“GIST 101”
Life Fest - Jersey City, Junio 2010
Prof. David Josephy
[email protected]
Descargo de responsabilidad:
 No soy soy médico, soy un bioquímico con experiencia en
investigación de toxicología y el cáncer.
 Soy miembro del Equipo Científico de Life Raft Group.
Deseo agradecer al Dr. Jerry Call por su asistencia en la preparacion de este documento.
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Agenda
• Qué es GIST?
• Como se diferencia GIST de otros canceres G.I.?
• Donde surgen los GISTs?
• Que causa el GIST?
• Que es metástasis?
• Que es “KIT”?
• Cual es la conexión entre GIST y CML?
• Como funcionan las drogas “TKI” (como Gleevec y Sutent)?
• Que es un “exon” y porqué es importante?
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GIST: Gastro-Intestinal Stromal Tumor
[Tumor Estromal Gastro-Intestinal]
 Un cáncer poco común; 5,000 casos/año, USA
 Aproximadamente un 1% de los cánceres G.I. son
GISTs
 Una revolución en el diagnóstico y el tratamiento de
GIST se inició hace unos diez años, y sigue
avanzando; por lo que, por ahora, solo se consideran
relevantes los datos recientes.
3
El cáncer refiere a muchas enfermedades diferentes.
El órgano en el que un tipo de cáncer comienza es
importante, pero el tipo de célula que forma el cáncer es
aún más importante, y define la biología del cáncer.
 Un GIST que surge en el estomago es un GIST
(… no un “cáncer de estomago” - adenocarcinoma).
 Un GIST que surge en el colon es un GIST
(… no un “cáncer de colon” – carcinoma colorectal).
 Son GIST porque ambos surgen del mismo tipo de célula.
4
Incluso un solo órgano, como el estómago, se
compone de muchos tipos de tejidos y células.
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Sarcoma:
es un tipo de cáncer que se
origina en las células del tejido conectivo,
(vasos sanguíneos, cartílago, hueso, etc.)
 Los sarcomas son mucho menos frecuentes que los
carcinomas que surgen en tejidos epiteliales (piel,
colon, pulmón, vejiga, próstata, mama, etc.)
 El GIST se inicia en el exterior
del tracto G.I.;
 Los carcinomas inician en el
interior.
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ICCs: células donde inicia el GIST
“Intersticial Células de Cajal”
ICCs en el intestino delgado
Dr. Brian Rubin, Interstitial cells of Cajal: What are they and why should you care?
www.liferaftgroup.org/news_sci_articles/interstitial_cells_cajal.html
7
esófago
Bolo alimenticio empuja
hacia abajo
Contracción
muscular
ICCs son las celulas “marcapasos” que coordinan la peristalsis G.I. – acción muscular que
empuja el alimento a través del intestino
8
 Todos los tumores GIST surgen en el mismo tipo de
célula y son variaciones de la misma enfermedad,
independientemente de su localización en el tracto
GI.
Esófago <5%
Estómago 40-70%
Intestino delgado 20-40%
Colon/rectum 5-15%
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¿Qué causa el GIST?
 GIST puede ser heredado (“correr en la
familia”), pero esto es extremadamente raro.
 Todos los otros GISTs surgen por razones
desconocidas hasta ahora.
No se conocen causas ambientales, laborales,
alimenticias, o por estilo de vida y si existiera
alguna causa obvia, seguramente ya habría sido
notada!
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GIST es peligroso por las mismas razones
que los otros cánceres son peligrosos:
 El crecimiento local del tumor puede alterar la
función de un órgano vital, causar sangrado, etc.
 Metástasis: puede causar daño a organos vitales
(como el hígado, pulmón, cerebro).
 Metástasis es la propagación del cáncer a nuevos
sitios en el cuerpo, lejos del “primario”.
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• Dondequiera que ocurra la metástasis, se
mantienen las propiedades biológicas del
tumor primario.
•
Las metástasis de GIST en el peritoneum*,
hígado, cerebro, pulmones, etc. aún son GISTs
y deben ser tratadas como GISTs – no son
“cáncer de hígado” (cáncer originado de
células de hígado), ni de cerebro, ni de
pulmones!!!
* Revestimiento de la cavidad abdominal
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GIST y la proteína KIT
La mayoría de los GIST tienen mutaciones en el gen kit y expresan KIT
activado en la proteína.
Este descubrimiento
(1998) revolucionó
nuestro entendimiento
de la biología y el
tratamiento de GIST.
Yukihiko
Kitamura, M.D.
Seiichi
Hirota, M.D.
Escuela de Medicina, Universidad de Osaka
13
Genes y Proteínas
Genes (DNA) son el código (diseño) para la
construcción de las proteínas de la célula. El genoma
humano codifica mas de 30,000 tipos diferentes de
proteínas.
DNA
RNA
proteína
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KIT (alias c-Kit o “CD117”)
 KIT es una proteína específica, se hace por sólo
un tipo de células adultas, incluyendo ICCs
GIST.
 El paso esencial en el diagnóstico de GIST es
probar si las células tumorales expresan KIT.
Esto se hace mediante la tinción de la muestra
de tejido con un anticuerpo que reconoce KIT:
"inmunohistoquímica".
 El tejido teñido se examina bajo el microscopio.
15
El gen kit es un “oncogen”.
Un oncogen es un gen que codifica un producto de
la proteína que, cuando muta, instruye la célula a
seguir dividiendose: "pedal de gas atascado".
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¿Qué hace el KIT normalmente en la célula?
KIT es una proteína de transducción de señales.
KIT juega un papel importante en la regulación
de las funciones celulares normales:
- La formación de células de sangre
- Fertilidad
- Contracciones del tracto gastrointestinal (CPI)
- Pigmentación de la piel
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Transducción de la Señal *
 Se envían mensajes químicos entre las células.
 Los receptores de proteínas reciben estos
mensajes.
 Las células normales responden a estas señales
de manera apropiada cambiando su metabolismo
y comportamiento, por ejemplo, una célula se
divide cuando así lo indique.
*recuerdan STI-571? STI = “Signal Transduction Inhibitor”
18
Receptores de proteinas en la
superficie celular
Membrana celular
señal
molecular
núcleo
receptor
19
Receptores de proteinas en la
superficie celular
Entonces, ocurren un gran numero de cambios
complejos y sutiles, afectando multiples aspecsignal
tos
del metabolismo celular y su compormolecule
tamiento: una “transducción de señales en
nucleus
cascada”.
receptor
20
En células ICC normales (marcapasos):
 Un "factor de crecimiento" mensajero llamado
"factor de células madre" se une al KIT
("pasos en el acelerador").
 Dos moléculas KIT se unen (KIT dimerizas),
activando el KIT.
 KIT se convierte en una enzima activa "la
tirosina kinasa.
 La célula crece y se divide.
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En las células GIST:
 El gen KIT se encuentra mutado.
 Una forma alterada de la proteína KIT se
produce.
 Esta modalidad está "siempre activada",
incluso en ausencia del factor de células
madre. La célula de GIST sigue la división,
de una manera descontrolada.
 "Pedal de aceleración atascado"
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¿Qué es una mutación?
Son cambios en la secuencia que codifica el ADN de
una proteína del ADN.
Las mutaciones ocurren al azar, pero la selección
natural favorece el crecimiento de ciertas células
portadoras de mutaciones.
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¿Qué significa "V654A" significa?
El residuo 654a de los aminoácidos (bloques de
construcción) en la proteína (KIT, en este caso) ha
cambiado (debido a una mutación en el ADN de la
célula) de la valina normal (V) a un residuo de
aminoácido diferente , alanina (A).
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Las mutaciones del KIT en tumores GIST son casi
siempre mutaciones somáticas - no la línea
germinal - Se producen en las células del cuerpo
durante el desarrollo o en la edad adulta,
pero no afectan a las células germinales
(óvulos o espermatozoides)
- La mutación somática del KIT es llevada por
todas las células del tumor, pero no puede
ser pasada a los hijos de un paciente
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 Las mutaciones en los GISTs pueden surgir en
muchos sitios diferentes dentro del gen del KIT,
afectando muchos sitios diferentes dentro de la
proteína KIT.
 El sitio de la mutación influye en la biología de la
enfermedad:
- Sitio anatómico
- El pronóstico
- La respuesta a las drogas
 Pruebas de mutación deben ser realizadas en todos
los nuevos casos de GIST (declaración Baveno,
2008)
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KIT: Activando mutaciones en los GIST
dominio de
uniones
ambiente
extra-celular
Exon 9: 13%
Exon 11: 71%
Exon 13: 4%
dominio de
yuxtamembrana
membrana
celular
citoplasma
dominios de
kinasas
Exon 17: 4%
Pero, qué es un exon? …
Permanezca atento …
27
Y ahora, sobre un cáncer que parece
completamente diferente...
pero que resulta estar relacionado,
de una manera inesperada.
Leucemia Mielóide Crónica (LMC)
28
Leucemia Mielóide Crónica (LMC)
El “cromosoma Filadelfia” (1960, Peter Nowell, Univ. de Penn.)
29
El reordenamiento del "cromosoma Filadelfia" genera
"bcr-abl", codificando una forma activada de la
proteína tirosina kinasa "Abl".
30
 ABL es una tirosina kinasa, lejanamente
emparentada con el KIT. Los fármacos que
inhiben una también puede inhibir la otra.
La investigación GIST se ha beneficiado de los
descubrimientos en LMC.
31
Gleevec (imatinib) inhibe ABL y también KIT
N
O
N
N
H
H
N
N
N
CH3
32
Buchdunger et al., 2000:
“Recientemente, hemos descrito un inhibidor de la
tirosina quinasa... que es selectivo para los
receptores ABL y PDGF ... STI571 se encuentra
actualmente en ensayos clínicos para el tratamiento
de la LMC. En el estudio actual ... fue encontrado
que el STI571 inhibe el c-Kit… Además de la LMC,
STI-571 puede tener utilidad clínica potencial en
cáncer ... Envolviendo la desregulación de la
activación de los receptores c-kit o PDGF.”
33
No Tratado
Inhibidor KIT (e.g. imatinib)

transducción de señales con el KIT activado
Proliferación y supervivencia GIST
inhibición de KIT;
reducir la proliferación de GIST;
la apoptosis
Rubin et al., Lancet 2007
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Gleevec inicia una nueva era: "quimioterapia dirigida"
las drogas TKI* orales para cáncer (lista parcial)
Nombre generico y comercial
objetivo
cancer
imatinib (gleevec; 2001)
c-KIT, BCR-ABL
CML, GIST
erlotinib (tarceva; 2004)
EGFR
NSCLC
sorafenib (nexavar; 2005)
RAF, VEGFR
renal
dasatinib (sprycel; 2006)
c-KIT, BCR-ABL
CML, GIST
sunitinib (sutent; 2006)
PDGFR, KIT
renal, GIST
lapatinib (tykerb; 2007)
HER2
cancer de mama
*TKI = tirosin kinasa inhibidor
35
36
37
38
Tema Advanzado: Exons
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La mayoría de las proteínas se componen de subestructuras llamadas "dominios", que tienen funciones
especializadas.
Actin
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La mayoría de los genes se componen de segmentos
llamados "exones", cada exón codifica un dominio en
la proteína.
1
2
3
gen (DNA)
4
5
6
exones
Síntesis de ARN y
"Empalme"
mRNA (solo exones)
Síntesis de
proteínas
proteina
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Pruebas de mutación KIT
Las pruebas de ADN identifican el exón que se
encuentra mutado
Exon 9
Exon 11
Exon 13
Exon 17
42
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GIST Biology and Medicine: A Life Raft Group short course