BASES MOLECULARES DO C NCER BRUNO ALMEIDA COSTA

BASES MOLECULARES DO C NCER BRUNO ALMEIDA COSTA – S 2

Introdução ü O dano genético não letal encontra-se no cerne da carcinogênese ü Os tumores são monoclonais (evidências: marcadores ligados ao cromossomo X, rearranjos gênicos do gene para TCR ou Ig. . . ) ROBBINS & COTRAN. Patologia: Bases patológicas doenças. 8ª Edição. Rio de Janeiro: Elsevier, 2010. p. 278

Fig. 2. Hypothetical accumulation of mutation during tumorigenesis. (A) Three different scenarios for mutation accumulation are shown, one representative of monoclonal tumor origin and two different versions of polyclonal tumor origin. Different color asterisks represent different somatic mutations. The illustration depicts pre-existing mutation (red and black in polyclonal scenarios) and initiation (green). During progression, additional mutation (blue) occurs in initiated cells (monoclonal and polyclonal scenario 1) or progression proceeds first by cooperative interaction among complementing mutant clones (polyclonal scenario 2). The figure also illustrates that: (1) with polyclonal tumor origin, initial mutation may not persist in the final tumor outgrowth (red and black), (2) monoclonal and polyclonal tumor origin can result in nearly identical and apparently homogeneous clonal tumor outgrowth (blue, green and yellow), (3) markers present at low frequency in the final tumor outgrowth may not be detected (red), and (4) detection of a prevalent genetic lesion in the final tumor outgrowth does not mean, a priori, that it was an initiating lesion (yellow). (B) A potential approach for the spatial modeling of polyclonal colon tumor development is depicted. Each oval represents an individual colonic crypt; shading indicates crypts carrying a particular mutation. It is envisioned that the frequency and size distribution of mutant clones could be used to estimate the probability of co-localization of complementing mutant clones, which in turn would relate to the frequency of tumor development. Parsons BL. (2008) Many different tumor types have polyclonal tumor origin: Evidence and implications. Mutat Res 659: 232– 247

Introdução ü Quatro classes de genes reguladores normais são os principais alvos do dano genético: • Os proto-oncogenes; • Os genes supressores de tumor; OBS: haploinsuficiência • Os genes que regulam a apoptose e • Os genes envolvidos no reparo do DNA • OBS: mi. RNA ü A carcinogênese é um processo em múltiplas etapas, tanto a nível fenotípico quanto a nível genético.

ROBBINS & COTRAN. Patologia: Bases patológicas doenças. 8ª Edição. Rio de Janeiro: Elsevier, 2010. p. 279 ü Heterogeneidade e progressão tumoral: múltiplas mutações se acumulam independentemente gerando subclones com capacidades variadas ü Seleção imune e não-imune (peritos em sobrevivência, crescimento, invasão e metástase)

Alterações essenciais para a transformação maligna ü Evasão da apoptose ü Autossuficiência em sinais de crescimento ü Insensibilidade a sinais anticrescimento ü Invasão tecidual e metástase ü Potencial replicativo não limitado ü Angiogênese mantida D. Hanahan, R. A. Weinberg, The hallmarks of cancer, Cell 100 (2000) 57 – 70.

Alterações essenciais para a transformação maligna Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011; 144: 646– 674. ü Instabilidade genômica ü Ambiente Inflamatório favorável ao crescimento tumoral ü Desregulação do metabolismo energético celular ü Escape à destruição imune

Alterações essenciais para a transformação maligna Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011; 144: 646– 674.

Autossuficiência nos sinais de crescimento: oncogenes ü Para compreender a natureza das oncoproteínas e seu papel no câncer, é necessário conhecer as etapas que caracterizam a proliferação celular normal. ü Proteínas codificadas pelos proto-oncogenes podem atuar como fatores de crescimento ou como seus receptores, como transdutores de sinal, como fatores de transcrição ou como componentes do ciclo celular.

Fatores de crescimento ü Produzidos por um processo conhecido como eliminação do ectodomínio (ectodomain shedding) Maioria dos fatores de crescimento solúveis Tipo de sinalização adquirida por muitas células neoplásicas. Exemplo: PDGR –PDGFR em glioblastomas e TGF-α – EGFR em sarcomas, câncer de mama, gliomas, etc.

ü Na maioria dos casos o próprio gene do fator de crescimento não está alterado ou mutado, mas os produtos de outros oncogenes que estão ao longo de vias transdutoras de sinal. Isso provoca a superexpressão de fatores de crescimento Ciardiello, F, Mc. Geady, M. L. , Kim, N et al, Transforming growth factor- α expression is enhanced in human mammary epithelial cells transformed by an activated c-Ha-ras protooncogene but not by the c-neu protooncogene, and overexpression of the transforming growth factor- α complementary DNA leads to transformation. Cell Growth Differ. 1990; 1: 407– 420.

Receptores de fator de crescimento ü Maioria é do tipo tirosinaquinase ü Ligantes incluem a maioria dos fatores de crescimento, como EGF, TGF-α, HGF, PDGF, VEGF, GFG, c-KIT, e insulina. Silva, B. ; Horta, B. ; Alencastro, R. ; Pinto, A. (2009) "Proteínas quinases: características estruturais e inibidores químicos". Química Nova, v. 32, n° 2, 453 -462 ü Ativam proteínas intracelulares com domínio SH 2 ü Versões oncogênicas: geralmente, dimerização constitucional

Proto-oncogene RET Airaksinen M, Saarma M (2002). "The GDNF family: Maciel RMB. Tumorigênese molecular tireoideana: signalling, biological functions and therapeutic value". Nat implicações para a prática médica. Arq Bras Endocrinol Rev Neurosci 3 (5): 383– 94 Metab 2002; 46: 381 -90

Proto-oncogene RET - NEM 1: paratireóide, pâncreas e hipófise Maciel RMB. Tumorigênese molecular tireoideana: implicações para a prática médica. Arq Bras Endocrinol Metab 2002; 46: 381 -90 NEM 2 A NEM 2 B • CMT, feocromocitoma e hiperparatireoidismo e aparência normal • Mutações pontuais provocam dimerização e ativação constitutiva • CMT familiar: dimerização menor • CMT, feocromocitoma, ganglioneuromatose intestinal e hábitos marfânicos • Mutações pontuais alteram a especificidade do substrato, ou seja, há ativação sem necessidade de dimerização • CMT esporádico: mutação somática semelhante

A família HER 4 tipos 3 regiões 3 grupos de ligantes Homodimerização ou heterodimerização ü HER 1: três formas truncadas conhecidas ü HER 2: não possui ligante conhecido ü HER 3: não possui atividade intrínseca de tirosina-quinase ü ü Roskoski R (2014). "The Erb. B/HER family of proteintyrosine kinases and cancer". Pharmacol. Res. 79: 34– 74.

A família HER Mass RD. The HER receptor family: a rich target for therapeutic development. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004 ; 58: 932– 940.

A família HER 1 • Superexpresso em câncer de bexiga, de mama, de cabeça e pescoço, de rim, de pulmão não pequenas células e de próstata HER 2 • Superexpresso em câncer mama, de colo do útero, de cólon, de endométrio, de esôfago, de pulmão e de pâncreas HER 3 • Superexpresso em câncer mama, de cólon, de próstata e de estômago. HER 4 • Superexpresso em câncer mama e tumor de células granulosas do ovário. EGFRv. III tem sido detectado no câncer de mama e no glioblastoma multiforme

A família HER ü Herceptin = Tratuzumab ü 2 C 4 = Pertuzumab ü Tarceva = Erlotinib Mass RD. The HER receptor family: a rich target for therapeutic development. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004; 58: 932– 940. Todos os quatro membros conseguem estimular a via MAPK

Proto-oncogene RAS ü 15% a 20% de todos os tumores humanos contêm versões mutadas ü KRAS tumores de pulmão, cólon e pâncreas ü HRAS tumores de bexiga ü NRAS tumores hematopoiéticos ü Neurofibromina 1 (GAP) ROBBINS & COTRAN. Patologia: Bases patológicas doenças. 8ª Edição. Rio de Janeiro: Elsevier, 2010. p. 282 neufibromatose - Ciclo bem ordenado depende de duas reações (GEFs e GAPs) tipo 1

Via MAPK e via PI 3 K/AKT GAP - ERK fosforila ribosomal S 6 kinase e myc Mendoza, M. C. , Er, E. E. , Blenis, J. The Ras-ERK and PI 3 K-m. TOR pathways: crosstalk and compensation. Trends Biochem Sci. 2011; 36: 320– 328. ü Mutação em PTEN: Síndrome de Cowden

Tirosina-cinases não receptoras ROBBINS & COTRAN. Patologia: Bases patológicas doenças. 8ª Edição. Rio de Janeiro: Elsevier, 2010. p. 283 ü Cromossomo filadélfia ü Mesilato de imatinib Kisseleva T, Bhattacharya S, Braunstein J, Schindler CW. Signaling through the JAK/STAT pathway, recent advances and future challenges. Gene 2002; 285: 1 - 24 ü Policetemia vera ü Mielofibrose primária

Fatores de transcrição ü Outros fatores de transcrição: MYB, JUN, FOS, REL. . . ü MYC também está amplificado diversos carcinomas (hepatocelular, mama, cólon, pulmão. . . ) ü L-MYC amplificado no carcinoma de pequenas células do pulmão ROBBINS & COTRAN. Patologia: Bases patológicas doenças. 8ª Edição. Rio de Janeiro: Elsevier, 2010. pp. 283 e 284

Shachaf CM, Kopelman AM, Arvanitis C, et al. MYC inactivation uncovers pluripotent differentiation and tumour dormancy in hepatocellular cancer. Nature 2004; 431: 1112– 7

Ciclinas e CDK’s Hardwick, L. J. A. and A. Philpott (2014). Nervous decision-making: to divide or differentiate. " In: Trends in genetics : TIG 30. 6, pp. 254{61. Grandori C, Cowley SM, James LP, Eisenman RN (2001). "The Myc/Max/Mad network and the transcriptional control of cell behavior. ". Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 16 (1): 653– 99. ü Mutação no locus INK 4 a/ARF síndrome do câncer melanoma-pancreático

A patogenia do retinoblastoma

O gene supressor de tumor RB ü Por que os pacientes com mutações na linhagem germinativa no locus RB desenvolvem preferencialmente retinoblastomas e, em menor grau, osteossarcomas? ü Por que as mutações inativadoras do TB não são muito mais comuns nos cânceres humanos? ü Proteína E 7 do HPV ü RB e diferenciação celular

Pontos de checagem do ciclo celular

P 53: guardiã do genoma ü Pouco mais de 50% dos tumores humanos têm mutações nesse gene ü Resposta ao estresse celular, encurtamento de telômeros, hipóxia. . . ü Síndrome de Li-Fraumeni ü Proteína E 6 do HPV ü Estimula quiescência, senescência e apoptose

P 53: guardiã do genoma OBS: p 63 e p 73

Via da APC/β-catenina ü Mutações nas linhagens germinativas no locus do APC estão associadas à polipose adenomatosa familiar

Evasão da apoptose ü C NCER Níveis reduzidos de CD 95/Faz, níveis elevados de FLIP, superexpressão de Bcl 2 (translocação 14, 18 linfoma de células B do tipo folicular). . .

Potencial de replicação ilimitado

Potencial de replicação ilimitado

Amplificação gênica ü HSR (Regiões homogêneas de coloração): • Segmentos de DNA intracromossômico • Podem ser detectados por FISH ü DM (Double minutes): • Círculos de DNA extracromossômico • Replicam-se autonomicamente • “Cromossomos miniatura” • Não apresentam centrômeros (segregam ao acaso para as células filhas)

Angiogênese Relativa falta de oxigênio estimula a HIF 1α, um fator de transcrição Desempenha um papel no aumento da ramificação de vasos sanguíneos Secretam fatores de crescimento, como IGF e PDGF

Invasão tecidual e metástase ü Candidatos a oncogenes metásticos: SNAIL E TWIST ü Promovem um processo denominado TEM (transição epitelial-mesenquimal) ü Aumento da produção de marcadores mesenquimais em detrimento de marcadores epiteliais favorece um fenótipo pró-migratório ü Perda da expressão da Ecaderina parece ser um eventochave na TEM (SNAIL e TWIST atuam como repressores transcricionaiss)

Conclusão Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011; 144: 646– 674.