Expone: Dr. Búrix Mechoso BM. CLSp.(CG)

Fecha: Agosto 2012

Soy del Hospital Italiano en Montevideo, no soy médico pero mi especialidad es la genética y particularmente la citogenética y tal como dice el título de esta exposición voy a hablar de biología molecular a nivel de tumores urológicos.

La idea no es hablar solo de los tumores urológicos, mi planteo tiene que ver con una idea más global y general que tiene que ver con la genética, como algo que está aportando al diagnóstico, pronóstico y terapéutica en la patología cáncer. Vamos a señalar algunos aspectos que tienen que ver con el cáncer de vejiga y cáncer prostático.
En la genética médica se estudia el cáncer como un fenómeno muy grave. El cáncer una vez establecido constituye un trastorno genético en el que el control normal de la proliferación celular se ha perdido. Por eso hablamos de naturaleza genética del cáncer. No quiere decir que todos los tumores pertenezcan a los individuos que están heredando esa capacidad o susceptibilidad. Hay que hacer una clara división para los tumores que son de origen familiar y la mayoría que son esporádicos pero, en su base hay un trastorno genético que lleva el control de la proliferación celular.
La historia comienza en un ovocito, en una cantidad de espermatozoides y ustedes dirán que tiene que ver, lo interesante es que una vez fuimos una sola célula, nuestro programa de desarrollo y de proliferación es tan armonioso que tenemos billones de células de las cuales 200 o más son distintas y que obedecen a un programa de diferenciación que tiene que ver con la ovulación de extracción génica y cuando se rompe el programa por algún evento que vamos a ver, ahí se pierde esa capacidad homeostática que tiene el organismo para funcionar armoniosamente con todas sus células.
El ciclo celular como ustedes saben tiene dos partes importantes: un parte de división celular y otra de replicación de su material genético y al nivel del período de síntesis donde se duplica el ADN y hay algunos puntos importantes llamados Chek Point que es cuando decide replicar o cuando decide dividir. En muchos de los tumores que analizamos encontramos alteraciones de esos elementos que controlan el ciclo celular. Así que la homeostasis celular se desarrolla y es mantenida por un balance coordinado de programas críticos muy bien delineados, evolutivamente bien logrado que corresponde a la división del ciclo celular, la diferenciación y la apoptosis. El cáncer constituye un crecimiento celular anormal no coordinado con el tejido normal, el cual persiste de la misma manera excesiva, después del cese del evento inicial de transformación.

¿Cuál es la importancia práctica de la genética en el cáncer?

Básicamente nos vamos a referir a los aspectos moleculares y cito genéticos. Porque son dos niveles de resolución que históricamente han cumplido un rol que en el descubrimiento de la génesis involucrado en el proceso tumoral. Todos los tumores aparecen por acumulación de mutaciones en génesis específicos que afectan el control de la proliferación o de la reparación del ADN. Porque la célula tiene la capacidad de reparar el daño producido por agentes físicos, químicos y biológicos pero a veces este proceso puede fallar y favorecer al genotipo. La causa de base del cáncer es la mutación génica. Ha habido avances importantes en el siglo XX sobretodo en la segunda mitad que han permitido tener un cúmulo de conocimientos que nos ha permitido abordar mejor esta patología, obviamente no tenemos un conocimiento acabado y a medida que se conoce más también van cambiando los paradigmas. La idea entonces es que a partir de una célula normal se van acumulando mutaciones la primera que le da una ventaja selectiva sobre el resto, se suman otras mutaciones hasta que aparece esta célula con efecto tumoral y con alteraciones en el ADN.
Genes involucrados en el proceso tumoral son básicamente tres, aunque estos no cierran en proceso tumoral en si, por un lado los Oncogenes, por otro los Genes supresores de tumores y finalmente los Genes reparadores de ADN

¿Cómo es el mecanismo de acción de esta mutación vinculado a estos genes?

La genética clásica lo puede explicar así; vamos a suponer dos variantes una que corresponde a un Oncogén y otra que corresponde a Genes supresores de tumores y cuando se altera una de esas variantes, en uno del par cromosómico, hay una mutación llamada activadora que alcanza para que la célula prolifere de manera excesiva. Así sería el mecanismo de acción de los Oncogenes o sea que tienen un tipo clásico dominante, ya como lo describía Mendel a finales del siglo XIX. Sin embargo a nivel de los Genes supresores de tumores tenemos un mecanismo distinto donde necesitamos que se vean afectados las dos versiones de cromosomas para que el genotipo se exprese, vale decir que si en el gen supresor una parte está dañada pero la otra no, aún persiste su función pero si afecta a las dos variantes ahí si vamos a tener una célula que prolifera por lo que decimos que es un mecanismo recesivo, ambas porciones de genomas estarían alteradas. Los Oncogenes serian como los aceleradores y los Genes supresores como los frenos de estas alteraciones que observamos.
Hoy en día, el nivel molecular no es solo una parte de la investigación de la biomédica sino una forma de actuación a nivel diagnóstico, terapéutico y pronóstico. Por ello es imprescindible prepararnos adecuadamente en el campo profesional de la salud para poseer los conceptos y elementos del lenguaje necesario para comprender las bases moleculares de la salud y la enfermedad. El impacto mayor que ha tenido la genética ha sido a partir de la concepción secuencial del genoma humano por allá en 1990 con un proyecto de 4 millones de dólares para tratar de tener la lectura completa y obtener las bases del individuo en su ADN, lo que llevó aproximadamente 10 años entregar un borrador con la secuencia completa y se creía que se podía hacer con ello muchas cosas. “La rapidez en el análisis y secuenciación del genoma ha provocado alguna confusión sobre su significado y su fin” Benjamín Lewin, teníamos entonces presente todo el genoma pero no sabíamos qué hacer con este porque no sabemos cómo funcionan los elementos que están incorporados en el. O sea que el camino de lo que esta expresión génica del ADN y como el cromosoma se traduce en una proteína conocer a fondo esto implica que hay una cantidad de huecos para llenarse aún. En el mecanismo genómico involucrado en la formación del proceso tumoral hay que destacar tres aspectos básicamente; solo el 2% de ese conjunto de material hereditario que está contenido en el núcleo, es ADN que va a codificar. Se pensó al inicio de la secuenciación del genoma que teníamos alrededor de 100 mil genes y apenas tenemos menos de 30.000 de los cuales, no más de 26.000 y en no más de 15.000 de ellos, se conoce su función y esas son apenas unas porciones de ADN que codifica por lo que tendría una expresión a través de proteínas sin embargo dos investigadores llegaron a algo muy interesante para descubrir que si bien antes era muy poca la expresión de la célula y muy selectiva ahora se pasó a ver que hay muchísima transcripción, vale decir mucha transformación de ADN en ARN y ese ARN no era codificante, que cada día toma más importancia en el conocimiento de transformación tumoral y que aportan al diagnóstico, tratamiento y a la terapéutica.
Lo otro importante es la capa epigenética, aquello que esta mas allá de los genes, también aporta mucho, todo una serie de mecanismos bioquímicos que no se heredan pero si se expresa y que tiene que ver con la ventilación, acetilación; fosforilización, etc y que juega un rol importante tanto en la patología tumoral como en la pro tumoral.
Una frase que me gusta es “el ADN es como una partitura y la célula y el ambiente son los que ejecutan las notas de la partitura” (J. Craig Venter).Ustedes saben que el ADN es una molécula de doble cadena que en su parte interna tiene las bases nitrogenadas, que tienen la particularidad de no unirse de cualquier manera, están las Purinas y Pirimidinas las que son de un anillo y de dos anillos, siempre se van a aparear la citosina con la guanina y la adenina con la timina. Y ese es el mismo mecanismo que utilizan las células para la complementariedad de las bases, es lo que vamos a usar en el laboratorio para lograr sondas, mediante técnicas de separación de ADN y de unión vamos a poder llegar a blancos determinados para saber si algo falta o sobra en fin.
Hay niveles de estudio por lo cual denominamos esta charla “Desdibujando límites entre lo que es la biología molecular centrada en el ADN y lo que es la citogenética centrada en el área de los cromosomas”. Son estudios con niveles de resolución distintos, acá estamos hablando del ADN en armstrong, micras, acá usamos el microscopio óptico y técnicas de biología molecular; desde los años 50 todas estas técnicas han ayudado al estudio de la patología tumoral hasta la biología molecular y pasando por la citogenética que es una metodología que varía entre la citogenética convencional y lo que es la biología molecular per se.
Si bien el microscopio puede ofrecer un panorama global de lo que está pasando en el genoma, su resolución baja, aún así no es inútil. Otra metodología que podemos usar sobre los cromosomas, otra técnica citogenética que es muy poderosa es la FISH que puede mostrar cosas interesantes. Y obviamente todo a partir de lo que el genoma ha permitido el desarrollo de la genómica comparada, tanto a nivel de cromosomas GSH como directamente micro matriz o biochips que son de uso corriente. O sea que existe cada vez un aumento en las metodologías con resolución y poder mayor pero ambas deberían de complementarse y dependiendo de la cada situación la utilidad de cada una de ellas. Ahí ven que la situación de la citogenética clásica es de 2,5 a 5 mb lo que podríamos ver con microscopio mientras que la resolución de tecno auriculares es de 1 a 3 pb por lo que estamos viendo pequeñas modificaciones que surgen del ADN. Modificaciones que generaron mucha controversia porque tenemos lo que se llama un varioma, hay un gran polimorfismo, algunas lesiones, muchas con valores patológicos y otros no. No hay una variación todavía de ese varioma. Vamos a ver que la genómica se divide en estructural y funcional cuando hablamos de funcional nos referimos a la expresión y cuando hablamos de transcriptoma y lo que seguimos aumentando es el ignoroma porque con la gran cantidad de conocimientos es obvio que no podemos abarcar todo.
Evolución de la citogenética: Allá por los años 60 cuando pasamos de los cromosomas teñidos en la fase uniforme que me permitía diferenciar de manera longitudinal ya no solo encontrándonos con alteraciones numéricas, sino con alteraciones estructurales. Es el caso de la LMC descubierta en los años 60 donde aparecía el cromosoma más diminuto el cromosoma Philadelphia y que en el año 73 Charles Rowley´s decía que esa anomalía se debía a una trasmutación recíproca entre el cromosoma 9 y el 22, y que este cromosoma 22 producía un producto de fusión que era una proteína y que posteriormente pasaron 20 años para lograr un tratamiento específico.
El método FISH muestra cómo podemos tener dos moléculas de ADN complementarias en rojo y tenemos algo para que permita verlos, entonces o que le agregamos es un flúor, que adherido a esta porción de ADN al colocarlos sobre cromosomas o un microchip se va a unir de manera específica y nos va a orientar, a entender de manera precisa de que es lo que está afectado. O sea que el cariotipo humano gracias a las técnicas de unos fluorescente a partir de los años 80 se ve muy favorecido. Lo interesante es que ya no solo se necesitan células que están proliferando sino que también se pueden analizar los núcleos, por ejemplo acá tienen una célula normal y una célula patológica y aunque ustedes no lo crean la persona que inventó esta técnica además de más de 300 publicaciones, es daltónica y es alguien a quien tuve el gusto de conocer personalmente. Entonces FISH lo que ha logrado el incremento de la resolución de detección de reordenamiento mediante el uso de sondas cada vez más adecuados al blanco de interés. Gracias al genoma humano y al conocerse esas regiones genómicas, están disponibles y pueden ser seleccionadas fácilmente las sondas, mediante el uso de navegadores en internet.
En el tema del cáncer lo que es muy habitual es una gran cantidad de anomalías, llamadas aneuploidías, que a nivel ciclo celular cuando se produce la unión del cromosoma para su separación puede desplazar genes que se alteran de tal manera que los cromosomas pasan a tener las células tumorales más de 46 cromosomas. No todo pasa por la molécula del ADN aunque es la base, esta portada de Nature del 2009, está dedicada a la inestabilidad cromosómica. Muestra la inestabilidad del genoma que hace que haya más alteraciones de determinados genes involucrados en el proceso tumoral y también y la inestabilidad que lleva a la presencia de gran número de cromosomas alterados y se seleccionan de algún modo los que tienen que ver con cierto grado de especificidad dependiendo del tipo de tumor. Hay recurrencia de anomalías tanto numéricas como estructurales relacionada con los tumores. La hibridación genómica comparada es algo que se hace a nivel de cromosomas y todo se realiza en un chip. Básicamente la metodología es la misma, acá se utiliza un ADN normal y un ADN tumoral y se lo hibrida con los cromosomas. Y dependiendo de la relación entre los rojos o verdes, vamos a tener pérdidas o ganancias. Con el apoyo de a informática se toman las mediciones de la cantidad de fluorescencia a nivel de cromosomas y después se nos da una variedad de datos globales que nos permiten saber las pérdidas o ganancias groseras en el genoma. A nivel de chips, se nos permite poner cientos, miles, de porciones de genómicas especificas y aplicando la misma tecnología pero ya no, sobre el cromosoma, sino sobre el chip, donde vamos a tener un grado de resolución más alto y más preciso y, vamos a saber cuáles genes están prendidos o cuales están apagados. No hemos podido dejar de reconocer que ha habido algunos puntos de ramificación en la evolución de la utilidad del cáncer porque hay algunos que le hacen más caso al daño que se le hace al ADN y otros a los que le dan más importancia a lo que pasa a nivel de cromosomas. Antes de conocerse el ADN como materia hereditaria por 1914, ya se sabía que la alteración del número y la alteración del cromosoma podrían tener que ver con la progresión de la alteración tumoral. Aparece Müller quien trabajó sobre mutaciones y luego dos personajes que uno de ellos se da mayor importancia a los aspectos moleculares y otro que le da mayor importancia a los cambios de aspecto globales a nivel cromosómico. Fearen junto a Voegelin en el año 1990, presentaron el primer modelo de génesis tumoral a nivel de cáncer color rectal. Analizando tres datos provenientes de la epidemiología, de la histopatología y de los datos de la biología molecular, pudieron establecer ese modelo que aún se mantiene con algunas variaciones. Es interesante saber que el gran número de cromosomas genera perdida o ganancia de dosis, afectando globalmente a la célula.
Un poquitito de lo que tiene que ver con cáncer de vejiga y de próstata. Como se refirió antes la colega la clasificación que permite estadificar a nivel del órgano y algunas cosas que podemos encontrar. Esto que vemos acá es la utilización de la técnica de FISH para ver células de sedimento urinario utilizando 4 sondas a la vez para ver y teniendo una alta sensibilidad, y no siendo afectado por el tratamiento con un gran potencial como técnica pero no se está haciendo a pesar de poder dar unos resultados bastante interesantes. Ahora en vejiga, lo que hay es, dependiendo un poco de los genes involucrados, tenemos dos vías que involucra a distintos grupos de genes y que después confluyen en los estadios más avanzados. Como nombró la colega tenemos al p53 que es una proteína de un gen supresor de tumores y que es fundamental para el desarrollo de tumoral. Hablando de perfiles de expresión acá tenemos un grupo de genes vinculados a la progresión tumoral de vejiga y aquellos que están vinculados a la sobrevida. Y en próstata también hay algunos elementos típicos como es la lesión a nivel del cromosoma 21 produciendo elementos de fusión. Este es un articulo relativamente reciente en donde se demuestra una experiencia piloto, donde se combinó el valor del PSA con el producto de fusión y el PCA 3 que luego de realizado el tacto rectal y anal izando el ADN de estos pacientes con sospecha de cáncer de próstata, encontraron que ambos marcadores, son de una alta sensibilidad y alta especificidad. El p53 representa la diana susceptible de alteraciones genéticas más frecuentes en los cánceres humanos. Las mutaciones de este intervienen en el 50% de los cánceres. Pero hay que tener en cuenta una serie de elementos que inciden sobre el p53, tiene que ver con el reconocer el daño y hacer detener el daño del ciclo celular, etc, etc.
No podemos dejar de nombrar hoy en día la ARNs de interferencia como segmentos de cortos de ARN (-2pb) que afectan la función del ARNm, a menudo suprimiendo los productos de la síntesis proteica o degradando el ARNm. Se han detectado en plasma, tejidos fijados en formol y en material parafinado.
Miren la importancia de todas estas proteínas y como se van modelando para inhibir, estimular y co-participar en los micro ARNm, algunos por acción oncogénicas o por acción supresora de tumores. En las proteínas disponibles se utiliza una lógica binaria pero esta no alcanza dado que se está esperando la versión de la computación cuántica que les permite meter más elementos en juego y nos permite acercarnos más a la realidad del proceso tumoral. Las nuevas citogenéticas en las elevadas resoluciones que se logran con las nuevas técnicas en particular por las tecnologías de microarrays, esta desdibujando la distinción tradicional entre la citogenética y la biología molecular. En cáncer la combinación de todas esas técnicas pueden definir vías patogénicas y la función biológica de marcadores moleculares de utilidad práctica. La importancia de los usos de modelos evolutivos, ayudan a explicar un poco mejor como sucede este proceso y con todos los elementos que tenemos probablemente las estrategias que se están utilizando ya sea radioterapia, quimioterapia u otra muchas veces estamos haciendo más daño al ADN por lo que tendríamos que modificar algunos planes de tratamiento. Más que aprender todo esto uno debería reflexionar sobre todos estos elementos y tal como dice Paul Berg “necesitamos tener médico tan familiarizados con la anatomía molecular y la fisiología de los cromosomas y los genes como lo está ahora el cirujano cardiaco en la estructura y funcionamiento del corazón”.

O sea que para tener un lenguaje que podamos entender todos: intentar profundizar en los niveles de entendimiento del cáncer brindara nuevas claves para la aplicación de tratamientos más adecuados.
Muchas Gracias.