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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)
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