Genômica do Câncer Karine Begnini, MSc.. Introdução O câncer é, em essência, uma doença genética. Theodor Boveri O crescimento tumoral decorre de uma.

Genômica do CâncerKarine Begnini, MSc.

Introdução

‘’O câncer é, em essência, uma doença genética.’’

1914

Theodor Boveri

‘’O crescimento tumoral decorre de uma combinação cromossômica particular e incorreta, que seria a causa

das características de crescimento anormal passadas

para as células-filhas.’’

Introdução

Predições de conceitos:- cromossomos estimuladores de

crescimento (oncogenes);- cromossomos inibitórios (genes

supressores tumorais);- controle do ciclo celular;- predisposição genética;

- perda de adesão e metástases;- instabilidade genética;

- origem clonal da doença

Câncer: conjunto de mais de 100 doenças que tem como característica comum o crescimento desordenado de células

Instabilidade genética

Perda de inibição por contato – crescimento ilimitado

Evasão de processos apoptóticos

Elevada capacidade de invasão - metástases

Quantidade anormal de cromossomos (aneuplóides)

Autonomia na sinalização de crescimento

Indiferença à inibição do crescimento

Potencial de Angiogênese

Alteração morfológica e desdiferenciação

CARCINOGÊNESE

Formação de vasos sanguíneos

CARCINOGÊNESEProcesso lento, gradual e complexo, onde funções celulares são

alteradas acarretando no surgimento de um tumor.

Vias de sinalização de controle do ciclo celular

Apoptose

Mecanismos de reparo

Adesão celular

Processo de múltiplas etapas no qual ocorrem MUTAÇÕES herdadas ou somáticas.

Agente

carcinógeno

CÉLULA-TRONCO TUMORAL

CARCINOGÊNESE

PROTO-ONCOGENES

GENES SUPRESSORES TUMORAIS

GENES DE REPARO DE DANOS AO DNA

ONCOGENES

Combinação entre ativação de proto-oncogenes e inativação/perda de genes supressores

ONCOGENES

Derivam de sempre de PROTO-ONCOGENES!

Oncogenes são ativados por 3 mecanismos principais:1. Mutação

2. Amplificação gênica3. Rearranjos cromossômicos (LOH)

Proteínas envolvidas no controle do crescimento celular

Aumento da expressão gênica ou alteração da proteína

Oncogenes são classificados em 5 grupos principais:1. Fatores de Crescimento

2. Receptores dos fatores de crescimento3. Transdutores de sinal4. Fatores de transcrição

5. Reguladores (apoptose, ciclo celular)

GENES SUPRESSORES TUMORAIS

Funções fisiológicas diversas, geralmente relacionadas ao controle da proliferação e ciclo celular

São inativados por 3 mecanismos principais:1. Deleções de regiões genômicas

2. Inserções e deleções intragênicas3. Sileciamento da região promotora por metilação

4. Modificação epigenética5. Perda de Heterozigose (LOH)

Perda de função do gene é necessária para tumorigênese

Figure 3: Germline mutations that confer susceptibility to breast cancer. All known breast cancer susceptibility genes are shown between the red and blue lines. No genes are believed to exist above the red line, and no genes have been identified below the blue line. Harris, 2010.

Aumento da predisposição!

GENES DE REPARO DE DANO AO DNAQuando alterados, ‘permitem’ mutações em diversos genes, contribuindo

para a tumorigênese

GENÔMICA FUNCIONAL APLICADA À ONCOLOGIA – Medicina Genômica

Biomarcadores tumorais:

Prática Clínica: diagnóstico ou para identificar riscos de ocorrência

Estratificar doentes

Identificar a gravidade ou progressão

Prever um prognóstico ou monitorar um determinado tratamento para que seja menos provável que alguns efeitos secundários ocorram.

Ferramenta que pode ajudar as entidades reguladoras a decidirem sobre a aprovação de um medicamento.

MEDICINA GENÔMICA

BIOMARCADORES TUMORAIS

Biomarcadores são componentes celulares (estruturais ou bioquímicos), que indicam a ocorrência de uma determinada função normal ou patológica, ou uma resposta a um agente

farmacológico em um organismo

Proteínas e carboidratos

Genes: Mutações e SNPs

microRNAs

BIOMARCADORES TUMORAIS

Cerca de 10% de todos os tumores são primariamente causados por mutações germinativas de alta penetrância em genes de predisposição ao câncer

Quando identificados, estas mutações comumente resultam em uma alteração significativa na função do produto do gene correspondente

Associadas com o aumento de risco ao câncer quando comparados à indivíduos que não são portadores de tal mutação.

BIOMARCADORES TUMORAIS

Embora clinicamente relevantes, mutações de alta e intermediária penetrâncias são incomuns (aumento limitado de risco).

Estudos de associação de genoma (GWAS) identificaram também variações genéticas (SNPs), cuja associação com o risco para a doença geralmente são comuns (variação com fatores ambientais e estilo de vida).

Atualmente, cerca de 100 SNPs estão associados ao risco de câncer, podendo ser utilizados como marcadores.

BIOMARCADORES TUMORAIS

Marcadores Intermediários: medem alterações celulares e moleculares antes do aparecimento da malignidade

Marcadores Diagnósticos: presentes em associação com a malignidade

PRINCIPAIS BIOMARCADORES APROVADOS PELO FDA

BIOMARCADOR TIPO FONTE TIPO DE CÂNCER

USO CLÍNICO

α-Fetoproteina Glicoproteína Soro Testicular Estadiamento

CA 19-9 Carboidrato Soro Pancreático Monitoramento

Secreção cervical Secreção cervical Cérvice uterina Cervical Rastreamento

Receptor do fator de crescimento

epidérmicoProteína Cólon Cólon Seleção de terapia

KIT Proteína (ICH) Tumor gastrointestinal GIST Diagnóstico e seleção

de terapia

HER2/NEU Proteína (IHC) Tumor de mama Mama Prognóstico e seleção de terapia

BIOMARCADORES TUMORAIS

Maioria dos tumores não possui classificação molecular conhecida

Biomarcadores desconhecidos ou não validados para uma detecção precoce, planejamento do tratamento ou alvo de terapia

O diagnóstico ainda é baseado na morfologia de espécies de biópsia

Limitações para determinar o potencial de um determinado tumor para progressão e resposta ao tratamento.

DIFICULDADES:

GENES ASSOCIADOS AO RISCO DE CÂNCER

Alguns genes encontram-se frequentemente mutados em casos de câncer.

Manifestação clínica da doença por meio de quatro efeitos diferentes na função protéica: perda ou ganho de função, aquisição de uma propriedade nova ou expressão anômala do gene.

TP53 K-ras

BRCA-1 e 2

HER2

TP53 (p53)

Primeiro gene supressor de tumor a ser identificado

Ativada frente a um dano do DNA

Mobilização de outros genes do mecanismo de reparo

Monitorar os estresses ocorridos no DNA, impedindo a célula de prosseguir com o processo de mitose até que este dano seja reparado, ou então, levando a mesma à apoptose.

K-RAS

Cromossomo 12p12.1

Peso molecular de 21 kD, pertencente a família RAS.

A expressão da proteína K-ras, possui papel chave em rotas tecido-específicas, no crescimento celular, diferenciação e apoptose.

CRC maior porcentagem de mutações (35-60%)

Mutações relacionadas a resposta a tratamento

BRCA1 E BRCA2

Cromossomos 17q21 e 13q12

Supressores tumorais

O BRCA1 (5592pb) é envolvido no processo de proliferação celular, em resposta à estímulo hormonal, apoptose, recombinação gênica, ubiqüitinização e no remodelamento de cromatina

BRCA2 (11385pb) é associado à ativação da transcrição e processos de reparo do DNA.

BRCA1 e BRCA2 foi uma das primeiras utilizações práticas dos avanços em genômica

BRCA1 E BRCA2

Maioria das mutações: pequenas inserções, deleções ou mutações nonsense, que levam à introdução de um stop codon.

Gerando uma proteína mais curta e não funcional.

Mutações nos genes BRCA1 e BRCA2 determinam as variantes hereditárias da síndrome dos cânceres de mama e ovário.

Risco 60-85% de câncer de mama, e 20-65% de câncer de ovário, até os 70 anos de idade.

Mutações em BRCA2 também aumentam o risco de câncer de mama em homens.

HER2

HER2/neu ou ERBB2 é a abreviatura de "Human Epidermal growth factor Receptor-type 2”

Seu produto de expressão é uma proteína de membrana celular com atividade de tirosina-quinase.

A ativação desta proteína de membrana é o mecanismo pelo qual a divisão e a proliferação são estimuladas

HER2

Aumento da expressão do HER2 origina uma transformação oncogênica e um comportamento tumoral mais agressivo.

HER2 tornou-se uma ferramenta importante no diagnóstico, tratamento e prognóstico em casos de câncer da mama.

A expectativa: também a outros tipos de tumores e possam estar disponíveis uma série de terapêuticas promissoras anti-HER2, para os doentes com tumores HER2-positivos.

microRNAs

Pequenos RNAs – 19/22 nucleotídeos

Regulam a expressão gênica através de clivagem de mRNA - complementaridade

Envolvidos em processos de: desenvolvimento celular, proliferação, diferenciação, e apoptose

Genes codificadores de microRNAs correspondem a 1% do genoma e cerca de 30% de todos os genes tem

sua expressão gênica regulada por microRNAs.

microRNAs e câncer

microRNAs e câncer

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