Colon Paya

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Biología Molecular del carcinoma de
colon
Dr. A. Payá

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  • INTRODUCCION Al igual que en otros tumores epiteliales, el CCR es una enfermedad heterogénea con respecto al fenotipo tumoral, factores de riesgo, predisposición genética, respuesta al tratmiento, y pronóstico y puede ser actualmente clasificado en grupos de relevancia clínica utilizando rasgos moleculares.
  • Colon Paya

    1. 1. Patología Molecular del Carcinoma Colorrectal Artemio Payá Servicio de Patología H.G.U.Alicante
    2. 2. Vías oncogénicas en CCR <ul><li>Inestabilidad cromosómica (CIN) </li></ul><ul><ul><li>Fearon ER, Vogelstein B: A genetic model for colorectal tumorigenesis, Cell 1990, 61:759-767 </li></ul></ul><ul><li>Inestabilidad de microsatélites (MSI) </li></ul><ul><ul><li>Ionov Y, Peinado MA, Malkhosyan S, Shibata D, Perucho M: Ubiquitous somatic mutations in simple repeated sequences reveal a new mechanism for colonic carcinogenesis. Nature 1993, 363:558-561 </li></ul></ul><ul><li>Hipermetiladora (CIMP) </li></ul><ul><ul><li>Toyota M, Ahuja N, Ohe-Toyota M, Herman JG, Baylin SB, Issa JP: CpG island methylator phenotype in colorectal cancer. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96:8681–8686 </li></ul></ul><ul><li>Reparación por excisión de bases ( MUTYH ) </li></ul><ul><ul><li>Al-Tassan N, Chmiel NH, Maynard J, et al. Inherited variants of MYH associated with somatic G:C--T:A mutations in colorectal tumors. Nat Genet 2002;30:227–232. </li></ul></ul>
    3. 3. Vías oncogénicas en CCR <ul><li>Inestabilidad cromosómica (CIN) </li></ul><ul><li>Inestabilidad de microsatélites (MSI) </li></ul><ul><li>Hipermetiladora (CIMP) </li></ul><ul><li>Reparación por excisión de bases ( MUTYH ) </li></ul>
    4. 4. Vías oncogénicas en CCR <ul><li>Inestabilidad cromosómica (CIN) </li></ul><ul><li>Inestabilidad de microsatélites (MSI) </li></ul><ul><li>Hipermetiladora (CIMP) </li></ul><ul><li>Reparación por excisión de bases ( MUTYH ) </li></ul>X
    5. 5. Inestabilidad cromosómica
    6. 6. Inestabilidad cromosómica <ul><li>80% CCR </li></ul><ul><li>Aneuploides: </li></ul><ul><ul><li>numerosas pérdidas y ganancias cromosómicas </li></ul></ul><ul><li>Poliposis Adenomatosa Familiar y Poliposis MUTYH </li></ul><ul><li>Secuencia adenoma-carcinoma convencional </li></ul><ul><ul><li>Activación / Inactivación oncogenes y genes supresores ( APC, K-RAS, SMAD2/4, p53 ) </li></ul></ul>
    7. 7. Smith (2002). PNAS 99: 9433 6.6.% 38.7%
    8. 8. Venn diagram of concurrence of APC, p53, and Ki-ras mutations in microsatellite-stable, CIMP-low colon cancers. Mol Cancer Res 2007;5(2). February 2007 APC mut es la alteración más frecuente en CCR estables
    9. 9. APC <ul><li>APC 5q21-q22 </li></ul><ul><li>Gen supresor de tumor “no clásico” </li></ul><ul><li>Mutacion germinal: Poliposis Adenomatosa Familiar (PAF) </li></ul><ul><li>Proteína multidominio </li></ul><ul><li>Funciones: </li></ul><ul><ul><li>Supresora de vía Wnt </li></ul></ul><ul><ul><li>Segregación cromosómica </li></ul></ul><ul><ul><li>Migración celular </li></ul></ul><ul><ul><li>Adhesión </li></ul></ul><ul><ul><li>Apoptosis </li></ul></ul><ul><ul><li>Diferenciación neuronal </li></ul></ul>
    10. 10. Gut 2007;56;417-425 ß-CATENINA APC mut activa vía Wnt y produce acumulación nuclear de ß-CATENINA
    11. 11. Genes activados por el complejo ß-catenina/Tcf-4
    12. 12. American Journal of Pathology, Vol. 160, No. 2, February 2002 ß-catenina Ciclina D1
    13. 13. Secuencia de eventos mutacionales en APC Gut 2007;56:417–425 <ul><li>Para ser oncogénico, tiene que conservarse: </li></ul><ul><li>Un alelo mutado </li></ul><ul><ul><li>No oncogénico deleciones dobles </li></ul></ul><ul><li>Una proteína truncada </li></ul><ul><ul><li>Un dominio de unión a ß-catenina, pero no a axina </li></ul></ul>
    14. 14. APC Correlación Fenotipo-Genotipo
    15. 15. Mutaciones APC Gut 2007;56:417–425
    16. 16. 2 eventos, con proteína truncada 1 evento (efecto dominante negativo) 3 eventos (mutación sobre proteína alternativa) N Engl J Med 2003;349:1750-60
    17. 17. Mutaciones Wnt 1 Miyaki: Cancer Res 59: 4506– 4509, 1999 2 Johnson: Gut 2005;54:264–267 0% 18% 2 0% 2 CTNNB1 ( ß -catenina) ¿? 21% 1 80% APC Inestables Esporádicos Inestables Lynch Estables
    18. 18. Gut 2005;54;264-267 ß-catenina mut se asocia específicamente con Síndrome de Lynch
    19. 19. Inestabilidad de cromosomas <ul><li>Evento muy precoz y característico de esta vía </li></ul><ul><li>Causas: Heterogénea </li></ul><ul><ul><li>Anomalías huso mitótico por APC mutado </li></ul></ul><ul><ul><li>Amplificación de Aurora Kinasa A 1 (proteína asociada a centrosomas) </li></ul></ul><ul><ul><li>P53 mut </li></ul></ul><ul><ul><li>Hipometilación global 2 </li></ul></ul><ul><ul><li>Otras…. </li></ul></ul>1 Cancer Biol Ther 2007, 6:525–533 2 Cancer Res 2006; 66(17): 8462-8
    20. 20. Inestabilidad Microsatélites (IMS)
    21. 21. Inestabilidad de microsatélites <ul><li>10-15% CCR </li></ul><ul><ul><li>España: 7.4% 1 </li></ul></ul><ul><ul><li>Perú: 30% </li></ul></ul><ul><li>CIN-IMS mutuamente exclusivos </li></ul><ul><li>Nomenclatura: </li></ul><ul><ul><li>IMS+, RER+, Fenotipo Mutador </li></ul></ul>1 Piñol: JAMA 2005;293:1986–94
    22. 22. Acumulación miles mutaciones en secuencias microsatélites por deslizamiento
    23. 23. Complejos reparadores errores deslizamiento MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 MSH2 MSH3 MSH6 MLH1 PM2 PMS1 MLH3
    24. 24. Imai, K. et al. Carcinogenesis 2008 29:673-680
    25. 25. Gastroenterology 2008;135:1079–1099
    26. 26. MLH1 MSH6
    27. 27. Genes MMR Formas de inactivación <ul><li>90% Esporádicos </li></ul><ul><ul><li>Metilación MLH1 </li></ul></ul><ul><li>10% Familiares (Sdre. de Lynch) </li></ul><ul><ul><li>Mutaciones germinales MLH1, MSH2, MSH6 PMS2 </li></ul></ul>La pérdida de expresión IHQ de MSH2 o AISLADA (no asociada a pérdida de MLH1) de MSH6 o PMS2 indica que el paciente tiene Sdre. de Lynch
    28. 28. MLH1 - MSH2 + MLH1 + MSH2 -
    29. 29. Histopatología RER+ <ul><li>Colon dcho </li></ul><ul><li>50% subtipos especiales </li></ul>Anillo de sello Mucinoso Medular Mixto
    30. 30. Linfocitosis Margen expansivo Intraepitelial Peritumoral
    31. 31. <ul><li>Identifica proteína inactivada </li></ul>Detección RER Inmunohistoquímica MLH1
    32. 32. Detección RER IMS <ul><li>Panel Bethesda (1998) </li></ul><ul><ul><ul><li>BAT26, BAT25 , D2S123, D5S346, D17S250 </li></ul></ul></ul><ul><li>Pentaplex (2002) </li></ul><ul><ul><li>Mononucleótidos cuasi-monomórficos </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>BAT26, BAT25, NR-21, NR-27, NR-24 1 </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>No se requiere ADN constitucional </li></ul></ul><ul><ul><li>Comercializado en Kit </li></ul></ul>1 Gastroenterology, 123, 1804–1811
    33. 33. ESTABLE INESTABLE
    34. 34. IMS Pronóstico <ul><li>Mejor pronóstico </li></ul><ul><li>Probable relacion con características patológicas (patrón expansivo, baja invasión venosa-linfática) </li></ul>
    35. 35. CCR IMS+ no se benefician de 5-FU Overall survival Disease free survival MMR competent MMR deficient
    36. 36. Síndrome de Lynch <ul><li>Mutación germinal </li></ul><ul><ul><li>MLH1 50%, MSH2 40%, MSH6 7%, PMS2 <4% </li></ul></ul><ul><li>Síndrome de cáncer hereditario Autosómico Dominante </li></ul><ul><li>Penetrancia a los 70 años </li></ul><ul><ul><li>91% varones </li></ul></ul><ul><ul><li>70% mujeres </li></ul></ul><ul><li>Tumores: Colon, endometrio , estómago, uréter-pelvis renal, intestino delgado, vía biliar, ovario </li></ul>
    37. 37. Fenotipo Hipermetilador ( CIMP , CpG Island Methylator Phenotype)
    38. 38. CIMP <ul><li>Vía controvertida, descrita en CCR en 1999 1 </li></ul><ul><li>La hipermetilación de islas CpG es </li></ul><ul><ul><li>es un mecanismo de inactivación génica </li></ul></ul><ul><ul><li>aumenta con la edad </li></ul></ul><ul><li>Debates que plantea </li></ul><ul><ul><li>Evento acompañante vs iniciador </li></ul></ul><ul><ul><li>Distribución continua vs bimodal </li></ul></ul>1 Toyota : Proc Natl Acad Sci U S A 1999, 96:8681-8686
    39. 39. CIMP Weisenberger: Nat Genet 2006, 38:787–793 Distribución bimodal Asociación con IMS y BRAF <ul><ul><li>73% BRAF mut </li></ul></ul><ul><ul><li>10% RAS mut </li></ul></ul><ul><ul><li>36% IMS+ </li></ul></ul>CIMP+
    40. 40. <ul><li>Son CIMP+: </li></ul><ul><ul><li>Prácticamente Todos los tumores con mutaciones BRAF </li></ul></ul><ul><ul><li>Prácticamente Todos los tumores IMS ESPORÁDICOS (hipermetilación MLH1) </li></ul></ul>Weisenberger: Nat Genet 2006, 38:787–793
    41. 41. Unsupervised hierarchical clustering analysis on the basis of 27 methylation markers Shen L. et.al. PNAS 2007;104:18654-18659 ©2007 by National Academy of Sciences
    42. 42. Unsupervised hierarchical clustering analysis on the basis of 27 methylation markers Shen L. et.al. PNAS 2007;104:18654-18659 ©2007 by National Academy of Sciences
    43. 43. P16 Paya: Clin Cancer Res (aceptado) MLH1- Esporádico MLH1- Lynch MLH1- Esporádicos Mut. Germinal MLH1 0.03 1.5 (1.1-1.8) 31.8 68.2 14 30 0 100 0 10 IHC p16 Pérdida Normal P Odds ratio % n % N
    44. 44. Am J Surg Pathol 2006;30:1491–1501 Vía Serrada <ul><li>Las lesiones serradas con potencial de progresión maligna son CIMP+ </li></ul>
    45. 46. MLH1
    46. 47. Poliposis Asociada a MUTYH <ul><li>Autosómica recesiva </li></ul><ul><li>Gen MUTYH </li></ul><ul><ul><li>Mutaciones: Y165C y G382D </li></ul></ul><ul><li>8-18% de poliposis atenuadas APC- </li></ul><ul><li>¿Mutaciones pérdida de expresión IHQ? 1 (no reproducido) </li></ul>1 Di Gregorio: Gastroenterology 131:439–444 (2006)
    47. 48. MUTYH Reparación por excisión de bases <ul><ul><li>Corrige A apareadas incorrectamente con 8-oxoG, (producto mutagénico del daño oxidativo del ADN) </li></ul></ul><ul><ul><li>Si no se corrige: Mutaciones G:C T:A </li></ul></ul><ul><ul><li>Fenotipo: Poliposis adenomatosa atenuada o Poliposis Mixta (Hiperplásica/Adenomatosa) </li></ul></ul>Gastroenterology 2008;135:2014–2018
    48. 49. CLASIFICACION MOLECULAR
    49. 50. Oncogenetic tree model for somatic alterations in 971 colon tumors from a population-based series Genes, Chromosomes & Cancer 48:1–9 (2009)
    50. 51. Comparison of the genetic alterations among the three clusters Shen L. et.al. PNAS 2007;104:18654-18659 ©2007 by National Academy of Sciences
    51. 52. CCR SUBTIPOS MOLECULARES Jass JR:, Histopathology 2007, 50:113-130 El carcinoma de colon es más heterogéneo a nivel molecular que histopatológico 5 4 3 2 1 Tipo Lynch 1-3% Adenoma-carcinoma CIMP – MSI-H Estable convencional PAF, MUTYH 57% Adenoma-carcinoma CIMP – MSS KRAS + MGMT metilado 20% Pólipo serrado Adenoma-carcinoma CIMP-L MSS/L KRAS + Metilado estable 8% Pólipo serrado CIMP-H MSS/L BRAF + Inestable esporádico 12% Pólipo serrado CIMP-H MSI-H BRAF + Frecuencia Precursor Genética
    52. 53. Clasificación de Jass Características moleculares, clínicas y morfológicas Jass JR:, Histopathology 2007, 50:113-130
    53. 54. 5 4 3 2 1 Tipo Lynch 1-3% Adenoma-carcinoma CIMP – MSI-H Estable convencional PAF, MUTYH 57% Adenoma-carcinoma CIMP – MSS KRAS + MGMT metilado 20% Pólipo serrado Adenoma-carcinoma CIMP-L MSS/L KRAS + Metilado estable 8% Pólipo serrado CIMP-H MSS/L BRAF + Inestable esporádico 12% Pólipo serrado CIMP-H MSI-H BRAF + Frecuencia Precursor Genética 1,2 4,5 3
    54. 55. EGFR MAPK KRAS, BRAF
    55. 56. EGFR <ul><li>Receptor trans-membrana con actividad tirosín-quinasa perteneciente a la familia erbB (EGFR, erbB-2, erbB-3, erbB-4) </li></ul><ul><li>Activa diversas vías de señalización: </li></ul><ul><ul><li>PI3K/Akt </li></ul></ul><ul><ul><li>Ras/Raf/MAPK </li></ul></ul>
    56. 57. EGFR es diana terapéutica en CCR <ul><li>EGFR sobre-expresado en 80% de CCR </li></ul><ul><li>Factores predictivos de respuesta a anti-EGFR </li></ul><ul><ul><li>IHQ: no </li></ul></ul><ul><ul><li>Mutaciones KRAS: sí 1 </li></ul></ul><ul><ul><li>Mutaciones BRAF: si 2 </li></ul></ul><ul><li>Ac-anti-EGFR (cetuximab y panitumumab) aprobado sólo si KRAS no mutado </li></ul><ul><li>Cancer Res 2006;66:3992–5 </li></ul><ul><li>Cancer Res 2007;67(6):2643–8 </li></ul>
    57. 58. KRAS es factor predictivo de respuesta a anti-EGFR <ul><li>Mutado en 30-40% CCR (codones 12,13) </li></ul><ul><li>KRAS mut: activación constitutiva, independiente de EGFR </li></ul>KRAS mut KRAS wt J Clin Oncol 2008, 26:1626-1634
    58. 59. Jimeno et al, J Clin Oncol 09
    59. 60. BRAF <ul><li>Proteína-quinasa familia RAF </li></ul><ul><li>Vía RAS/RAF/MAPK </li></ul><ul><ul><li>Proliferación </li></ul></ul><ul><ul><li>Diferenciación </li></ul></ul><ul><ul><li>Apoptosis </li></ul></ul><ul><li>Mutaciones Ras-Raf mutuamente excluyentes </li></ul>
    60. 61. BRAF V600E está ausente en Síndrome de Lynch <ul><li>BRAF V600E </li></ul><ul><ul><li>presente en 11% CCR </li></ul></ul><ul><ul><li>un 40% son IMS+ </li></ul></ul><ul><li>No mutaciones en Síndrome de Lynch 1 </li></ul><ul><ul><li>Útil como criterio de exclusión </li></ul></ul>1 Clin Cancer Res. 2004 Jan 1;10(1 Pt 1):191-5
    61. 62. Algoritmo Unidades Consejo Genético C. Valenciana BRAF V600E incorporado a algoritmos de identificación de Síndrome de Lynch
    62. 63. Di Nicolantonio: J Clin Oncol; 26:5705-5712 2008 KRAS and BRAF mutations correlate with lack of response to treatment with monoclonal antibodies targeting EGFR
    63. 64. Formas Hereditarias de CCR MMR Dominante Lynch MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 Genes mantenimiento estabilidad ADN BER Recesivo Poliposis Atenuada MUTYH SMAD Dominante Poliposis Juvenil SMAD4 ( DPC4 ) SMAD Dominante Poliposis Juvenil BMPR1A PI3K Dominante Peutz-Jeghers STK11 ( LKB1 ) APC Dominante Poliposis Atenuada Axina2 Genes supresores de tumor APC Dominante Poliposis Adenomatosa Familiar (PAF) APC Vía Patrón Herencia Síndrome Gen

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