Oefentoets Biologie: Ziekten - kanker | VWO 4/VWO 5/VWO 6

Kanker.

Welke drie kankersoorten geven nog steeds een somber beeld wat de genezingskansen betreft?

1/6 Celcyclus en kanker.
Zie figuur B 4396 van de bijlage.

Het onderzoek naar de oorzaken van kanker levert voortdurend nieuwe gegevens op. Zo is gebleken dat menselijke tumorcellen vaak afwijkingen vertonen in het aantal centrosomen, de spoellichaampjes die uit twee centriolen en vele eiwitten bestaan. Wetenschappers hebben nog steeds geen antwoord op de vraag of een afwijking in het aantal centrosomen nu een oorzaak of juist het gevolg is van de ontwikkeling van kanker.
De celcyclus bestaat uit een serie van gebeurtenissen die onder strakke controle staan. Hierbij zijn talloze regeleiwitten betrokken, die op verschillende momenten actief zijn. Een schematische weergave van de veranderingen die centrosomen tijdens de celcyclus ondergaan, is te vinden in de afbeelding.

De eerste, onder een microscoop zichtbare aanwijzing dat een dierlijke cel op het punt staat om met mitose te beginnen, is de verdubbeling van de centrosomen.

Noem een functie die centrosomen hebben in de celcyclus.

2/6 Celcyclus en kanker.

De cyclus van de centrosoomduplicatie loopt parallel met de celcyclus. In de afbeelding zijn drie gebeurtenissen in de centrosoomcyclus met een nummer aangegeven.

Welk nummer geeft het begin van de profase aan?

3/6 Celcyclus en kanker.

Bij de splitsing van de centriolen in een centrosoom (nummer 1 in de afbeelding) is het enzym separase werkzaam. Dit enzym is niet alleen betrokken bij de centrosoomcyclus, maar ook bij veranderingen aan chromosomen: geactiveerd separase breekt het eiwit cohesine af, dat chromatiden bij elkaar houdt.

Aan het begin van welke fase van de mitose is separase werkzaam?

4/6 Celcyclus en kanker.

Afwijkingen in het aantal centrosomen per cel gaan zeer vaak samen met een gebrek aan actief p53, een tumorsuppressoreiwit. Dit eiwit wordt pas actief wanneer DNA-schade wordt gesignaleerd: de replicatie van DNA komt dan niet op gang. Wanneer als gevolg van mutatie p53 niet werkzaam is, kan mitose plaatsvinden zonder dat het DNA gerepareerd is. Als het beschadigde DNA een regelgen betreft, kan dit tot tumorvorming leiden.

Aan het einde van welke fase in de celcyclus oefent p53 deze controlerende invloed uit?

5/6 Celcyclus en kanker.
Zie figuur B 4397 van de bijlage.

In een bepaalde familie komt het Li-Fraumeni syndroom voor, met als kenmerk verschillende vormen van kanker. Alle familieleden met het Li-Fraumeni syndroom hebben een mutantgen voor het eiwit p53 geërfd. De stamboom van deze familie is in de afbeelding weergegeven.

Hoe groot is de kans dat de vrouw in de vijfde generatie, die met een pijl is aangegeven, borstkanker, huidkanker, of een van de andere vormen van kanker krijgt?

6/6 Celcyclus en kanker.

Geef een verklaring voor het ontstaan van verschillende typen kanker als gevolg van hetzelfde mutantgen.

1/3 Cytostatica.
Zie figuur A 323 van de bijlage.

Bij bepaalde tumorcellen is onder andere de regulatie van de celdeling verstoord met als gevolg dat deze cellen zich ongecoördineerd en in hoog tempo blijven delen. Deze tumoren kan men behandelen door toediening van cytostatica: stoffen die de celdeling remmen of onmogelijk maken. Er zijn verschillende typen van cytostatica die men naar hun werkingswijze kan verdelen in de volgende groepen:

1. alkylerende stoffen: deze stoffen reageren met nucleïnezuren en veroorzaken onder andere blijvende dwarsverbindingen tussen de complementaire DNA-strengen;
2. anti-metabolieten: stoffen die - vanwege hun structuurovereenkomst - bij nucleotidevorming in competitie zijn met de reguliere stoffen;
3. bepaalde enzymen, bijvoorbeeld asparaginase, een enzym dat in de bloedbaan het aminozuur asparagine afbreekt; asparagine is voor sommige tumoren een essentieel aminozuur;
4. anti-mitotica: stoffen die de vorming van de spoelfiguur blokkeren.

In het schema van de afbeelding A 323 zijn met vier pijlen met letters processen aangegeven die in een onbehandelde cel voorkomen.

Geef de naam van de processen A, B, C en D en geef bij elk van de processen A t/m D aan welke van de genoemde vier groepen cytostatica juist op dat proces ingrijpt of ingrijpen.



-

2/3 Cytostatica.

1. alkylerende stoffen: deze stoffen reageren met nucleïnezuren en veroorzaken onder andere blijvende dwarsverbindingen tussen de complementaire DNA-strengen;
2. anti-metabolieten: stoffen die - vanwege hun structuurovereenkomst - bij nucleotidevorming in competitie zijn met de reguliere stoffen;
3. bepaalde enzymen, bijvoorbeeld asparaginase, een enzym dat in de bloedbaan het aminozuur asparagine afbreekt; asparagine is voor sommige tumoren een essentieel aminozuur;
4. anti-mitotica: stoffen die de vorming van de spoelfiguur blokkeren.

Een aantal cytostatica kan zowel als pil worden geslikt als in het bloed worden ingespoten. Stoffen van één van genoemde groepen werken beslist niet als cytostaticum wanneer ze als pil worden geslikt.

Tot welke van de groepen 1 t/m 4 behoren deze stoffen?
En waardoor zijn deze stoffen niet werkzaam wanneer ze als pil worden geslikt?

3/3 Cytostatica.
Zie figuur A 324 van de bijlage.

Cytostatica remmen de activiteit van alle delende cellen. In bepaalde delen van het lichaam bevinden zich weefsels waarvan de cellen zich nauwelijks delen. Daarop hebben cytostatica dus weinig invloed.

In de afbeelding A 324 zijn enkele delen in het lichaam aangegeven:

In welke twee van de aangegeven delen bevinden zich vooral weefsels waarop cytostatica weinig invloed hebben?

2/2 Het ontstaan van kanker.

Ook onder invloed van andere factoren dan bepaalde ultraviolette stralen kan bij de mens kanker ontstaan.

Over het ontstaan van kanker wordt een aantal beweringen gedaan:

1. Radioactieve straling kan leiden tot verandering in de volgorde van de bouwstenen van het DNA waardoor kanker kan ontstaan.
2. Bepaalde chemische stoffen kunnen mutaties in het DNA veroorzaken waardoor kanker kan ontstaan.
3. Een gezonde cel kan door contact met een kankercel zelf in een kankercel veranderen.

Welke van deze beweringen is of welke zijn juist?

1/3 Een kreupel herpesvirus.

Een moleculaire scalpel: kreupel herpesvirus breekt agressieve huidtumor af.
Het gewone herpes simplex virus HSV, een dubbelstrengs DNA-virus, veroorzaakt onder andere de koortslip.
Er bestaat echter een genetisch gemodificeerde variant, het HSV 1716, die een vitaal eiwit mist en daardoor alleen overleeft in snel delende cellen zoals kankergezwellen. Het virus vermeerdert zich ten koste van deze cellen.
Met behulp van het HSV 1716 tracht men een therapie tegen een bepaald type huidkanker te ontwikkelen.
Een kwaadaardige huidkanker die ontstaat in pigmentcellen, een melanoom, kan zich bij uitzaaiing door het hele lichaam verspreiden. De injectie van het HSV 1716 in onderhuidse tumorknobbeltjes bij een groep patiënten leidde tot een afname van de tumorgrootte. Het HSV 1716 deelde zich alleen in de tumor en werd door het immuunsysteem met rust gelaten. De patiënten hadden allemaal eerder een HSV-besmetting doorgemaakt, maar de injecties met HSV 1716 maakten geen slapende virussen wakker.

bewerkt naar: H. Dassen, Kreupel herpesvirus breekt agressieve huidtumor af, bijlage NRC, 10 maart 2001

Leg uit dat het ontstaan van een melanoom in hoge mate samenhangt met de plaats van de pigmentcellen.

2/3 Een kreupel herpesvirus.

Het HSV 1716 nestelt zich alleen in tumorcellen door de herkenning van de cel als kankercel.

Welke cellen zijn betrokken bij de herkenning van een tumorcel?

3/3 Een kreupel herpesvirus.

De patiënten die hebben meegedaan aan het onderzoek waren allen HSV-seropositief. Om dit te kunnen vaststellen, hebben de betrokken artsen de patiënten laten testen in het laboratorium van het ziekenhuis.

Waarop berust een dergelijke test?

1/2 Mutaties.

In een bepaald studieboek staat de volgende tekst:
Mutageen en carcinogeen.

Er is momenteel een schat aan bewijsmateriaal voor het bestaan van een nauwe correlatie tussen mutatieverwekkende (mutagene) en kankerverwekkende (carcinogene) eigenschappen van een stof: mutagene stoffen zijn vaak ook carcinogeen.
Dit wijst erop dat kanker vaak, minstens grotendeels, veroorzaakt wordt door mutaties in lichaamscellen. Dit verband is de basis voor de veel gebruikte Ames-test. Met behulp van de Ames-test kan de mogelijke carcinogene werking worden onderzocht van reagentia uit de industrie, conserveringsmiddelen uit voeding, nieuw te introduceren medicamenten en stoffen die milieuvervuilend werken.
Bij de Ames-test wordt de te onderzoeken verbinding toegevoegd aan een voedingsbodem (V) waarop een bepaalde stam van gemuteerde bacteriën wordt gekweekt. Aan voedingsbodem V ontbreekt een aminozuur dat essentieel is voor de groei van deze bacterie.
Alleen bacteriën die dan weer muteren, kunnen op voedingsbodem V groeien. De mutatiefrequentie van deze bacteriën op voedingsbodem V wordt vergeleken met die op dezelfde voedingsbodem zonder de te onderzoeken stof. Deze mutatiefrequentie is een maat voor de invloed van deze stof op DNA. Uit de verandering van de mutatiefrequentie valt af te leiden hoe sterk de carcinogene werking van de desbetreffende stof is.

bron: H. de Bruin e.a., Oculair, Leiden/Antwerpen, 1988 (bewerkt)

Bij de Ames-test is sprake van een bepaalde mutatie.

Beschrijf wat er bij deze mutatie gebeurt en leg uit op welke wijze deze bepaalde mutatie de desbetreffende bacteriën in staat stelt te groeien op voedingsbodem V waarin het essentiële aminozuur ontbreekt.




-

2/2 Mutaties.

Leg uit waarom de mutatiefrequentie bij bacteriën als maat voor de carcinogene werking bij de mens kan worden gebruikt.

1/5 Kankeronderzoek met de knock-out muis.
Zie figuur E 51 van de bijlage.

Bij het onderzoek naar de genetische basis van ziekten, zoals allerlei vormen van kanker, wordt gebruik gemaakt van knock-out muizen. Dat zijn muizen waarin een bepaald gen, het knock-out gen, geheel uitgeschakeld is. Daardoor kan de functie van dat gen onderzocht worden.
In de afbeelding is weergegeven hoe in 6 stappen 'chimere' muizen worden verkregen. Dat zijn muizen die gedeeltelijk bestaan uit cellen met het knock-out gen en gedeeltelijk uit cellen met het intacte gen.

In het voorbeeld zijn de transgene stamcellen te herkennen aan hun resistentie tegen een speciaal antibioticum. Een andere methode die wel eens gebruikt wordt om transgene cellen herkenbaar te maken is het (bij stap 2) inbouwen van een groen fluorescentiegen van een lichtgevende kwal.
Bij deze methode zal stap 4 (het selecteren van cellen met ten minste één knock-out allel) er anders uitzien, en dat heeft zijn voor- en nadelen.

Leg uit wat bij het gebruik van fluorescentie beschouwd kan worden als een nadeel ten opzichte van het gebruik van antibiotica bij stap 4.

2/5 Kankeronderzoek met de knock-out muis.

Het knock-out gen is sterk gekoppeld aan het gen voor vachtkleur. Daardoor zijn in dit experiment de chimere jonge muizen herkenbaar aan hun vacht.
Het jonge embryo dat de stamcellen levert is homozygoot voor het gen dat codeert voor een beige (lichte) vachtkleur. De transgene stamcellen zijn ingebracht in embryo's die homozygoot zijn voor het gen dat codeert voor een agouti (donkere) vachtkleur. De draagmoedermuis is homozygoot voor het gen dat een witte vacht veroorzaakt. Het allel voor een witte vacht is recessief ten opzichte van de allelen die coderen voor de kleuren beige en agouti.

Welke vachtkleur hebben de chimere muizen met een aanzienlijk percentage transgene cellen?

3/5 Kankeronderzoek met de knock-out muis.

Om homozygoot transgene muizen te verkrijgen worden de chimere muizen (stap 6 in de afbeelding) gekruist met witte muizen. De beigegekleurde nakomelingen worden vervolgens onderling gekruist.

Welk deel van hun nakomelingen is naar verwachting homozygoot voor het knock-out gen?

4/5 Kankeronderzoek met de knock-out muis.

Knock-out muizen kunnen een bijdrage leveren aan het onderzoek naar de oorzaak en behandeling van bepaalde vormen van kanker bij de mens.
Bij het al of niet krijgen van kanker spelen twee typen genen een belangrijke rol: tumorsuppressorgenen en (proto-)oncogenen. Deze twee typen genen spelen een belangrijke rol bij de regulatie van de celcyclus.
Tumorsuppressorgenen kunnen het ontstaan en de ontwikkeling van kanker tegengaan, (proto-)oncogenen kunnen dit juist doen toenemen.

Zijn muizen waarbij een tumorsuppressorgen is uitgeschakeld (groep 1) geschikt voor een dergelijk onderzoek? En muizen waarbij een (proto-)oncogen is uitgeschakeld (groep 2)?

5/5 Kankeronderzoek met de knock-out muis.

De resultaten van experimenten met knock-out muizen kunnen alleen onder bepaalde voorwaarden leiden tot behandelingen tegen kanker voor de mens.

Noem twee belangrijke voorwaarden.

Kanker bij kappers.

In een artikel in een krant stond dat kappers kanker kunnen krijgen van haarkleuringstoffen.
In het wetenschappelijke artikel waarop dat krantenartikel was gebaseerd stond minder stellig "waarschijnlijk kankerverwekkend voor mensen".

Waarom zeggen de onderzoekers dit niet met wat meer zekerheid?

DNA.
Zie figuur B 5501 van de bijlage.

In 1990 bewees Mary-Claire King dat een belangrijk deel van de borstkankergevallen veroorzaakt wordt door het slecht functioneren van slechts één gen: BRCA1. Die ontdekking leidde tot een flinke daling van het aantal vrouwen met vergevorderde borstkanker.

Waardoor werd die daling veroorzaakt?