فصل ۶: نئوپلازی
(Neoplasia)

نئوپلازی یعنی رشد جدید، اما در پاتولوژی فقط زیاد شدن سلول نیست؛ یعنی سلولی که از کنترل‌های طبیعی رشد تا حدی مستقل شده و یک کلون تازه ساخته است. سلول نئوپلاستیک transformed است، یعنی به محرک‌های تنظیمی طبیعی مثل سلول عادی پاسخ نمی‌دهد. با این حال تومور کاملا مستقل از میزبان نیست؛ برای خون‌رسانی، استروما، مواد غذایی و گاهی هورمون‌ها هنوز به بدن وابسته است. همین وابستگی‌ها در درمان سرطان اهمیت پیدا می‌کنند.

هر تومور دو جزء دارد: parenchyma یعنی خود سلول‌های نئوپلاستیک، و stroma یعنی بافت حمایتی میزبان شامل عروق، فیبروبلاست، ECM و سلول‌های التهابی. رفتار زیستی و نام تومور بیشتر از پارانشیم می‌آید، اما رشد تومور بدون استروما ممکن نیست. سرطان و استروما با هم گفت‌وگو می‌کنند؛ سلول‌های توموری استروما را تغییر می‌دهند و استروما هم رشد، تهاجم، خون‌سازی و حتی فرار ایمنی تومور را تقویت یا مهار می‌کند.

Differentiation یعنی تومور چقدر شبیه سلول طبیعی مبدأ است. تومور خوش‌خیم معمولا تمایز خوبی دارد. سرطان هم می‌تواند well differentiated باشد، اما با تهاجم یا متاستاز بدخیم بودنش را نشان دهد. Anaplasia یعنی فقدان تمایز و یکی از قابل‌اعتمادترین نشانه‌های بدخیمی است. سلول آناپلاستیک pleomorphism، هسته‌های hyperchromatic، نسبت N/C بالا، nucleoli برجسته، giant cell توموری، mitosis زیاد و atypical mitosis مثل spindle سه‌قطبی دارد.

Dysplasia رشد نامنظم اپی‌تلیوم است؛ سلول‌ها یکنواختی و جهت‌گیری طبیعی خود را از دست می‌دهند، هسته‌ها بزرگ و تیره می‌شوند و mitosis در لایه‌های غیرمعمول دیده می‌شود. دیسپلازی با سرطان یکی نیست و دیسپلازی خفیف تا متوسط ممکن است با حذف محرک برگردد. اما دیسپلازی شدید، به‌خصوص وقتی کل ضخامت اپی‌تلیوم را بگیرد، خطرناک است. اگر کل ضخامت اپی‌تلیوم با سلول‌های آتیپیک پر شود ولی basement membrane سالم بماند، به آن carcinoma in situ می‌گوییم؛ یعنی سرطان پیش‌تهاجمی.

بعد از متاستاز، local invasion مطمئن‌ترین ویژگی برای جدا کردن سرطان از تومور خوش‌خیم است. سرطان به بافت اطراف نفوذ می‌کند، آن را تخریب می‌کند و به همین دلیل هنگام جراحی باید حاشیه سالم برداشت شود. اما تومور خوش‌خیم معمولا رشد فشاری دارد و بافت اطراف را کنار می‌زند؛ این رشد کند باعث ایجاد کپسول یا مرز فشاری می‌شود. نبود کپسول به‌تنهایی بدخیمی را ثابت نمی‌کند، چون بعضی تومورهای خوش‌خیم مثل hemangioma هم مرز واضح ندارند.

Metastasis یعنی انتشار تومور به محل‌هایی که از تومور اولیه جدا و ناپیوسته‌اند. مسیرهای اصلی انتشار عبارت‌اند از seeding در حفرات بدن، انتشار لنفاوی و انتشار خونی. carcinomas بیشتر با lymphatic spread مطرح می‌شوند و sarcomas بیشتر hematogenous spread دارند، اما این قانون مطلق نیست. ریه و کبد به علت فیلتر شدن خون وریدی، محل‌های شایع متاستاز خونی‌اند. در مقابل، basal cell carcinoma با وجود تهاجم موضعی به ندرت متاستاز می‌دهد، و تومورهای CNS هم اغلب در همان دستگاه عصبی پخش می‌شوند نه به بافت‌های دور.

اپیدمیولوژی سرطان فقط آمار نیست؛ یکی از راه‌های کشف علت سرطان است. ارتباط سیگار و سرطان ریه، رژیم غذایی و سرطان کولون، Pap smear و کاهش مرگ‌ومیر سرطان سرویکس، و واکسن HPV همگی نشان می‌دهند که سرطان از تعامل ژن، محیط، سبک زندگی، عفونت، سن و زمینه ارثی ساخته می‌شود. در بسیاری از سرطان‌های به‌ظاهر sporadic هم استعداد ژنتیکی با محیط تعامل دارد؛ مثلا تفاوت در آنزیم‌های cytochrome P-450 می‌تواند میزان فعال شدن procarcinogenها را تغییر دهد.

سرطان در ریشه، بیماری ژنتیکی و اپی‌ژنتیکی است. یک سلول بنیان‌گذار، جهش‌های driver پیدا می‌کند و فرزندانش یک کلون می‌سازند. اما بعد از شروع سرطان، تکامل داروینی ادامه دارد؛ زیرکلون‌هایی که رشد، بقا، تهاجم، متاستاز یا مقاومت درمانی بیشتری دارند انتخاب می‌شوند. به همین دلیل تومور در زمان تشخیص اغلب از نظر ژنتیکی ناهمگن است و همین ناهمگنی مقاومت به درمان را توضیح می‌دهد.

Driver mutation مستقیما به رشد، بقا یا پیشرفت تومور کمک می‌کند. Passenger mutation در زمان ایجادش خنثی است، اما بی‌اهمیت نیست: می‌تواند امضای سرطان‌زا را نشان دهد، neoantigen بسازد یا زیر فشار درمان، به جهش مقاومت تبدیل شود. در سرطان‌های ناشی از carcinogen مثل melanoma ناشی از UV یا سرطان ریه مرتبط با سیگار، passenger mutationها فراوان‌اند و گاهی از روی همین الگوی جهش می‌شود عامل آسیب DNA را شناخت.

Carcinogenesis یک فرآیند چندمرحله‌ای است. یک جهش driver اولیه، سلول initiated می‌سازد؛ بعد جهش‌های driver و passenger بیشتری جمع می‌شوند؛ زیرکلون‌هایی که مزیت دارند باقی می‌مانند؛ و در نهایت تومور با hallmarks لازم برای رشد، تهاجم و مقاومت درمانی ظاهر می‌شود. پس سرطان یک رویداد ناگهانی ساده نیست؛ یک تکامل زیستی در مقیاس سلول است.

در حالت طبیعی، رشد سلول با اتصال growth factor به receptor، فعال شدن مسیرهای انتقال پیام، ورود پیام به هسته، روشن شدن ژن‌های لازم برای رشد و عبور از cell cycle انجام می‌شود. سلول سرطانی این مسیر را با oncogeneها به نفع خودش تغییر می‌دهد: یا growth factor خودش را می‌سازد، یا استروما را وادار به ساخت آن می‌کند، یا receptor را زیاد/فعال می‌کند، یا مسیرهای downstream مثل RAS و PI3K/AKT را روشن نگه می‌دارد.

RAS شایع‌ترین oncogene جهش‌یافته در سرطان‌های انسانی است. RAS طبیعی وقتی GDP دارد خاموش و وقتی GTP دارد روشن است. intrinsic GTPase و GAPها مثل ترمز عمل می‌کنند و RAS را دوباره خاموش می‌کنند. جهش‌های RAS معمولا هیدرولیز GTP را مختل می‌کنند؛ بنابراین RAS در حالت GTP-bound باقی می‌ماند و مسیرهای رشد مثل RAF/MAPK و PI3K/AKT را بی‌وقفه فعال می‌کند. از طرف دیگر، loss-of-function در GAP مثل NF1 هم همین اثر را تقلید می‌کند.

ABL یک non-receptor tyrosine kinase است. در CML، translocation فیلادلفیا t(9;22) ژن BCR-ABL می‌سازد؛ این fusion protein یک tyrosine kinase فعال و رشدزا است. همین فهم مولکولی باعث درمان هدفمند با tyrosine kinase inhibitorها شد. مثال Burkitt lymphoma هم مکانیسم دیگری از translocation را نشان می‌دهد: MYC کنار enhancer قوی Ig heavy chain قرار می‌گیرد و بیش‌بیان می‌شود.

برای اینکه oncogeneها بتوانند رشد پایدار بسازند، ترمزهای داخلی سلول هم باید خراب شوند. دو ترمز کلاسیک فصل ۶، RB و TP53 هستند. RB درگاه G1/S را کنترل می‌کند؛ p53 سلامت ژنوم را پایش می‌کند. اگر رشد غیرطبیعی یا آسیب DNA وجود داشته باشد، این ترمزها باید سلول را نگه دارند، ترمیم کنند، senescence بسازند یا apoptosis را فعال کنند.

RB اولین tumor suppressor کشف‌شده بود. در retinoblastoma خانوادگی، کودک یک آلل معیوب RB را در تمام سلول‌های بدن دارد و فقط یک hit دوم در سلول شبکیه لازم است؛ بنابراین الگوی استعداد خانوادگی از نظر شجره‌نامه autosomal dominant دیده می‌شود. در retinoblastoma sporadic، هر دو hit باید در همان سلول شبکیه رخ دهند. در سطح ژن، از دست رفتن RB رفتاری recessive دارد چون هر دو آلل باید غیرفعال شوند.

TP53 شایع‌ترین ژن جهش‌یافته در سرطان‌های انسانی است. p53 در سلول سالم نیمه‌عمر کوتاهی دارد، چون MDM2 آن را برای تخریب می‌فرستد. با آسیب DNA، حسگرهایی مثل ATM p53 را پایدار می‌کنند. p53 سپس می‌تواند G1 arrest بسازد، ژن‌های ترمیم DNA را فعال کند، senescence دائمی ایجاد کند یا اگر آسیب جبران‌ناپذیر باشد apoptosis را راه بیندازد. اگر p53 از دست برود، سلول آسیب‌دیده نه متوقف می‌شود، نه خوب ترمیم می‌کند و نه می‌میرد؛ جهش‌ها تثبیت و تکثیر می‌شوند.

سلول سرطانی حتی با وجود اکسیژن کافی، برداشت glucose و glutamine را بالا می‌برد و مقدار زیادی glucose را به lactate تبدیل می‌کند؛ این همان Warburg effect یا aerobic glycolysis است. این مسیر از نظر ATP ظاهرا ناکارآمد است، اما برای سلول در حال رشد یک مزیت دارد: intermediateهای لازم برای ساخت DNA، RNA، پروتئین و لیپید را فراهم می‌کند. به همین دلیل PET scan با 18F-FDG بسیاری از تومورها را به دلیل گرسنگی glucose نشان می‌دهد.

IDH mutation نمونه مهم oncometabolism است. IDH جهش‌یافته به جای عملکرد طبیعی، 2-hydroxyglutarate می‌سازد؛ این oncometabolite آنزیم‌های تنظیم‌کننده methylation مثل TET2 را مهار می‌کند و با تغییر epigenetic expression، مسیر سرطان‌زایی را تقویت می‌کند. IDH mutation در glioma، AML، cholangiocarcinoma و برخی sarcomaها دیده می‌شود و داروی هدفمند علیه IDH جهش‌یافته هم وجود دارد.

سلول سرطانی تحت فشار زیادی است: DNA damage، hypoxia، کمبود مواد غذایی و درمان. برای زنده ماندن، مسیر intrinsic apoptosis را خاموش می‌کند. راه‌های مهم شامل از دست دادن p53، افزایش MDM2، افزایش BCL2/BCL-XL یا افزایش IAPهاست. در follicular lymphoma، t(14;18) باعث افزایش BCL2 می‌شود و سلول B از مرگ فرار می‌کند.

سلول طبیعی پس از ۵۰ تا ۷۰ تقسیم به علت کوتاه شدن telomere وارد senescence می‌شود. سرطان برای جاودانگی، اغلب telomerase را فعال می‌کند یا از alternative lengthening of telomeres استفاده می‌کند. تومور solid هم اگر از ۱ تا ۲ میلی‌متر بزرگ‌تر شود، بدون خون‌رسانی کافی نمی‌تواند ادامه دهد؛ پس angiogenic switch لازم دارد. hypoxia با پایدار کردن HIF-1α، VEGF را بالا می‌برد. loss of p53 هم با کاهش thrombospondin-1 و افزایش VEGF محیط را angiogenicتر می‌کند.

مرگ‌ومیر سرطان بیشتر از خود تومور اولیه نیست؛ از invasion، metastasis و نارسایی ارگان‌ها می‌آید. تهاجم و متاستاز حاصل همکاری سلول سرطان، استروما، ECM، عروق، پلاکت‌ها و سیستم ایمنی است. برای متاستاز، سلول باید جدا شود، basement membrane را بشکند، وارد خون یا لنف شود، زنده بماند، خارج شود، در محیط جدید رشد کند و angiogenesis بسازد. هر مرحله می‌تواند شکست بخورد، به همین دلیل با اینکه میلیون‌ها سلول توموری وارد خون می‌شوند، متاستاز بالینی فرآیند ناکارآمدی است.

سرطان‌ها آنتی‌ژن دارند؛ بعضی از neoantigenهای ناشی از driver یا passenger mutation می‌آیند، بعضی از پروتئین‌های self با بیان غیرمعمول، بعضی از viral proteins مثل HPV و EBV. دفاع اصلی ضدتومور، CTL اختصاصی آنتی‌ژن تومور است. سلول تومور مرده danger signal آزاد می‌کند، dendritic cell آنتی‌ژن را می‌برد، CD8+ T cell در گره لنفاوی فعال می‌شود و CTL به تومور برمی‌گردد و سلول‌های دارای peptide-MHC را می‌کشد.

اما توموری که به اندازه بالینی می‌رسد، معمولا راهی برای فرار پیدا کرده است. ممکن است MHC I را از دست بدهد، β2-microglobulin جهش پیدا کند، آنتی‌ژن را کم کند، Treg و MDSC جذب کند، یا PD-L1 بیان کند. PD-L1 با PD-1 روی CTL اتصال پیدا می‌کند و CTL را خاموش می‌کند. checkpoint inhibitors مثل anti-PD-1، anti-PD-L1 و anti-CTLA-4 ترمز ایمنی را برمی‌دارند. پاسخ‌ها می‌توانند طولانی باشند، اما عوارض خودایمن مثل colitis هم ممکن است رخ دهد.

سلول سالم DNA damage را حس و ترمیم می‌کند. اگر سیستم‌های ترمیم خراب شوند، جهش driver سریع‌تر جمع می‌شود. در Lynch syndrome نقص mismatch repair باعث microsatellite instability می‌شود. در xeroderma pigmentosum نقص nucleotide excision repair باعث حساسیت شدید به UV و سرطان پوست می‌شود. در BRCA1/2 نقص homologous recombination خطر breast، ovarian، prostate و pancreatic cancer را بالا می‌برد. نقص DNA polymerase proofreading هم می‌تواند در colon و endometrial cancer جهش‌های فراوان ایجاد کند.

عوامل سرطان‌زا در سه گروه بزرگ قرار می‌گیرند: مواد شیمیایی، radiation و میکروب‌ها. وجه مشترکشان این است که در نهایت به آسیب ژنتیکی، التهاب مزمن، تکثیر مداوم، یا اختلال در ترمزهای رشد و ایمنی منجر می‌شوند. بعضی عوامل مستقیم DNA را آسیب می‌زنند؛ بعضی ابتدا باید در بدن فعال شوند؛ بعضی هم با التهاب مزمن و بازسازی دائمی بافت، احتمال جهش و انتخاب کلونی را بالا می‌برند.

مواد direct-acting بدون فعال‌سازی متابولیک سرطان‌زا هستند، اما اغلب ضعیف‌اند؛ نمونه مهمشان بعضی داروهای alkylating chemotherapy است که با وجود درمان سرطان، می‌توانند سال‌ها بعد leukemia ثانویه بدهند. مواد indirect-acting باید به ultimate carcinogen تبدیل شوند. polycyclic hydrocarbons در دود سیگار، سوختن مواد آلی و گوشت دودی/کبابی مهم‌اند. aromatic amines با bladder cancer، aflatoxin B1 با hepatocellular carcinoma و vinyl chloride با hepatic angiosarcoma مرتبط‌اند.

Initiator جهش ایجاد می‌کند و اثرش می‌تواند پایدار باشد. Promoter معمولا mutagenic نیست، اما با تحریک تکثیر سلول initiated، کلون جهش‌یافته را گسترش می‌دهد تا فرصت جهش‌های اضافی بیشتر شود. promoter باید بعد از initiator و به شکل تکراری/پایدار بیاید. این اصل فقط در آزمایشگاه نیست؛ در انسان هم تکثیر مداوم در زمینه chronic injury مثل hepatitis مزمن یا endometrial hyperplasia خطر سرطان را بالا می‌برد.

Ionizing radiation با شکست DNA، translocation، inversion و گاهی point mutation سرطان‌زا است. UV با pyrimidine dimer و آسیب DNA، سرطان پوست می‌سازد؛ nonmelanoma skin cancer بیشتر با cumulative exposure و melanoma بیشتر با intense intermittent exposure مرتبط است. در xeroderma pigmentosum، چون NER خراب است، خطر سرطان‌های پوستی به‌شدت بالا می‌رود.

تومور با چند راه به بیمار آسیب می‌زند: فشار و انسداد، تخریب و جایگزینی بافت، ulceration و خونریزی، تولید هورمون یا mediator، اختلال ایمنی، paraneoplastic syndrome و cachexia. محل تومور بسیار مهم است؛ یک تومور کوچک در common bile duct ممکن است انسداد صفراوی خطرناک بدهد، در حالی که توده بزرگ‌تر در جای دیگر شاید دیرتر علامت بدهد.

Cancer cachexia فقط گرسنگی یا مصرف مواد غذایی توسط تومور نیست. بیمار چربی و عضله از دست می‌دهد، ضعف و anorexia و anemia دارد، اما basal metabolic rate بالا می‌ماند. cytokineهایی مثل TNF و عوامل تومور/میزبان نقش دارند. درمان مؤثر واقعی، کنترل خود تومور است.

Grading میزان تمایز، mitosis، necrosis و معماری تومور را می‌سنجد. Staging میزان گسترش تومور را می‌سنجد و معمولا از grade ارزش بالینی بیشتری دارد. سیستم TNM سه محور دارد: T برای اندازه و تهاجم تومور اولیه، N برای درگیری گره لنفاوی، و M برای متاستاز دوردست. T0 یا carcinoma in situ یعنی basement membrane هنوز عبور نشده است؛ M1 یعنی متاستاز دوردست وجود دارد.

tumor markerها برای تشخیص قطعی سرطان کافی نیستند، چون sensitivity و specificity کامل ندارند. اما برای پایش درمان، بیماری باقیمانده و عود ارزش زیادی دارند. PSA در prostate cancer، CEA در colon/pancreas/stomach/breast carcinoma، AFP در HCC و yolk sac tumor، CA-125 در ovary/fallopian tube و CA19-9 در pancreatic/GI/hepatobiliary cancers مهم‌اند. بالا رفتن marker بعد از جراحی موفق می‌تواند نشانه عود باشد.

فصل نئوپلازی را باید مثل نقشه شهر خواند: نام تومور، معیار خوش‌خیمی/بدخیمی، ژن‌های محرک، ترمزهای رشد، hallmarks، مسیر متاستاز، فرار ایمنی، عوامل سرطان‌زا و تشخیص بالینی همه به هم وصل‌اند. اگر سوال از ظاهر سلول شروع شد، دنبال differentiation/anaplasia برو. اگر از ژن شروع شد، بپرس گاز است یا ترمز. اگر از درمان هدفمند پرسید، مسیر مولکولی را ببین. اگر از پیش‌آگهی پرسید، stage را فراموش نکن. همین پیوستگی، فصل ۶ را از فهرست حفظیات به یک سیستم قابل حل تبدیل می‌کند.