Două lovituri: Knudson, retinoblastomul și aritmetica cancerului ereditar, 1971
În acest articol
Două lovituri: Knudson, retinoblastomul și aritmetica cancerului ereditar, 1971
Ieri o națiune a construit bani și o organizație pentru cancer (ziua 150). În același an, în aprilie, un medic a făcut altceva: a socotit. De ce apare un tumor ocular al copilăriei la unii copii într-un ochi, la alții în amândoi? Răspunsul lui a avut patru pagini. În ziua 148, după familiile Li-Fraumeni, spusesem că vom reveni în zilele următoare la ideea celor două lovituri. Astăzi țin acea promisiune.
Un medic, un teanc de dosare
Retinoblastomul este o tumoră a retinei în copilărie, stratul din spatele ochiului. Potrivit rezumatului NCI pentru clinicieni, reprezintă aproximativ 3 la sută dintre cancerele sub 15 ani, iar două treimi dintre cazuri sunt recunoscute înainte de vârsta de 2 ani. La unii copii tumora apare în ambii ochi, adesea în mai multe focare și foarte devreme. La alții într-un singur ochi, într-un singur focar, mai târziu. În unele familii boala se transmite din generație în generație.
Alfred Knudson s-a născut la Los Angeles în 1922; potrivit paginii Premiului Kyoto, a făcut medicina la Columbia (1947) și doctoratul în biochimie și genetică la Caltech (1956). În 1969 a devenit profesor la Universitatea Texas din Houston. Potrivit retrospectivei lui Chernoff din 2021, în 1971 avea 49 de ani și studia bolile metabolice ereditare; a parcurs dosare de pacienți care se întindeau pe ani. Nota biografică a lui Croce spune că înregistrările aparțineau copiilor cu retinoblastom de la M.D. Anderson. Potrivit lui Chernoff, analiza s-a făcut fără calculator: potrivire de curbe și statistică Poisson, într-un articol de patru pagini, cu un singur autor și o singură figură.
Ideea nu a apărut în vid. Chernoff îi menționează pe Nordling (1953) și Ashley (1969) pentru teoria mutațiilor multiple în cancer; teoria în mai multe etape a lui Armitage și Doll din 1954 face parte din aceeași filiație. Sinteza lui Ashley din iunie 1969 are deja „two hit” în titlu: folosind curbele de vârstă ale cancerului gastric, susține că un model în mai multe etape se potrivește mai bine decât unul în două etape. Deci expresia „două lovituri” nu îi aparține doar lui Knudson. Contribuția lui a fost să lege o curbă abstractă de vârstă de observațiile numărabile ale unei singure boli umane și să introducă ereditatea.
Patru pagini: două mutații
Lucrarea a apărut în Proceedings of the National Academy of Sciences, volumul 68, numărul 4, paginile 820-823 (înregistrările PubMed și SciSpace). Potrivit rezumatului, Knudson a studiat 48 de cazuri de retinoblastom și rapoarte publicate. Rezumat conceptual: retinoblastomul este un cancer care apare prin două evenimente mutaționale; în forma ereditară prima mutație vine printr-o celulă germinală, iar a doua apare într-o celulă a corpului; în forma neereditară ambele apar în celule ale corpului.
Partea numerică este aceasta: dacă se presupune că al doilea eveniment produce în medie circa trei tumori pe purtător al primei mutații, distribuția Poisson explică într-un singur cadru purtătorii care nu dezvoltă niciodată tumoră, pe cei cu tumoră într-un ochi sau în amândoi și tumorile multiple într-un ochi. Aceeași medie permite și estimarea ratelor de mutație; rezumatul raportează că ratele primei mutații în linia germinală și în celulele corpului și ale celei de-a doua în celulele corpului au ieșit aproximativ egale. Potrivit lui Chernoff, Knudson a dedus din cazurile familiale că gena afectată se comportă recesiv.
Cum se citesc cele două lovituri
Fiecare genă are două copii. Un copil cu retinoblastom ereditar poartă prima „lovitură” din naștere, în fiecare celulă a corpului. Retina conține milioane de celule și este de ajuns ca într-una dintre ele să fie deteriorată și cealaltă copie. Multe celule înseamnă multe șanse: tumora apare devreme, în mai multe focare, adesea în ambii ochi. Copilul fără forma ereditară trebuie să primească două lovituri separate în aceeași singură celulă. Este o coincidență rară; tumora este unică, tardivă și într-un singur ochi. Două fețe ale aceleiași boli, același număr de evenimente.
Un mic calcul face asta concret. Într-o distribuție Poisson cu trei tumori așteptate, probabilitatea de a nu vedea niciuna este e-3, adică aproximativ 5 la sută. Aceasta este aritmetica mea, o predicție a modelului, nu o măsurătoare luată din lucrare. Potrivit paginii Premiului Kyoto, Knudson a propus în 1973 că cele două lovituri cad pe cele două copii ale aceleiași gene recesive, iar în 1982 numele „anti-oncogenă”. Astăzi astfel de gene se numesc gene supresoare tumorale.
De la ipoteză la genă
Câțiva ani mai târziu, un alt nume privea într-o direcție asemănătoare. În lucrarea sa din PNAS din 1 decembrie 1973, Comings a propus că tumorile apar când ambii membri ai unei perechi de gene de reglare sunt deteriorați și că în tumorile ereditare autozomal dominante, precum retinoblastomul, o genă de reglare defectă vine din linia germinală, iar cealaltă apare ulterior. Dacă cei doi au fost independenți și cine a fost primul cu ideea celor două copii ale unei gene, sursele mele nu spun; nu pretind nimic.
O parte din dovezi a venit de la cromozomi. Potrivit titlurilor din bibliografia unei sinteze din Nature, în 1976 două rapoarte separate au legat o deleție din brațul lung al cromozomului 13 de retinoblastom (Knudson și colab.; Francke și Kung). În 1983 Webster Cavenee și colaboratorii au arătat în Nature că alelele recesive se exprimă prin mecanisme cromozomiale; potrivit lui Chernoff, pierderea unor situsuri polimorfe de tăiere în retinoblastoame a susținut ideea unei alele RB deteriorate și a unui partener pierdut. În 1986 Friend, Bernards, Rogelj, Weinberg, Rapaport, Albert și Dryja au raportat în Nature, volumul 323 (643-646), un segment de ADN din locusul RB de la 13q14; această regiune este adesea deletată în retinoblastoame și osteosarcoame, iar transcriptul nu a fost găsit. În 1987 Lee și colaboratorii au clonat și secvențiat gena (Chernoff). Trecuseră cincisprezece ani de când Knudson o descrisese. Mutația p53 din linia germinală găsită de Malkin și colaboratori în 1990 în familiile Li-Fraumeni (ziua 148) a fost al doilea mare exemplu al aceleiași logici. Pagina Premiului Kyoto adaugă că ipoteza a dus la descoperirea altor gene supresoare, precum WT1 și BRCA1.
Limite și preț
Prima limită este că timp de doisprezece ani ipoteza a rămas o inferență statistică: 48 de cazuri, două evenimente și un model. Faptul că s-a dovedit corectă nu șterge asta. A doua limită este că „două” nu este un plafon. Potrivit lui Chernoff, două lovituri declanșează o tumoră, dar nu o completează; sunt necesare și lovituri a treia. Unele gene pot acționa chiar cu pierderea unei singure copii (haploinsuficiență; arătată la șoarece pentru p27, ceea ce nu trebuie socotit o constatare la om). RB1 este uneori redusă la tăcere prin metilarea promotorului, fără schimbarea secvenței ADN. Deci cele două lovituri sunt un principiu și un punct de plecare, nu planul fiecărui cancer.
Prețul cade asupra copiilor cu forma ereditară. Potrivit rezumatului NCI, forma ereditară reprezintă 25-30 la sută din retinoblastom, iar cea neereditară 70-75 la sută; toți pacienții cu boală bilaterală și circa 15 la sută dintre cei cu boală unilaterală sunt considerați ereditari. Aproximativ 25 la sută dintre variantele RB1 ereditare vin de la un părinte afectat, iar circa 75 la sută apar de novo. Deci absența antecedentelor familiale nu exclude riscul. Rezumatul lui Friend și colab. notează și că purtătorii au risc crescut de tumori secundare, mai ales osteosarcom. Testarea genetică, screeningul familial și urmărirea aduc o povară proprie.
Ce a rămas
- Ideea că cancerul ereditar și cel neereditar sunt două capete ale aceluiași drum
- Un risc recesiv la nivel de celulă, dar care pare dominant în familie
- Conceptul de genă supresoare tumorală și programul de căutare a ei
Ce a căzut sau a slăbit
- Schema „exact două lovituri, nici mai multe, nici mai puține”
- Numele „anti-oncogenă” (înlocuit cu genă supresoare tumorală)
De la teoria în mai multe etape la RB1: 1953-1990. Axa merge de la 1950 la 1991. Semnele verzi sunt date pe care mai multe surse cad de acord; semnele albastre arată date care se sprijină pe o singură sursă sau doar pe o intrare bibliografică. În acest text nu există date contradictorii între surse, deci nu s-a folosit niciun semn chihlimbariu. Datele cunoscute doar ca an sunt desenate la mijlocul anului.
O serie din Istanbul
Nu fac nicio legătură directă cu Turcia pentru modelul lui Knudson; relatez doar un tablou clinic. Studiul lui Cebeci, Tuncer și Kebudi, publicat în 2020 în Journal of Ophthalmology (Universitatea din Istanbul, Facultatea de Medicină din Istanbul, Oftalmologie, și Institutul de Oncologie, Hematologie-Oncologie pediatrică), a examinat, dintre 298 de pacienți consecutivi cu retinoblastom între 1992 și 2017, pe cei 18 care aveau 5 ani sau mai mult (6 la sută). Vârsta mediană la diagnostic a fost 9 ani (5-18); la 8 pacienți (44,4 la sută) primul diagnostic a fost greșit; 16 au suferit enucleere; la o urmărire mediană de 97 de luni supraviețuirea a fost 100 la sută, iar rata de păstrare a ochiului 11,2 la sută. Autorii amintesc și că în țările cu resurse limitate majoritatea pacienților se prezintă în stadiu avansat.
Rezumatul studiului nu pomenește testarea RB1. Deducția mea este aceasta: corespondentul clinic al celor două lovituri este regula „tumoră în ambii ochi sau la vârstă mică, posibil ereditară, urmăriți familia”. Această regulă funcționează numai cu diagnostic precoce și acces la consiliere genetică. Cum funcționează aceasta în Turcia nu pot spune din aceste surse.
Din 1953 până astăzi
Ce a fost verificat și ce rămâne nesigur
- Referința: PNAS 68(4):820-823, aprilie 1971; concordantă pe paginile PubMed și SciSpace. Textul integral al lucrării nu a putut fi deschis; conținutul provine din rezumate și din retrospectiva lui Chernoff.
- 48 de cazuri: potrivit rezumatelor de la PubMed și SciSpace, „48 de cazuri și rapoarte publicate”. Că înregistrările aparțineau M.D. Anderson spune doar nota biografică a lui Croce; Chernoff și pagina Kyoto nu o menționează. Nu am folosit procentele de pe un slide de curs (proporția ereditară 35-45 la sută), fiindcă nu se potrivesc cu 48 de cazuri; proporția ereditară este luată de la NCI.
- „Trei tumori” și ratele de mutație: din rezumate; neverificate pe textul lucrării.
- e-3 ≈ 5 la sută: calculul meu și o predicție a modelului; penetranța reală nu am verificat-o.
- Termenul „two hit”: rezumatul din 1971 spune „două evenimente mutaționale”. Titlul lui Ashley din 1969 are „two hit”. Nu am găsit cine a aplicat primul termenul modelului lui Knudson.
- Două copii ale aceleiași gene: potrivit paginii Kyoto, Knudson a propus-o în 1973; lucrarea lui Comings este datată 1 decembrie 1973. Nu am putut stabili care a fost prima; nu am citit referința sintezei lui Knudson din 1973.
- Armitage-Doll (1954), Nordling (1953): doar din Chernoff și din bibliografia unei sinteze; lucrările nu le-am citit. Câte etape au presupus Armitage și Doll nu am scris.
- Rapoartele despre deleție din 1976: doar titlurile din bibliografia unei sinteze din Nature; conținutul nu a fost citit.
- Cavenee 1983: referința din DOI (10.1038/305779a0); conținutul din Chernoff. Lee 1987: doar din Chernoff; fără referință.
- Friend 1986: lista autorilor, volumul și paginile de pe pagina bibliografică a Universității Wisconsin; data publicării 16-22 octombrie 1986.
- Viața lui Knudson: nașterea în 1922 și premiile de pe pagina Kyoto. Că a încetat din viață în 2016 reiese din referința necrologului din Nature din august 2016; ziua exactă nu a fost verificată.
- Limite: loviturile a treia, haploinsuficiența și reducerea la tăcere epigenetică din Chernoff. Constatarea la șoarece (p27) nu a fost generalizată la om.
- Turcia: autorii și centrul de pe pagina PMC, cifrele din rezumat. Studiul nu tratează nici modelul lui Knudson, nici testarea RB1.
- Caseta de ieri: lucrarea din 1971, ideea „două lovituri” și relația ei cu ziua 148 au fost verificate.
Vasul pe care îl cheamă tumora: Judah Folkman și angiogeneza, 1971
Astăzi ne-am uitat la originea unei tumori, la gena ei. Mâine, în același an, întrebarea unui chirurg despre ce se hrănește o tumoră: ar putea o tumoră în creștere să cheme vase noi spre ea? Voi verifica ideea lui Judah Folkman din 1971, primele reacții la ea și drumul ei spre medicament.
Nota autorului: La scrierea acestui text cel mai mult am avut grijă să separ munca lui Knudson de expresia „două lovituri”, fără să i-o atribui lui. Alții o folosiseră înaintea lui; partea lui Knudson este că a legat-o de o boală numărabilă, de ereditate și, în cele din urmă, de o genă. O ipoteză rămasă doisprezece ani fără dovadă și apoi transformată într-o genă este unul dintre firele „autocorectării științei” din această serie.
Surse și lecturi suplimentare
- Knudson AG Jr. Mutation and cancer: statistical study of retinoblastoma. Proc Natl Acad Sci U S A 1971;68(4):820-823. doi:10.1073/pnas.68.4.820 (citit prin rezumatele de la PubMed și SciSpace; textul integral nu a putut fi deschis).
- Chernoff J. The two-hit theory hits 50. Mol Biol Cell 2021;32(22):rt1. doi:10.1091/mbc.E21-08-0407 (citit cu un instrument de rezumare).
- Ashley DJB. The two "hit" and multiple "hit" theories of carcinogenesis. Br J Cancer 1969, pp. 313-328. doi:10.1038/bjc.1969.41 (citit cu un instrument de rezumare).
- Armitage P, Doll R. The age distribution of cancer and a multi-stage theory of carcinogenesis. Br J Cancer 1954 (văzută doar referința; conținut necitit).
- Comings DE. A general theory of carcinogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A 1973;70(12):3324-3328. doi:10.1073/pnas.70.12.3324 (citit cu un instrument de rezumare).
- Cavenee WK, et al. Expression of recessive alleles by chromosomal mechanisms in retinoblastoma. Nature 1983;305:779. doi:10.1038/305779a0 (doar referința).
- Friend SH, Bernards R, Rogelj S, Weinberg RA, Rapaport JM, Albert DM, Dryja TP. A human DNA segment with properties of the gene that predisposes to retinoblastoma and osteosarcoma. Nature 1986;323(6089):643-646 (citit la nivel de rezumat).
- Kyoto Prize Foundation. 2004 Kyoto Prize Laureates: Alfred George Knudson Jr. kyotoprize.org (citit cu un instrument de rezumare).
- Croce CM. Notă biografică despre Alfred G. Knudson, 2018. amphilsoc.org (citită cu un instrument de rezumare).
- National Cancer Institute. Retinoblastoma Treatment (PDQ), versiunea pentru profesioniști. cancer.gov (primele 100.000 de caractere citite).
- Cebeci Z, Tuncer S, Kebudi R. Clinical features and long-term follow-up of patients with retinoblastoma in Turkish children older than 5 years of age. J Ophthalmol 2020;2020:8148013. doi:10.1155/2020/8148013.
- Mukherjee S. The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer. New York: Scribner; 2010 (context general; partea relevantă nu a fost recitită pentru acest text).
Acest text este ziua 151 din seria „365 de zile de istorie a cancerului” și prezintă ipoteza celor două lovituri a lui Knudson ca lectură istorică. Este conținut istoric-popular, nu diagnostic și nici recomandare de tratament. Pentru deciziile de tratament și de consiliere genetică discutați cu medicul dumneavoastră. Sursele au fost verificate; detaliile care se sprijină pe o singură sursă secundară, doar pe un rezumat sau pe un text care n-a putut fi citit sunt marcate în notele de verificare a faptelor.
Ți-a fost util acest articol?
Feedbackul tău ne ajută să îmbunătățim conținutul.
