ASPECTOS MOLECULARES DEL CÁNCER DE COLON HEREDITARIO JAVIER GODINO Hospital Clínico “Lozano Blesa”. Zaragoza Servicio de Oncología Médica, I+CS

Introducción - Cáncer colorrectal. + Aspectos moleculares del Cáncer colorrectal. + Cáncer esporádico, familiar y hereditario. Síndromes polipósicos. - Ligados a APC: PAF; PAFA - Ligados a MYH: MAP - Otras poliposis. Síndromes no polipósicos - HNPCC es un término equívoco - Síndrome de Lynch. Asociado a defectos en MMR - Cáncer colorrectal familiar tipo X. No asociado a MMR Genes de baja penetrancia: Cáncer familiar Genes modificadores.

INTRODUCCIÓN

Modelo de progresión tumoral en cáncer colorrectal KRAS SMAD4 SMAD2 DCC 18q CIN APC 5q, β catenina Hipometilación TP53 Otras alteraciones Epitelio normal Epitelio hiperproliferativo Inicial Intermedio Tardío Adenoma Carcinoma Metástasis MSI Genes diana con secuencias repetitivas TGFBRII, BAX, MSH3, IGFIIR……. Genes reparadores. MLH1, MSH2, MSH6, PMS2, ¿MLH3?, ¿PMS1?

Cánceres colorrectales Clasificación de los Cánceres colorrectales Lynch 50% (3%) FAP< 20%(< 1%) Otros 2% ( 0.1%) Síndrome X 30% (2%) Hereditarios 4-6% Familiares 10-30% Esporádicos 65-85%

De la Chapelle A . Nat Rev Cancer 2004 GENES AMBIENTE Alta penetrancia Baja penetrancia FAMILIAR ESPORÁDICO Dominantes HNPCC: MLH1, MSH2, MSH6 FAP: APC Recesivos FAP: MYH Otros. 8q, 9q, 15q y 20q APC I1307K MTHFR TGBRI NAT2 HRAS CCDN1 MLH1 D132H Otros GENES MODIFICADORES De la Chapelle A . Nat Rev Cancer 2004

SÍNDROMES POLIPÓSICOS

LIGADOS A APC CÁNCER Gen situado en 5q21. Consta de 15 exones. Codifica para una proteína de 2843 aminoácidos. Herencia autosómica dominante con penetrancia del 100% Línea germinal Células del colon 1er “hit” Hereditario CÁNCER 2º “hit” Esporádico

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE APC 1 2843 MCR APC ASEF Axina β-catenina Microtúbulos EB1 Unión 15 aa Degradación 20 aa DLG PTP-BL MCR: Mutation cluster region (1286-1513) Señales de localización nuclear Senda et al: Med Mol Morphol 2007. 40: 68-81

Regulación de la vía Wnt y de la actividad de β-catenina ¿? C-MYC Ciclina D BMP4 Tejido normal Tumor

Papel de APC En la Mitosis Tejido normal Tumor Papel de APC En la Mitosis

OTRAS FUNCIONES DE APC Control de la migración celular. Unión a ASEF y microtúbulos. Regulación de la adhesión celular. Unión DLG. Mantenimiento de la polarización celular: Unión a DLG y microtúbulos. Control del ciclo celular. Mediante su unión a DLG.

APC β Catenina

MUTACIONES EN APC En el 95% de los casos generan una proteína truncada Frecuente (30%) de novo A lo largo de todo el gen, con 2 puntos calientes 3' 5' Codon 1309 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Codon 1061

MUTACIONES EN ESPAÑA Alonso A 3er curso SEOM Cáncer Hereditario. Zaragoza 2007 Del 4386AGAG (codon1462) presente en 5/101 familias. Asociada a un fenotipo más severo. (Alonso A et al Fam Cancer 2005; 4: 65-66) En Baleares se ha detectado una mutación fundadora. 3183delAAACA (codon 1061) (González S, Blanco I et la. Cancer genet cytogenet. 2005)

La mutación germinal determina la mutación somática

EXPRESIÓN CLÍNICA DE MUTACIONES EN APC. Poliposis adenomatosa familiar (PAF). Incidencia (1/10.000-1/7000) + Mas de 100 pólipos en la 2-3 década de vida. + CCR en un 100% de los casos hacia los 35 años, localización distal + Manifestaciones extracolónicas: Osteomas, HCEPR, Tumores desmoides, Pólipos gástricos y duodenales, hepatoblastoma, cáncer papilar de tiroides (síndrome de Gardner, síndrome de Turcot). + En un 90% de los casos asociado a mutaciones en APC.

EXPRESIÓN CLÍNICA DE MUTACIONES EN APC. Poliposis adenomatosa familiar atenuada (PAFA). + Entre 10-100 pólipos con aparición mas tardía (± 15 años). + Se han descrito manifestaciones extracolónicas. + Sólo en un 20% de los casos asociado a mutaciones en APC. + Mas frecuentes las mutaciones “de Novo” + “Tercer Hit” Mutación germinal 2º Hit 3er Hit CÁNCER

Relación genotipo-fenotipo en poliposis asociada a APC PAF severa (1250 – 1464)

LIGADAS A MYH (MAP) Localizado en el cromosoma 1p 34.3-1p32.1 Gen consta de 16 exones Herencia autosómica recesiva. Frecuentemente ausencia de historia familiar Codifica para una proteína de 547 aminoácidos. Unión RPA Unión a ADN Unión MSH6 Unión de adenina Unión APE1 PCNA

FUNCIÓN DE MYH Reparación del daño oxidativo en ADN. (Vía BER)

PROCESO SECUENCIAL Inactivación de MYH Daño oxidativo no reparado Se acumulan cambios G:C›A:T en genes diana: APC y K-RAS CÁNCER Nueva vía tumoral no CIN, no MSI

MUTACIONES EN MYH A lo largo de todo el gen. 2 mutaciones recurrentes en población caucasiana Y165C G382D En España. + Y165C Y G382D en mas de un 80% de los casos. + 1266 del A en Cataluña.

MUTACIONES EN MYH EN POBLACIÓN ESPAÑOLA PACIENTE MUTACIÓN 1 MUTACIÓN 2 DIAGNÓSTICO CA 511 G382D DESCONOCIDO N 12 H324Y‡ AFAP N 24 N 14 Y165C M 14 FAP ATÍPICO M 3 CA 195 R101G‡ - CA 599/600 FAP N 9 R412C N 21 M 8 M 1 P320A‡ ‡ Variantes sin clasificar no descritas

EXPRESIÓN CLÍNICA DE MUTACIONES EN MYH PAF. Porcentaje pequeño de los casos y asociado a inicio tardío (± 50 años) y entre 100 -1000 pólipos› PAF atípica. PAFA. Porcentaje de caos superior a APC. Manifestaciones extracolónicas. Se han descrito poliposis duodenal y cáncer gástrico. En un porcentaje importante de casos ya presentan CCR en el momento del diagnóstico. 1 8 DESCONOCIDO 2 6 FAP ATÍPICO 4 3 27 AFAP 18 MONOALÉLICOS BIALÉLICOS TOTAL DIAGNÓSTICO Sólo en 1 caso asociado a historia familiar

BASE MOLECULAR DE LAS POLIPOSIS ADENOMATOSAS Atípica

OTROS SÍNDROMES POLIPÓSICOS Poliposis Hamartomatosas. + Mutaciones asociados a aumento del riesgo de CCR y herencia Autosómica Dominante. - Poliposis familiar juvenil. En un 80% de los casos se asocian en mutaciones en SMAD4 o BMPR1. - Síndrome de Peutz-Jeghers. Asociado a mutaciones en LKB1. + Asociadas a mutaciones en PTEN. Patrón de herencia incierto, asociación a riesgo de CCR poco claro. - Síndrome de Cowden - Sindrome de Bannayan-Riley- Rubalcaba.

OTROS SÍNDROMES POLIPÓSICOS Poliposis con adenomas serrados. + Nueva vía tumorogénica. Mutaciones en BRAF, hipermetilación, MSI-V. + Poliposis serrada. + Poliposis Hiperplásica familiar. Sin base molecular conocida + Poliposis mixta familiar. Herencia autosómica dominante, asociada al locus CRAC1

SINDROMES NO POLIPÓSICOS

Población general CCHNP Tipo de cáncer Cáncer de colon hereditario no polipósico (HNPCC). Término que se debe evitar 1) No sólo cáncer de colon. 0,6% 2% Tracto biliar 1% 3% Riñón, pelvis 4% Cerebro 1-3% Vejiga 0,01% 1-4% Intestino delgado 1-2% 12% Ovárico 13% Gástrico 2-3% 50-60% Endometrial 5-6% 80-82% Colorrectal Población general CCHNP Tipo de cáncer Chung DC. Ann Intern Med 2003;138:560-570

2) Denominación clínica sin una base molecular única. - Se puede confundir con ciertos casos de poliposis atenuada - Probablemente englobe 2 síndromes de base molecular diferente. + Asociado a fallos en la reparación de errores producidos en la replicación del ADN (MMR) : Síndrome de Lynch. + Síndrome de cáncer de colon familiar tipo X: No asociado a fallos en MMR

MECANISMO MMR Bacterias Eucariotas

MutS α (reconoce apareamiento incorrecto de bases y IDLs de 1pb) Up to about 12 nucleotides Msh2/Msh6 MutS α (reconoce apareamiento incorrecto de bases y IDLs de 1pb) Msh2/Msh3 MutS β (reconoce IDLs de 2 a 12 pb) Mlh1/Pms2 MutL α Mlh1/Pms1 MutL β Mlh1/Mlh3

INESTABILIDAD DE MICROSATÉLITES (MSI) Sensible pero no específico, también presente en un 15% de los casos esporádicos (Hipermetilación de MLH1) Las secuencias siguen siendo complementarias

Panel de Bethesda DNA NORMAL DNA TUMORAL (cKit) D2S123 (MSH2) BAT 26 (BRCA1) D5S346 (APC)

CANCER PROCESO SECUENCIAL Inactivación de genes MMR: MLH1, MSH2, MSH6 Bloqueo de sistemas de reparación Inestabilidad de microsatélites Mutación de genes diana con secuencias microsatélites Genes MMR: MSH3, MSH6. Mutadores secundarios Genes implicados en el desarrollo del tumor. TGFβRII, Bax, Axina… Amplificación de la señal CANCER

Genes diana de inestabilidad en Síndrome de Lynch GEN FUNCIÓN PORCENTAJE* ESTADIO*. TGFβRII Receptor de TGFβ ± 80% Adenoma BAX Factor pro-apoptótico ± 50% Adenoma MSH3 MMR ± 40% Carcinoma MSH6 MMR ± 25% Carcinoma Axina 2 Via Wnt ± 25% Adenoma TCF4 Via Wnt ± 40% Adenoma RIZ1 Apoptosis, ciclo celular ± 25% Adenoma IGFIIR Receptor de IGFII ± 20% Adenoma PTEN Via de PI3K ± 20% Adenoma PTHL3 Metabolismo del Ca2+ ± 80% Carcinoma ACTVR2 Receptor de la Activina ± 70% Adenoma * En CCR

P15 PAI-1

MUTACIONES EN GENES MMR 5-10 % < 2% * * PMS2, EXO 1, TGFβRII, PMS1?, MLH3? 50% 40% MLH1 MSH2 MSH6 Otros MUTACIONES EN GENES MMR Se distribuyen a lo largo de los genes sin puntos calientes

MUTACIONES EN GENES MMR MSH2 MLH1 MSH6

MUTACIONES EN GENES MMR Se asocian a mejor pronóstico y falta de respuesta a 5-FU Se asocian a un patrón histológico típico: Tumores pobremente diferenciados, mucinosos, con infiltración leucocitaria…. MLH1 MSH2 + _

CLÍNICA ASOCIADA A MUTACIONES EN GENES MMR. Incluye: Endometrio, Ovario, gástrico, intestino delgado, tracto urinario, tracto biliar, páncreas, cerebro y glándulas sebáceas CCR fundamentalmente proximal

Prevalencia de mutaciones patogénicas en MLH1 o MSH2 (N=1434) Diagnóstico del paciente Sin antecedentes familiares. ≥1 familiar afectado Cáncer colorrectal <50 9.1% 22% Cáncer colorrectal ≥50 <5% 15% Cáncer de Endometrio<50 11% 23% Otro cáncer HNPCC* 6.5% 16% >1 HNPCC Cancer N< 50 36% * Tumores HNPCC: Colorrectal, endometrial, ovario, gástrico, uréter/pelvis renal, tracto biliar, intestino delgado, páncreas y adenoma/carcinoma sebáceo. Myriad. Octubre 2005.

Sánchez de Abajo A. Tesis doctoral 2006 PROBABILIDAD DE PRESENCIA DE MUTACIONES Criterios clínicos Familias MLH1 MSH2 MSH6 PMS2 Porcentaje Amsterdam I 55 17 15 0 0 60 Amsterdam II 15 4 4 3 1 73 Bethesda 60 2 0 0 0 3 Sánchez de Abajo A. Tesis doctoral 2006

Caldes et al Int J.Cancer 2002 RELACIONES GENOTIPO FENOTIPO 53,7 30,5 66 57,6 12 10,2 22 32,2 MLH1 MSH2 Otros Endometrio Colon N=92 N=78 Caldes et al Int J.Cancer 2002 MSH6. se asocia a un fenotipo menos severo, con más manifestaciones extracolónica y sin MSI. Se han descrito Homocigotos germinales: NF I, Tumores hematológicos 2 Variantes clínicas. + Síndrome de Turcot. (PMS2, MLH1, MSH6). Gliomas. + Síndrome de Muir-Torre. (MSH2, MLH1). Tumores de glándulas sebáceas

CÁNCER COLORRECTAL FAMILIAR TIPO X Características clínicas comparadas con síndrome de Lynch.. + Menor incidencia CCR + No predominio de colon proximal + No predominio de mucinosos, pobremente diferenciados + No se asocia a tumores extracolónicos. + Edad aparición de tumores más tardía Lindor NM et al JAMA 2005

CÁNCER COLORRECTAL FAMILIAR TIPO X Características Moleculares. + No asociado a alteraciones en MMR + Contenido DNA aneuploide: CIN en al menos un 40% de los casos. + Patrón de mutaciones en KRAS y p53 intermedia entre CIN y MSI + Vía Wnt no afectada: No hay presencia de β-catenina intranuclear Sánchez de Abajo A et al. Clin Cancer Res 2007. Abdel-Raman WM et al. Oncogene 2005

Familia MSI- H MSS IHC MSH6 IHC. MLH1, MSH2,MSH6,PMS2 + - - MLH1 Estudio de mutaciones 2º tumor Clínica MSS MSI- H BRAF V600E Amst + - no Amst - + Estudio de metilación Estudio de mutaciones - Investigación Sánchez de Abajo A. Tesis doctoral 2006

ALELOS DE BAJA PENETRANCIA Asociados a cáncer familiar y esporádico. Riesgo de cáncer asociado bajo pero prevalencia alta  Explican un porcentaje elevado de tumores Gen Alelo Frecuencia Riesgo relativo Porcentaje de CCR atribuible APC 1307K 5-7 (Ashkenazis) 1.5-2.2 3-7% TGFβR1 6ala 14 (Caucasianos) 1.2 3% HRAS1 VNTR 1-6 (Caucasianos) 2.5 1-8% MTHFR 677V 32-43 (Caucasianos) 0.75 - BLM Ash 0.8 (Ashkenazis) 2.4 1% Otros genes con alelos asociados a CCR. NAT2, CHECK2, CCND1 ¿Alelos en genes de alta penetrancia (APC I1307Q, MLH1 D132H) ¿Heterozigotos para MYH?

ALELOS DE BAJA PENETRANCIA Búsquedas genómicas. + Se estudian simultáneamente mas de 300.000 SNPs distribuidos a lo largo de todo el genoma y se compara frecuencias en casos y controles. + 8q24: Fuerte evidencia de asociación. También asociado a mayor riesgo de cáncer de próstata. + 9p24, 3q21-q24.

GENES MODIFICADORES Gran variabilidad fenotípica para una misma mutación, incluso, dentro de la misma familia  Factores genéticos. Los modelos animales no se corresponden con lo que pasa en humanos. Se han identificado algunos alelos que varían el fenotipo. + PAF. Varían la severidad - NAT1 - NAT2. Acetiladores rápidos. + Síndrome de Lynch. Varía la edad de diagnóstico. - CCND1 - IGF-1 - p53 - CYP1A1 - GSTT1,GSTM1