Magyar Tudomány, 2005/8. 989. o.

Onkológia 2005

Oláh Edit

az MTA doktora, tudományos osztályvezető, Országos Onkológiai Intézet Molekuláris Genetikai Osztály - e.olah @ oncol.hu

A BRCA1 és BRCA2 gének


Az örökletes emlőrák kialakulásában szerepet játszó BRCA1 és BRCA2 gének felfedezését az orvostudomány egyik legjelentősebb eredményének tartják. Hamar bizonyossá vált, hogy ezek a gének a családilag halmozódó petefészekrák kóreredetében is szerepet játszanak. A géneket a "génvadászat évtizedében" klónozták, a BRCA1-et 1994-ben, a BRCA2-t egy évvel később. A névadó Mary-Claire King volt, aki 1990-ben felfedezte, hogy a BRCA1 (az első BReast CAncer gén) a 17-es kromoszómán található. A BRCA2 gén a 13-as kromoszómán helyezkedik el. A gének klónozása után mutációik (DNS-szekvenciaváltozásaik) vizsgálata is lehetővé vált. Munkacsoportunk előzetes vizsgálatai azt mutatják, hogy Magyarországon - a BRCA gének öröklött mutációi következtében - az emlőrákok kb. 7 %-a, a petefészekrákok 11 %-a, a férfi emlőrákok 33 %-a örökletes (Van der Looij et al., 2000a; Csókay et al., 1999a). A BRCA gének autoszomális domináns öröklődést mutatnak, így a hibás gén apai és anyai eredetű is lehet, az utódok 50 %-os valószínűséggel öröklik a daganat iránti hajlamot. Ennek következtében az emlőrákra genetikailag hajlamos nők fele a hibás gént édesapjától örökli. A nők tehát akkor is lehetnek BRCA mutáció-hordozók, ha a családban anyai ágon sem emlőrák, sem petefészekrák nem fordult elő.

Miként okoznak rákot a gének?

A rák kialakulásában a gének szerepét a Magyar Tudományban közlés alatt álló írás ismerteti (Oláh, 2005). Itt "a tárgy dicsérete" következik. Az utóbbi évtized molekuláris genetikai és genomikai kutatásainak köszönhetően ugyanis többet tudtunk meg a daganatokról, mint a rákkutatás előző egy évszázada alatt bármikor. A rákot napjainkban genetikai betegségként határozzuk meg, mivel a daganatok kialakulásának fő hajtóerejét a testi sejtekben felhalmozódó genetikai változások adják. Olyan genetikai változások (mutációk) felhalmozódásáról van szó, amelyek túlélési, illetve szaporodási előnyt biztosítanak az érintett sejteknek, és végül a kialakult ráksejteknek. Az ellenhatást az emlős sejtek "öröklött hibajavító képessége" biztosítja. Sejtjeink - több százmillió éve - számos biztonsági mechanizmust őriznek, amelyek megvédik őket a géneket ért mutációk halálos következményeitől.

Bár a rák rendszerint nem örökletes, mindig génhiba következménye, létrejötte során bizonyos gének mutációja következtében a sejtek elvesztik ellenőrzésüket a normális sejtosztódás és sejtnövekedés felett. Sok más genetikai betegségtől eltérően egyetlen gén meghibásodása önmagában még nem okoz rákot. A rák kialakulása sokkal inkább egy többlépcsős, több gént érintő folyamat, amely magába foglalja az örökletes és környezeti tényezők (például kémiai karcinogének, vírusok) összetett kölcsönhatását. Vagyis abban az esetben kell rosszindulatú daganat kialakulásával számolni, ha több gén is meghibásodik. Ez a "több" a gyakori daganatokra nézve négy-hét egymást követő - és nem javított - mutáns gént jelent. A rák soktényezős kóreredetét támasztja alá az a tény, hogy előfordulási gyakorisága az életkor előrehaladásával növekszik. Valamennyi "lépés" megtétele ugyanis rendszerint több (három-négy) évtizedet vesz igénybe.

Amikor az első génhiba öröklött, a rákot örökletesnek tekintjük. Ezzel ellentétben, nem örökletes ártalmak miatt bekövetkező mutáció esetén a rákot szerzettnek nevezzük. A szerzett daganatok rendszerint sporadikus előfordulásúak. Az örökletes daganatok - a minden testi sejtben jelen lévő öröklött káros mutáció miatt - gyakran családi halmozódást mutatnak, és a daganatos megbetegedések a szerzett daganatokhoz hasonlítva fiatalabb korban alakulnak ki.

A rák létrejöttében háromféle géntípus (onkogén, tumorszuppresszor, stabilitás-gén) mutációja játszik szerepet. Az onkogének a humán genom proto-onkogénjeiből funkciónyeréssel járó mutációk következtében kialakuló gének. A proto-onkogének fehérjetermékei a normális sejtnövekedést serkentik. Az onkogének nagyfokú ellenőrizetlen sejtosztódást idéznek elő. A tumorszuppresszorgének funkcióvesztéssel járó mutációk révén vesznek részt a daganatképződésben. Normális esetben a tumorszuppresszor gének fékezik a sejtosztódást. Ha az adott génpár mindkét tagja működésképtelenné válik, a sejtosztódás kontroll nélkül folytatódhat. A stabilitásgének különböző DNS hibajavítási rendszer tagjai, és a genom integritásának fenntartásában vesznek részt, ezáltal minimális szinten tartják a genetikai változásokat. Így lényegében közvetett tumorszupresszorok, amit az is igazol, hogy inaktiváló mutációik következtében más génekben is megnő a mutációk gyakorisága. Az örökletes daganatok és rákszindrómák kialakulásáért többnyire a tumorszuppresszorgének és a stabilitásgének öröklött mutációi felelősek. A BRCA1 és BRCA2 gén közvetett tumorszuppresszor hatású stabilitásgén. A stabilitásgéneket korábban a tumorszuppresszorgének közé sorolták. Újabban a stabilitásgéneket megkülönböztetik a klasszikus tumorszuppresszor-génektől, mivel kizárólag a klasszikus tumorszuppresszorok és az onkogének mutációi képesek közvetlenül befolyásolni a nettó sejtszaporodást, ezáltal biztosítva a szelektív szaporodási előnyt a mutáns sejteknek. Ez azzal magyarázható, hogy az onkogéneket és a klasszikus tumorszuppresszorgéneket érő mutációk közvetlen hatást fejtenek ki a daganatképződésre a jelátadó útvonalakon működő fehérjetermékeik révén.

A klasszikus tumorszuppresszor gének felfedezése Alfred Knudson nevéhez fűződik, aki 1971-ben kidolgozta híres kettős sérülés (two-hit) elméletét. Ebben leírta, hogy egy öröklött mutáció miként magyarázhatja a bizonyos daganatos betegségek iránti fogékonyságot. Mivel minden génből két példányt öröklünk, a génpár csak mindkét allél (génváltozat) sérülésével tehető működésképtelenné. A genetikai fogékony egyén egy mutáns génnel születik, amely minden testi sejtben megtalálható, így a célszerv(ek) bármely sejtjében az adott gén másik alléljének károsodása rosszindulatú átalakulást eredményezhet. Nemcsak a daganat kialakulása valószínűbb, hanem gyakran multicentrikus eredetű, és fiatalabb korban jön létre, mint azoknál, akik nem hordozzák a kérdéses génhibát. Hajlamosító génhiba hiányában azonos sejtben bekövetkező két - a gén mindkét allélját inaktiváló - "ütés" szükséges a betegség kialakulásához.

Az 1990-es évek elején a Knudson-elmélet alapján úgy gondoltuk, hogy ugyanazon gének vesznek részt az emlőrák örökletes és nem-örökletes megbetegedéseinek kialakításában. Ezért hatott meglepetésként, hogy a BRCA1 gén egy bázispárt érintő mutációi a nem-örökletes emlő- és petefészekrákokban rendkívül ritkán figyelhetők meg. E megfigyelés ellentmond a daganatképződés "kettős sérülés" elméletének. Számos magyarázat született erre a genetikusok részéről, így például a haploelégtelenség jelensége. Feltételezhető, hogy néhány tumorszuppresszorgén akkor is képes szelektív növekedési előnyhöz juttatni a sejtet, ha csak az egyik allél inaktiválódott, a másik ép. A tumorszuppresszorgének többségében azonban az anyai és apai allélek inaktívációja szükséges ahhoz, hogy a sejt szelektív előnyöket szerezzen. Ez rendszerint úgy történik meg, hogy az egyik allél mutációt hordoz, a másik allél pedig elveszik a tumorokra jellemző durva kromoszómaváltozások következtében. A BRCA gének szomatikus mutációi rendkívül ritkák, ezért más mechanizmusokat kell feltárni, amelyek a gének funkcióját befolyásolják, és érthetővé teszik a nem-örökletes daganatok kialakulásában játszott szerepüket. Az egyik új kutatási terület a génkifejeződés szabályozása. Az alternatív splicing (illesztés) a genetikai diverzitás egyik fontos forrása, ezért feltételeztük, hogy a BRCA1 splice variánsok vizsgálata hozzásegít bennünket a BRCA1 gén funkciójának, szövetspecifikus hatásának megértéséhez. Első eredményeink alátámasztják elgondolásunk helyességét (Orbán - Oláh, 2003). A géncsendesítés szerepét az utóbbi években igazolták a daganatképződésben. Ez rendszerint - a BRCA gének esetében is - a promoter régió metilációja révén történik.

Más daganatot okozó mutációk is hozzájárulhatnak az örökletes emlő- és petefészekrák kialakulásához. Ilyen például a herediter non-polyposis kolorektális karcinómát (HNPCC) okozó génhiba, mely a petefészekrák kockázatát három-négyszeresére emeli. (Munkacsoportunk most fejezte be 60 HNPCC-családban az MLH1 és MSH2 "mutátor gének" örökölt mutációinak kimutatását, és megkezdtük az emlőrák kialakulásában közreműködő - újonnan megismert - CHEK-2 gén elemzését.) Ezek mellett bizonyára vannak még fel nem fedezett gének is, amelyek szerepet játszhatnak a szóban forgó daganatok keletkezésében.

BRCA1 és BRCA2 mutációk

A gének felfedezéséhez vezető hosszas és lázas kutatómunka az öröklött mutációk kimutatásával folytatódott. A feladat nem volt könnyű, hiszen a mintegy 100 ezer bázispárt tartalmazó BRCA1 gén az addig felfedezett gének 90 %-ánál nagyobb méretű, a BRCA2 pedig a BRCA1-nél még mintegy kétszer nagyobb.

Az 1995-ben létesült a Breast Cancer Information Core (BIC), a BRCA1 és BRCA2 gének öröklött szekvenciavariánsainak katalógusa. (A BIC adatbázis elérhetősége http://research.nhgri.nih.gov/projects/bic). A BIC jelenleg összesen 3432 variánst ismertet a két BRCA génre. Ezek között káros mutációk, ártalmatlan polimorfizmusok és ún. "besorolatlan variánsok" (misszenz mutációk) szerepelnek. Utóbbiakkal van a legtöbb bajunk. A misszenz mutációk csupán egyetlen aminosavat változtatnak meg, ettől eltekintve a fehérjét érintetlenül hagyják. Néhány esetben ezek a mutációk a fehérje működését felfüggesztik, más esetekben ártalmatlan polimorfizmusként viselkednek. A BIC adatbázisban közel ötszáz BRCA1 és 860 BRCA2 misszenz mutáció szerepel. A velük kapcsolatos rákkockázat (a jövőbeni megbetegedés kockázatának) felmérése nagy nehézséget jelent a genetikusok számára, és a téma ma is intenzív kutatások tárgya. A BRCA1 génnek eddig több mint ezerötszáz különböző variánsát sikerült azonosítani, amelyek közül legalább 1180 képes a BRCA1 gén működését tönkretenni. Közülük csak néhány tucat mutációt mutattak ki több családban is. Számos család rendelkezik egyedi mutációval, amelyek azonosítása csak a teljes gén "betűnkénti" elolvasásával lehetséges. A BRCA2 gén teljes hosszában közel ezerkilencszáz-féle különböző DNS-variánst azonosítottak (ebből közel ezerhatszáz a génműködést tönkretevő (kereteltolódást okozó és nonszenz) mutáció. A BRCA1 génhez hasonlóan a BRCA2 génnek is csak néhány mutációját igazolták több családban.

A BRCA gének öröklött mutációinak azonosítása emlőrákos, petefészekrákos családok daganatos betegeinél kezdődött. A mutáció jelenlétére családfaelemzésekből, az emlő- és petefészekrákos vér szerinti rokonok számából, a megbetegedésük életkorából és a daganatok bizonyos patológiai tulajdonságaiból következtethetünk.

A BRCA gének felfedezése után néhány hónappal ismertettük a hazai emlő- és petefészekrákos családok kialakulásáért felelős BRCA1 és BRCA2 mutációkat (Ramus et al.. 1997a,b). A kutatás kezdete óta közel négyszáz daganatos családban vizsgáltuk a BRCA1 és a BRCA2 gének mutációit. Harminchétféle különböző BRCA1 variánst azonosítottunk, amelyből tizennyolc káros mutációnak, négy besorolatlan variánsnak és tizenöt ártalmatlan polimorfizmusnak bizonyult (1. ábra). A BRCA2 génre összesen negyvenkilencféle különböző variánst figyeltünk meg, ebből 17 mutáció, 18 besorolatlan variáns és 14 polimorfizmus volt (2. ábra). A mutációk a két gén teljes hosszában elszórtan megfigyelhetők, különösen a BRCA2 gén esetében. Azonban a nyugat-európai és észak-amerikai megfigyelésektől eltérően a mutációk jelentős része (a BRCA1 mutációk 80 %-a és a BRCA2 mutációk közel fele) több családban is előfordult. A BRCA1 gén három pontján, a BRCA2 gén két pontján figyelhető meg a mutációk jelentősebb halmozódása. A több családban előforduló mutációk életkorát meghatároztuk, és kiderült, hogy azok ún. alapító (korábbi ősökre visszavezethető) archaikus DNS-szekvenciaváltozások. A leggyakoribb magyarországi mutáció, a BRCA1 gén 5382insC mutációjáról tudjuk például, hogy mintegy harmincnyolc generációval ezelőtt jött létre. Számos új mutációt azonosítottunk, amelyek közül a leggyakoribb BRCA2 mutáció (9326insA) eddig kizárólag magyar származásúakban fordult elő.

1997 óta a munkacsoportunk koordinálásával létrehozott Kelet-közép-európai Rákgenetikai Hálózat nemzetközi vizsgálataiban háromszázhatvan emlő- és/vagy petefészekrákos családban azonosítottuk a BRCA1 és BRCA2 gének öröklött mutációit. A térség hét országában BRCA mutációik teljes spektrumát feltártuk (Magyarország mellett Lengyelország, Cseh Köztársaság, Lettország, Szerbia, Törökország). Összesen száztízféle BRCA mutációt figyeltünk meg, és megállapítottuk, hogy a kelet- és közép-európai térség több országában kis létszámú, populáció-specifikus mutáció adja a BRCA mutációk túlnyomó többségét (Papp et al., 1999; Csókay et al., 1999b; Van der Looij et al., 2000b).

A BRCA1 és BRCA2 fehérjék funkciói

A gének a fehérjetermékeiken keresztül fejtik ki hatásukat a sejtekre, a génmutációk a fehérjék működését zavarják meg. Ezért nagyon fontos a fehérjeműködés tanulmányozása. Az egyes mutációk hatását is csak akkor értjük meg teljesen, ha sikerül feltárni a specifikus fehérjekölcsönhatásokat és hálózatokat. A két fehérje közül a nagyobb méretű (3418 aminosavból álló) BRCA2 fehérje a homológ rekombinációban vesz részt, kevés egyéb szerepéről tudunk még. Az utóbbi évtizedben (a 1863 aminosavból álló) BRCA1 fehérje molekula számos fontos funkcionális doménját azonosították, amelyek egy sor más fehérjével létesítenek kölcsönhatást (3. ábra). Kimutatták, hogy a BRCA fehérjék bonyolult hálózatot alkotva működnek (4. ábra), így a BRCA1 fehérje számos funkciójára derült fény, amelyek a daganatképződésben játszott szerepét bizonyítják. Ilyen pl. a DNS-hibajavításban, a sejtciklus-ellenőrzőpontok megfelelő működésében, a fehérjék ubikvitinálódásában és a kromatin szerkezeti átrendezésében (remodeling) való részvétele (Venkitaraman, 2002).

Az öröklött DNS-hibajavítás képessége megvédi a sejteket a mutációk felhalmozódásától. A DNS-molekula homológ rekombinációval történő javításában a BRCA1 és a BRCA2 egyaránt részt vesz. A BRCA1 a maghártyán belül csoportba rendeződött fehérjék közül a RAD51-hez kapcsolódik. A RAD51 a homológ rekombináció kulcsfehérjéje. A BRCA1 a DNS-sérülés helyén közvetlenül kötődik a RAD51-hez BRC-repeat régióján, illetve a karboxi végen levő doménján keresztül (lásd 3. ábra). BRCA1 hiányában nem képesek további molekulák a RAD51-hez csatlakozni és a DNS-sérülés helyére csoportosulva úgynevezett fókuszt létrehozni. Azok a sejtek, melyekben a BRCA1 vagy a BRCA2 hatása hiányzik, érzékenyebbek a DNS-keresztkötő szerekre (például mitomicin C, ciszplatin) és a kettősszálú töréseket okozó mutagén ágensekre. Ionizációs sugárzás hatására történő kettősszálú DNS-töréseket a BRCA1 és BRCA2 a RAD51-gyel együttműködve homológ rekombináció indukálásával javítja ki. Éppen ezért nem meglepő, hogy a hibás BRCA1-et vagy BRCA2-t kifejező sejtek sokkal érzékenyebbek az ionizációs sugárzásokra, hiszen DNS-javítási rendszerük nem megfelelően dolgozik. Ezekben a sejtekben a kettősszálú törések kijavítása a sok hibát hátrahagyó nem-homológ végillesztéssel történik, ezek a megmaradt hibák pedig további kromoszómaátrendeződésekhez vezethetnek. Úgy vélik, hogy az ilyen módon létrejött kromoszóma-instabilitás a rákos elfajulás alapvető kiváltója. A BRCA1, BRCA2 és RAD51 fehérjéinek mennyisége megnövekszik a sejtciklus "S" (replikációs) fázisába lépve. Ez is azt bizonyítja, hogy hatásukat a DNS-replikáció alatt, illetve utána fejtik ki. A BRCA1 és BRCA2 tehát együtt, közös útvonalon járul hozzá a genom integritásának és a kromoszómák stabilitásának fenntartásához. A BRCA1 nemcsak a kettősszálú DNS-törések kijavításában, hanem a bázis-excíziós repairben (BER) is szerepet játszik. A BRCA1 hibája azt eredményezheti, hogy a transzkripcióval kapcsolatos repair során az RNS-polimeráz II komplex nem képes a hibás nukleotid javítására. Ez pedig a szomatikus mutációk (például G>C transzverziók) gyakoriságának megnövekedéséhez vezethet, mely a BRCA1-mutációt hordozó betegekben gyakran észlelhető jelenség.

A BRCA1 másik jelentős feladata a sejtciklus-ellenőrzőpontok megfelelő működésének biztosítása (4. ábra). A BRCA1 a BASC (BRCA1-Associated Genome Surveillance Complex) része. Ez a komplex olyan fehérjéket foglal magába, mint a NBS1 (Nijmegen Breakage Syndrome1), a RAD50-MRE11 komplex (melynek exonukleáz aktivitása van a kettősszálú DNS-törések helyén), ATM (Ataxia Telangectasia Mutated) fehérje, amely először észleli a kettősszálú töréseket, az ún. "mutátor gének" által kódolt MLH1-PMS1 és az MLH1-MSH6 fehérjék komplexei, a BML fehérje, amelynek hibája a Bloom-szindrómát eredményezi és a DNS-replikációs "C" faktor. A BRCA1-mutáns sejtektől eltérően azonban a BRCA2-ben hibás sejtek nem szenvednek zavart a sejtciklus ellenőrzőpontjai körül. A legtöbb BRCA1-, illetve BRCA2-hiányos sejt apoptotikus folyamat eredményeképp elhal, hiszen a sejtciklus-ellenőrző gének még épek. Ám ha még kulcsfontosságú checkpoint-fehérjék is megsérülnek (például p53 vagy WAF1), a sejtek elkerülik az apoptózist, és a genetikai instabilitás ellenére túlélnek. Ez abnormális kariotípusok kialakulásához vezet, ami gyakran látható az a BRCA1- és BRCA2-mutációt hordozó emlőtumorokban.

Az ubikvitinálódás az ATP-igényes intracelluláris fehérjelebontási folyamat első lépése, mely során a proteoszómákban történő lebontásra ítélt fehérjék megjelölődnek. Az ubikvitináló fehérjék többsége rendelkezik RING-finger motívummal. A BRCA1-nek és a vele kölcsönható BARD1 fehérjének is van RING-finger motívumuk az amino-terminális végükön (3. ábra). Be is bizonyították, hogy a BRCA1-BARD1 komplex valóban részt vesz az ubikvitinilációs folyamatban (4. ábra). Az elmúlt évek kutatási eredményei arra engedtek következtetni, hogy a BRCA1 által közvetített ubikvitinálódás replikációs stressz hatására indukálódik, tehát e fehérje ubikvitinálási funkciója szorosan összefügg a DNS-károsodásra adott sejtválasszal.

A kromatin szerkezeti átrendezése (remodeling) a kettősszálú DNS-törések körül figyelhető meg. Valószínűleg serkentő hatással lehet a DNS-javításra. Számos multimer komplex - a BASC-ot is beleértve - részt vesz ebben a folyamatban. Kísérletek azt bizonyítják, hogy a BRCA1 nemcsak a BASC komplex része, hanem olyan más komplexekkel is kapcsolatot létesít, melyek fehérjéi a kromatinszerkezet átrendezéséért felelősek (SW1 és SNF).

A BRCA1 és BRCA2 gének mutációival kapcsolatos rákkockázat

Az élettartamra vonatkoztatott rákkockázatot általában hetvenéves korig határozzák meg. A népesség szintjén az emlőrák kockázata 8-10 %, a petefészekrák kockázata 1-2 %. Az örökletes emlőrák esetek fele (Magyarországon közel kétharmada) a BRCA1 gén mutációjára vezethető vissza. Ezek a daganatos betegségek feltűnően fiatal korban jelentkeznek, az esetek 50 %-a 41 éves kor előtt kerül felismerésre. Tíz évvel a BRCA gének felfedezése után még ellentmondásosak az irodalomban olvasható, a BRCA-mutációkkal kapcsolatos emlőrák-kockázati becslések. Steven Narod és William Foulkes (2004) referátumában az eddigi kockázati eredményeket összesítve azt közlik, hogy a BRCA1 génhibát hordozó nők 80 %-a betegszik meg élete során emlőrákban. Ennél alacsonyabb (de még így is magas) kockázati értéket ad meg egy kiterjedt nemzetközi tanulmányunk, amelyben a családtörténetre nem szelektált 12 ezer BRCA1-mutációt hordozó betegen végzett kockázati elemzés eredményéről számolunk be. Eszerint a BRCA1-mutációt hordozók kumulatív kockázata emlőrákra hetvenéves korig 65 % (Antoniou et al., 2003). Az eltérést magyarázhatja, hogy az első számítások nagykockázatú családokon történtek, aminek következtében a hordozók kockázatát rendszerint magasabbnak számítják, mint a nemszelektált esetekben várható értékek (utóbbiakban nem a családtörténetre alapozzák a betegek kiválasztását). A későbbiekben várhatunk pontosabb rákkockázati adatokat, ha majd megfelelő számú, azonos mutációt hordozó beteg adata áll rendelkezésre.

Vélhetően az örökletes petefészekrákok többségét is a BRCA1 gén mutációja okozza. A BRCA1 gén hibája esetén a petefészekrák kialakulásának valószínűsége 40 %. Ezekben a betegekben a petefészek daganata általában korábban jelentkezik (átlagéletkor 48 év), mint a szokványos népességben (átlagéletkor 61 év). A fiatal életkor itt azonban nem annyira kifejezett, mint a többi BRCA1-mutációval összefüggő daganat esetén. Olyan BRCA1 génhibával sújtott családban, ahol emlő- és petefészekrák egyaránt előfordul, 80 % felett van annak a valószínűsége, hogy a BRCA1-mutációt hordozó nő hetvenéves koráig valamelyik rákban megbetegszik. Az emlő- és petefészekrákon kívül a BRCA1 hordozók esetében jelentős kockázatnövekedés volt kimutatható hasnyálmirigyrákra, továbbá a méhnyak és a méh rosszindulatú daganataira. Emelkedett kockázat feltételezhető prosztatarákra 65 éves kor alatt. A fentieken kívül a nőgyógyászati (kürt-) tumorok és a hashártya daganatainak fokozott kockázatát közöltük (Antoniou et al., 2003).).

A BRCA2-mutációt hordozó nőknél az emlőrák kockázata hasonló, mint a BRCA1 génhiba esetén. A BRCA2-mutációk is gyakran okoznak már a változókor előtt kialakuló daganatos betegségeket. A BRCA2 gén hibája, ellentétben a BRCA1 mutációjával, a férfi emlőrák kockázatát is növeli. BRCA2-mutációval kapcsolatos a hazai férfi emlőrákos megbetegedések közel egyharmada. A női emlőrákkal ellentétben a férfiak megbetegedései rendszerint idősebb korban (átlagosan 62 életév körül) alakulnak ki (Csókay et al., 1999a).

A BRCA2 gén mutációi is növelik a petefészekrák kialakulásának kockázatát, de a daganatok előfordulása ritkább, mint BRCA1 génhiba esetén. Az is megfigyelhető, hogy a BRCA2-mutációkkal kapcsolatos petefészekrákok későbbi életkorban alakulnak ki. A BRCA2-mutációt hordozó családokban prosztata-, hasnyálmirigy- és vastagbél-karcinómát is leírtak.

A petefészekrák kockázatát a BRCA2 gén mutációinak helye is befolyásolja. A gén közepén található OCCR régió (Ovarian Cancer Cluster Region) mutációi úgy tűnik, hogy nagyobb kockázatot jelentenek a mutációhordozók részére, mint a régión kívüli génterületek mutációi. Érdekes módon azonban a BRCA2 OCCR-régiójában található 6174delT mutáció (az askenázi zsidó származásúakban gyakori mutáció) élettartamra vonatkoztatott emlőrák kockázata csak 20 %, szemben a régión kívüli BRCA2-mutációkkal és a BRCA1 gén mutációival. Munkacsoportunk azt is igazolta, hogy a BRCA1-mutáció helye is befolyással van a petefészekrák kockázatára. Megfigyeltük, hogy a BRCA1 gén "elején" levő mutációk (például az askenázi zsidó származásúakban gyakori 185delAG vagy a német származásúakban gyakoribb 300T>G mutáció) az emlőrák mellett jelentősen növeli a petefészekrák kialakulásának kockázatát (Van der Looij et al., 2000).

Az emlő- és petefészekrák iránti genetikai fogékonyság vizsgálata (BRCA1-BRCA2 teszt)

Az utóbbi évtizedben öt, gyermekkori rákra hajlamosító génnel kapcsolatban és a felnőttkori gyakori daganatok három csoportjában (örökletes emlő-petefészekrák, vastagbél-végbélrák és a melanóma esetében) vezették be a hajlamosító gének mutációjának klinikai azonosítását (Oláh 1999; 2003). A BRCA-teszt a genetikai állomány elemzését jelenti, és a daganatos betegséghajlamért felelős örökölhető DNS-szekvenciaváltozások kimutatására irányul. A BRCA-teszt bevezetését óriási érdeklődés, de aggodalom is kísérte (negatív pszichikai hatástól, genetikai diszkriminációtól tartottak). Különösen a teszt kereskedelmi forgalmazása váltott ki világméretű tiltakozást. Még a Humán Genom Program vezetője, Francis Collins is megszólalt az ügyben, és 1996-ban a tekintélyes New England Journal of Medicine hasábjain úgy nyilatkozott, hogy "mivel a mutációt hordozók rákkockázata nem ítélhető meg pontosan, és a betegség megelőzésére rendelkezésre álló beavatkozások hatékonysága is bizonytalan, a teszt kizárólag kutatás részeként, genetikai tanácsadás keretében (az intézet etikai bizottságának engedélyével és a vizsgálni kívánt személy tájékozott beleegyezésével) végezhető." Visszatekintve, szerencsére sok félelem alaptalannak bizonyult. Ennek ellenére nem hagyhatók figyelmen kívül a kétségtelenül meglévő pszichikai és társadalmi hatások. A teszt alkalmazásának szakmai feltételeit is még nagymértékben javítani kell. A genetikai diszkriminációt törvények, moratóriumok tiltják (a magyar genetikai törvény az országgyűlési tárgyalásra vár). A megelőző sebészeti beavatkozásokról igazolódott, hogy jelentősen csökkentik a daganatos megbetegedések kockázatát (Rebbeck et al., 2004). Észak-Amerikában a BRCA gének valamelyik káros mutációját hordozó nők 60%-a élt a petefészkek megelőző műtéti eltávolítása lehetőségével az utóbbi évtizedben, 25 %-uk kérte az emlők megelőző műtéti eltávolítását, és csupán 12 % választotta a gyógyszeres (tamoxifen) megelőzést. Európában a szoros megfigyelést részesítik előnyben, és még a petefészkek műtéti eltávolítását (a kívánt gyermekszám elérése után). A rákgenetikai tesztek Észak-Amerika, Európa, Ausztrália országaiban és Izraelben terjedtek el (a zsidó származásúak 2 %-a hordozza valamelyik BRCA-mutációt). Ázsia, Dél-Amerika és Afrika országaiban egyelőre kevés mutációelemzést végeztek. Magyarországon (multidiszciplináris együttműködésben és genetikai tanácsadás keretében) az Országos Onkológiai Intézet Molekuláris Genetikai Osztálya biztosítja a beutalt személyek molekuláris rákgenetikai szűrővizsgálatát. Előzetes vizsgálataink szerint Magyarországon kétszázötven nő közül egy örökölt káros mutációt tartalmazó BRCA1 vagy BRCA2 gént. Így valószínűsíthetően 13 ezer középkorú (15-59 éves) nő hordozhat BRCA-mutációt. Közülük eddig néhány száz esetében mutattunk ki öröklött BRCA-mutációt.

A BRCA1 és BRCA2 gének klinikai jelentőségének ismeretében különösen fontos a mutációhordozók azonosítása, különösen akkor, ha a családban már fordult elő fiatalon jelentkező daganatos betegség. Jelenleg számos laboratóriumi eljárás ismeretes a génhiba kimutatására, ezeket rendszerint a perifériás vér leukocitáiból végzik. Hogy mikor melyik módszert használjuk, azt több körülmény, szakmai megfontolás befolyásolja. A BRCA1, BRCA2 és több más gén mutációinak meghatározására munkacsoportunk által rutinszerűen alkalmazott módszereket, azok előnyeit és hátrányait az 1. táblázat szemlélteti. A teljes génszekvencia-vizsgálat különösen fontos olyan nagy gének esetén, mint például a BRCA1 vagy BRCA2, amelyeknél a mutáció a gén bármely pontján bekövetkezhet. Amennyiben a beteg bármely vérrokonánál már kimutattak génhibát, a teljes génszekvencia-vizsgálat nem szükséges. Ehelyett mutációspecifikus vizsgálatot végzünk, melynek során csak azt a rövid génszakaszt vizsgáljuk, amelyen a keresett génhiba található. Hazánkban a BRCA1 gén 5382insC, 300T>G, 185delAG, valamint a BRCA2 gén 9326insA és 6174delT mutációinak együttes gyakorisága meghaladja az összes BRCA-mutáció előfordulási gyakoriságának 72 %-át, ezért az említett öt mutációra specifikus vizsgálatot célszerű először elvégezni. Negatív eredmény esetén folytatni kell mindkét óriás gén teljes, "betűnkénti olvasását", ami rendszerint több hétig-hónapig tartó elfoglaltságot ad a molekuláris genetikusnak.

A rákhajlam klinikai genetikai vizsgálata többlépcsős folyamat, mely a családi és a kórelőzményen alapuló gondos betegkiválasztással kezdődik. A jelöltek a vizsgálat megkezdése előtt felvilágosítást és tanácsadást igényelnek annak érdekében, hogy döntésüket kellő információk birtokában hozhassák meg. A vizsgálat eredménye akár pozitív, akár negatív, akár nem informatív (besorolatlan variánst azonosítottak), a genetikai vizsgálatot követő gondozást mindig az adott egyénre kell tervezni. Pozitív eredmény esetén a gondozás lehetőségei magukba foglalják a rendszeres és gondos szűrővizsgálatokat, a gyógyszeres megelőzést és a profilaktikus műtéti beavatkozásokat. A genetikailag fogékony nőknél az emlő rendszeres szűrővizsgálata elégséges lehet az emlőrák kockázatának csökkentésére, a kívánt gyermekszám elérése után viszont a petefészkek eltávolítása javasolt a petefészekrák megelőzése és az emlőrákkockázat csökkentése céljából.

A BRCA-vizsgálatok talán legfontosabb mozzanata a vizsgálandó személyek kiválasztása. Az Amerikai Klinikai Onkológiai Társaság (ASCO) 1996-os ajánlása szerint genetikai vizsgálat csak "rákos betegségek családi halmozódása és a családban igen fiatal korban jelentkező daganatos betegség" esetén indokolt. Eszerint a vizsgálatnak klinikai szempontból csak akkor van jelentősége, ha a mutáció hordozásának valószínűsége legalább 10 %. Például azok a nők, akik ötvenéves koruk előtt emlőrákban megbetegednek, 25 % eséllyel hordozzák a BRCA1 vagy BRCA2 gén mutációinak valamelyikét, amennyiben bármely (első-, másod- vagy harmadfokú) vérrokonuknál szintén előfordult ötvenéves kor alatt jelentkező emlőrák. Még nagyobb, 35 % a génhiba lehetősége azoknál az ötven év alatti emlőrákos betegeknél, akiknek valamely vérrokona, bármely életkorban, petefészekrákban szenvedett. Megerősített megfigyelés, hogy a fiatal életkorban jelentkező emlőrákos betegségek száma, az emlő- és petefészekrák együttes gyakorisága, valamint akár egyetlen férfi emlőrákos vérrokon családtag tűnik a genetikai hajlam szempontjából a legmeghatározóbbnak. Az ilyen családokban az orvos genetikai vizsgálatot javasolhat. A BRCA-vizsgálatra történő beutalás feltételeit a 2. táblázat foglalja össze. A molekuláris rákgenetikai szűrővizsgálatok javallatait és korlátait, valamint a hazai tapasztalatokat magyar nyelvű tanulmány tartalmazza (Oláh, 2003). Ha az örökletes rák kockázata az adott esetben kérdéses, célszerű kikérni egy genetikus tanácsát, aki részletes családfavizsgálathoz szükséges megfelelő gyakorlattal és idővel rendelkezik. A családi kórelőzmény gondos felvételét követően a tanácsot adó szakember meg tudja különböztetni a magas és alacsony kockázatú családokat. Megfelelő gyakorlattal rendelkezik a magas kockázattól megrettent vagy a kockázatukhoz mérten túlzott aggodalmat mutató betegek tanácsokkal való ellátásában is.

A jövő kutatásai

Az emlőrák genetikájával és epidemiológiájával (elterjedésével) kapcsolatos nemzetközi kutatási együttműködéseket 1990-ben történt megalapítása óta (az EU támogatását élvező) Breast Cancer Linkage Consortium (BCLC) koordinálja. A konzorcium (1993 óta a szerző munkacsoportja is tagja) a BRCA1 és a BRCA2 gének felfedezése után sem oszlott fel; számos nemzetközi kutatást segített a betegség-kockázat, a BRCA-mutációval kapcsolatos klinikai, patológiai jellemzők azonosításában, új "emlőrák-gének" megismerésében. Az EU 6. Keretprogram 1. prioritása a LIFE SCIENCES, GENOMICS AND BIOTECHNOLOGY FOR HEALTH kitüntetetten támogatja a Familiáris daganatok észlelése, megelőzése és kezelése tárgyú, több szakma együttműködésében végzett kutatásokat, amelyek az ismert hajlamosító gének további jellemzésére és újak felfedezésére, molekuláris "ujjlenyomatuk" elkészítésére irányulnak (emlő-, prosztata-, petefészek-, vastagbél- és bőrrák esetekben). Különösen nagy hangsúlyt fektetnek olyan új megközelítések kidolgozására, amelyek a genomikai kutatások eredményeit hasznosítják a betegség korai észlelése, diagnózisa érdekében, és segítik a kockázatbecslést (családonként két vagy több daganat kialakulására).

Az elkövetkező évek során újabb információk várhatók arról, hogy milyen következményekkel járnak az ivarsejtek BRCA1 és BRCA2 génjeinek hibái. A genetikai fogékonyság vizsgálatával foglalkozó orvosoknak folyamatosan követniük kell a kutatómunka eredményeit, hogy az optimális ellátást biztosítani tudják betegeik számára.


Kulcsszavak: BRCA1, BRCA2, genetikai fogékonyság rákra, női és férfi emlőrák, petefészekrák, rákgenetika



1. ábra * A hazai emlő- és petefészekrákos családokban kimutatott BRCA1 mutációk megoszlása a BRCA1 génen. (Az Országos Onkológiai Intézet Molekuláris Genetikai Osztályának anyaga). A számok a kódoló génszakaszokat (exonokat) mutatják. Fekete színű háromszögek jelzik a káros mutációkat, a szürke szín a besorolatlan variánsokat és a fehér háromszögek a polimorfizmusokat.



2. ábra * A hazai emlő- és petefészekrákos családokban kimutatott BRCA2 mutációk megoszlása a BRCA2 génen. (Az Országos Onkológiai Intézet Molekuláris Genetikai Osztályának anyaga). A jelölések magyarázata megegyezik az 1. ábráéval.



3. ábra * A BRCA1 gén exonjai (felső rész) és a BRCA1 fehérje doménjei és a kölcsönható fehérjék (alsó rész). Magyarázat a szövegben.



4. ábra * A BRCA1-hálózat. Magyarázat a szövegben.



       Módszer	         	Előny	           		Hátrány	

PTT (Protein		Olcsó, gyors; genomi 		Rövid géntermékek esetén
trunkációs teszt)	deléciók kimutatására 		a mutációk nem vehetők 
			is alkalmas.			észre. Nem mutat ki misszenz 
							mutációkat. Kis exonok 
							vizsgálatához RNS kell.	

SSCP (Single-strand	Egyszerű, bevált		Kevésbé érzékeny, munkás, 
konformációs analízis)	módszerek.			nem mutatja ki az exon-delé-
HDA (Heteroduplex					ciókat (mutációk 5-10 %-a).
analízis)	 		

DHPLC (Denaturáló	Szinte valamennyi exonon 	Drága készüléket igényel. 
high-performance	belüli és exon-intron határon	Nem mutatja ki az exon- 
folyadékkromatográfia)	levő mutációt kimutat, gyors.	deléciókat.

Közvetlen DNS-		A legtöbb, exonon belüli és	Az exon-deléciókat elvétheti, 
szekvenálás		exon-intron határon lévő	hacsak SNP (egyedi nukleotid
			mutációt kimutatja.		polimorfizmus) elemzést nem 
							végzünk.	

MLDPA (Multiplex,	Minden exon-deléciót 		Az exonon belüli mutációkat 
ligáció-dependens	kimutat.			nem érzékeli.	
próba amplifikálás)		

1. táblázat * A BRCA1 és BRCA2 gének kimutatására használt módszerek



* Emlőrák 35 éves korban vagy korábban
* Két vagy több elsőfokú rokon emlőrákkal (átlagéletkor < 50 év)
  vagy petefészekrákkal (bármely életkorban)
* Három vagy több közeli rokon emlő- és/vagy petefészekrákja
  két generációban (legalább egy daganat 50 év alatt)
* Férfi emlőrák (bármely életkorban)
* A családban kimutatott BRCA-mutáció

A fiatalkori megbetegedés, petefészekrák vagy férfi emlőrák jelenléte, illetve 
kettős primer daganat vagy kétoldali daganat egy személyben növelik a 
BRCA-mutáció jelenlétének valószínűségét.

2. táblázat * Az emlőrákhajlam laboratóriumi vizsgálatának indikációi (DNS teszt a BRCA1 és BRCA2 gének öröklött mutációinak kimutatására)


IRODALOM

Antoniou, Antonis et al. (Incl. Oláh, E.) (2003). Average Risks of Breast and Ovarian Cancer Associated With BRCA1 Or BRCA2 Mutations Detected in Case Series Unselected for Family History: A Combined Analysis of 22 Studies. The American Journal of Human Genetics. 72, 1117-1130.

Csókay Béla - Udvarhelyi N. - Sulyok Z. - Besznyák I. - Ramus, S. - Ponder, B. - Oláh E. (1999a). High Frequency of Germline BRCA2 Mutations Among Hungarian Male Breast Cancer Patients Without Family History. Cancer Research. 59, 995-998.

Csókay Béla - Tihomirova, L. - Stengrevics, A. - Sinicka, O. - Oláh E. (1999b). Strong Founder Effects in BRCA1 Mutation Carrier Breast Cancer Patients from Latvia. Human Mutation. 14, 92.

Narod, Steven A. - Foulkes, William D. (2004). BRCA1 and BRCA2: 1994 and Beyond. Nature Reviews Cancer. 4, 665-676.

Oláh Edit (1999). Örökletes daganatos megbetegedések (Örökölt rákhajlam és rákszindrómák). Orvosi Hetilap. 140, 451-466.

Oláh Edit (2003). Molekuláris genetikai szűrővizsgálatok javallatai és korlátai az onkológiában. Focus Medicinae. 5, 33-40.

Oláh Edit (2005): Molekuláris onkológia a rákgenomika első évtizedében. Magyar Tudomány - Orvosi genomikai különszám (közlés alatt).

Orbán Tamás István - Oláh Edit (2001). Purifying Selection on Silent Sites - A Constraint from Splicing Regulation? Trends in Genetics. 17, 252-253.

Orbán Tamás István - Oláh Edit (2003).Emerging Roles of BRCA1 Alternative Splicing. Journal of Clinical Pathology - Molecular Pathology - Review. 56, 191-197.

Papp János - Raicevic, L. - Milasin, J. - Dimitrijevic, B. - Radulovic, S. - Oláh E. (1999). Germline Mutation Analysis of BRCA1 and BRCA2 Genes in Yugoslav Breast/Ovarian Cancer Families. Oncology Reports. 6, 1435-1438.

Ramus, Susan J. - Járai-Köte Zs. - Friedman, L. S. - Van Der Looij, M. - Gayther, S. A. - Csókay B. - Ponder, B. A. J. - Oláh E. (1997). Analysis of BRCA1 and BRCA2 Mutations in Hungarian Families with Breast Or Breast-Ovarian Cancer. The American Journal of Human Genetics. 60, 1242-1246.

Ramus, Susan J. - Friedman, L. S. - Gayther, S. A. - Ponder, B. A. J. - Bobrow, L. G. - Van Der Looij, M. - Papp J. - Oláh E. (1997). A Breast/Ovarian Cancer Patient with Germline Mutations in Both BRCA1 and BRCA2. Nature Genetics. 15, 14-15.

Rebbeck, Timothy R. et al. (2004). Bilateral Prophylactic Mastectomy Reduces Breast Cancer Risk in BRCA1 and BRCA2 Mutation Carriers: The PROSE Study Group. Journal of Clinical Oncology. 22, 1055-1062.

Van Der Looij, Marco - Szabó Cs. I. - Besznyák I. - Liszka G. - Csókay B. - Pulay T. - Tóth J. - Devilee, P. - King, M-C. - Oláh E. (2000a). Prevalence of Founder BRCA1 and BRCA2 Mutations among Breast and Ovarian Cancer Patients in Hungary. International Journal of Cancer. 86, 737-740.

Van Der Looij, Marco - Wysocka, B. - Brozek, I. - Jassem, J. - Limon, J. - Oláh E. (2000b). Founder BRCA1 Mutations and Two Novel Germline BRCA2 Mutations in Breast and/Or Ovarian Cancer Families from North-Eastern Poland. Human Mutation. 15, 480-481.

Venkitaraman, Ashok R. (2002). Cancer Susceptibility and the Functions of BRCA1 and BRCA2. Cell. 108, 171-182.


<-- Vissza az 2005/8. szám tartalomjegyzékére