ژن KRAS و سرطان های دخیل+ تاریخچه و معرفی/ساختار و عملکرد ژن KRAS

تاریخچه ژن KRAS

ژن KRAS یکی از ژن‌های مهم در خانواده ژن‌های RAS است که نقش کلیدی در مسیرهای سیگنالینگ سلولی دارد. مسیرهای RAS شامل سه ژن اصلی به نام‌های HRAS، NRAS و KRAS هستند که همه از رویژن‌های آنکوژن ویروسی کشف شدند. ژن KRAS برای اولین بار در دهه 1980 میلادی کشف شد. نام این ژن از ویروس سرطان‌زای رتی به نام Kirsten Rat Sarcoma virus گرفته شده است. دهه 1980: کشف ژن KRAS و شناسایی نقش آن در سرطان‌های انسانی. دهه 1990: مطالعات بیشتر نشان دادند که جهش در KRAS باعث فعال‌سازی مداوم این ژن می‌شود که منجر به رشد غیرقابل کنترل سلول‌ها و ایجاد تومورها می‌شود. ژن KRAS (Kirsten Rat Sarcoma viral oncogene homolog) یک ژن مهم در بدن انسان است که پروتئینی با نام KRAS تولید می‌کند. این پروتئین به عنوان یک GTPase عمل کرده و نقش کلیدی در مسیرهای سیگنالینگ سلولی ایفا می‌کند. وظیفه اصلی آن تنظیم فرآیندهای مهم سلولی مانند رشد، تقسیم، و بقای سلول است.

پروتئین KRAS در مسیرهای انتقال سیگنال، مخصوصاً مسیر Ras-MAPK، مشارکت می‌کند که از سطح سلول به هسته سیگنال‌هایی ارسال می‌کند تا به سلول دستور دهد که رشد کند، تقسیم شود یا تمایز یابد.در حالت طبیعی، پروتئین KRAS پس از دریافت سیگنال از گیرنده‌های سطح سلول فعال می‌شود و با استفاده از انرژی GTP، پیام‌ها را به بخش‌های دیگر سلول انتقال می‌دهد. سپس، این پروتئین پس از انجام وظیفه خود، غیرفعال می‌شود تا مانع از تکثیر غیرضروری سلول شود.مشکل زمانی ایجاد می‌شود که جهش‌هایی در ژن KRAS رخ دهد. این جهش‌ها باعث می‌شوند که پروتئین KRAS به صورت دائمی فعال بماند، بدون اینکه به درستی خاموش شود. در نتیجه، سلول به شکل غیرطبیعی به رشد و تکثیر ادامه می‌دهد، حتی زمانی که نیازی به این فعالیت‌ها نیست. این وضعیت یکی از عوامل اصلی ایجاد سرطان است. جهش‌های KRAS معمولاً در چند نوع سرطان دیده می‌شوند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به سرطان ریه، سرطان کولورکتال (روده بزرگ) و سرطان پانکراس اشاره کرد. به دلیل اهمیت ژن KRAS در پیشرفت سرطان، این ژن و پروتئین آن به عنوان یکی از اهداف اصلی تحقیقات و درمان‌های سرطان مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با این حال، مهار KRAS به دلیل ساختار خاص آن بسیار چالش‌برانگیز بوده است.

معرفی و نقش KRAS در سرطان‌های انسانی:

ژن KRAS (Kirsten Rat Sarcoma viral oncogene homolog) یکی از ژن‌های مهم در خانواده ژن‌های RAS است که نقش کلیدی در تنظیم رشد و تقسیم سلولی دارد. این ژن پروتئینی به نام K-Ras تولید می‌کند که بخشی از مسیر سیگنالینگ سلولی است و به تنظیم تکثیر، تمایز و بقا سلولی کمک می‌کند. جهش در ژن KRAS می‌تواند منجر به انواع مختلف سرطان‌ها شود. این جهش‌ها معمولاً باعث فعال‌سازی مداوم پروتئین K-Ras می‌شوند که منجر به رشد کنترل نشده سلول‌ها و ایجاد تومورها می‌شود. برخی از سرطان‌هایی که با جهش‌های KRAS مرتبط هستند عبارتند از:

1. سرطان ریه (Non-Small Cell Lung Cancer, NSCLC)
2. سرطان روده بزرگ (Colorectal Cancer)
3. سرطان پانکراس (Pancreatic Cancer)
4. سرطان تیروئید
5. سرطان اندومتر (Endometrial Cancer)

آیا همه افراد دارای ژن KRAS هستند؟

همه افراد ژن KRAS را در بدن خود دارند. ژن KRAS یکی از ژن‌های مهم در بدن انسان است و نقش حیاتی در تنظیم رشد و تقسیم سلولی ایفا می‌کند. این ژن پروتئینی به نام KRAS تولید می‌کند که به ارسال سیگنال‌ها در مسیرهای خاصی که رشد سلولی را تنظیم می‌کنند، کمک می‌کند. در حالت طبیعی، KRAS به بدن کمک می‌کند تا سلول‌ها به طور منظم و کنترل‌شده رشد و تقسیم شوند. با این حال، جهش‌های ژن KRAS ممکن است باعث بروز مشکلات شوند. مثلاً جهش‌های خاص در KRAS می‌توانند به رشد غیرقابل کنترل سلول‌ها و ایجاد سرطان منجر شوند. جهش‌های KRAS در برخی سرطان‌ها، به‌ویژه سرطان‌های ریه، روده بزرگ و پانکراس شایع است. در نتیجه، همه افراد ژن KRAS دارند، اما جهش‌های خاص در این ژن ممکن است با خطر ابتلا به برخی بیماری‌ها مرتبط باشد.

تشخیص بیماری‌های مرتبط با جهش KRAS با استفاده از تکنیک‌های مولکولی

تکنیک‌های مولکولی پیشرفته به طور گسترده‌ای برای تشخیص جهش‌های KRAS استفاده می‌شوند. برخی از این تکنیک‌ها عبارتند از:

توالی‌یابی نسل جدید (Next-Generation Sequencing, NGS):

NGS یکی از دقیق‌ترین و جامع‌ترین روش‌ها برای شناسایی جهش‌های ژنی است. این روش امکان بررسی کل ژنوم یا اگزوم را فراهم می‌کند و می‌تواند جهش‌های نقطه‌ای، تغییرات کوچک و بزرگ ژنی را شناسایی کند.

PCR (Polymerase Chain Reaction) و qPCR (quantitative PCR):

PCR تکنیکی است که برای تکثیر بخش‌های خاصی از DNA به کار می‌رود. qPCR یا Real-Time PCR به طور خاص برای اندازه‌گیری میزان دقیق تکثیر DNA در زمان واقعی استفاده می‌شود و می‌تواند جهش‌های KRAS را شناسایی کند.

Sanger Sequencing:

Sanger Sequencing یک روش سنتی توالی‌یابی DNA است که برای تشخیص جهش‌های خاص در ژن KRAS به کار می‌رود. این روش هنوز هم برای بررسی جهش‌های خاص در کاربردهای کلینیکی استفاده می‌شود.

ARMS-PCR (Amplification Refractory Mutation System PCR):

ARMS-PCR تکنیکی است که برای شناسایی جهش‌های نقطه‌ای خاص طراحی شده است. این روش از پرایمرهای ویژه‌ای استفاده می‌کند که فقط جهش‌های خاصی را تکثیر می‌کنند و به طور خاص برای جهش‌های KRAS کاربرد دارد.

Digital Droplet PCR (ddPCR):

ddPCR یک تکنیک بسیار حساس است که امکان تشخیص جهش‌های نادر و با فراوانی کم را فراهم می‌کند. این روش از میکروقطره‌هایی استفاده می‌کند که به طور جداگانه به عنوان رآکتورهای PCR عمل می‌کنند و حساسیت بالایی در شناسایی جهش‌های KRAS دارد.

ساختار و عملکرد مولکولی KRAS

ساختار ژن KRAS

ژن KRAS در کروموزوم 12 قرار دارد و شامل چندین اگزون است که کدهای مربوط به پروتئین K-Ras را فراهم می‌کند. این پروتئین دارای چندین دامنه عملکردی است که هر کدام نقش خاصی در فعالیت و تنظیم KRAS دارند.

ساختار پروتئین K-Ras

پروتئین K-Ras یک پروتئین GTPase است که با هیدرولیز GTP به GDP فعالیت خود را تنظیم می‌کند. این پروتئین دارای نواحی مهم زیر است:

• دامنه GTP/GDP-binding (G-domain): شامل نواحی برای اتصال و هیدرولیز GTP و GDP است.
• دامنه Switch I و Switch II: این نواحی به تغییر شکل پروتئین در حین اتصال به GTP یا GDP کمک می‌کنند.
• دامنه C-terminal: شامل ناحیه CAAX box است که برای پالمیتولاسیون و محلی‌سازی پروتئین به غشاء سلولی ضروری است.

عملکرد مولکولی KRAS

پروتئین K-Ras به عنوان یک مولکول سیگنال‌دهی کلیدی در مسیرهای مختلف سلولی فعالیت می‌کند:

1. فعال‌سازی: در حضور سیگنال‌های خارجی (مانند فاکتورهای رشد)، KRAS با GTP متصل می‌شود و به حالت فعال در می‌آید.
2. انتقال سیگنال: KRAS فعال، سیگنال‌هایی را از طریق مسیرهای مختلف از جمله مسیر MAPK/ERK و مسیر PI3K/AKT انتقال می‌دهد که منجر به رشد، تقسیم و بقا سلولی می‌شوند.
3. غیرفعال‌سازی: KRAS با هیدرولیز GTP به GDP به حالت غیرفعال بازمی‌گردد.

جهش‌های KRAS

جهش‌های KRAS عمدتاً در نواحی کدون 12، 13 و 61 رخ می‌دهند. این جهش‌ها می‌توانند به صورت زیر باشند:

• کدون 12: G12D، G12V، G12C، G12A، G12S، G12R
• کدون 13: G13D
• کدون 61: Q61H، Q61L، Q61R. این جهش‌ها منجر به فعال‌سازی مداوم KRAS می‌شوند که باعث رشد کنترل نشده سلول‌ها و سرطان‌زایی می‌شود.

مراحل تشخیص

جمع‌آوری نمونه: نمونه‌های بیوپسی تومور یا نمونه‌های خون برای تحلیل DNA جمع‌آوری می‌شوند. استخراج DNA: DNA از نمونه‌ها با استفاده از کیت‌های تجاری استخراج DNA جداسازی می‌شود. تکثیر و آماده‌سازی: بخش‌های خاصی از ژن KRAS با استفاده از PCR یا سایر تکنیک‌های تکثیر، تکثیر می‌شوند.

توالی‌یابی و تحلیل: DNA تکثیر شده با استفاده از تکنیک‌های توالی‌یابی مانند NGS یا Sanger Sequencing توالی‌یابی می‌شود. داده‌های توالی‌یابی با استفاده از نرم‌افزارهای بیوانفورماتیک تحلیل می‌شوند تا جهش‌های KRAS شناسایی شوند.

بیشتر بخوانید:سرطان کاردیا چیست؟ + علائم | بررسی کامل

اهمیت تشخیص جهش‌های KRAS

شناسایی جهش‌های KRAS در تشخیص و درمان سرطان‌ها اهمیت زیادی دارد. این اطلاعات می‌توانند به پزشکان کمک کنند تا:

• تصمیم‌گیری درمانی: انتخاب بهترین روش‌های درمانی مانند شیمی‌درمانی، هدف‌درمانی یا ایمونوتراپی.
• پیش‌بینی پیش‌آگهی: ارائه اطلاعات دقیق‌تر در مورد پیش‌آگهی بیماری.
• پایش پاسخ به درمان: ارزیابی اثربخشی درمان و پایش جهش‌های مقاومتی که ممکن است در طول درمان ایجاد شوند. تکنیک‌های مولکولی پیشرفته به طور مداوم در حال توسعه و بهبود هستند تا دقت و سرعت تشخیص جهش‌های KRAS را افزایش دهند و به بهبود نتایج درمانی بیماران کمک کنند.

تست KRAS چه زمانی توسط پزشک درخواست می‌شود؟