Prevencin poblacional o prevencin personalizada Aspectos moleculares de

¿Prevención poblacional o prevención personalizada? Aspectos moleculares de la prevención Isabel Lorenzo Complejo Hospitalario Universitario de Vigo- H. Álvaro Cunqueiro #SEOM 2017

OMS Prevención Primaria Medidas orientadas a evitar la aparición de una enfermedad o problema de salud mediante el control de los factores causales y los factores predisponentes o condicionantes” Objetivo: disminuir la incidencia. NCI : https: //www. cancer. gov/espanol/cancer/causas-prevención. Evitar o controlar cosas que se sabe que provocan cáncer: cambios en la alimentación y el estilo de vida. • Identificación y eliminación temprana de afecciones precancerosas. • Quimioprevención • Cirugía para disminuir los riesgos. Prevención Secundaria Diagnóstico precoz de la enfermedad incipiente (sin manifestaciones clínicas). Incluye cribado y tratamiento adecuado Objetivo: Reducir la prevalencia Prevención Terciaria Acciones relativas a la recuperación ad integrum de la enfermedad clínicamente manifiesta, mediante un correcto diagnóstico y tratamiento y la rehabilitación física, psicológica y social en caso de invalidez o secuelas buscando reducir de este modo las mismas Objetivo: Reducir la discapacidad. Hanley, James A. Evaluating primary prevention programmes against cancer. Bulletin of the World Health Organization 1986 ; 64(2) : 311 -320 Cancer prevention and control: 1948 -1998. URI : http: //www. who. int/iris/handle/10665/46711 World Health Organization, Regional Office for the Eastern Mediterranean. 1997. WHO-EM/NCD/019/A/G http: //www. who. int/iris/handle/10665/116260 #SEOM 2017

¿Poblacional o personalizada? POBLACIONAL: Perteneciente o relativo a la población. Conjunto de personas que…. XXXX PERSONALIZAR: Dar carácter personal a algo. Propio o particular de la Persona Individuo de la especie humana. Individuo: único, exclusivo, singular Lo que hace a un individuo diferente de todos los demás individuos Biología + Sociología Genética Medioambiente #SEOM 2017

Prevención Personalizada del Cáncer a) Aspectos preventivos guiados por la genética DEL INDIVIDUO b) Aspectos preventivos guiados por conocimiento medioambiental DEL INDIVIDUO Unidad de Asesoramiento de Riesgo Unidad de Consejo Genético + aspectos genéticos + aspectos medioambientales >90 % de cánceres no genéticos Aspectos biológicos individuales Unidad de Cáncer Familiar y Hereditario Aspectos genéticos comunes e individuales Aspectos medioambientales comunes e individuales Aspectos biológicos individuales Asesoramiento de los individuos, uno a uno - Salud Pública - Salud Laboral - Individuos de Alto Riesgo sin agregación familiar #SEOM 2017

1. Abordaje individual de aspectos medioambientales: check list 1) 2) 3) Código Europeo Contra el Cáncer : 40% https: //www. iarc. fr/ OMS: Principales causas evitables de cáncer: 30%-40% http: //www. who. int/cancer/prevention/es/ • Tabaco • Falta de actividad física, factores alimentarios, obesidad y sobrepeso • Consumo de alcohol • Infecciones: VHB; VHC; HPV, H Pylori, Esquistosomiasis, trematodos. . . • Contaminación medioambiental • Carcinógenos ocupacionales • Radiaciones ionizantes y radiaciones ultravioleta ¿Pertenece el individuo a un área, población, grupo o familia con elevada incidencia de cáncer? • Área geográfica Factores de exposición comunes • Grupo ( laboral, recreativo, hábitos …) • Población étnica o de ancestros comunes Cáncer Familiar y Hereditario • Familia #SEOM 2017

1. Abordaje individual de aspectos medioambientales #SEOM 2017

2. Aspectos biológicos individuales: check list 1. Anamnesis por aparatos y sistemas 2. Factores de riesgo y lesiones de riesgo o premalignas conocidas para los principales tipos de cáncer. (ej SEOM: EL Cáncer en Cifras 2017 ) 3. Registro de incidencias de salud repetidas o poco habituales en el historial del individuo #SEOM 2017

2. Aspectos biológicos para riesgos individuales: check list http: //monographs. iarc. fr/ENG/Classification/index. php http: //monographs. iarc. fr/ENG/Classification/latest_classif. php #SEOM 2017

3. Factores Genéticos • Genética: disciplina que estudia la HERENCIA BIOLÓGICA • Herencia biológica: transmisión transgeneracional, consustancial al proceso de génesis, de características físicas, fisiológicas, morfológicas, bioquímicas, conductuales o incluso patológicas… • Incluye: • Herencia Genética: resultado de la replicación del ADN y de los procesos que lo modifican durante la división celular • Herencia Epigenética: Conjunto de reacciones químicas y demás procesos que modifican la actividad del ADN sin alterar su secuencia. Epigenética: • Las marcas epigenéticas no son genes, pero influyen en la genética de los organismos. Ej. de modificaciones epigenéticas en células cancerígenas: - patrones de metilación de ADN modificados: menor metilación que las células normales - promotores de genes en células cancerosas hipermetilados podrían disminuir la represión de la transcripción sobre la mayoría de genes que estarían silenciados en las células normales. #SEOM 2017

3. Factores Genéticos: Modos de Identificación NCI: https: //www. ncbi. nlm. nih. gov/books/NBK 132200/#spch 2. I 23_USOS_DE_LAS_PRUEBAS_GENETICAS Pruebas citogenéticas: • Evaluación de todos los cromosomas para detectar anomalías. Pruebas bioquímicas: proteómica • Análisis de las proteínas ( resultado de los genes) midiendo: • Presencia o ausencia de expresión en un tejido : INQ • Actividad de una proteína: enzima • Nivel de metabolitos (medición indirecta de la actividad de una proteína) • Tamaño o la cantidad de proteínas (proteínas estructurales). Pruebas moleculares • Estudio de secuencia de ADN / ARN 5 #SEOM 2017

Aspectos Moleculares De La Prevención Del Cáncer : Carcinogénesis Cáncer = Categoría compleja de enfermedades causada por un conjunto de alteraciones genéticas, genómicas, transcriptómicas, epigenéticas y epigenómicas Afectan tanto a las células como a su microambiente Carcinogénesis = expansión clonal de las células que adquieren alteraciones progresivas de DNA, que, posiblemente desencadenen más todo el proceso CCR Ca. Mama

Bernard Weinstein: (1930– 2008) Director Department of Environmental Health Sciences 30 años después #SEOM 2017

Cambios genéticos y epigenétios Aspectos Moleculares: ¿Cuántos mecanismos moleculares intervienen en la carcinogénesis ? Microambiente tumoral: reclutamiento celular Mecanismos Inmunológicos/ inflamatorios https: //doi. org/10. 3892/or. 2016. 4660

Aspectos Moleculares : • Fases a considerar: • Prevención • Intercepción • Posibles dianas moleculares • Agentes farmacológicos candidatos a quimioprevención

Estudio de los aspectos moleculares de la prevención: Ciencias -Ómicas “-Ómica”: neologismo ( inglés Omics) que en Biología Molecular se utiliza como sufijo para referirse al estudio de la totalidad o del conjunto de algo, como genes, organismos de un ecosistema, proteínas… y las relaciones entre ellos. Las principales ómicas : • Genómica: conjunto de ciencias y técnicas dedicadas al estudio integral del funcionamiento, el contenido, la evolución y el origen de los genomas • Interactómica: estudio del conjunto de interacciones entre distintas biomoléculas en un entorno determinado, centrada especialmente en el estudio de interacciones entre proteínas. • Metabolómica: estudio sistemático de las huellas únicas que dejan los procesos celulares específicos en su paso", es decir, el estudio del perfil de los metabolitos (moléculas pequeñas) de una muestra biológica. • Metagenómica: estudio del material genético, el cual es obtenido directamente de muestras ambientales. Éste amplio campo también puede ser conocido como: genómica ambiental, ecogenómica o genómica de la comunidad. • Transcriptómica: estudio del conjunto de ARN (ARNr, ARNt, ARNm, ARNi, mi. ARN) que existe en una célula, tejido u órgano. Hamers, Laurel. «Big biological datasets map life's networks; Multi-omics offers a new way of doing biology» . sciencenews. org

Estudio de los aspectos moleculares de la prevención: Ciencias -Ómicas • Proteómica: estudio a gran escala de las proteínas, en particular de su estructura y función. • Epigenómica: • Lipidómica: estudio comprensivo de los Lipidomas, incluyendo, entre otros, aspectos genéticos, fisiológicos, patológicos. La identidad de la totalidad de los lípidos de un organismo es, por lo tanto, referida colectivamente como el lipidoma. • Nutrigenómica : estudio de los alimentos y su bioactividad mediante técnicas masivas de análisis como la transcriptómica, la proteómica y la metabolómica. Pretende profundizar en cómo los alimentos repercuten en la prevención o la evolución de las enfermedades • Secretómica: estudio del conjunto de proteínas secretadas (secretoma) por una determinada célula, tejido u órgano • Glicómica: estudio comprensivo de los glicomas, incluyendo, entre otros, aspectos genéticos, fisiológicos, patológicos. La identidad de la totalidad de carbohidratos de un organismo es, por lo tanto, referida colectivamente como el glicoma. Hamers, Laurel. «Big biological datasets map life's networks; Multi-omics offers a new way of doing biology» . sciencenews. org

Análisis moleculares: ADN y ARN Los avances tecnológicos progresivos en secuenciación molecular Enorme capacidad de generación de datos: producción de varios millones de secuencias de tamaño discreto (entre 35 y 400 pb) en varios días de reacción (de 1 a 12 días) cada una de las posiciones sometida a estudio es secuenciada decenas o centenares de veces.

NGS VENTAJAS: - Abaratamiento muy sustancial de costes - Proporciona mucha más información a la vez ( paneles completos de genes) - Capaz de detectar muchos tipos de alteraciones: mutaciones, inserciones-delecciones, CNVs, reordenamientos PRINCIPALES APLICACIONES NOVEDOSAS: - Secuenciación genómica completa: DNA germinal y tumoral; Mutaciones puntuales y reordenamientos - Exones, intrones y secuencias intergénicas - Secuenciación del transcriptoma: Mide niveles de Expresión de RNA total, mensajero o estructural. La principal ventaja es la elevada sensibilidad y seguridad para detectar niveles de RNA elevados o distintivos, p. ej. • uso diferente que de un exón hacen las células tumorales respecto a las no tumorales • Identificación de RNA raros ( sustitución de bases, expresión especñifica de alelos. . • Identificación de RNA que son productos de genes de fusión por reordenamientos anómalos ( característicos en algunas neoplasias como LNH, sarcomas. . . ) - Secuenciación epigenómica: tras aislamento de DNA metilado mediante metil-DNA inmunoprecipitación u otros métodos 10

Estudio de los aspectos moleculares de la prevención: BIOINFORMÁTICA • Aplicación de tecnologías computacionales a la gestión y análisis de datos biológicos. • Ingeniería Informática: análisis de datos, simulación de sistemas o mecanismos biológicos en el nivel molecular. • El núcleo principal de estas técnicas se encuentra en la utilización de recursos computacionales para investigar problemas sobre escalas de tal magnitud que sobrepasan el discernimiento humano. • Campos de investigación: alineamiento de secuencias, predicción de genes, montaje del genoma, alineamiento estructural de proteínas, predicción de estructura de proteínas, predicción de la expresión génica, interacciones proteína-proteína, y modelado de la evolución. • Herramientas matemáticas para extraer información útil de datos producidos por técnicas biológicas de alta productividad (ej NGS) • En particular, el montaje o ensamblado de secuencias genómicas de alta calidad desde fragmentos obtenidos tras la secuenciación del ADN a gran escala es un área de alto interés. • Otros objetivos incluyen el estudio de la regulación genética para interpretar perfiles de expresión génica utilizando datos de chips de ADN o espectrometría de masas. European Bioinformatics Institute (2006). «What is Bioinformatics? » U. S. Department of Energy Genome Research Programs (2008). «PRIMER: Genomics and Its Impact on Science and Society: The Human Genome Project and Beyond» Huerta, M et al. (17 de julio de 2000). «NIH working definition of bioinformatics and computational biology»

Integrando todo: ¿Cuáles son las principales vías moleculares abiertas hacia la prevención del cáncer? 1. A partir de análisis genéticos y genómicos 2. Nutrigenética y Nutrigenómica 3. Otras aproximaciones moleculares 4. Vías abiertas a quimioprevención e intercepción #SEOM 2017

Análisis genéticos y prevención del cáncer : Potenciales utilidades 1 - Detección de personas de alto riesgo genético ( Mutaciones germinales) 2 - Detección de personas de alto riesgo por alteraciones somáticas que predicen alto riesgo de cáncer: • metilación de ciertos genes ( CDKN 2 A, RASSF 1 A, ARH 1, MGMT, and RARβ) en tejidos epiteliales ( mucosa bronquial, mucosa oral, esputo) predictores de alto riesgo de cáncer de pulmón • marcadores metilados medidos en heces para detección de lesiones premalignas de alto riesgo para CCR • otros marcadores metilados aislables en plasma ( methylated SEPT 9) Brothers JF, . BMC Med 2013; 11: 168. Zhang World. JGastroenterol 2014; 20(38): 14040– 50. Imperiale NEngl. JMed 2014; 371(2): 187– 8. Church Gut 2014; 63(2): 317– 25.

Análisis genéticos y prevención del cáncer : Potenciales utilidades 3 - Detección de alteraciones somáticas en lesiones premalignas con capacidad predictiva sobre el riesgo de progresión Tratar a las adecuadas / Evitar sobretratar las que no van a progresar: CDIS 4 - Marcadores biomodulables de la eficacia de diversos agentes de quimioprevención: En mujeres sanas, investigado para la quimioprevención del CM: • detección de genes regulados al alza o a la baja; • metilación o demetilación con el uso de diversos agentes Solin Natl. Cancer Inst 2013; 105(10): 701– 10. Russo. Genes(Basel)2014; 5(1): 65– 83.

Análisis genéticos y prevención del cáncer : Potenciales utilidades 5 - Búsqueda de dianas terapéuticas para lesiones genómicas: • fusión genética bcr-abl Cromosoma Filadelfia de la LMC, cuyo producto proteíco es diana para ttos especificos ( Imatinib, Nilotinib, dasatinib. . ) • Mutaciones especificas de EGFR ( exón 19) • Mutaciones germinales o somáticas de BRCA para tto con i. PARP Estudios de prevención en sujetos de alto riesgo con mutaciones específicas Russo. Genes(Basel)2014; 5(1): 65– 83. Meerzaman, Seminars in oncology (Vol. 43, No. 1, pp. 36 -48). .

Análisis genéticos y prevención del cáncer : Potenciales utilidades 6 - Identificación y reversión de cambios epigenéticos: - inhibidores de la metilación del DNA: azaticidina ( excesivamente tóxico para prevención actual, pero abre una vía de investigación…) - Histona-deacetilasas - Nutrigenética y Nutrigenómica: La identificación de los cambios epigenéticos provocados por factores carcinógenos conocidos habituales (Obesidad- dieta-alcohol-ejercicio físico) abre vías para la investigación del diseño de dietas específicas preventivas Algunos ej: • Resveratrol ( componente en uvas, vino tinto, cacahuetes, bayas rojas): actividad in vitro en la vía de BRCA 1 por cambios en la metilación del promotor. • Arándanos: capaces de prevenir la actividad de la colitis ulcerosa en ratones por hipermetilación del DNA • Frutos rojos: disminuyen la metilación del promotor de genes supresores de tumores tales como DKK 3 Meerzaman, D. , Dunn, B. K. , Lee, M. , Chen, Q. , Yan, C. , & Ross, S. (2016, February). The promise of omics-based approaches to cancer prevention. In Seminars in oncology (Vol. 43, No. 1, pp. 36 -48). WB Saunders

Nutrigenética Y Nutrigenómica Estudio interrelación entre variaciones genéticas individuales y sensibilidad a los nutrientes y las enfermedades. Nutrigenética: analiza como la variabilidad del genoma afecta al uso de nutrientes y a la aparición de enfermedades relacionadas Objetivo: formular recomendaciones en relación a los riesgos y beneficios de utilizar dietas o compuestos nutricionales específicos para cada persona. “nutrición individualizada” óptima para requerimientos personalizados del individuo Nutrigenómica: estudia el efecto de los nutrientes en la actividad génica, conformando un perfil metabólico en cada individuo (proteínas, metabolitos, etc), Objetivo: prevención de patologías por medio de la ( regulación génica) x dieta. Diseño de dietas en función de los requerimientos específicos de cada persona a partir de la información contenida en su genoma #SEOM 2017

A pesar de este auge comercial y empresarial alrededor de la nutrigenómica , parece necesario atemperarlo con una cierta dosis de precaución, ya que hasta la fecha todavía son escasos los estudios que respaldan la validez clínica de marcadores nutrigenéticos específicos y sus diversas interrelaciones tanto con otros genes como con factores . ambientales #SEOM 2017

Otras aplicaciones “Personalizadas”: microarrays de genotipado • Tellme. Gen: España. Kit PVP = 399 € • 23 and. Me: USA. Kit PVP = $77 - $179 Curiosidades: Parkinson, Alzheimer, intolerancia a la lactosa. . . Ascendencia genética reciente…. % de Neandertal. . . • Genetic. Concep: Francia. Kit = 249 € Curiosidades: Grupo completo de "Brain DNA testing" • Mia. DNA: UK, 119 - 380 € Curiosidades: Evaluaciones pedíátricas predictivas que ayudan a la crianza y orientar la educación de los niños. . Sondas (representan a los genes a analizar) marcadas con fluorocromos, fijadas sobre un sustrato sólido ( sílice, cristal) que se exponen a las moléculas diana ( la muestra). Tras hibridación se mide la fluorescencia ( proporcional al DNA específico de la muestra) Algunos venta directa al público en España Funcionamiento habitual: - venta de Kitt ( instrucciones + recogida muestra) - se envia al laboratorio - se reciben los resultados por correo o web de acceso seguro El “boom” de los test genéticos - UCrea https: //repositorio. unican. es/xmlui/handle/10902/11647 de J González Gómez - 2017 #SEOM 2017

PVP= 399 Microarray +900 SNPs, extraídos de artículos de alto impacto científico con un mínimo de 700 casos y controles y resultados estadísticamente significativos con p> 0, 005 15 #SEOM 2017

Otras aplicaciones “Personalizadas”: microarrays de genotipado La FDA ha observado lo siguientes problemas importantes: análisis de datos defectuoso, Relevancia clínica exagerada, Datos fraudulentos, Falta de trazabilidad / Falta de control Diseño deficiente de estudio clínico, Rendimiento clínico inaceptable, Etc. “ La aprobación de la prueba de 23 and. Me ( en abril de 2017 por la FDA) es sorprendente. Las preocupaciones sustanciales sobre la utilidad clínica y la interpretación potencialmente inapropiada permanecen a pesar de los avances en el campo de la investigación genómica” #SEOM 2017

Otras vías innovadoras de prevención del cáncer … imprecisiones, elucubraciones y vaguedades…. #SEOM 2017

Otras vías innovadoras de prevención del cáncer … y explicaciones teóricas que pueden ser el germen de una fructífera investigación… … o no… #SEOM 2017

PERSONALIZAR la prevención del cáncer : ¿ Qué llevarse para la práctica clínica actual ? 30 -50% de todos los casos de cáncer - Tabaco - Alcohol - Dieta, obesidad e inactividad física - Infecciones - Carcinógenos medioambientales El primer paso de Personalizar la Prevención es Evaluación individual de todos los factores biológicos y medioambientales a la que está expuesto el consultante #SEOM 2017

Aspectos moleculares de la prevención: ¿ Qué llevarse para la práctica clínica actual ? 1. ¿Son útiles las medidas preventivas generales de cáncer a los pacientes personalizados por alto riesgo familiar? #SEOM 2017

2. ¿Qué es aplicable en la actualidad de “prevención personalizada” basada en factores moleculares? ? ? #SEOM 2017

3. ¿Qué es aplicable en la actualidad de la quimioprevención personalizada basada en la estimación del riesgo ? #SEOM 2017

4. Test “ómicos” en la actualidad ¿ para quien y para qué? Actuales de test genéticos a disposición pública y principales problemas (a) Enfs Monogénicas 1 a) Correlación variable entre genotipo- fenotipo (b) Farmacogenómicos 1 b) Multifactoriales (CYP 2 D 6), escasa aplicación clínica directa (c) Predictivos: metabolopatías, aptitudes físicas, salud osteomuscular… 2) Escasa correlación genotipo-fenotipo, influencia medioambiental no controlable. • Alarmistas: generan pruebas médicas y tratameintos innnecesarios o no probados • Falta de concordancia/ reproductibilidad: para la misma persona diferentes plataformas/ test ofrecen resultados diferentes d) Nutrigenómicos: adelgazantes y protectores (e) Test de Identidad ( ADN) 3) Test éticamente y legalmente cuestionables: test de paternidad y filiación; robo de muestras de ADN PROBLEMA FUNDAMENTAL: Nuestro conocimiento del genoma es bastante rudimentario, comparable al Disco de Festo: uno puede entender un carácter individual pero en modo alguno interpretar el texto. #SEOM 2017

- Elevado y creciente Nº laboratorios privados ofrecen una amplia variedad de servicios de pruebas genéticas - Modelo de negocio creciente, directo al consumidor - Sin un asesoramiento genético adecuado, que debería integrado en el proceso de pruebas genéticas, e inseparable del mismo - “En la práctica, a pesar de los reclamos extravagantes del nombre de las pruebas, el nivel actual de entendimiento científico es insuficiente para evaluar con precisión el riesgo…. ” Department of Pharmacy, School of Health Sciences, University of Patras, University Campus, Rion, Patras 26504, Greece European Society of Human Genetics. (2010). Statement of the ESHG on direct-to-consumer genetic testing for health-related purposes. European Journal of Human Genetics, 18(12), 1271. Hall, J. A. , Gertz, R. , Amato, J. , & Pagliari, C. (2017). Transparency of genetic testing services for ‘health, wellness and lifestyle’: analysis of online prepurchase information for UK consumers. European Journal of Human Genetics. Chokoshvili, D. , Vears, D. F. , & Borry, P. (2017). Growing complexity of (expanded) carrier screening: Direct-to-consumer, physicianmediated, and clinic-based offers. Best Practice & Research Clinical Obstetrics & Gynaecology. #SEOM 2017

Conclusiones: ¿Prevención poblacional o prevención personalizada? Aspectos moleculares de la prevención Carcinogenesis, 37(1), 2 -9. 2015 A finales de la 2ª Década del S. XXI, cuando vivimos cotidianamente avances en nanotecnología que hace unas décadas eran inconcebibles, la evaluación clínica meticulosa y precisa sigue siendo el mejor y más adecuado punto de partida para un asesoramiento personalizado … tb. en la prevención primaria del cáncer. #SEOM 2017

15 Oct 2017 !!! #SEOM 2017