5- GEN BRCA1 Y SUSCEPTIBILIDAD HEREDADA AL CÁNCER DE MAMA

El análisis de segregación es el método cuantitativo para poner de manifiesto sí la distribución de una determinada característica genética dentro de las familias es compatible con la herencia mendeliana. Esta técnica ha servido para, de una forma reiterada, demostrar la existencia de una predisposición hereditaria autosómica dominante en el cáncer de mama.

La primera evidencia de que existía un gen dominante de la susceptibilidad al cáncer de mama aparece en el año 84 mediante un modelo estadístico utilizado por Williams a partir del estudio de 200 pedigríes (Williams y col, 1984). Estos pedigríes fueron obtenidos a partir de 300 mujeres con cáncer de mama pertenecientes al Danish Cancer Registry, un registro epidemiológico de tumores. El noventa y cinco por ciento de los diagnósticos fueron confirmados. En este estudio la penetrancia del gen estaba relacionada con la edad.

Estudios posteriores, como el realizado por Newman en el año 88 (Newman y col, 1988), vinieron a corroborar los hallazgos de los estudios daneses, pero no fue hasta el año 90 en que esta hipótesis fue probada por Hall y sus colaboradores (Hall y col, 1990).

Los estudios de ligamiento pretenden descubrir aquellos marcadores (polimorfismos en la longitud de los fragmentos de restricción) que se cotransmiten con el rasgo "cáncer de mama hereditario ", para así, mediante la construcción de mapas de ligamiento, poder localizar al gen implicado. El primer paso consiste en seleccionar familias con una muy alta probabilidad de cáncer de mama hereditario. Algunos grupos de investigadores escogen aquellas en las que al menos existen tres casos de cáncer de mama entre los familiares de primer grado. No existe ningún método estadístico infalible para distinguir las familias con susceptibilidad hereditaria de aquellas en que los casos son esporádicos. Para intentar localizar un gen mediante estudios de ligamiento, hay que seleccionar alguna región del cromosoma candidata, es decir, la que con más probabilidad contenga el gen. En el caso del cáncer de mama hereditario, los primeros estudios realizados han seleccionado el cromosoma 17q porque contiene:

el gen de una forma truncada del receptor del factor de crecimiento epidérmico humano (HER2) el gen de la estadiol-17 beta deshidrogenasa el homebox2 el nm23 el gen del receptor alfa del ácido retinoico y El wnt3, que es homólogo al descrito para la integración del virus del tumor mamario del ratón.

Otros estudios seleccionaron diferentes regiones cromosómicas basados en otros genes candidatos, algunos de ellos obtenidos a través de la pérdida de la heterozigosidad. Los estudios de ligamiento han permitido encontrar una asociación entre el marcador DS17S74 localizado en el cromosoma 17q21 y el rasgo del cáncer de mama hereditario, región que podría contener el gen del cáncer de mama hereditario, al que se le denomina BRCA1.

Hall y un grupo de investigadores de la Universidad de California, estudiaron 146 casos de cáncer de mama pertenecientes a 23 familias, con 329 parientes sanos. Estas familias compartían las características epidemiológicas de cáncer de mama familiar: edad más joven al diagnóstico, mayor frecuencia de cáncer de mama bilateral y más casos de cáncer de mama masculino. En este grupo de estudio, los autores encontraron que existía ligamiento a un locus polimórfico (DS17S74) localizado en el brazo largo del cromosoma 17 (Hall JM y col, 1990).

Posteriormente, se ha encontrado un marcador (DS17S574) que se encuentra más cerca de la región que puede contener el BRCA1 (17q12-q21) y que muestra un menor índice de recombinación que el marcador previo (Hall JM, y col, 1992).

Otros grupos de investigadores encontraron ligamiento inequívoco entre el marcador estudiado por Hall y familias con cáncer hereditario de mama y ovario, confirmando la localización de un gen que confiere

susceptibilidad a padecer esta enfermedad en el locus del BRCA1, 17q21 (Narod SA y col, 1991). Estos datos proporcionaron una fuerte evidencia de que las mutaciones germinales en el BRCA1 dan lugar a la aparición del síndrome de cáncer de mama y ovario.

Esta hipótesis fue confirmada posteriormente con el aislamiento del gen mediante clonación posicional en el año 94 (Miki y col, 1994).

5.1-Estructura del gen BRCA1 y función de su proteína

La estructura de un gen junto con sus mutaciones puede dar la clave de su función, además de permitir la identificación de los dominios críticos de la proteína resultante.

El BRCA1 es un gen largo, con 5592 nucleótidos que están distribuidos en una región genómica de 100 Kb con 22 exones, y codifica una gran proteína de 1863 aminoácidos. La mayor parte del BRCA1 no muestra homología con ningún otro gen conocido. Sin embargo, la proteína BRCA1 presenta una secuencia en el extremo aminoterminal de 126 aminoácidos que constituyen un dominio con dedos de zinc (RING finger motif) que suele mediar la unión a DNA o a otra proteína, y un dominio acídico, lo que la hacen candidata a ser un factor de transcripción. De este modo, se especula que la proteína BRCA1 se uniría a regiones específicas del DNA y controlaría la expresión de otros genes. El resto del gen proporciona poca información acerca de su función, pero estudios recientes han identificado una señal funcional de localización nuclear, un dominio de activación transcripcional, y un lugar de unión para la proteína RAD51 (Scully R y col, 1997). Esta proteína está involucrada en los mecanismos de control de la recombinación del cromosoma y en el mantenimiento de la integridad del genoma, ambas funciones ligadas a fases específicas del ciclo celular.

Se ha asociado el BRCA1 con los mecanismos que controlan el ciclo celular. En las líneas celulares de cáncer de mama tratadas con estrógenos, BRCA1 y el RNA mensajero de la ciclina A, están aumentados en puntos específicos del ciclo celular. Se sabe también que la expresión y la fosforilación de la proteína BRCA1 es dependiente del ciclo celular, observándose los mayores niveles de expresión y fosforilación de la proteína en la fase S. Por último las quinasas dependientes de ciclinas que controlan la transición de la fase G1 a la fase S del ciclo celular son capaces de unirse a la proteína BRCA1 y fosforilarla. Todos estos hallazgos sugieren que la función de la proteína BRCA1 puede ser regulada por la fosforilación de las quinasas dependientes de ciclinas (Blackwood MA y col, 1998).

5.2-BRCA1, un gen supresor de tumores

La proteína BRCA1 se localiza en el núcleo de las células normales, pero en las células de los cánceres esporádicos de mama y ovario se ubicaba inicialmente en el citoplasma, hipotetizando que su secuestro en el mismo conducía a la pérdida de su actividad normal y al desarrollo de cáncer de mama. Esta hipótesis ha sido rebatida por otros autores que, mediante el uso de anticuerpos monoclonales, la han situado también en el núcleo y en el aparato de Golgi, desde donde es secretada al medio externo por las células tumorales que la sobreexpresan. En este caso la activación de la proteína BRCA1 tendría lugar fuera de la célula y por tanto parece improbable que active la transcripción de otros genes directamente. Se ha encontrado una pequeña región de 10 aminoácidos que es muy homóloga a otra secuencia presente en las graninas, proteínas secretadas por las células cromafines de las glándulas suprarrenales. La confirmación de que la proteína BRCA1 es secretada implicaría la existencia de un receptor para BRCA1, de manera que las drogas que activasen el receptor serían en teoría útiles en el tratamiento del cáncer de mama (Stratton MR, 1996).

En contra de esta teoría, y más recientemente, se ha señalado que la proteína BRCA1 es exclusivamente nuclear en todos los tipos celulares, y que los resultados contradictorios anteriores han sido fruto de problemas técnicos. Se ha identificado una señal funcional de localización nuclear en el exón 11 del BRCA1, y esta señal parece ser esencial en el transporte del BRCA1 desde el citoplasma a través de la membrana nuclear (Thakur S y col, 1997).

El gen BRCA1 se expresa en distintos epitelios del organismo durante el desarrollo, y su expresión se ve aumentada durante el embarazo y disminuye tras el parto. Se ha observado que el BRCA1 es inducido por estrógenos. La inhibición del BRCA1 causa un aumento de la proliferación de células de epitelio mamario tanto normales como cancerosas. En los cánceres de mama hereditarios y en algunos esporádicos, se ha detectado una menor expresión de la proteína BRCA1 normal. Al inocular células humanas de cáncer de mama a ratones se ha observado que el gen BRCA1 es capaz de inhibir el desarrollo de tumores, e incluso la expresión del gen elimina en ocasiones tumores preexistentes, alargando la vida de los animales. De acuerdo con esto la expresión del gen normal, pero no de las formas mutadas, inhibe el crecimiento de células tumorales de mama y ovario. La delección de los diez últimos aminoácidos de BRCA1 es suficiente para abolir su capacidad de inhibir el crecimiento tumoral. En tumores de mama de pacientes no seleccionadas por su historia familiar, la expresión de niveles bajos de BRCA1, que va desde un 50% de los valores del epitelio normal a su total ausencia, sugiere también un papel de la proteína BRCA1 en la inhibición del crecimiento celular (Stratton MR 1996).

Aproximadamente la mitad de los tumores de mama y ovario de las portadoras de mutaciones presentan la pérdida de la copia normal del BRCA1, quedando sólo la forma que contiene la mutación heredada, esto es lo que se denomina la pérdida de la heterocigosidad (LOH). La pérdida de la heterocigosidad de manera constante en un mismo locus, utilizado como marcador genético en tumores de muchos pacientes, se ha considerado como una fuerte evidencia de la existencia de un gen supresor de tumores en esa región. El estudio de la LOH en familias con cáncer de mama sugiere que los cromosomas 8p, 16q, 17p, 17q y 19p presentan este fenómeno de pérdida de la copia normal del gen en al menos un 20% de los tumores examinados. (Lindblom A y col, 1993).

El cromosoma 17 contiene al menos tres genes supresores de tumores conocidos, BRCA1, NF1 y p53. El análisis detallado de este cromosoma sugiere la presencia de cinco regiones distintas de pérdida de cromosoma, p53 y BRCA1 son dos de ellas. Parece que la LOH en áreas específicas del cromosoma puede estar asociado con diferencias en las características clínicas de los tumores. En definitiva el análisis de la pérdida de la heterocigosidad puede ser de utilidad como herramienta genética en la identificación de genes supresores de tumores relacionados con el cáncer de mama.

En un estudio se ha observado que los niveles de RNA mensajero del BRCA1 son mayores en el epitelio normal de mama que en los tumores esporádicos de mama. La expresión de la proteína BRCA1 disminuía tras la introducción del RNA mensajero antisense, con un aumento significativo de la tasa de crecimiento celular (Thompson ME y col, 1995).

Todo esto indica el carácter del BRCA1 como gen supresor y su efecto específico sobre cánceres de mama.

5.3-Tipos de mutaciones de BRCA1

Las mutaciones más frecuentes en el gen BRCA1 corresponden a delecciones o inserciones de bases que provocan un desplazamiento de la fase de lectura, originando muchas veces un codón de terminación que causa la producción de proteínas truncadas a las que les falta desde un 5% a un 99% de su secuencia de aminoácidos. Son las llamadas mutaciones frameshift, que aparecen hasta en el 71% de los casos. Si el número de nucleótidos que sufre la delección o inserción no es múltiplo de tres, se produce el cambio en la lectura de la estructura, lo cual conduce a una alteración en el resto de la traducción de la proteína. Sin embargo es más frecuente es encontrar una señal de stop que trunca la proteína de forma prematura.

Existen mutaciones puntuales consistentes en la sustitución de un solo nucleótido. Cuando este cambio altera un solo aminoácido, pero no al resto de la proteina, se denomina mutación missense. Si el nucleótido que es sustituido provoca un codón stop, finalizando la traducción de la proteína, se conoce como mutación nonsense.

Se pueden encontrar otras mutaciones en los puntos de splicing, las splice-site que tiene lugar en la secuencia intrónica del DNA y da lugar a una proteína aberrante. Cuando la mutación se produce en una región reguladora de genes (regulatory mutation), causa la pérdida de la síntesis de proteínas del cromosoma mutado.

En el 86% de los casos, las mutaciones encontradas son frameshift, nonsense, splice-site o de región reguladora y todas ellas conducen a una proteína truncada. Es posible que la frameshift sea la mutación más frecuente, al ser la que se detecta con más facilidad.

Desde antes del aislamiento del BRCA1 se sugería que las diferentes mutaciones podrían conferir distintos riesgos de cáncer. En cualquier caso la mayoría de las mutaciones proporcionarían un alto riesgo de cáncer de mama y un riesgo moderado de cáncer de ovario. Posteriormente se ha propuesto un modelo biológico para explicar la existencia de estas dos variantes. Las mutaciones de BRCA1 que dan lugar a una proteína truncada en familias con una alta incidencia de tumores de ovario tienden a estar localizadas en los dos tercios 5’ del gen, mientras que en aquellas familias que presentan exclusivamente o de forma predominante, cáncer de mama, las mutaciones se localizan en el tercio 3’ restante del gen (Gayther SA y col, 1995). La hipótesis para esta observación es que existe un dominio en las cercanías del aminoácido 1400 de la proteína BRCA1 (entre el 600 y el 1600) que confiere protección contra el cáncer de ovario. Cuando se suprime este dominio por una mutación de la línea germinal truncante, el riesgo de cáncer de ovario es alto. Por el contrario si este dominio permanece intacto el riesgo de cáncer de ovario es muy bajo.

Aunque existen otros estudios que confirman las diferencias en el riesgo de desarrollar cáncer de ovario según las distintas mutaciones de BRCA1, no todos detectan esta correlación entre la posición de la mutación y el riesgo de cáncer de ovario.

El gran tamaño del gen y de la proteína BRCA1 dificultan obviamente la identificación de las regiones críticas donde se acumulan las mutaciones en los pacientes. Para ello se ha realizado un proyecto de colaboración entre diversos laboratorios americanos y europeos coordinado por el Nacional Cáncer Center for Human Genome Research de EE.UU. Como resultado de esta colaboración se ha llegado al conocimiento de puntos en la secuencia de BRCA1 con una mayor incidencia de mutaciones, que se localizan en los exones 11, 2 y 20 (Stratton MR, 1996).

Las mutaciones que se repiten en los estudios realizados mayor número de veces son; 5382 ins C en el codón 1756, la 185 del AG en el codón 23 y la 4184 del 4 en el codón 1355. Las dos primeras han sido encontradas en múltiples ocasiones en mujeres no seleccionadas por su historia familiar o con historia familiar mínima (Shattuck-Eidens D y col, 1995).

Un estudio realizado entre las mujeres menores de 40 años con cáncer de mama pertenecientes a la población de judíos askenazis americanos, demuestra una prevalencia de la mutación 185 del AG del 21%, siendo del 1% entre la población judía no afecta. Las portadoras de esta mutación presentan un aumento del riesgo de padecer cáncer de mama a una edad temprana de 27 veces, con un riesgo atribuido del 20% (Fitzgerald MG y col, 1996).

5.4-Cáncer de mama atribuible al gen BRCA1

Los primeros estudios que localizaron el gen de susceptibilidad heredada al cáncer de mama en el cromosoma 17, estimaban que el 90% de los cánceres familiares de mama y ovario, es decir aquellos con cuatro o más casos de cáncer de mama diagnosticados a edad temprana y al menos un caso de cáncer de ovario, estaban ligados a este locus. En aquellas familias en las que solo existen casos de cáncer de mama, un 45% estaban ligados al 17q21 (Easton DF y col, 1993).

En 1994 se localizó otro gen relacionado con la susceptibilidad heredada al cáncer de mama, el BRCA2, ligado al cromosoma 13. Este gen podría ser el responsable del 25-30% de los casos de cáncer de mama (Wooster R y col, 1994).

Pero los primeros estudios de ligamiento tendían a sobrestimar la verdadera cuantía de cánceres de mama hereditarios debidos a la existencia de mutaciones en los genes BRCA1 y BRCA2, como ha sido demostrado más recientemente en estudios realizados en familias en las que no se ha realizado análisis de ligamiento, pero que presentaban el más típico espectro de cáncer de mama familiar. En estos estudios las mutaciones de

BRCA1 aparecen en un 11-17% de los casos de cáncer de mama hereditario. En familias con cáncer de mama y ovario hasta un 45% pueden ser portadoras de mutaciones en el gen BRCA1 (Serova OM y col, 1997) (Shattuck-Eidens D y col, 1997) (Couch FJ y col, 1997).

Para intentar hacer una estimación más exacta de los cánceres de mama familiares atribuibles a las mutaciones del BRCA1, algunos grupos han estado trabajando en modelos basados en factores individuales y familiares para predecir la probabilidad de encontrar mutaciones germinales del gen.

Han encontrado algunos rasgos que aumentan la probabilidad de poseer mutaciones de BRCA1: la existencia de cáncer de mama y ovario en un mismo individuo de la familia, el diagnóstico de cáncer de mama a una edad joven, y la existencia entre los ancestros de judíos Askenazis (a causa de la alta frecuencia de mutaciones en esta población) (Berry DA y col, 1997).

Estos estudios y otros que están en marcha en la actualidad serán de gran utilidad en la práctica clínica para elegir aquellas mujeres de mayor riesgo para realizar los estudios genéticos en busca de las mutaciones del gen BRCA1.

5.5-Riesgo de padecer cáncer de mama en las portadoras de mutaciones

Claus, en un grupo de 4730 pacientes con cáncer de mama diagnosticado entre los 20 y 54 años, y 4688 controles, detectó la existencia de un alelo autosómico dominante que llevaba a un aumento en la susceptibilidad de cáncer de mama (Claus EB y col, 1991). El riesgo acumulado de cáncer de mama a lo largo de la vida para las mujeres que eran portadoras del gen de susceptibilidad, se estimaba en un 92%, mientras que en las no portadoras el riesgo acumulado se estimaba en un 10% aproximadamente.

Aunque la penetrancia del gen es alta, ha sido sobrevalorada inicialmente sobre todo a causa de las características de las familias usadas para los estudios genéticos. Se ha estimado que las mujeres portadoras de la mutación presentaban un riesgo de desarrollar cáncer de mama a lo largo de la vida de un 85-87% y un riesgo de desarrollar cáncer de ovario de un 40-60% (Ford D y col, 1994) (Easton DF y col, 1995). El riesgo acumulado de desarrollar un cáncer de mama contralateral en estas mujeres portadoras de mutaciones de BRCA1 que siguen vivas a los 70 años, se ha calculado en estos trabajos que es del 65%.

Se ha sugerido también que los portadores de esta mutación poseen un incremento del riesgo de desarrollar otras neoplasias como cáncer del colon o de próstata en los hombres. A diferencia de lo que ocurre con el cáncer de mama estos tumores no aparecen a edades menores de lo habitual (Rosenblatt KA y col, 1991) (Anderson DE y col, 1992).

Estudios más recientes realizados en la población de mujeres con cáncer de mama y ovario, sugieren que la penetrancia es de un 70-75% para el cáncer de mama y de un 20-30% para el cáncer de ovario (Serova OM y col, 1997).

Existen diferentes razones que justifican las discrepancias encontradas entre los primeros estudios, de ligamiento, y los más actuales. En primer lugar, en los estudios de ligamiento solo se tenían en cuenta las familias más afectadas por cáncer de mama familiar. Por otra parte, incluso las técnicas más sensibles fallan a la hora de detectar mutaciones que no se encuentran en la región del gen que codifica para la proteína BRCA1 y que son capaces de ser detectadas por el análisis de ligamiento (representa un 10-20% de las mutaciones) y finalmente, se han utilizado técnicas de cribaje de las mutaciones de la región codificante del gen, de menor sensibilidad, mientras que las familias perdidas serían detectadas por análisis de ligamiento.

5.6-Diferencias clínico-patológicas entre cáncer de mama hereditario y esporádico

Basándose en los estudios epidemiológicos, se acepta que los cánceres de mama hereditarios poseen características clínicas e histopatológicas diferentes de las que presentan los cánceres de mama esporádicos. Entre estas características se incluyen la edad más joven al diagnóstico, la frecuencia de afectación bilateral, y

características histopatológicas de peor pronóstico (aneuploidía, alto grado histológico, índice de proliferación elevado) (Hall JM y col, 1990) (Jacquemier J y col, 1995) (Marcus JN y col, 1996).

Desde la localización y posterior clonación del gen BRCA1se han podido realizar estudios que distinguen con más precisión los casos de cáncer hereditario de los esporádicos, para poder luego determinar las posibles diferencias clínicas y patológicas entre ambos. El conocimiento de estas características tendría importantes implicaciones en la vigilancia, diagnóstico y tratamiento del cáncer de mama en las portadoras de mutaciones del BRCA1 (Breast Cancer Linkage Consortium, 1997).

Antes de que se pudieran realizar las técnicas de secuenciación del gen, algunos grupos de trabajo analizaron los tumores de familias con cáncer de mama. Marcus y colaboradores, encontraron que aquellas mujeres con cáncer de mama y una alta probabilidad de ser portadoras de mutaciones en el gen BRCA1, presentaban una mayor incidencia de tumores aneuploides y tenían una alta fracción de fase S. En estas pacientes era raro encontrar tumores tubulares o lobulares. Pero paradójicamente cuando estos autores analizaron la supervivencia libre de enfermedad, era mayor entre las mujeres con alta probabilidad de ser portadoras de la mutación en BRCA1 que en el grupo control. Del mismo modo, la tasa de muertes también presentaba una tendencia a ser más baja en el grupo de las portadoras. Sin embargo, cuando se ajustaban estas tasas por la edad y el estadio de las pacientes no encontraron diferencias entre el grupo de las probables portadoras y el grupo control (Marcus JN y col, 1996). Estos datos han sido confirmados por otros investigadores (Lynch HT y col, 1994).

En los casos de cáncer de ovario asociado a mutaciones de BRCA1 también ha sido descrita esta ventaja en la supervivencia entre las portadoras con respecto al grupo control por otros investigadores (Rubin SC y col, 1996).

Por otra parte se ha publicado un estudio que concluye en que existe una mayor supervivencia para las pacientes con cáncer de mama familiar ligado al BRCA1 comparadas con pacientes del registro de cáncer de mama diagnosticadas a una edad similar. Sin embargo sus autores no muestran datos acerca del estadio de la enfermedad en estas pacientes (Porter DE y col, 1994).

Existen, por tanto, datos contradictorios en la literatura acerca de sí la existencia de mutaciones en el gen BRCA1 confiere un pronóstico adverso a las mujeres con cáncer de mama hereditario frente aquellas con cáncer esporádico, es decir no asociado a la existencia de mutaciones en este gen. Una posible explicación para estos datos conflictivos podría ser las diferencias en la definición de cáncer de mama familiar y en las poblaciones estudiadas así como de los grupos control en los estudios mencionados.

Se ha correlacionado la supervivencia de los cánceres de mama asociados al BRCA1 con la posición de las mutaciones en el gen. Las mutaciones que afectan al dominio terminal podrían estar relacionadas con tumores altamente proliferativos, afectando a los resultados clínicos de los cánceres de mama asociados al BRCA1 (Sobol H y col, 1996).

En los estudios mencionados que analizan la supervivencia de los cánceres de mama ligados al BRCA1, las mutaciones del gen no han sido probadas. En estos trabajos, no se tienen en cuenta algunos factores importantes como la edad (estableciendo grupos comparables en los casos y en los controles) y esto podría dar lugar a interpretaciones erróneas. Por otra parte, los estudios de ligamiento realizados en familias que tienen un gran número de parientes vivos, hace que sea más fácil sacar conclusiones que introducen un sesgo en la longevidad.

Parece, pues, clara la necesidad de realizar más estudios en poblaciones con mutaciones probadas de BRCA1 y no seleccionadas en un intento de establecer el auténtico valor pronóstico de las mutaciones de este gen en las mujeres con cáncer de mama.