengalami kegagalan dalam repair
diantaranya : - hMSH2
- hMLH1
- hPMS1
- hPMS2
- hMSH6 / GTBP
Terjadinya mutasi pada salah satu gen tersebut di atas, merupakan factor predisposisi
untuk mutasi dasi sel, yang dapat juga mengakibatkan terjadinya mutasi dari proto-
oncogen meupun mutasi tumor supresor gen. Akumulasi dari beberapa mutasi yang telah
terjadi akan menyebabkan instabilitas dari gen dan terbentuknya suatu karsinoma.
LOH Pathway to Colorectal Carcinoma
APC gene mutation or 5q loss
( inherited mutation in adenomatous polyposis syndrome )
Hyperproliferation of crypt cells and clonal proliferation
of a stem cell results in small adenoma
Activation of K-ras oncogene with small adenoma
and proliferation of doubly mutated clone
Intermediate adenoma
Loss of DCC results in proliferation
of clone with multiple genetic alterations
Late adenoma with dysplasia
p 53 loss or mutation results in proliferation of malignant clone
Invasive carcinoma
Replication Error Pathway
Jalur replication error ( RER ) berhubungan dengan instabilitas mikro satelit.
Microsatelit merupakan bagain dari suatu genom, dimana terdiri dari beberapa pasang
segmen pendek yang berulang beberapa kali. Bagian ini mempunyai kecenderungan
untuk mengalami kegagalan replikasi, sehingga apabila terjadi mutasi gen pada gen – gen
yang mengalami kegagalan replikasi akan mengakibatkan panjang segmen yang
bervariasi, hal inilah yang dikatakan sebagai instabilitas dari mikrosatelit.
Tumor – tumor yang berhubungan dengan instabilitas mikrosatelit ( MSI )
mempunyai karakteristik biologis berbeda dengan tumor yang terjadi melalui jalur loss
of heterozigosity ( LOH ). Tumor dengan instabilitas mikrosatelit lebih sering didapati
pada kolon kanan, mempunyai DNA diploid dan prognosisnya lebih baik dibandingkan
dengan tumor dengan LOH yang mempunyai stabilitas mikrosatelit ( MSS ).
Sedangkan tumor – tumor yang terjadi melalui jalur LOH biasanya sering pada tumor
kolon bagian distal, mempunyai kromosom aneuploid dan prognosis yang lebih jelek.
RER Pathway To Colorectal Carcinoma
Mutation or loss of mismatch repair gene ( inherited in HNPCC )
Accumulation of somatic mutation within microsatelites
Altered function of genes that contains or are regulated by microsatelites
( type II TGR- B receptor gene )
Sequential accumulation of genetic changes in carcinoma related gene
Adenoma – Carcinoma sequence
Deskripsi Skematik ( Schwartz, 2005 )
Sel Epithel Normal
APC
Dysplatic Epithelium
Early Adenoma
K - RAS
Intermediate Adenoma
DCC / DPC 4
Late Adenoma
p 53
Carcinoma
Metastasis
Biologi Molekuler Karsinoma Colorectal
Genetic Factor Environmental Factor
Field Effect
Initial Mutation
Increased Mutational rate
Second ( inactivating ) mutation
APC gene MMR gene
LOH pathway RER pathway
Somatic mutation or allelic loss Microsatelite instability
K-ras, DCC, p 53 TGF-B, other
Clonal Growth
Carcinoma
Metastasis
( Allen JI. Moleculare Biology of Colorectal Cancer, 1995 )
DAFTAR PUSTAKA
1. Allen JI, Moleculare Biology Of Colorectal cancer : A Clinical view. Perspect
Colon Rectal Surgery, 1995. p 181 - 202
2. Welton L.Mark, Malignant Disease : Colorectal Polyps and Cancer in Norton
Basic Science and Clinical Evidence, International Edition, 1995. p 702 – 705
3. Bullard M.Kelli, Colon, Rectum and Anus in Schwartz’s Principles Of Surgery,
Eight Edition, 2005. p 1055 – 1110
4. Herbert Chen, Principles Of Tumor Biology in Basic Science For Surgeon, 2004.
p 613 - 620
UJIAN
METODOLOGI PENELITIAN
Oleh :
GUS RIYADI
PROGRAM PASCA SARJANA COMBINED DEGREE
FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS PADJADJARAN
BANDUNG
top related