סרטן (מחלה)
ביולוגיה של גידולים ממאירים > היווצרותו של הסרטן

הסרטן הוא שם אחד למחלה אשר יכולה להתפתח עד כדי השתלטות על כל חלקי הגוף ולכן מיוחסים לה שמות אחרים. גוף מורכב מסוגי תאים רבים ואיננו סטטי. בכל יום מתים תאים ותיקים ותאים חדשים נוצרים באמצעות מיטוזה (התחלקות). בתהליך תקין התאים מתחלקים רק בצורה מבוקרת, כשיש אות הגורם לחלוקה. יכול להיווצר מצב, שבו התאים ממשיכים להתחלק גם כאשר אין צורך בהם ואז הם יוצרים גידול. ישנם שני סוגי גידולים: שפיר (benign) שאיננו הורס את הרקמה ממנה הוא נוצר ואינו מתפשט לרקמות מרוחקות וממאיר (malignant) שהוא גידול סרטני. במקרה זה, מדובר בתאים שאינם נורמליים (כלומר, תאים שה-DNA שבהם פגום, או בעל מוטציה). הפיקוח על חלוקתם נפגע, הם משתלטים על האבר שבו הם מתחלקים ומפריעים לתפקודו ואף מתפשטים לאיברים הסמוכים להם ומפריעים גם לתפקודם. תאים אלה עשויים להופיע מחדש גם לאחר הסרת הגידול המקורי. הם עלולים לפלוש לרקמות מרוחקות באמצעות זרם הדם או הלימפה, להתיישב שם ולגרום להם נזק. תהליך שנקרא גרורה (Metastatis), שאחד ממאפייניה הוא קיום תכונות דומות לגידול הראשוני ממנו התפתחה.
סרטן היא בעיקר מחלה של גנים. בדרך כלל סדרה של מוטציות (שינויים) בגנום, דרושות, על מנת שהתא יהפוך לסרטני. קיימת הבדלה בין גנים הנקראים אונקוגנים, שגורמים להתפתחות סרטן בתאים, בעקבות שינויים בגן, וגנים מעכבי סרטן, שפגיעה בהם מורידה את מערך ההגנה של התא מפני סרטן. מוטציות בגנים אלו יכולות להיגרם על ידי קרינה מייננת, כימיקלים מסרטנים (קרצינוגנים), תורשה של גנים שעברו מוטציה, וירוסים וחיידקים גורמי סרטן ופגיעה על ידי רדיקלים חופשיים.
ברוב המקרים לא ניתן לדעת מהו האירוע הראשוני, שגרם לתא להפוך לסרטני. אולם, בביולוגיה מולקולרית ניתן לתאר את המוטציות בגידול, ולצפות את התנהגותו ברמה מסוימת. לדוגמה, כ־50% מהגידולים מראים מחסור של גן מעכב סרטן p53 שנקרא גם "שומר הגנום". לאחר מספר מוטציות בגנום, גן זה יורה לתא להיכנס לאפופטוזה (מוות תאי מבוקר), כדי לא לשמר את המוטציות הפגומות. אי תפקודו של גן זה מאפשר לתאים אלו להמשיך לחיות, ולהתחלק, וכך ליצור עוד תאים שלא מתים. הימצאות טלומרז גורמת לחלוקה אינסופית של התא. מוטציות אחרות מאפשרות לגידולים לפתח רשת כלי דם להספקת חמצן וחומרים מזינים לתא, או להיפרד מהרקמה שהם נמצאים בה ולעבור לרקמה אחרת.
גידולים ממאירים כמו קרצינומה, סרקומה, לימפומה או לוקמיה, מתפתחים מתא או קבוצת תאים, המקיימים אחד או יותר מהתנאים הבאים:
התחמקות מאפופטוזה
גיוס כלי דם להזנת הרקמה
פוטנציאל גדילה אינסופי
ייצור עצמי של אמצעי גדילה
חוסר רגישות למעכבי גדילה
יכולת לחדור לרקמות שכנות
יכולת התחמקות מהמערכת החיסונית - אך ישנם חוקרים שחולקים על תנאי זה.
לתא ממאיר שישה מאפיינים:
Self sufficiency in growth signals: לתאים תקינים יש רצפטורים לגורמי גדילה שונים. אם התא לא יקבל גורמי גדילה, באופן נורמלי הוא ימות. לעומת זאת, תאים ממאירים לא זקוקים לגורמי גדילה, היות שהרצפטורים מופעלים באופן אוטונומי. כך למשל, במקרים של לוקמיה מיאלואידית נפוצה, נוצר חלבון (כתוצאה מקיומו של כרומוזום פילדלפיה) אשר משמש כרצפטור טירוזין קינאז ומביא לפרוליפרציה בלתי מבוקרת של התא. הרצפטור יכול להיות משופעל באופן אוטונומי כתוצאה מאונקוגן ששופעל או איבוד פעילות של tumor suppressor gene.
Insensitivity to growth inhibitor signals: למשל, מוטציות ב-P53. באופן נורמלי תפקידו לעצור את חלוקת התא, כאשר יש בו מוטציה התא ממשיך להתחלק. מוטציה זו קיימת בכ-60% מהממאירויות השונות.
תא ממאיר עושה פחות אפופוטוזיס - השמדה עצמית. רצפטורים שמטרתם באופן נורמלי לעודד אפופטוזה, כגון TNF-R, FAS-R, עוברים אינאקטיבציה ברבות מסוגי הממאירויות.
יכולת שכפול בלתי מוגבלת, בעיקר על ידי הפעלה של טלומרז המאריך את הטלומרים.
אנגיוגנזיס - יכולת ליצור כלי דם חדשים המזינים את הגידול, על ידי ייצור של VEGF (גורם גדילה להיווצרות כלי דם).
יכולת חדירה לרקמה ויצירת גרורות (מטסטזות), על ידי אינאקטיבציה של E-cadherin.
תא ההופך לגידול אינו רוכש בדרך כלל את כל התכונות הללו בבת אחת. אבל תאי הבת שלו נבחרים בברירה הטבעית לבנות אותם. תהליך זה מכונה אבולוציה תאית. הצעד הראשון בהתפתחות של גידול הוא בדרך כלל שינוי קטן ב-DNA, לעיתים תכופות מוטציה אשר מובילה בין יתר הדברים לחוסר יציבות תורשתית של התא. חוסר היציבות מתגברת לנקודה שבו התא מאבד את כל הכרומוזומים[דרושה הבהרה] או מכפיל אותם[דרוש מקור]. בנוסף לכך דפוס המתילציה של התא משתנה. הפעלה וחוסר הפעלה של גנים באופן אקראי. תאים שמתחלקים בקצב גבוה, בתור גזע תא[דרושה הבהרה] מראים סיכון גבוה להפוך לתאים סרטניים מאשר התאים שמתחלקים פחות או יותר באופן רגיל, לדוגמה נוירון. אם תא הגידול הראשוני (או קבוצה של תאים סרטניים) אינה מוסרת באמצעות המערכת החיסונית, היא תתפתח לסרטן.
השערת תאי הגזע הסרטניים - מספר מחקרים הציעו[דרוש מקור] שהרקמה הסרטנית מורכבת למעשה משתי תת-אוכלוסיות: תאי גזע סרטניים (Cancer Stem Cells) שהם בעלי פוטנציאל ליצור גרורות ותאים סרטניים רגילים (Bulk tumor) שאין להם יכולות ממאירות ונוצרים מתאי הגזע הסרטניים. הרוב המכריע של הרקמה מורכבת מהתאים הסרטניים הרגילים ומקצתה מתאי הגזע הסרטניים. ההשערה מציעה שמקור הגידול הסרטני הוא תא גזע מותמר ושהצלחת הטיפול בגידול אינה צריכה להימדד לפי התכווצותו, אלא לפי היכולת לצמצם את אוכלוסיית תאי הגזע הסרטניים. אם ההשערה נכונה, המחקר האונקוגני כיום עומד בפני מהפכה בכל הקשור להבנת התהליך הסרטני.