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Neurofisiologia

MICROBIOLOGIA

BACTERIOLOGIA

GENÔMICA E GENÉTICA DO CÂNCER

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BASE GENÉTICA DO CÂNCER

O câncer não é uma doença única, é um processo caracterizado por proliferação

celular descontrolada, que foge aos diferentes mecanismos de controle, devido ao mau

funcionamento de um grupo de genes e leva a formação de uma massa, conhecida

como neoplasia, que pode ser benigna ou maligna. Para ser considerada câncer, exige-

se um comportamento maligno caracterizado por capacidade de invasão tecidual local

ou a distância (metástase).

Existem 3 principais classes de câncer: (I) sarcoma, que é composto por tecido

mesenquimal (ossos, músculos, tecido conjuntivo ou sistema nervoso), (II) carcinoma,

constituído de tecido epitelial (células que revestem intestino, brônquios e ductos

mamários) e os (III) neoplasmas malignos hematopoiéticos e linfoides, como as

leucemias e linfomas.

O processo de desenvolvimento do câncer é multifatorial, geralmente

decorrente de uma mistura de fatores genéticos, epigenéticos e ambientais.

O câncer é um doença extremamente grave, que quando não tratada pode levar

à morte. Por isso é fundamental identificar grupos de pessoas suscetíveis e fatores de

risco, visando sempre o diagnóstico precoce e o tratamento imediato.

Muitas mutações ocorrem diariamente em todos os seres vivos, mas nem todas

levam ao desenvolvimento do câncer, muitas células mutantes apenas perdem a sua

função ou morrem. Apenas as mutações oncogênicas permitem o desenvolvimento da

doença.

Uma vez iniciado, o câncer vai somando mutações em outros genes, gerando

uma cadeia de eventos que perpetuam a sua existência. O clone original de células

mutadas cria múltiplas linhagens, de graus variáveis de malignidade, que se sobrepõem

e tornam uma neoplasia maligna.

O desenvolvimento do câncer (oncogênese) está relacionado a mutações em

um ou mais genes que levam a hiperproliferação de células cancerígenas. Essas

mutações podem ocorrer em genes que regulam o crescimento celular ou a apoptose,

por exemplo.

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Existem basicamente dois grupos: (I) as síndromes do câncer hereditário, que

são devido a uma mutação inicial em uma célula germinativa, portanto, presentes em

todas as células do corpo, e o (II) câncer esporádico, na qual a mutação inicial encontra-

se em uma única célula somática, que a partir de mitoses sucessivas cresce e

desenvolve a neoplasia.

Mutações condutoras Mutações passageiras

Envolvidas com a oncogênese.

Conferem vantagem no crescimento

clonal das células tumorais.

Não envolvidas com a oncogênese.

Não conferem vantagem no

crescimento clonal das células

tumorais.

Os genes condutores podem ser divididos em duas categorias funcionais: proto-

oncogenes e genes supressores tumorais.

• Proto-oncogene

É caracterizado por um gene que normalmente estimula a proliferação celular

ou inibe a morte celular e que quando mutado é ativado e dá origem a um oncogene.

As causas dessa ativação podem ser alterações genéticas de origem hereditária,

causadas por vírus, agentes químicos, irradiações ou ainda por mutações pontuais.

ATIVAÇÃO DE UM PROTO-ONCOGENE

O proto-oncogene RAS, normalmente codifica uma proteína que

estimula a sobrevivência da célula e quando sofre uma mutação pontual

transforma-se no oncogene RASG12V. Esse gene mutado impede que

essa proteína fique sujeita a auto inativação, mantendo o sinal pró-

proliferativo por tempo indeterminado. Isso levará a um crescimento

celular descontrolado, e, portanto, à formação de um tecido neoplásico.

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• Oncogene

É um gene mutante cuja expressão resulta em estimulação anormal da divisão

e proliferação celular, ou redução da apoptose.

• Genes supressores de tumor (TSGs)

São genes que normalmente restringem o crescimento e divisão celular, assim

como estimulam a apoptose para manter o equilíbrio entre as células. Alguns desses

genes estão relacionados ao reparo do DNA, prevenindo o acúmulo de mutações em

genes relacionados ao câncer. Assim, podemos fazer uma analogia como se os genes

supressores tumorais fossem freios que impedissem as células de se tornarem

cancerosas.

Existem dois tipos de TSGs, os protetores, que regulam diretamente o

crescimento celular, e os de manutenção, que estão envolvidos no reparo de danos no

DNA e na manutenção da integridade genômica. A perda de função desses genes

aumenta a instabilidade gênica, impedem que a célula pare no ciclo celular ou seja

eliminada, contribuindo para o desenvolvimento tumoral.

GATEKEEPERS

(genes protetores)

CARETAKERS

(genes de manutenção)

Genes de suscetibilidade para câncer,

que regulam diretamente o ciclo

celular.

Exemplos: TP53, RB1, APC

Genes que atuam reparando danos no

DNA, mantendo a integridade

genômica e evitando a instabilidade

genética.

Sozinhos não induzem a formação de

neoplasia, pois alterações nesses genes

não conferem vantagens proliferativas

à célula, mas facilitam a ocorrência de

mutações nos genes gatekeepers, as

quais darão início à carcinogênese.

Exemplos: TP53, BRCA1 e BRCA2, MLH1,

MSH2, PMSL1

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Como você pode notar, o gene TP53 está presente nas duas categorias, pois

exerce funções das duas, não à toa ele é chamado de “guardião do genoma”, e sua

mutação está presente em mais de 50% dos tumores. Além disso, está intimamente

relacionado à síndrome de LiFraumeni.

Mutações nos TSGs contribuem para a malignidade neoplásica por meio do

mecanismo de perda de função de ambos os alelos de um gene. Isso pode ser

explicado pela teoria dos dois eventos da origem do câncer.

Em síndromes do câncer hereditárias (mais comuns por alteração em TSGs do

que em oncogenes), ocorre uma mutação inicial dos genes supressores de tumor em

células de linhagem germinativas, caracterizando o primeiro evento, que altera um dos

alelos. Sequencialmente ocorrerá um segundo evento, agora somático (mutação

gênica direta em células de linhagem somática, deleção, silenciamento transcricional ou

perda da heterozigose), que inativará o segundo alelo. Após esses dois eventos a célula

perde os dois alelos do mesmo gene, originando o tumor.

• Silenciamento gênico

Decorre de alterações epigenéticas como metilação do DNA e alterações da

cromatina, dificultando o acesso dos fatores de transcrição ao DNA. Como essa

alteração epigenética é transmitida de forma estável por meio das mitoses, se

comporta como uma mutação gênica, apesar de não a ser.

• Perda da heterozigose

Além das mutações e das alterações epigenéticas, geneticistas descobriram esse

mecanismo durante estudos sobre mutação no gene RB1, relacionado ao

retinoblastoma. Nos tecidos normais encontraram alelos heterozigotos para essa

mutação, e no tecido neoplásico, encontraram apenas um alelo do par de

cromossomos homólogos.

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RESUMO DOS GENES CONDUTORES DA CARCINOGÊNESE:

CARACTERISTICA ONCOGENE GENE

SUPRESSOR

DE TUMOR

MUTAÇÃO Dominante Recessiva

MECANISMO DE

AÇÃO

Mutação

pontual,

translocação,

amplificação

gênica,

inserção viral

ativadora

Mutação

pontual,

perda

alélica,

metilação,

inserção

viral

ativadora

EVENTOS

NECESSÁRIOS

Um evento Dois

eventos

(um em

cada alelo)

ASSOCIAÇÃO Incomum Comum

“A” representará o alelo mutado previamente, originado de células

germinativas dos progenitores, e “a” o alelo normal. Definindo o primeiro

evento do desenvolvimento do câncer.

TODOS OS TECIDOS = Aa

Um segundo evento é necessário para o desenvolvimento do câncer,

e, nesse exemplo, ocorre por meio da perda da heterozigose do gene em

questão, no tecido afetado. O alelo “a” normal se perde por deleção,

recombinação mitótica ou não disjunção.

TECIDO NORMAL = Aa

TECIDO NEOPLÁSICO = A_

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COM CÂNCER

HEREDITÁRIO

FUNÇÃO

PROTEÍNAS

CODIFICADAS

Fator de

crescimento,

receptores

de fatores de

crescimento,

proteínas de

transdução

de sinal e

fatores de

transcrição

Proteínas

envolvidas

no controle

do ciclo

celular, no

reparo do

DNA, e na

indução da

apoptose

EXEMPLOS MYC, K-RAS,

RET

TP53, BRCA1,

RB1

Vamos ver agora algumas doenças relacionadas aos mecanismos previamente

descritos:

1. Retinoblastoma: Tumor maligno originado na retina, tendo como principal sinal

clínico a leucocoria, identificada no “teste do olhinho” (teste do reflexo vermelho)

dos recém-nascidos, causado por uma alteração (mutação direta, silenciamento

gênico, perda de heterozigose, etc), no gene RB1 (TSG protetor) que codifica uma

proteína que controla o ciclo celular, alternando ciclicamente as formas proteicas

de hipo para fosforilada. Quando hipofosforilada essa proteína impede que a célula

entre na fase S do ciclo celular, mas à medida que se torna fosforilada, permite a

entrada da célula no estágio S, levando à síntese de DNA. Mutações nesse gene

levam à perda de um ponto de checagem da mitose, fazendo com que a célula

permaneça no estágio S, acarretando proliferação descontrolada. O retinoblastoma

pode ocorrer na forma esporádica ou hereditária, sendo que nessa última costuma

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ser bilateral e mais precoce, devido a mutação original ocorrer em células

germinativas e, portanto, estar presente em todas as células do paciente. Na forma

esporádica são necessários dois eventos somáticos na mesma célula para inativação

dos dois alelos e consequentemente, aparecimento do retinoblastoma, levando,

geralmente, ao aparecimento unilateral e em idades mais avançadas.

Relembre rapidamente as fases do ciclo celular no esquema abaixo:

Ciclo celular

G1: Acúmulo de materiais

necessários para a duplicação

do DNA.

S: Duplicação do DNA.

G2: Continua crescendo e se

preparando para a mitose.

M: Mitose

INTERFASE

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2. Síndrome de Li-Fraumeni: Causada por uma alteração no gene TP53 (TSG de

manutenção), que codifica a proteína p53, que age por si só interrompendo a

divisão celular, reparando o DNA e induzindo apoptose quando um erro irreparável

é detectado. Uma mutação nesse gene anula todas essas funções e predispõe o

aparecimento de inúmeras mutações que poderão desencadear uma neoplasia

maligna.

3. Neurofibromatose tipo 1: O gene envolvido nessa doença é o NF1 (TSG

controlador), encontrado no braço longo do cromossomo 17. A proteína transcrita

por esse gene, a neurofibromina, interage com um membro da família gênica RAS,

para regular a proliferação celular. Mutações no gene NF1 implicam em falhas na

regulação do crescimento celular, levando à formação dos neurofibromas e de

outros tipos de tumores.

4. Câncer de mama familiar: o câncer de mama pode ser esporádico ou hereditário.

Foram descritos diversos genes relacionados ao câncer de mama hereditário,

porém os principais são os genes BRCA1 e BRCA2 que juntos são responsáveis por

aproximadamente metade dos cânceres de mama familiares autossômicos

dominantes. Esses genes atuam como supressores tumorais, participando na

resposta celular a danos, principalmente no reparo do DNA dupla fita. Mutações

nesses genes também predispõem ao câncer de ovário, pâncreas, próstata,

estômago e melanoma.

5. Câncer do cólon hereditário: o câncer colorretal é uma das formas mais comuns de

câncer, sendo responsável por aproximadamente 15% de todos os câncer nos

Estados Unidos. A maior parte dos casos é esporádica, porém uma pequena parcela

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é hereditária e decorrente de duas condições autossômicas dominantes – a

polipose adenomatosa familiar (PAF) e a síndrome de Lynch.

5.1. Polipose adenomatosa familiar: além da PAF existe uma subvariante

denominada Síndrome de Gardner. O gene responsável por essas condições é o

APC (TSG controlador), que codifica uma proteína citoplasmática que regula a

produção de β-catenina. A β-catenina é uma proteína, que na sua forma livre

tem função de reparo do epitélio do cólon, mas quando ele não necessita de

reparos, encontra-se ligada num grande complexo proteico. O gene APC induz

fosforilação e degradação de qualquer molécula livre quando o epitélio se

encontra íntegro. Uma mutação nesse gene leva ao acúmulo de β-catenina

livre, que migra para o núcleo celular e ativa genes de proliferação celular, que

fica descontrolada, e, portanto, surgem neoplasias.

5.2. Câncer hereditário não-polipose do cólon (HNPCC – TSG de manutenção):

também conhecida como síndrome de Lynch, é herdada de maneira

autossômica dominante e corresponde a 5 – 15% de todos os carcinomas de

cólon. Inclui duas variantes: Síndrome de Lynch I e II. Na primeira, os indivíduos

apresentam predominantemente carcinomas de cólon, porém na segunda além

dos tumores de cólon também ocorrem câncer de endométrio, mama, ovário,

estômago, entre outros. Os principais genes envolvidos são MLH1, MSH2 e MSH6

e PMS2, relacionados ao reparo do DNA, principalmente o pareamento de bases

incorreto. As mutações nesses genes levam a instabilidade gênica conhecida

como erro positivo de replicação (RER+). Devido a essa instabilidade, muitas

mutações secundárias irão acontecer, entre elas citamos a do gene APC

(mecanismo descrito acima) e do gene TGFBR2, que codifica um receptor de um

fator de crescimento, que quando fosforilado inibe a divisão de células do

intestino, esse gene é composto por uma sequência de 10 adeninas, a mutação

leva à deleção de uma delas em ambos os alelos desse gene, resultando em

perda da função desse receptor e, consequentemente, perda do controle sobre

o crescimento celular.

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CÂNCER ESPORÁDICO

Por definição, câncer esporádico é aquele que ocorre em pessoas que não

apresentam história familiar relacionada àquele tipo de câncer e/ou não possuem

alterações herdadas em seu DNA que poderiam predispor ao aparecimento daquele

tipo de tumor. A maioria dos tumores é esporádico e já foram descritos diversos

mecanismos relacionados à sua ocorrência:

ANEUPLOIDIAS, ANEUSSOMIAS E AMPLIFICAÇÃO GÊNICA

Algumas mudanças citogenéticas se intensificam com o progredir do câncer. Em

estágios mais avançados, diversas alterações se somam, incluindo mudanças numéricas

ou estruturais nos cromossomos, como as aneuploidias (alteração no número de

cromossomos) e aneussomias (perda de um segmento cromossômico). Na

amplificação gênica existem muitas cópias adicionais de um segmento do genoma,

mudando, por exemplo, alguns sítios de ação de quimioterápicos, isso pode causar

resistência ao tratamento.

Cada tipo neoplásico tem características específicas. Existem mudanças que

ocorrem apenas em tecidos de disseminação metastática e outras características do

sitio primário do câncer.

MicroRNA

Existem genes que codificam proteínas através do complexo DNA/RNAm/proteína,

e existem outros genes que não as codificam, os RNAs não-codificantes (ncRNAs).

Esses ncRNAs podem atuar como genes supressores tumorais ou oncogenes, e dentro

desse grupo encontramos os microRNAs (miRNA), que exercem efeitos regulatórios,

ligando-se a uma região não traduzida do RNAm alvo.

Os miRNA se localizam em porções frágeis do genoma, como os pontos de quebra

cromossômica, de perda de heterozigose, locais de translocações, deleções,

amplificações e integrações virais (como por exemplo: HPV). Os miRNA que atuam no

desenvolvimento do câncer são chamados oncomiR.

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TELÔMEROS

Durante a replicação semiconservativa do DNA, a DNA polimerase abre a dupla

hélice e inicia uma cópia a partir da fita molde, e assim vai replicando o DNA. Porém,

essa enzima não consegue finalizar o seu trabalho, e para isso utiliza a telomerase. A

partir do momento de troca de enzimas – da DNA polimerase para a telomerase –

temos a parte cromossômica chamada de telômero. A medida que vão ocorrendo

mitoses, a atividade da telomerase diminui, e ocorre o encurtamento dos telômeros,

até que em certo momento essa extremidade do cromossomo fica danificada. Então a

célula para de se dividir e entra em apoptose. É isso que corre em uma célula NORMAL.

Uma mutação do gene codificador da telomerase impede que a célula sinalize a

apoptose, deixando que cromossomos danificados continuem se multiplicando. A

INIBIÇÃO da telomerase está sendo estudada como uma nova abordagem ao

tratamento do câncer.

EXPRESSÃO GENÉTICA E ASSINATURAS

O perfil de expressão gênica pode orientar o diagnóstico e o tratamento dos

pacientes. A medida de expressão de RNAm em uma amostra compreende um perfil

específico dela. Através dessa técnica pode-se encontrar e organizar dados e perfis que

se relacionam, com o intuito de criar ASSINATURAS.

Exemplo: Um perfil de expressão gênica pode estar mais presente no tumor “A”

do que em “B”, dando ao tumor “A” uma assinatura genética diferente de “B”. Isso

aumenta a capacidade de discriminação entre diferentes tumores, complementando a

via com os critérios padrões, como aparência histológica e marcadores citogenéticos.

Na existência de um tumor desconhecido, ele também poderá ser classificado como

“A-semelhante”, “B-semelhante”, ou ainda “sem semelhanças conhecidas”.

Assinaturas diferentes também podem ser correlacionada com resultados clínicos

diferentes. Com esse conhecimento podemos individualizar os pacientes, sempre

adequando a melhor terapêutica disponível e prevendo com maior acurácia sobre o

prognóstico.

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CÂNCER E O AMBIENTE

Por ambiente entende-se: alimentos, radiações (natural ou artificial), agentes

químicos e/ou vírus, que atuam como mutágenos.

O risco aumentado devido a radiação depende da idade de exposição, ele é

maior para crianças com menos de 10 anos e idosos. Vamos lembrar que a radiação é

muito mais perigosa para indivíduos que já apresentam defeitos inatos de reparo do

DNA do que para a população em geral, pois essas pessoas já possuem o primeiro

evento do desenvolvimento cancerígeno, a radiação seria apenas responsável pelo

segundo evento.

Entre os carcinógenos químicos, vamos citar o tabaco. O cigarro possui

hidrocarbonetos que são convertidos em substâncias altamente reativas (epóxidos),

que danificam o DNA. O fato de apenas algumas pessoas fumantes desenvolverem

câncer de pulmão se deve a uma interação ambiental e gênica. Geralmente, as que

desenvolvem câncer possuem uma enzima muito mais eficiente na conversão dos

hidrocarbonetos em epóxidos, já as que não desenvolvem câncer, possuem uma

enzima com “baixa induzibilidade”, portanto, os níveis de epóxidos produzidos serão

menores, apesar da exposição aos hidrocarbonetos presentes no cigarro.

FATOR CÂNCER EXPOSIÇÃO RISCO

RELATIVO

Tabaco Pulmão

Laringe

+ 25 cigarros/dia

+35 cigarros/dia

24,5

15 a 18

HPV 16 Colo de útero Infecção 11,8

Aflatoxinas

Carcinoma

hepatocelular

Alimentos contaminados

(milho, amendoim e

arroz)

2,4

Radiação UV Pele (melanoma) Exposição cutânea 1,9

Terapia Reposição Carcinoma de Medicação (mais de 5 1,35

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Hormonal (TRH) mama anos)