BASES MOLECULARES DE LA PROLIFERACIÓN CELULAR MALIGNA

CÁNCER

Agrupación de patologías asociadas a una transformación maligna

Alteraciones somáticas en el DNA que conllevan a proliferación celular no controladas in DNA , estas alteraciones involucran cambios en la secuencia de DNA (i.e., mutación).

Se originan como errores al azar en la replicación celular, exposición a carcinógenos (e.g., radiación), o fallas en la reparación del DNA.

Muchos son de origen esporádico, otros son clusters familiares con mutaciones en líneas germinales en genes asociados a cáncer.

1. CANCER

2. EPIDEMIOLOGÍA• 2002: 11 millones nuevos de casos y 7 millones de muertes.

• ~45% en Asia, 26% en Europa, 14.5% en North América, 7.1% en Central/South América, 6% en África, and 1% in Australia/New Zelanda

• Ca de pulmón más común, incidencia variable, 2 / 100,000 mujeres África mientras que 61/ 100,000 mujeres North American.

• Continentes desarrollados: las formas más comunes, pulmón (2-veces), seno (3- veces), próstata (2.5-veces) y colono rectal (3- Veces)

• Continentes subdesarrollados: hígado (2-veces), cervical (2- veces) y esofágico (2- a 3-veces)

• Ca de estómago incidencia similar pero es mas común en África que en Norte América. Más común en África: cervical, seno e hígado.

• Factores de riesgo modificables responsables de más de 1/3 de los Ca en el mundo: fumar, alcohol, obesidad, inactividad, bajo consumo de vegetales-frutas, promiscuidad sexual, contaminación del aire, exposición a humo de combustibles.

• El cáncer se origina de una sola célula = clonal. • Múltiples mutaciones son necesarias para la progresión a fenotipo

maligno. • Micro-evolución Darwiniana: en casa paso la célula mutada gana una

ventaja en el crecimiento resultando en una incrementada representación con respecto a sus vecinas

• Se cree que 5 a 10 mutaciones acumuladas son necesarias para la progresión a fenotipo maligno.

3. ORIGEN DEL CÁNCER

Progresión clonal

CANCER DE COLON

Pasos de la progresión mutacional somática en el desarrollo de cáncer de colon. La acuumulación en número y en diferentes genes resulta en la progresión de alteraciones en número de diferentes genes resultando en la progresión de epitelio normal a adenoma y carcinoma. La inestabilidad genética (microsatellite or chromosomal) aceleran la progresión por incremento del likelihood de mutaciones en cada paso. Los pacientes con poliposis familiar estan ya en un primer paso en esta vía porque heredad a nivel germinal una mutación en el gen APC . TGF, transforming growth factor.

Genes de primera clase: Afectan el crecimiento celular positiva oncogenes o negativamente como genes supresores de tumor

ONCOGENES• Son finamente regulados en células normales• Adquieren mutaciones que relevan este control llevando a un incremento

en el producto génico.• La mutación ocurre en un solo alelo pero actúa como dominante•Homólogos en retrovirus y causan Ca en animalesSUPRESORES DE TUMOR• Restringen el crecimiento celular, función perdida en cáncer• Ambos alelos pueden afectarse y perder totalmente la función supresora

= mecanismo recesivo celular• Retinoblastoma, Knudson – two-hit hypothesis = inactivación de ambas

copias del gen.Genes de segunda clase: Vigilantes, no afecta crecimiento si no capacidad de mantener la integridad del genoma•Mutaciones en todos los genes incluyendo oncogenes y supresores de tumor. •Fenotipo " mutator“ fue presumido por Loeb: explica acontecimientos mutacionales múltiples requeridos para tumorogenesis que ocurren a través de la vida del individuo. Observado en cáncer a nivel de nt y cromosoma.

4. MUTACIONES EN CANCER

Traslocación recíproca entre el cromosoma 9 y 22 con rompimiento y unión en la secuencia del ABL con el gen BCR, generan una proteína de fusión con función modificada

4.1. MECANISMOS DE ACTIVACIÓN DE ONCOGENES

Mutación puntual, amplificación de DNA, rearreglamientos cromosómicos, Virus

Rearreglo: Leucemia mieloide o cromosoma de Filadelfia – activa la vía RAS/MAPk

TRANSFORMACIÓN RETROVIRAL

The general model for retroviral transformation is illustrated in. The virus gains a copy of a proto-oncogene from a cellular genome. Sometimes the copy is different from the cellular sequence, typically because it has been truncated. In some cases, the difference is sufficient to convert the proto-oncogene into an oncogene. In other cases, mutations occur in the viral sequence that convert the copy into an oncogene

4.2. LOH: MECANISMOS DE MUTACIÓN EN LOS SUPRESORES DE TUMOR

Lesiones somáticas: mutaciones puntuales y grandes deleciones: en región codificante = producto truncado o no funcional. Deleciones que llevan a pérdida del producto, llevan a pérdida de heterocigocidad [loss of heterozygosity (LOH)] en DNA tumoral respecto al normal = presencia de un gen supresor de tumor en el locusEl silenciamiento génico por metilación del supresor es otro mecanismo de inactivación del gen y es un cambio epigenético.

SINDROMES DE CANCER FAMILIAR

4.3. MUTACIONES DEL GEN APC EL AFP ADENOPOLIPOMATOSIS FAMILIAR)

O: Oligomerización, ARM: repeticiones armadillo, MCR: región cluster de mutaciones. 650 somáticas y 826 germinales

Dx: (BRCA1 and BRCA2), melanoma (p16INK4), and colon cancer (APC and the HNPCC genes).

Pocos adenomas que rápidamente progresan a cáncer. Historia familiar: 3 individuos en dos generaciones con Ca de colon o

endometrial y un individuo diagnosticado antes de los 50 años. Mutaciones germinales en MSH2 y MLH1 (reparación DNA) ocurren

>60% del los casos y menor en MSH6 y PMS2. Mutación somática inactiva el alelo “wild type” - fenotipo

hipermutable - inestabilidad cromosómica, especialmente en microsatellites (MIN)

Incrementando las ratas de mutaciones en muchos genes (oncogenes y supresores de tumor).

4.4. CANCER DE COLON NO POLIPOMATOSO HEREDITARIO (HNPCC, o Sd. de Lynch syndrome)

Microsatelite D2S123, chromosome 2

(dinucleótido CA) varia de longitud de cromosoma a cromosoma.

RNA Protein

PeptideCélula

Presentadoradel antígeno

(APC)

Clase II +Péptido

CD1 +Lípido

Clase I + Péptido

Péptido

RNA Proteina

TNK

IFN-

IL-4

5. Reconocomiento de los Antígenos por el Sistema Inmune

5.1. Características Generales de la Respuesta Inmune a los Tumores

• Los tumores expresan antígenos que son reconocidos como extraños por el sistema inmunitario.

• La respuesta inmunitaria a menudo no controla el crecimiento tumoral.

• El sistema inmunitario puede ser estimulado para que destruya eficazmente las células tumorales y erradique los tumores.

• En el ratón tumores químicamente inducidos son rechazados eficazmente gracias a la respuesta inmune (STAT-1/IFN-gama).

• Ratones con imuno-deficiencias presentan una alta incidencia de tumores malignos.

• Individuos con inmuno-deficiencias presentan una alta

incidencia de cáncer.

• La predisposición a desarrollar tumores malignos en el humano aumenta con la edad (senescencia del sistema inmune).

• Regresión de tumores en pacientes con síndromes para-neoplásicos caracterizados por producción de anticuerpos anti-tumor o expansión de linfocitos citotóxicos.

5.2. La Respuesta Inmune es Necesaria para el Control de los Tumores

Evidencias

Relacionados con el tumor

• Baja expresión de moléculas MHC clase I, II, co-estimulación, MHC clase I - Alteraciones en expresión de TAP, 2- microglobulina, LMP.

• Baja expresión de antígenos propios del tumor (fase temprana).• Perdida de variantes antigénicas (durante el tratamiento).• Barreras físicas para el acceso de células efectoras al tumor.• Los antígenos tumorales son auto-antígenos (TOLERANCIA).

Relacionados con el hospedero

• IGNORANCIA inmunológica de Ags tumorales (fase temprana).• TOLERANCIA inmunológica (ANERGIA, inducida por APCs o T-regs).• SUPRESION de linfocitos T (factores tumorales).• Defectos en procesamiento y presentación del antígeno.

5.3. Mecanismos de Escape de los Tumores

Disfunción de las Células Dendríticas

En cáncer existen factores que causan alteraciones en la diferenciación, maduración e inductores de apoptosis de DCs. Pinzón-Charry A. immunology Cell Biology 83:451, 2005

5.3.1. Mecanismos de Escape de los Tumores

Incremento de las de LTreg circulantes

Liyanage UK.The Journal of Immunology, 2002, 169: 2756–2761.

5.4.2. Mecanismos de Escape de los Tumores

Biopsia, aspirado con aguja (tiroides), tejido para clasificación histológica, grado, invasividad y molecular (expresión de marcadores de superficie, traslocaciones como la (8;14) del linfoma de Burkitt‘s.

Expresión de genes asociados a pronóstico y respuesta a la terapia Pacientes ocasional presentan biopsia – cáncer en una metástasis sin aparente origen primario de la enfermedad

6. DIAGNOSTICO

CANCER-TESTIS ANTIGENOS - CTAS

• Expresión: testis y cáncer

• Ubicados en el cromosoma X

• Múltiples familias

• Inmunogénicos en Cáncer

• Asociados a progresión y metástasis

Zendman JW. J Cellular Physiology. 2003, 194:272

PREVIMEDIC S. A.

5.3. Antígenos Tumorales

Antígenos Tumorales

Clase de antígeno

Antígeno Naturaleza del antígeno Tipo de tumor

Embrionario

MAGE-1

MAGE-3

NY-ESO-1

PSA

Normal en proteínas testiculares

Melanoma

Mama

Glioma

Prostata

Modificación postraduccional anormal

MUC-1 Mucina poco glicosilada

Mama

Páncreas

Diferenciación

Tirosinasa

gp100

Enzimas en síntesis de melanina Melanoma

Inmunoglobulinas de

Supericie

Anticuerpos específicos después del rearreglo genético en de celulas B

Linfoma

Oncogen mutado o supresor de tumor

CDK4 Regulador ciclocelular Melanoma

B catenina Relacionada en la via de traduccion de senales

Melanoma

Caspasa-8 Regulador de apoptosis Carcinoma escamocelular

Proteína oncoviral HPV tipo 16, proteínas E6 y E7

Genes productores de transformación viral

Carcinoma cervical

DIAGNOSTICO CLINICO

Expresión de genes

asociados a cáncer por

Micro-arrays

Aumentan la inmunogenicidad del tumor

• Inhibidores de vías de señalización

• Terapia pasiva con anticuerpos

• Transferencia de linfocitos T

• Terapia intratumoral

• Uso de citoquinas: IL-12, IL-2

• Inmunización activa – vacunas (proteínas recombinantes, péptidos, fusiones, DCs cargadas con antígenos tumorales/RNA/DNA/péptidos).

6. Terapias Biológicas - Inmunoterapia

Inhibidores de vías de señalización: Imatinib

El Imatinib ocupa el poket de Kinasas - CML

Terapia pasiva con anticuerpos

Acs para uso humano en inmunoterapia del cáncer

NK APCs LT-CD8

LB Productores de AcsEfecto inmediato

Memoria Inmunológica

Mecanismos Efectores de la Respuesta Inmune Mediado por Anticuerpos

Inhibición mediada por Acs

Direccionamiento de drogas citotóxicas mediada por Acs

Inhibición de crecimiento tumoral mediado por Acs (en Progreso)

Transferencia de Linfocitos TEstrategias de inmunoterapia: Inmunodepleción (i)

Linfoablación y

Transferencia de linfocitos Ag específicos de

tumor

Expansión homeostática

Transferencia de LT

Repertorio endógeno de linfocitos bajo homeostasis normal

Repoblación con LT Ag-específicos de tumorl

Inmunización activa (vacunas)