Investigando a Base Gen

1
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS GRADUAÇÃO EM
BIOTECNOLOGIA DISCIPLINA DE GENÔMICA II Profª,
Dra. Fabiana Seixas
Investigando a Base Genética do Câncer Câncer
Colorretal Câncer de Mama
Angela Casaril Caciara Souza Laísa Camerini da
Rosa Michelle Hornes Natália Al-Alam Rafaely
Severo
Pelotas, 16 de Maio de 2012
2
TEMAS ABORDADOS

• Objetivo
• Câncer Colorretal
• 2.1 Introdução
• 2.2 Fatores de Risco
• 2.3 Anatomia
• 2.4 Patologia
• 2.5 Diagnóstico
• 2.6 Os genes e suas mutações
• 2.7 Mecanismos de Reparo
• 2.8 Artigos
• Câncer de Mama
• 3.1 Genes BRCA1 e BRCA2
• 3.2 Mutações dos genes BRCA1 e BRCA2
• 3.3 Mutações específicas em determinadas
  populações Judeus Ashkenazi
• 3.4 Fatores de risco para o câncer de mama
• 3.5 Câncer de ocorrência esporádica
• 3.6 Estimativas
• 3.7 No Brasil
• 3.8 Índice de incidência e mortalidade

3
1. Objetivo

• O presente trabalho tem como objetivo relatar
  sobre as características principais bem como
  sobre a genética de dois tipos de cânceres, que
  afetam largamente a população mundial.

4
2. Câncer de Cólon retal
5
2.1 Introdução

• Adenomas neoplasias de origem benigna.
• Carcinomas neoplasias de origem maligna.

6
85
15
X
Esporádico, não familiar
Hereditário
Acúmulo de agentes carcinogênicos na mucosa
colorretal
PAF Polipose adenomastosa familiar
HNPCC Síndrome do câncer colorretal hereditário
sem polipose.
O CCR é a terceira neoplasia mais frequente no
mundo.

• 20.000 novos casos de CCR por ano
• 6.000 óbitos

7
Compreensão da carcinogenese começou com
CCR Volgestein et al. Variação da expressão
gênica na sequência adenoma-carcinoma
A degeneração de um tecido normal até o
surgimento de um câncer é consequência de um
acúmulo de mutações de genes que expressam
proteínas com ação sobre o ciclo celular.
Sequência de mutações dos genes APC k-ras 
DCC p53
8
PAF (Polipose adenomatosa familiar)
Acúmulo de mutações genéticas
Carcinogênese por múltiplos passos
Epitélio do colon normal
Adenoma displásico
Carcinoma invasivo
9
Sequência adenoma-carcinoma demonstrada por
Vogelstein e colaboradores.
10

• 2.4 Patologia

Vantagem de crescimento
Acúmulo de mutações genéticas
CCR
Divisão, diferenciação e morte celular
11
2.2 Fatores de risco

• Cálcio, vegetais e fibras
• Gorduras saturadas, açúcar, álcool, carne
  vermelha.
• - Aumenta a concentração de ferro no lúmen
  intestinal, elevando a quantia de ROS, que causam
  danos oxidativos no DNA.

Tabagismo
Radiação
Câncer colorretal
Alimentação
Idade
Sedentarismo
12
2.3 Anatomia patológica
? Classificação do CCR, por Haggitt 1985.

• Nível 0 carcinoma in situ (lesões acima da
  muscular da mucosa)
• Nível 1 muscular da mucosa limitada à cabeça do
  pólipo
• Nível 2 colo do pólipo
• - colo transição entre o adenoma e o
  revestimento epitelial normal
• Nível 3 haste ou pedículo
• Nível 4 submucosa da parede intestinal na base
  do pólipo

13
? Atualmente, admite-se a existência de duas vias
genéticas para a carcinogênese colorretal

• Via da hipermutabilidade do DNA inativação de
  um dos alelos dos genes envolvidos no reparo do
  DNA.
• HNPCC

2. Via da instabilidade cromossômica ou perda da
heterozigose (LOH) inativação dos genes
supressores tumorais ou ativação do oncogene.
PAF
14
PAF Polipose adenomastosa familiar
Mutação no gene supressor tumoral APC

• ? Centenas a milhares de adenomas
• Adenomas extraintestinais também são
• comuns, particularmente no duodeno

15

• HNPCC Câncer colorretal hereditário sem
  polipose

Mutações nos genes de reparo do DNA
As células da mucosa intestinal acumulam erros de
replicação e assumem características neoplásicas.
16
A Genética e o Câncer
2.6 Os genes e suas mutações
O QUE SÃO GENES?
17
Indivíduo Homozigoto
Indivíduo Heterozigoto
18
Mutações - alterações na seqüência de
nucleotídeos
Alterações estruturais
Alterações funcionais
19
Segundo a visão da genética e da biologia
molecular, o câncer é o resultado de um processo
de múltiplas etapas, dirigidas por alterações
genéticas, levando ao surgimento de um clone de
células com vantagens proliferativas sobre as
demais.
Alterações genéticas

• Reguladores de crescimento fundamentais do
  aparato celular

Linhagem germinativa síndromes predisponentes
ao câncer
Mutações somáticas casos esporádicos de
neoplasias
20

• Oncogenes
• K-ras
• Genes supressores de tumor
• APC, DCC e p53
• Genes reparadores de DNA
• MSH2, MLH1, PMS1 e PMS2

21
O gene APC
Síndromes de polipose colônica ? FAP Alterações
no cromossomo 5
GENE APC
adenomatous poliposis coli
Braço longo do cromossomo 5
22
Gene APC
Proteína APC (300 kd)
Não possui similaridade de seqüência a qualquer
outra bem conhecida.
23
Proteína citoplasmática complexada a alfa e
beta-cateninas

• Regular a quantidade de b-catenina no citoplasma

B-catenina
Proteína de adesão

• Regulam importantes funções celulares como
  crescimento, diferenciação, migração,
  proliferação e morte celular.

24
Em condições normais...
B-catenina está ligada a E-caderina
Inibindo a progressão do ciclo celular
Se ocorrer mutação...
Aumento da porção livre de b-catenina
Gene APC codifica uma proteína truncada (inativas)
Núcleo
Genes de proliferação celular
25
Mutações germinativas no APC

• Mutações germinativas em um dos alelos do gene
  APC foram identificadas em aproximadamente 80
  dos indivíduos com polipose.

Mutações somáticas no APC

• Mutações somáticas no gene APC foram
  identificadas em mais de 60 dos casos de câncer
  colorretal esporádico, e em alguns casos,
  associado à perda de heterozigosidade para o
  braço longo do cromossomo 5 (5q).

A mutação do gene APC pode ser um evento precoce
ou até iniciador da maioria dos tumores que
surgem no cólon com potencial maligno.
26
Detecção de mutações do gene APC no DNA fecal de
pacientes com tumores colorretais.
Fonte New England Journal of Medicine
27
O gene K-ras
GENE K-ras
N-ras, H-ras e K-ras
Mutados em vários tumores humanos e animais
Braço longo do cromossomo 12
28
Mutações no K-ras

• O estado ativo da proteína causa alterações no
  padrão de crescimento da célula

GTPase-like
Estimula cascatas enzimáticas que levam á
progressão da célula no ciclo celular
29
Freqüência das Mutações no gene K-ras
30
A mutação mais freqüente
Transcrição de uma base do códon 12
13
61
Códon é a trinca de nucleotídeos que determinam
os aminoácidos componentes de proteínas.
. O tipo de mutação e a base em que ela ocorre
pode estar relacionada com compartimentos
biológicos e estados diferentes dos tumores
31
O gene p53
GENE p53
Proteína p53
Braço curto do cromossomo 17
32

• Modulação de expressão de genes importantes para
  o reparo do DNA
• Divisão celular
• Apoptose

p53
Outras proteínas

• Impedem a progressão da célula no ciclo
• Restauração da integridade do DNA

DNA danificado
p53
A opção entre o efeito de bloquear
reversivelmente o ciclo celular ou a morte
celular programada vai depender do estado de
ativação celular.
33
Linhagens celulares
Mutações alelos do p53
Resistência á apoptose
Um efeito importante disso tem implicações
terapêuticas diretas quimioterapia e
radioterapia eliminam células cancerosas por
indução de apoptose. A eficácia destes métodos
deve estar muito diminuída em células sem a ação
do p53, resistentes a apoptose.
34
Perda ou deleção do braço curto do cromossomo 17
(17p)
Tumores colorretais
Tumores avançados e invasivos do cólon
Esta distribuição sugere a deleção alélica do 17p
como um evento tardio, ao contrário das
alterações nos genes APC e K-ras.
35
O cromossomo 18 (18q) gene DCC
Deleção do braço longo do cromossomo 18 (18q)
Padrão de distribuição semelhante ás alterações
do gene p53
Evento tardio na carcinogênese colorretal
GENE DCC
O estudo de outras neoplasias do trato
gastrointestinal sugere que este seja um gene com
alguma especificidade para o câncer colorretal.
deleted in colon cancer
36
Gene DCC
Comunicação intercelular
Moléculas de adesão celular neural
Glicoproteínas de superfície da superfamília das
imunoglobulinas

A deleção é capaz de gerar diminuição da
expressão e, conseqüentemente, há comprometimento
do controle do crescimento por alteração de
adesão celular, o que facilita a expansão clonal
e progressão tumoral.
37
As perdas e mutações de alelos são eventos
moleculares freqüentes na carcinogênese do Câncer
de Colorretal esporádico
5q (APC)
17p (p53)
12q (K-ras)
18q (DCC)
Há relatos de que, quanto maior o número de
perdas e mutações, pior será o prognóstico
38
Mecanismos de reparomismatches genes

• hMSH2 e hMSH6 (recente)
• hMLH1
• PMS l e 2
• Metilação do DNA

38
39
mismatches genes

• Proteínas removem um segmento que contém erro
  na sequência e inserem o certo
• Regulação de checkpoints do ciclo celular

40
40
41
41
42
Metilação do DNA

• O MMR (mismatch repair) em E. coli é direcionado
  pela ausência da metilação, por metiltransferase,
  na posição N6 da adenina nos sítios dGATC da nova
  fita sintetizada.
• Gaps são suficientes para direcionar o reparo em
  células de mamíferos (inclusive na tumorogênese
  humana).

Presença de gaps na cadeia não metilada ?
direciona a reação
Hipometilação (apesar de enzima normal) ?
ativação de oncogenes
42
43
RER

• 75 do genoma ? sequências single-copy
• 25 ? repetitivas microssatélites (sequências
  menores que 10 pb, fora dos genes, dispersas, de
  extensão variável entre indivíduos porém
  constante para um mesmo)

43
44
44
45
RER

• Importância
• Caracterização tumores malignos colorretais RER
  apresentam aspectos bastante característicos,
  como tendência à localização em cólon direito e
  maior incidência em pacientes jovens
• Ocorrência esporádica ou hereditária? 90 dos
  tumores colorretais RER são de portadores de
  HNPCC (hereditário)

45
46
Artigos
47
Quimioprevenção do câncer colorretal por
trans-resveratrol
48
Polifenol
Atividade anti-proliferativa sob células
cancerígenas
Doenças cardiovasculares
Obesidade
Alzheimer
Envelhecimento
Parkinson
Diabetes
49
Efeitos do trans-resveratrol na apoptose de
células HT-29
(A) Mudanças na permeabilidade da membrana foram
determinadas pela coloração Hoechst 33342 em
células HT-29 encubadas sozinhas (controle) e com
150 µM do composto, por 24h.
50
(B) Células que acumularam corante devido a
desintegração da membrana foram contadas usando
um microscópio de fluorescência.
51
Controle
Células tratadas com DMH
A indução de tumores colorretais (Focos de
Criptas Aberrantes ACF) foi feita pela
administração de 1,2-dimethylhydrazina (DMH)
Essas criptas podem ser identificadas pelo
aumento de tamanho e espessura do revestimento
epitelial.
52
Resveratrol administrado oralmente (60mg/kg por
49 dias).
Efeitos do trans-resveratrol no ACF (criptas
aberrantes)
DMH (20mg/kg) foi injetada intraperitonealmente
nos dias 7, 14 e 21.
53
3. Câncer de Mama
54
Câncer de Mama Feminino - Sintomas

• Nódulo no seio e axila
• (Geralmente não dói)
• Alterações na pele que recobre a mama

55
Câncer de Mama Masculino- Sintomas

• Dor nas mamas
• Secreção pelos mamilos
• Introjeção do mamilo
• Ulceração
• (nos casos mais avançados)

56
Tipos de câncer de mama

• Carcinoma Ductal (Mais comum)
• Carcinoma Lobular
• Início Lóbulos da mama
• Carcinoma Inflamatório de mama (Mais
  agressivo)
• - Compromete toda a mama
• -Mama inchada, vermelha e quente

57
Câncer de mama Hereditário ou Esporádico...
Hereditário mutações progressivas e
cumulativas que alteram a função de genes, como
os genes supressores tumorais.

• Genes supressores tumorais 2 categorias
• Gatekeepers  regulam o crescimento do tumor
  diretamente, codificando para proteínas que ou
  estimulam ou inibem a proliferação, diferenciação
  ou apoptose. (Gene p53, Gene APC)
• Caretakers controlam a manutenção da
  integridade da informação genética em cada
  célula. (Gene BRCA1, Gene BRCA2)

Câncer de Mama
58
Câncer de
Mama Genes BRCA1 e BRCA2
Genes supressores tumorais Caretakers

Suprimem indiretamente o crescimento neoplásico,
codificando proteínas BRCA que atuam na
manutenção da integridade do genoma
Mutação
Inativação destes genes
Tumor
59
Mutações podem causar...

• ? Câncer de mama feminino, cancro de ovário,
  câncer pancreático
• ? Câncer pancreático, câncer testicular

• ? Câncer de estômago, câncer do ducto biliar,
  melanoma
• ? Câncer de mama masculino, câncer de próstata

BRCA1
BRCA2
Mas a mutação do gene BRCA1 também pode estar
presente quando aparece o câncer masculino...
60
Mutações específicas em determinadas
populações Judeus Ashkenazi

• 3 mutações nos genes BRCA estão
  presentes
• em 1 a 2,5 da população

Frequência é cinco vezes maior do que a
encontrada na população em geral
61
Mutação no gene BRCA2

• Mutação dominante

Deleção ? 6174delT
62
Mutação no gene BRCA1

• Mutações dominantes

Deleção ? 185delAG (2 bases) Inserção ? 5382insC
63
...informações sobre diferenças genéticas entre
grupos raciais e étnicos podem ajudar os
prestadores de cuidados de saúde na escolha do
teste mais apropriado genética
64
(No Transcript)
65
FATORES DE RISCO PARA O CÂNCER DE MAMA
66
Câncer de mama hereditário BRCA

• Dois ou mais membros da família que já tiveram
  câncer de mama
• Antes dos 35 anos de idade
• Sexo masculino
• Casos de câncer bilateral

67
Câncer de mama esporádico

• Alimentação
• Comidas ricas em gorduras.
• Frutas, legumes e verduras contêm substância
  antioxidante, que ajudam a combater os radicais
  livres
• Gestação
• Ter a primeira gestação após os 30 anos de idade

68

• Primeira menstruação cedo
• Menopausa tardia
• Fumo
• Álcool
• Radiação
• Agrotóxicos
• Pílula anticoncepcional e estrogênio????

69

• Abrir mão da amamentação
• O aleitamento durante 6 meses promove uma
  esfoliação interna das células da mama, ocorrendo
  uma renovação que favorece a eliminação de
  eventuais unidades precursoras de tumor.

70
Estimativas

• Mutações hereditárias no gene BRCA1 estão
  associadas ao câncer de mama familiar, e
  representam 5 a 10 de todos os carcinomas
  mamários
• Cerca de 12 das mulheres na população em geral
  irão desenvolver câncer de mama em algum momento
  de suas vidas

71
No Brasil

• É a neoplasia maligna mais frequente entre as
  mulheres
• É considerado um problema de saúde pública,
  devido a suas altas taxas de incidência e
  mortalidade.
• 45 mil novos casos por ano
• 10 mil óbitos

72
Índice de incidência e mortalidade
73
Localização do gene
74
MÉTODOS DE RASTREAMENTO

• Mamografia
• Exames clínicos de Mama
• Auto exame das Mamas

75
MÉTODOS DE DETECÇÃO

• Procura mudanças em BRCA1 e BRCA2
• Alteração de proteínas

76
TESTE POSITIVO

• Herança de mutação no BRCA1 ou BRCA2
• Quando e onde o câncer se desenvolverá ?
• Nem todo filho de pais com o gene alterado
  herdarão a alteração

77
TESTE NEGATIVO

• Apenas a herança aumentada para a
  suscetibilidade para o câncer
• Não significa que a pessoa não terá câncer.

78
(No Transcript)
79
(No Transcript)
80
(No Transcript)
81
TERAPIA GÊNICA
82
TRATAMENTOS

• Cirurgia e a Radioterapia , para tratamento loco
  regional
• Quimioterapia e a hormonioterapia para tratamento
  sistêmico

83
(No Transcript)
84
4. Referências Bibliográficas
http//www.scielo.br/pdf/rbc/v28n3/a17v28n3.pdf ht
tp//www.inca.gov.br/rbc/n_56/v03/pdf/12_revisao_a
tual_expressao_beta_catenina_implicacoes_estudo_di
splasia_epitelial_bucal.pdf http//www.sbcp.org.br
/pdfs/18_1/01.pdf http//genetica.ufcspa.edu.br/re
visaogenecan.htm Fonte New England Journal of
Medicine 2001 http//www.geth.org.br/index2.php?op
tioncom_contentdo_pdf1id135 http//www.scielo
.br/pdf/rbc/v27n4/05.pdf http//www.sciencedirect.
com/science/article/pii/S0304419X06000527 http//w
ww.sciencedirect.com/science/article/pii/S1479666X
08800078 http//www.sciencedirect.com/science/arti
cle/pii/S1479666X06800053 http//www.scielo.br/sci
elo.php?pidS0101-98802008000300017scriptsci_art
text http//sbcp.org.br/pdfs/18_4/14.pdf http//sc
ielo.isciii.es/scielo.php?scriptsci_arttextpidS
1130-01082004000100007 http//www.sbcp.org.br/pdfs
/25_3/14.pdf http//www.scielo.br/pdf/rbc/v28n3/a1
7v28n3.pdf
85
http//www.sbcp.org.br/pdfs/18_1/01.pdf http//www
.colorretal.com.br/index.php/2011/04/15/colonoscop
ia-no-cancer-colorretal-parte-1/ OLIVEIRA,
M.V.M. FRAGA, C.A.C. GUIMARÃES, A.L.S.
Complexos de reparo mismatch mecanismos e
funções. http//ww5.komen.org/uploadedFiles/Conten
t_Binaries/translate/Genetics20and20Breast20Can
cer_Portuguese.pdf http//site.alvaro.com.br/home/
exame/539 http//www.inca.gov.br/rbc/n_51/v04/pdf/
revisao3.pdf http//boasaude.uol.com.br/lib/ShowDo
c.cfm?LibDocID3217ReturnCatID1572 http//www.lu
me.ufrgs.br/handle/10183/12657
86
OBRIGADA PELA ATENÇÃO!
87
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS GRADUAÇÃO EM
BIOTECNOLOGIA DISCIPLINA DE GENÔMICA II Profª,
Dra. Fabiana Seixas
Investigando a Base Genética do Câncer Câncer
Colorretal Câncer de Mama
Angela Casaril Caciara Souza Laísa Camerini da
Rosa Michelle Hornes Natália Al-Alam Rafaely
Severo
Pelotas, 16 de Maio de 2012