5/6/2014

1

“El cosmos es lo que es, lo que fue y lo que será”

Carl Sagan

BIOLOGIA MOLECULAR DEL CANCER

DIAZ SILVA, VICTOR

HEMATOLOGO CLINICO

MASTER ONCOLOGIA MOLECULAR

5/6/2014

2

¿Qué pretendemos?

• Impulsar el conocimiento del mundo de la biología molecular a través de la descripción de algunos fenómenos conocidos en el origen del cáncer

• Fomentar la investigación de nuevas estrategias diagnosticas y terapéuticas entre los clínicos y los biólogos moleculares

CÁNCER Y SUS HITOS

5/6/2014

3

ONCOGENES Y GENES SUPRESORES

Proliferacióncelular. El equilibrioentre los genes supresoresy los oncogenes

5/6/2014

4

Retrovirus y oncogenes

Mecanismos inductores

Adicción celular tumoral. Nuevo fenómeno queexplica la proliferación de las células tumorales

Gen Tipos de Tumor

Her-2 cáncer de mama

Ciclina D1 Cáncer esófago, colon, páncreas, nasofaríngeo, linfoma manto

K-Ras mut Cáncer pancreatico

K-Rasv Cáncer pancreatico

b-caterina Cáncer de colon

Ciclina E cáncer hepatico

b-Raf mut melanoma

MITF melanoma

5/6/2014

5

Oncogenes en células madretumorales

Receptores de tirosin kinasa y su vinculo con gen RAS permiten que se activen los segundosmensajeros

RAS y sus multiples efectos sobre lascelulas

5/6/2014

6

La actividad Ras esta autoregulada por GTPasa

Los genes supresores

Retinoblastoma (Rb) regulael ciclo celular

5/6/2014

7

p53 (guardian del genoma) y su autorregulación porMDM2

El doble golpe de Knudson

Los principales genes supresores y suexpresion fenotipica tumoral

Síndrome de Cáncer Familiar Gen Función Cromosoma Tipos de Tumor Síndrome Li-Fraumeni P53 regulación del ciclo celul ar, apoptois 17p13.1 tumores cerebrales, sarcomas, leucemia, cáncer de seno Retinoblastoma Fami liar RB1 regulación del ciclo celular 13q14.1 - q14.2 retinoblastoma, sarcoma osteogénico Tumor de Wilms WT1 regulación transcripcional 11p13 cáncer de riñón pediátrico Neurofibromatosis Tipo 1 NF1 cataliza inactivación de RAS 17q11.2 neurofibromas, sarcomas, gliomas Neurofibromatosis Tipo 2 NF2 unión entre la membr ana celular y

la actina del citoesqueleto 22q12.2 tumores de células de Schwann, astrocitomas , meningiomas,

ependimomas Poliposis Adenomatosa Familiar APC señalización por moléculas de adhesión al núcleo 5q21 - q22 cáncer de colon Cáncer de seno familiar BRCA1 control del ciclo cel ular, control de degradación

de proteínas, reparación de DNA dañado y regulación de transcripción; interactúa con Rad51 en la reparación del DNA

17q21 cáncer de seno y ovario

Cáncer de seno familiar BRCA2 regulación de transcr ipción de genes involucrados en la reparación del DNA y recombinación homologa

13q12.3 cáncer de seno y ovario

Neoplasia endocrina múltiple tipo 1

MEN1 reparación de uniones en una hebra del DNA 11q13 adenomas paratifoideos y pituitarios, tumores celul ares de islotes, carcinoides

Síndrome de von Hippel-Lindau

VHL regulación de transcripción elongación por la activación de un complejo ligasa ubiquitina

3p26-p25 canceres renales, hemangioblastomas, feocr omocitomas, angioma de retina

Síndrome de Cowden PTEN fosfoinositol 3-fosfatasa, proteína tirosinfosfatasa

10q23.3 gliomas, cáncer de seno, cáncer de tiroides , carcinoma escamoso de cabeza y cuello

5/6/2014

8

Finalmente, se ha reconocido algunosoncogenes y genes supresores en los tumoreshumanos

Categoria Gen Funcion Alteracion

I c-ras, c-myc, c-src, c-fos, c-jun

Factores de transcripcion y trasduccion

Aumento de sufuncion

II p53, Rb, apc, p16, p21, Wnt

Puntos de control del ciclo celular. Crecimiento y proliferacion

Degradacion o perdida de funcion

III Bcl-2, baxp53, TNF, Fas

Inhibicion apoptosisInduccion apoptosis

Expresion ganancia de la funcionDegradacion o perdida de la funcion

ESTABILIDAD GENOMICA

Fenotipo mutador. Alteracion en el sistema de reparacion del AND que permite favorecer lasmutaciones

5/6/2014

9

Epigenetica. El control por encima de las mutaciones o alteraciones geneticas y regulan sus funciones. Acetilacion y metilacion.

5/6/2014

10

El cancer es una enfermedad cromosomica

Perfilcromosomico de un cancer de colon. Daño en multiples cromosomas

MUERTE CELULAR

5/6/2014

11

La apoptosis tiene dos vias. Intrinseca sin mediarreceptores y afecta a la mitocondria. Extrinsecarequiere receptores de la muerte.

Pro caspasa X

+

TRAIL

caspasa

IAP

Estimulación de un oncogenEstrés oxidativo

APOPTOSIS

+

TRAIL

APOPTOSIS

CELULA NEOPLASICACELULA NORMAL

La necrosis es un proceso que permite liberarbiomoleculas inflamatorias y puede tener unaregulacion genetica. Podria ser un bloqueo tumoral.

5/6/2014

12

Autofagia. Es una destruccion celular con mayor regulacion genetica inducida por biomoleculas. Podria servir como control antitumoral.

INMORTALIDAD

5/6/2014

13

Acortamiento del telomero: senescencia, crisis y muerte

La senescencia esta regulada por genes p53 y Rby sus reguladores.

La inmortalidadfavorece lasmutaciones

5/6/2014

14

Celula tumoral y su entorno

Angiogenesis

5/6/2014

15

Invasion y metastasis

E-cadherina

5/6/2014

16

Trasformacion epidermicamesenquimal

Nuevos topicos en la biogenesis molecular del cancer

5/6/2014

17

La inestabilidad genomica de las celulas tumorales haceque tengan un comportamiento heterogeneo

Alteraciones metabolicas y su vinculocon los hitos del cancer

Algunos genes alteran las moleculas del metabolismocelular tumoral. Una condicion especial de estas esGLICOLISIS AEROBICA

5/6/2014

18

Actividad de las celulas inflamatorias

Actividad de las celulas inflamatorias

5/6/2014

19

Los estimulos o noxas afectan a un progenitor comun y se asegura su permanencia en el tejidotumoral con identicas cualidades

Heterogeneidad y la presencia de celulas madretumorales (CSC) explica la resistencia a tratamiento o la invasion y metastasis

Se han identificado marcadores de CSC en los tumores humanos que permiten afirmar la teoria de la celulas madre como origen del cancer. Esta teoria tiene sus retractores.

Marcadores moleculares asociados con

identificacion de celulas madres

tumorales

Tipo de tumor

CD34 Leucemia aguda

CD44 Mama

CD133 Cerebro, colon, mama, melanoma

ABCB5 Melanoma

ALDH, CD24 Mama

5/6/2014

20

5/6/2014

21

TECNICAS DE ESTUDIO

• Inmunohistoquimica– Cultivo celular

– Matrices de tejidos

– Fish colorimetrico

• Analisis genetico– Hibridacion in situ

– Cariotipo en banda G

– Cariotipo multicolor

– Hibridacion genomica comparada (HCG)

TECNICAS DE ESTUDIO

• Analisis de ARN– Extraccion de ARN

– PCR cuantitativa

– Microarrays

– Mi-ARN

• Analisis de proteinas– Citometria de flujo

– Arrays de proteinas

– Proteomica 2D

– Espectofotometro de masas

«Vivimos en una sociedad profundamente

dependiente de la ciencia y la tecnología;

en la que nadie sabe nada de estos temas.

Ello constituye una fórmula segura para el

desastre… En algún sitio algo increíble

espera ser descubierto»

Carl Sagan

5/6/2014

22

• Chial, H. Proto-oncogenes to oncogenes to cancer. Nature Education 2008.

• Choi J, Lee J. Interplay between Epigenetics and Genetics in Cancer. Genomics Inform 2013.

• Duesberg P, Mandrioli D, McCormack A, Nicholson J. Is carcinogenesis a form of speciation? Cell Cycle 2011.

• Hanahan D, Weinberg R. Hallmarks of Cancer: The Next Generation. Cell 2011.

• Kroemer G, Pouyssegur J. Tumor Cell Metabolism: Cancer’s Achilles’ Heel. Cancer Cell 2008.

• Lewis C, Jeffrey W. Distinct Role of Macrophages in Different Tumor Microenvironments. Pollard Cancer Res 2006.

• Li F, Tiede B, Massagué J, Kang Y. Beyond tumorigenesis: cancer stem cells in metastasis. Cell Research 2007.

• Malumbres M, Barbacid M. RAS oncogenes: the first 30 years. Nature Reviews 2003.

• Mbeunkui F, Johann D. Cancer and the tumor microenvironment: a review of an essential relationship. Cancer Chemother Pharmacol 2009.

• Pantic I. Cancer stem cell hypotheses: Impact on modern molecular physiology and pharmacology research. J. Biosci. 2011.

• Ramakrishnaa G. From Cirrhosis to Hepatocellular Carcinoma: New Molecular Insights on Inflammation and Cellular Senescence. Liver Cancer 2013

• Robert J. Polymorphismes génétiques. Bull Cancer 2010.

• Suzuki H, Maruyama R, Yamamoto E, Kai M. Epigenetic alteration and microRNA dysregulation in cancer. Frontiers in Genetics, Epigenomics and Epigenetics 2013.

• Theillet C. Vers un inventaire des mutations oncogéniques dans les cancers humains. Bull Cancer 2010.

• Weinstein B, Joe A. Oncogene addiction. Cancer Res 2008.