câncer

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ

CAMPUS JAGUARIBELICENCIATURA EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

DISCIPLINA: JLCB.423-BIOLOGIA MOLECULAR

CONTRIBUIÇÃO DE ALGUMAS TÉCNICAS MOLECULARES NO ESTUDO E TRATAMENTO DO CÂNCER

ÁLISON RÉGIS FREITAS DA SILVA

Introdução

•O câncer é um dos principais causadores de mortes no mundo, só para se ter uma ideia, segundo o (INCA), Instituto Nacional do Câncer, no Brasil entre os anos de 1979 e 2011 morreram mais de 3 milhões de pessoas.• Causas • Consequências •Modos de tratamento

•Com o nascimento de várias de áreas de conhecimento, como a biologia molecular, bioquímica e genética, foi possível compreender o câncer a nível molecular, como também o seu processo de desenvolvimento e quais fatores influenciavam no seu aparecimento, contribuindo para identificar formas de tratamento para minimizar os efeitos da doença.•Com os avanços das tecnologias, atualmente existem vários estudos no campo da biologia molecular e da oncologia molecular que estão contribuindo para o aperfeiçoamento do diagnóstico e prognóstico da doença.

ASPECTOS HISTÓRICOS DO CÂNCER •O câncer encerra em sua história um estranho paradoxo

relacionado ao fato de que, à medida que a medicina foi alargando os conhecimentos e desenvolvendo novas tecnologias, o pavor das populações em relação a ele também se ampliou.•Durante muito tempo, poucos métodos de tratamentos foram

criados para amenizar o sofrimento das pessoas que eram acometidas pela doença, só em meados do século XX é que surgiram modos de tratamento como também o prognóstico da doença, no entanto a incapacidade da medicina em domar a doença intensificou o temor e o medo da sociedade.

• Teoria celular no século XIX;•Avanços da cirurgia;•Descoberta do raio X em 1895;• Fundamentação biológica do câncer em 1905;•Descoberta do rádio;•Descoberta da radioatividade 1905;•Descoberta da estrutura do DNA;• Primeiros testes da terapia gênica

CARCINOGÊNESE

•Hoje sabe-se que o câncer é uma doença genética podendo ser transmitida para uma célula normal na transferência de oncogenes no processo de divisão celular. Quando esses oncogenes são transcritos, ocorre a síntese de proteínas com perda ou ganho de suas funcionalidades afetando o organismo. A mutação pode ser causada por fatores físicos, químicos, ambientais ou por produtos tóxicos da própria célula, como os radicais livres, por exemplo. O processo de formação de um câncer pode variar de 1 ano a 30 anos.

•O câncer surge a partir de várias mutações no material genético e existem três classes de defeitos que podem contribuir para o desenvolvimento do câncer: os oncogenes, que são genes multados causados por fatores carcinogênicos, que como consequência causa falhas na regulação do ciclo celular; genes supressores de tumor, esses genes em seu estado normal codificam proteínas que reprimem a divisão celular, no entanto se ocorrer mutações nesses genes, a célula não receberá sinais para o fim do processo de divisão; e genes de manutenção, que normalmente codificam proteínas que atuam no reparo dos principais defeitos genéticos, no entanto ao sofrer mutação resulta na divisão descontrolada da célula.

• Em nosso organismo, existe uma estreita relação entre os tecidos e uma interação harmoniosa célula-célula, que podem esta relacionados com o desenvolvimento e disseminação de células tumorais para outros tecidos.• Para que uma célula inicie seu processo de divisão é

necessário receber certos tipos de estímulos e hormônios produzidos pela própria célula ou células adjacentes.•O crescimento descontrolado em neoplasias é decorrente da

atividade de proto-oncogenes envolvidos no controle positivo do ciclo celular como também, da deleção de proto-oncogenes de controle negativo.

• O processo de carcinogênese possui basicamente três estágios de desenvolvimento e esse processo pode levar muito tempo para que uma célula se prolifere e dê origem a um tumor visível.

• No estágio de iniciação a célula sofre algum tipo de modificação no seu material genético causando alterações nos genes supressores de tumor ou em genes de reparo; no estágio de promoção as células cancerígenas sofrem o efeito de agentes oncopromotores, induzindo o processo de malignidade da célula, no entanto é necessário um longo contato com o agente cancerígeno promotor, como por exemplo hormônio e alguns componentes da alimentação; e por fim o estágio de progressão, que se caracteriza pela multiplicação descontrolada e irreversível das células transformadas, que em seguida inicia o processo de metástase onde células tumorais malignas invadem outros tecidos.

TÉCNICAS MOLECULARES APLICADAS A ONCOLOGIA

Terapia gênica

• É um tratamento para doenças hereditárias que se caracteriza pela inserção de genes funcionais dentro da célula humana a fim de conferir uma nova função ou melhorar os efeitos de um gene anormal.

• Existem duas formas básicas de introdução do gene de interesse na célula, o (in vivo), onde o material genético é introduzido diretamente no organismo ou (ex vivo), nesse procedimento células são retiradas e modificadas e depois reintroduzidas.• Existem três categorias de introdução do gene na célula

alvo; O método físico, onde o transgene é introduzido de maneira mecânica na célula, geralmente são utilizados plasmídios, por microinjeção, que consiste na introdução de uma pequena quantidade de material genético diretamente no núcleo da célula como o auxílio do micromanipulador.

•métodos químicos o vetor é de origem química, onde utiliza-se características do DNA e das membranas celulares, utilizando compostos químicos, garantindo a entrada do material genético nas células.•Nos métodos biológicos há a utilização de organismos que possuem a capacidade de transferir o material genético, como vírus ou bactérias.

•O objetivo da terapia gênica voltada para o câncer não é inserir um transgene e modificar o material genético, em geral, é para eliminar o tumor sem causar dano a célula normal. Esse processo é realizado utilizando genes direcionados para matar a células tumorais, como também promovendo uma resposta imune contra a células tumorais, uma das principais dificuldades na utilização da terapia gênica é a introdução do material genético na célula.

• Outra estratégia da terapia gênica é o recrutamento do sistema imune para a morte de células tumorais, isso parte do princípio de que o câncer se desenvolve devido ao seu escape do sistema imune.• As células cancerosas possuem a capacidade de enganar o sistema

imune, mandando sinais que propicia o desligamento do sistema de defesa, portanto a ativação do sistema imune não é uma tarefa fácil. Uma solução para esse problema é a inserção de um gene no tumor que atue como sinalizador para ativar o sistema de defesa, resultando na destruição das células tumorais. • A terapia gênia como na maioria das técnicas possui dificuldades,

desvantagens e riscos, dentre as principais dificuldades para realizar a terapia gênica está, a introdução do vetor, como também, esforços para encontrar vetores eficientes.

Terapia gênica: Micro-RNAs como reguladores da expressão gênica do câncer •Micro-RNAs são uma classe especial de RNAs não codificantes, com cerca de 22 nucleotídeos complementares em sequência a determinadas regiões de RNAm, esses RNAs funcionam interagindo com o RNAm, frequentemente na região 3’ UTR resultando na degradação do RNAm ou na inibição da tradução resultando no silenciamento do gene que o produziu.

• Esses Micro-RNAs possuem a capacidade de regular o RNAm, realizando cortes ou evitando sua tradução. Os micro RNAs pela sua capacidade de interferir na expressão gênica, por meio do silenciamento gênico, vem se mostrado promissor como biomarcadores no diagnóstico e prognósticos do câncer.•Os Micro-RNAs superexpressos podem atuar como onco-

miRNAs quando possuem a habilidade de reprimir genes supressores tumorais ou relacionados à apoptose, em contraste, Mi-RNAs pouco expressos podem funcionar como supressores tumorais (ts-mi-RNAs), desde que suprimam a expressão de oncogenes ou de genes relacionados a proliferação celular.

•Novas tecnologia permitiram a investigação de um grande número de Mi-RNAs simultaneamente, estabelecendo perfis de expressão criando biomarcadores para o câncer. •Vários estudos têm testado vetores (ou endereçadores) virais e nanopartículas como moléculas carreadoras de Mi-RNAs, tanto in vitro como in vivo. A entrega por nanopartículas tem a vantagem de ser um método mais econômico, menos imunogênico, menos tóxico e menos oncogênico.

•Estudos demostram a eficiência da utilização da, (liposome-polycation-hyaluronic acid) LPH onde foi usada como carreadora para a entrega do mi-RNA-34a, como resultado, observou-se a supressão da metástase e diminuição do tumor devido a apoptose em modelo de pulmão em camundongo, outro estudo realizado com sucesso para o tratamento do câncer de mama, foi usado uma molécula carreadora, um exossomo para a entrega do Mi-RNAslet-7, e tiveram como resultado a inibição do crescimento tumoral em camundongos.

Biomarcadores •Marcadores tumorais são proteínas, incluindo antígenos de superfície

celular, proteínas citoplasmáticas enzimas e hormônios que são produzidos diretamente pelo tumor ou pelo organismo em presença da neoplasia.• Pode ser quantificadas e detectadas na corrente sanguínea, fluidos

biológicos e tecidos. A detecção nos tecidos é realizada por método de imuno-histoquimica, com o objetivo de facilitar o diagnóstico de diferentes tipos de câncer. •A utilização de marcadores tumorais é importante pelo fato de

permitir um diagnóstico precoce da doença e a localização do câncer, permitindo um tratamento personalizado para cada paciente, como também, no acompanhamento do processo de desenvolvimento da metástase pós-tratamento quimioterápico.

• Biomarcadores, como a alfafetoproteína(AFP) uma glicoproteína, que é uma importante proteína do soro fetal sintetizada no fígado pode ser mensurada. Em indivíduos sadios os valores de AFP são baixos entre 5ng/mL e 15ng/mL no entanto níveis acima de 500ng/mL é altamente sugestivo de malignidade, portanto esse biomarcador é de extrema importância na monitoração da terapia carcinoma de testículo, onde sua presença sugere persistência da doença.• Essa técnica possui uma desvantagem, pois, muitos

biomarcadores não possui especificidade e sensibilidade, pois os marcadores tumorais não são considerados isoladamente.

Metodologia baseadas em microarrays•É uma coleção de sequencias de DNA imobilizadas em uma superfície sólida, com as sequencias individuais colocadas em arranjos padronizados que podem ser sondados por hibridização.•A principal aplicação de microarrays no estudo do câncer é mostrar a diferença entre grandes grupos de tumores em condições experimentais padronizadas na avaliação de centenas de genes simultaneamente

•Há muitos tipos diferentes de câncer humano, e tumores mesmo dentro de um tecido particular podem variar muito em sua taxa de crescimento, tendência à metástase e reações a diversas terapias. Padrões característicos de expressão gênica, conhecidos como perfis transcricionais que difere de um tumor para outro fornecem uma impressão digital, diferenciando subtipos de câncer em um local.• Portanto uma das principais funções dessa técnica é a

possibilidade de identificar diferentes subtipos de câncer.

Anticorpos monoclonais •Anticorpos monoclonais são imunoglobulinas altamente

específicas para se ligar e atuar em determinada molécula.•Ao identificar e ligar-se à proteína alvo possibilita a alteração

da ação dessa molécula. Essa técnica é promissora no tratamento do câncer, pois a sua alta especificidade permite uma maior efetividade reduzindo os efeitos colaterais em células normais causada pelas drogas de ação antineoplasicas utilizadas na quimioterapia.

•Essa técnica consiste na fusão de células somáticas com células tumorais de camundongos que foram previamente imunizado a determinado antígeno com células do mieloma, estimulando a produção de linfócitos B, produzindo diferentes tipos de anti-corpos anti-tumor.•Em seguida células do mieloma foram coletadas onde foram fundidos com células do mieloma com o objetivo de produzir células hibridas produtoras de anticorpos imortalizados.

• Essa técnica sugere a possibilidade de destruir tumores e consequentemente produzindo anticorpos contra antígenos tumorais específicos, induzindo as células T produzir respostas antitumorais. Esse anticorpos possuem a capacidade de destruir células tumorais por meio da ativação de complementos, induzindo os macrófagos e células NK que possui a capacidade de destruir ou bloquear os sinais de crescimento, inibindo a formação de novas veias que regam as células tumorais.•Um dos principais problemas na utilização da técnica é a

ineficiência das células em mata-los após a ligação ao anticorpo e a ineficiente penetração do anticorpo na massa tumoral.

CONSIDERAÇÕES FINAIS • Grandes avanços significativos como a descoberta da estrutura do DNA

e do sequenciamento do genoma humano. No entanto, muitas dessas técnicas ainda estão em processo de pesquisa e de aprimoramento, por tanto, os resultados mostrados in vitro, podem não se mostrar positivo in vivo, pois vários fatores celulares estão interferindo no resultado, além disso, algumas técnicas ainda possuem riscos na sua aplicação podendo causar efeitos adversos para o paciente.

• Na maioria das técnicas de inserção de material genético o principal obstáculo é introduzir o material na célula e encontrar um vetor eficiente para isso. Contudo, essas técnicas estão sendo promissoras em vários tratamentos contra o câncer, e por meio dos avanços nas pesquisas esses métodos serão mais eficazes no diagnóstico e tratamento.