Post on 28-Nov-2014
Biologia MolecularOrigen de Terapia Blanco
Dr. Luis M. Zetina ToacheCancer Consultants GuatemalaOncomedica. Multimedica
BIOLOGIA DE LA CELULA TUMORAL
Dr. Luis Miguel Zetina Toache
Hemato Oncologia Clinica
Cancer Consultants
Oncomedica- Multimedica
De la Biotecnologia Antigua a la Doble Hélice y a la
Medicina Genómica
Nuevas fronteras Terapéuticas en Cancer
Índice de la presentación
1. Incidencia del Cáncer 2. Nuevos descubrimientos y enfoques3. Aun así ¡ Pesimismo ¡4. Historia de la ciencia del DNA5. El Genoma Humano6. Casos Clínicos7. “Hallmarks” del cáncer8. Apoptosis y ciclo celular9. Factores de Crecimiento y Oncogenes10.Angiogenesis11. Caso Clinico12.Conclusiones
“ It is much more important to know what kind of patient has a disease, than to know what kind of disease a patient has” Caleb Parry. 18th Century physician, Bath.
“We used to think our fate was in our stars. Now we know, in large measure, our fate is in our genes”J.D Watson. Time Magazine 20 March 1989
PRINCIPALES CAUSAS DE MORTALIDADPRINCIPALES CAUSAS DE MORTALIDAD
% DEL TOTAL DE MUERTES
US data/Adapted from Cancer Journal for Clinicians, 2002
33.5%
Enf. C
ardi
ovas
cula
r
Accid
ente
s
Enf.
Cereb
rova
scul
ar
Cánce
r
23.5%
6.7%4.3% 4.0% 3.7%
2.2% 1.4% 1.2% 1.2%1.2%Dia
bete
s
ENf,. O
bstru
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crón
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ulm
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Neum
onía
e
Influ
enza
Suicid
ioCirr
osis
hepá
tica
HIV
Homici
dio
FACTORES HEREDITARIOS FACTORES PERSONALES
FACTORES AMBIENTALES ESTILO DE VIDA
RAZONES DEL INCREMENTO EN INCIDENCIA
CONSUMODE ALCOHOL
TABACO
DIETA
VIRUSPARASITOS
EXPOSICIONAL SOL O RADIACION
ANCESTROS
EDAD
COMPORTAMIENTOSEXUAL
SEXO
OCUPACION
ESTADO NUTRICIONALEXPOSICIONA QUIMICOS
REPARACIONDE DAÑO GENETICO
FUERTEPREDISPO-SICIONAL CANCER
RESPUESTAINMUNE AINFECCION
ABSORCIONCARCINOGENOS
EMBARAZO
STATUSSOCIO ECONOMICO
PESO Y TALLA
CREENCIAS
HABITOSALIMETICIOS
MENARQUIAMENOPAUSIA
METABOLISMOCARCINOGENOS
INCIDENCIA CANCER MUJERES tasa por 100,000
99x100,000
Todos los sitios, en mujeresTasa de incidencia cruda x 100,000
INCIDENCIA DE CANCER HOMBRETasa por 100,000
92x100,00
Todos los sitios , HombresTasa cruda por 100,000
8
Cambios en el tratamientodel Cancer
PrevenciónDiagnósticoConocimiento - Biología TumoralTratamiento - Cirugía - Radioterapia - Radio quimioterapia - Hormonoterapia - Quimioterapia - Inmunoterapia - Drogas Ef. secundarios - Terapias Blanco
Biológicas
TERAPIABLANCO
BIOLOGICO
PROGRESO ES POSIBLE POR ELADELANTO REVOLUCIONARIO EN LA BIOLOGIA MOLECULAR
DESCUBRIMIENTO
Genética
Biología Molecular
Ingeniería Genética
Mecanismos de activación celular
CANCER
Adapted from Hanahan and Weinberg. Cell. 2000;100:57.
Evitarapoptosis
Auto suficiencia en señales de crecimiento
Invasion tisular y metastasis
Ilimitado potencial de replicacion
Angiogenesis sostenida
Insensibilidad a bloqueo de señales de
crecimiento
Cancer
Caracteristicas del cancer
ACTIVACION DE LA CELULA TUMORAL POR DIFERENTES
FACTORES DE CRECIMIENTO Y TK
VEGF
HER-2 CD-20
EGFR
INHB TK
bevacizumab
TrastuzumabLapatinib
imatiniberlotinibsunetinib
CetuximabPanitumumab
RituximabOfatumumab
everolimus
pazopanibSorafenibnilotinib
Alemtuzumab
CD 52
Dimero transmembrana de Receptor HER 2 vias de transduccion de señales
Señales detransduccion
Al nucleo
Nucleo
Sitio de Union
Actividad TirosinaKinasa (TK)
Citoplasma
MembranaPlasmatica
Factor Crecimiento
activation geneticaDivisionCelula
r
Inhibidor de tirosin KinasaEspecifico (imatinib)
Mejoría respuesta
ARMAS PARA LA DESTRUCCION, CONTROL
Y PREVENCION DEL CANCER
CIRUGIA
QUIMIOTERAPIA
RADIOTERAPIA
TERAPIABIOLOGICA
HORMONOTERAPIA
Tumor
Angiogenesis
Invasión y metástasis
Apoptosis
Proliferacion
Adaptado Hong, MDACC
Oncogenes
TERAPIAGENICA
OPINION PUBLICAPESIMISTA............
A PESAR DE LA EVIDENCIA CIENTIFICA DE MEJORIA EN:
SOBREVIDA, PREVENCION, CONTROL Y PROBABLE CURACION HASTA
EN FORMAS AGRESIVAS.............
Opinión PúblicaPesimista..........
Factores emocionales Prejuicios Retardo en el tratamiento Nociones preconcebidas por
parte de médicos, familiares y amigos.
Sobre todo : “FALTA DE CONOCIMIENTO”
“ To him who devotes his life to sciencie, nothing can give more happiness than increasing the number of discoveries, but his cup of joy is full when the results of his studies inmediately find practical applications” ………….Louis Pasteur
PREGUNTA ABIERTA SI usted fuese diagnosticado con Cáncer o
familiar o amigo, cual seria su actitud?
a) SI se trata
b) NO se trata
c) DEPENDE del tipo y etapa clínica
d) DE PLANO con quimioterapia NO
e) SOLO si no se me cae el pelo
f) MEJOR solo Radioterapia
g) ME VOY a los Estados
Historia de Biotecnologia50 ANIVERSARIO DE DNA
Farmacogenómica
Estructura del DNAWatson y Crick. 1953
Cristalografía Rx. RosalindFranklin. 1950
Doble HéliceCeremonia de Premios Nobel. Suecia.
1962
EXPLICA FACILMENTE
• MUTACION, • VARIACION• CAMBIOS,• EVOLUCION• DIVERSIDAD DE ESPECIES• HERENCIA
Ácido desoxirubonucléico (ADN)
Doble hélice de nucleótidos
1 m
Un nucleótido consta de:
1) Una molécula de azúcar
2) Una molécula de ácido fosfórico
3) Una base nitrogenada:
Adenina Timina Guanina Citosina
Nucleótidos
Sugar-phosphate backbone
T
A G
A A
AA
G
G
G
T
T
TC
T C
C
C
Codón
Son tres bases nitrogenadas en una secuencia de ADN o ARN, las cuales especifican un solo aminoácido (1 codón = 1 aa).
Por ejemplo:El codón TTT = Fenilalanina El codón TTA = LeucinaEl codón GTA = Valina.
Son tres bases nitrogenadas en una secencia de ADN o ARN, las cuales especifican un solo aminoácido (1 codón = 1 aa).
El codigo genetico
CCCATCCAGGCAGCACGGCTGGCTGAGCAGAGACAAGGGCTGCCACACTGGGACTGGTAGAGGAAGCCCTGACGGATGGGTGGTCTCGCCCTTCCTGGGTTCATCCTGCTGCAGGTGGGCCTGAGTCGCAGATCAGAACACCGGGAAGATGCAGGCCTGCATGGTGCCGGGGCTGGCCCTCTCCTCCTACTGGGGCCTCTTGAGGGGCCAAGCCTGTGCAGGAGGAAGGAGACCCTTACGCGGAGCTGCCGGCCATGCCCTACTGGCCTTTTCCACCTCTGACTTCTGGAACTATGTGCAGCACTTCCAGGCCCTGGGGGCCTACCCCCAGATCGAGGACTGGCCCGAACCTTCTTTGCCCACTTCCCCCTGGGGAGCACGCTGGGCTTCCACGTTCCCTATCAGGAGGACTGAATGGTGTCCAGCCTGGTGCCCGCCCACCCCGCCAGGCTGCACTCGGTCGGGCCTCCACAGGCATGGAGTCCCCGCAAAAACCTGGCCCCTGCAGGAGTCAGGCCTGGTCTCACGCTCAATAAACTCCGGACTGAAGATGCA
Homo sapiens otospiralin (OTOS); Location: 2q37.3
¿Qué es un gen?Unidad física y funcional de la herencia. Están compuestos por ADN. (100-2.000.000
bases).La mayoría contiene la información para elaborar
una proteína específica. Dos mecanismos por los cuales los genes pueden alterarse:
GENÉTICO donde se producen alteraciones estructurales del genoma por cambios en la disposición de los propios genes o de sus bases, como ser las mutaciones, translocaciones o deleciones.
EPIGENÉTICO en acciones moleculares por alteraciones de las enzimas o de los sustratos de las mismas, tal el caso de la metilación de las bases.
Susceptibilidad al cáncer: Citocromo p 450 mono-oxigenasa; Glutatión-transferasa y Acetil-transferasa.
Dogma Central de Biologia
DNA
RNA
PROTEINA
TRANSCRIPCION
TRASLACION
No respuesta Tarceva o Gefitinib
Proteina Ceparacion Complementaria 1Ribonucleasa Reductasa Mets 1Receptor Epidermico CrecimientoTimidilato SintetasaMutacion de EFGRMutacion de Kras
• Gemzar /Carbo• Pemetrexed• NO Erlotinib o
Gefitinib• Cetuximab
T: 1 N:0
M:0
T:1,N:0,M:0: EC: 1
INTRODUCTION
CANCER
Cancer is an overgrowth of cells bearing cumulative genetic injuries that confer growth advantage over the normal cells [Nowell’s Law]
Cancer cells can be characterized as antisocial, fairly autonomous units that appear to be indifferent to the constraints and regulatory signals imposed on normal cells [Robbin’s]
CANCER CELLS AND NORMAL CELLS CANCER CELLS AND NORMAL CELLS
CANCER CELLS NORMAL CELLS
Loss of contact inhibition
Increase in growth factor secretion
Increase in oncogene expression
Loss of tumor suppressor genes
Oncogene expression is rare
Intermittent or co-ordinatedgrowth factor secretion
Presence of tumor suppressorgenes
Normalcell
Fewmitoses
Frequentmitoses
Nucleus
Blood vessel
Abnormalheterogeneous cells
CHARACTERISTICS OF CANCER Clonality
Autonomy
Anaplasia
Metastasis
Auto suficiencia en señales de crecimiento
Insensibilidad a señales anti-proliferacion
Sensibilidad reducida a apoptosis
Ilimitado Potencial de Replicaicion
Desarrollo y mantenimiento devasculatura (Angiogenesis)
Invasion y metastasis
Muchos tumores requieren de la des -regulacion de estos procesos
Hanahan, et al. Cell 2000
Hoy tenemos un claro conocimiento de las vias celulares involucradas en el desarrollo de cancer
Patofisiología del cáncer 1) Proliferación:
Piedra angular es la habilidad de extensa y descontrolada proliferación.
Debido a sobreproducción de factores de crecimiento (VEGF, EGFR, HER-2).
La proliferación inicia cuando el receptor de superficie reconoce a su factor de crecimiento apropiado.
Cascada de cinasas de citoplasma (RAS), activación de señales de transcripción, progresión a ciclo celular y división celular
¿Qué es un protooncogén?
Es un gen normal que interviene la proliferación celular.
Se considera que son dominantes, ya que transforman a las células aunque sus alelos sean normales.
¿Qué es un oncogén?Es la forma mutada de un protooncogén.
Codifica una proteína anormal (oncoproteína), que se mantiene activa independientemente de las señales reguladoras (no se degrada).
Esto convierte a la célula en tumoral por una proliferación desordenada.
En los humanos se han identificado más de 60 oncogenes.
Otros genes implicados en el cáncer
Principales responsables
Genes adicionales
Genes supresores del cáncer Genes de diferenciación celular
Genes de la Apoptosis (evasión de la apoptosis)
Genes que regulan el envejecimiento (Telomerasa)
Genes reparadores del ADN Genes de activación/desactivación de carcinógenos
Genes de los miRNA Genes de invasión/metástasis
Growth Factors
Ligands which bind enzyme linked receptorsSignal diverse cellular responses including:ProliferationDifferentiationGrowthSurvival Angiogenesis
Can signal to multiple cell types or be specific
Self-sufficiency in growth signals
Scaltriti et al, 2006
• Autocrine loops
• Over-expression of receptor
• Receptor is always ‘on’
• Downstream signals
Señales tirosin quinasa
Transduccion de señales
Membrana celular
citosol
nucleo
1
EGFRHER-2PDGFRMET/HGFIGF-1R
Growth Factor Receptors
Most growth factors bind Receptor Tyrosine Kinases
Herceptin® (trastuzumab): Anticuerpo monoclonal humanizado
anti-HER2
• Alta afinidad (Kd=0.1nM) y especificidad
• 95% humano, 5% murino– potencial de
inmunogenicidad disminuído
87% 85%
67%
75%
N EventsACT 1679 261ACTH 1672 134
%
HR=0.48, 2P=3x10-12
ACTH
ACT
Years From Randomization
Combined Analysis for DFS of NSABP B-31 / NCCTG – N9831
Participating countries
Brazil
Australia
Poland
Finland
Spain
Sweden
GreeceItalyFrance
UKCanada
Mexico
Guatemala
Costa Rica Panama
Acknowledgements
France
David Coeffic
Veronique Dieras
Pierre Kerbrat
Xavier Pivot
Veronique Tillet-Lenoir
Patrice Viens
Finland
Seppo Pryhönen
Greece
Vassilios Georgoulias
Haralambos Kalofonos
Dimosthenis Skarlos
Guatemala
Luis Miguel Zetina Toache
Italy
Mario Bari
Andrea Bonetti
Armando Santoro
Mexico
Cesar Gonzales
Flavia Morales-Vasquez
Tirzo Suarez
Panama
Juan Carlos Alcedo
Poland
Jacek Jassem
Spain
Antonio Antón
Miguel Angel Segui
José Baselga
Serafin Morales
Australia
Richard Bell
Jane Beith
Guy Van Hazel
Ken Pittman
Michael M Slancar
Guy Toner
Brazil
Maria de Fátima Dias Guai
José Luiz Pedrini
Artur Malzyner
Canada
Stanley Gertler
Costa Rica
Douglas Otero
Sweden
Inger Andreasson
Lena Malmberg
UK
John Le Vay
Andreas Makris
Timothy Perren
Christopher Price
Peter Simmonds
Denis Talbot
Mode of Action of Iressa
Patofisiología del cáncer2) Progresion de ciclo celular:
G1,G2,S y M (fases de ciclo) Las ciclinas y cinasas dependientes de
ciclinas (cdk). Dominan la progresión de las células de una fase a otra. Pueden detener su progresión en cualquier punto.
El gen supresor p53 y cdk (p15,p16,p21,p27), son reguladores negativos de progresión de ciclo celular.
Los citostáticos actúan en éste sitio. Nuevas drogas bloquea cdk4.
Balance of Tissue Cell Number
CRECIMIENTO CELULAR VRS APOPTOSIS
2
DIVIDIRSE O NO DIVIDIRSE
ESA ES LA PREGUNTA
REPLICACION
APOPTOSIS
Control de ciclo celularciclinas y genes supresores
RETINOBLASTOMA
Ejecutan la Orden de ApoptosisCaspasasCisteinil Aspartato Proteasas
(TIJERAS DEL DNA)
Anti ApoptosisFamilia Bcl-2
Proteosoma-Ubiquitina(proteolisis)
Ubiquitina es una pequeña molecular eucariota
Toca a las proteinas destinadas a la destruccion (beso de la muerte) atraves de carboxilo final formado grupos tioles
Es llevada al proteosoma para su destruccion en pequeñas cadenas de aminoacidos
R Genes Supresores
Rb: Retinoblastoma, cancer de vejiga, pulmon, oseo, mama p53: Involucrado en muchos canceres humanos ATM: Ataxia Telangiectasia Mutated. Predisposicion a radiacion UV VHL: Von Hippel Lindau. Asociado a cancer renal PTEN: Phosphatase Tensin Homolog. Ca endometrio, gliomas, etc.
2004
Patofisiología del cáncer3) Inmortalización:
Telomerasas es el componente clave en la inmortalización de las células malignas al preservar la integridad de los telómeros.
Inhibición de las telomerasas evitando el potencial de las células de ser inmortales , es el blanco actual de investigaciones (antitelomerasas)
Patofisiología del cáncer4) Replicación del DNA
Las células neoplásicas tienen potencial infinito para replicar su DNA (Fase S)
Maquinaria de replicación (DNA polimerasas, DNA ligasa, topoisomerasas)
Drogas que se intercalan al Dna (antraciclinas), nucleósidos análogos o inhibidores de topoisomerasas (CPT-11), inhiben la replicación.
Limitless reproductive potential
Hayflick hypothesis Limited number of doublings Telomere maintenance Telomerase
Not all tumor cells have this potential– Tumor stem cells
Patofisiología del cáncer5) Evitando Apoptósis
Existen sensores y efectores para la apoptósis o Muerte celular programada.
P53, TNF y caspasas inducen apoptósis. Efectos proapoptóticos Bax, Bak, Bad. Bcl2 y Bcl-xl tienen efectos
antiapoptóticos, los cuales se realizan en la mitocondria.
Nuevas drogas dirigidas a efectores para mCP.
Patofisiología del cáncer6) Angiogénesis
Los nuevos vasos sanguíneos para nutrientes y O2 se desarrollan al secretarse factores de crecimiento endoteliales vasculares (VEGF) y factores de crecimiento fibroblástico (FGF1/2).
Estos producen neovascularización tumoral
Nuevas drogas antiangiogénicas están siendo ensayadas en estudios fase II y III.
Judah Folkman 1933-2008Hipotesis de Folkman 1971
En ausencia de vascularizacion, los tumores solidos permanecen quiescentes y de 2–
3mm3 de tamaño, limitado por incapacidad para adquirir nutrientes y oxigeno difundido
de los vasos sanguiineos al tumor
Late1800s
1927 1939 1945 1968 1971
Folkman. NEJM 1971
El cambio angiogenico es la clave para el crecimiento tumoral y las metastasis
100 µm
Cambio
Angiogenico
Tumor pequeño• No vascular• “Quiescente”
Tumor Grande• Vascular• Potencial Metastatico
Hicklin and Ellis. J Clin Oncol. 2005;23:1011.
Diferencias entre vasculatura normal y tumoral
Jain. Nat Med 2001; Willett, et al. Nat Med 2004; Wildiers, et al. Br J Cancer 2003
Anti-VEGF
ReduceIFP y MVDAumenta aporte de
drogas
Aps Anti-VEGF ‘normaliza’ la vasculatura tumoral
15mmHg
5mmHg
0–1mmHg
10mmHg
2mmHg
0–1mmHg
Jain 1988, 1990
Avastin se une VEGF: Mediador clave de Angiogenesis
Se une y activa al receptor VEGF 3
PP
PP
ANGIOGENESIS
ProliferacionSobrevida Migracion
Activa a celulas
endoteliales3
VEGF
1. Avastin™ (bevacizumab) PI. December 2004.2. Presta et al. Cancer Res. 1997;57:4593.3. Ferrara et al. Nat Med. 2003;9:669.
AVASTIN
AP IgG, monoclonal recombinante humanizado
93% humano, 7% murine
Reconoce todas las isoformas VEGF2
Vida Media ~20 dias(range, 11-50 dias)1
No toxicidad obvia additivacon QT
Efecto secundario: Sangrado
Señal predominante y mas potente
proangiogenica3
Figure 1 The hypoxic response. a, Under conditions of normal oxygen, the von Hippel–Lindau tumour suppressor protein (pVHL) modifies the protein HIF, which leads to its destruction. b, When oxygen is scarce (hypoxia), or when pVHL is mutated, HIF accumulates inside cells and activates the expression of certain genes. This triggers two complementary responses. First, tissue oxygenation is stimulated through the activation of genes such as VEGF (which stimulates the outgrowth of new blood vessels) and erythropoietin (EPO, which stimulates the production of red blood cells). Second, tumour cells are stimulated to move away from the site of hypoxia through the activation of genes such as c-Met, which enhance cell motility and invasion. Now, Staller et al.3 show that the gene CXCR4 is also activated by HIF. CXCR4 not only stimulates migration, it also enables tumour cells to
MLA
55 a. Fem.ADENOCARCINOMA Colono rectalDIC 12; 2004
TACEnero 22; 2005
TRATAMIENTOXELOX + BEVACIZUMAB
(16966c)
JUL 9; 2005PATOLOGIANEGATIVA
TAC
AG 22, 2005
TRATAMIENTOXELOX + BEVACIZUMAB
JUN 05; 2006PROGESION HEPATICA
MLA
TRATAMIENTO CETUXIMAB + IFL
METASTASECTOMIA
MLAOCT 21, 2006
Evolucion……..
Nueva progresión hepática NOV 2006
Elevación de CEA a 1230 ui/ml Combinación: AVASTIN + ERBITUX + CPT-11 Respuesta parcial por 2 meses
Fallece enero 2007 Sobrevida : 25 meses
Sobrevida global media
AVANCES EN EL TRATAMIENTO DEL CANCER DE COLON AVANZADO
SO
BR
EV
IDA
ME
SE
S
MEJOR CUIDADO DE SOPORTE
CetuximabBevacizumab Panitumumab
meta
static
o
Patofisiología del cáncer7) Metástasis e invasión
Esto sucede cuando cambian la expresión de las moléculas de adhesión en las células neoplásicas
La activación de las metaloproteasas, que destruyen las proteínas de matriz (laminina y colagenasa), tambien juegan un papel importante.
Otros son las integrinas Nuevas drogas incluyen inhibidores
de metaloproteasas e integrinas
AGENTE IDEAL
anticancer
La terapia ideal debe atacar solo a las celulas
neoplasicas
Beneficio Sobrevida
Alta actividad antitumoral
Control de Sintomas
Mejoria QoL
No toxicidad irreversible
No efectos sec. corto plazo
Administracion conveniente
Costo-efectividad
Terapia anticancer “ideal”
Componentes internos de la célula– Pequeñas moléculas (TK)
Receptores en la superficie de la célula– Anticuerpos moleculares (MoAb)
Vasos sanguíneos– Terapia antiangiogenica (VEGF)
Terapia Blanco
Terapia Blanco
1. Características especificas de las células
2. Diferencias entre célula normal y cáncer
1. Terapia dirigida2. Disminuir efectos secundarios
Can understanding the basic biology of cancerimprove the treatment…..?
Copyright ©2001 by the National Academy of Sciences Sorlie, Therese et al. (2001) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 10869-10874
The future
Understanding the genetic pathways of cancer development
Treatment will be tailored to individual patients
Aim of making it much more effective and less toxic
Nuevas Terapias Blanco en Oncologia
MetastasesInhibitors
EGFRinhibitors
HIFinhibitor MEK
inhibitors
mTORinhibitors
HDACInhibitors
Kinesins
FarnesylTransferaseInhibitors
Anti-Angiogenesis
Rafinhibitor
Srcinhibitor
IGF-1Rinhibitors
Cell Cycleinhibitors
Proteasomeinhibitor
Aurora Kinaseinhibitor
Mdm2inhibitor
Tubulin-interacting
agents
MUC-1Directed
antibodies
HER2-Rinhibitors
Pro-apoptoticdrugs
HSP90inhibitors
Death Receptors