Life Fest - Jersey City, Junio 2010 “GIST 101” Life Fest - Jersey City, Junio 2010 Prof. David Josephy djosephy@uoguelph.ca 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.

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?

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.

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.

Incluso un solo órgano, como el estómago, se compone de muchos tipos de tejidos y células. Image: http://www.metrohealth.org/body.cfm?id=1631

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.

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

esófago Bolo alimen-ticio empuja hacia abajo Contracción muscular ICCs son las celulas “marcapasos” que coor-dinan la peristalsis G.I. – acción muscular que empuja el alimento a través del intestino

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%

¿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!

GIST es peligroso por las mismas razones 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”.

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

Escuela de Medicina, Universidad de Osaka GIST y la proteína KIT La mayoría de los GIST tienen muta-ciones 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

DNA RNA proteína 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

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.

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".

¿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

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”

Receptores de proteinas en la superficie celular Membrana celular señal molecular núcleo receptor

Receptores de proteinas en la superficie celular Entonces, ocurren un gran numero de cambios complejos y sutiles, afectando multiples aspec-tos del metabolismo celular y su compor-tamiento: una “transducción de señales en cascada”. signal molecule nucleus receptor

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.

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"

¿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.

¿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).

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

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)

KIT: Activando mutaciones en los GIST dominio de uniones ambiente extra-celular Exon 9: 13% membrana celular Exon 11: 71% dominio de yuxtamembrana citoplasma Exon 13: 4% dominios de kinasas Exon 17: 4% Pero, qué es un exon? … Permanezca atento … 27

Y ahora, sobre un cáncer que parece completamente diferente 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.)

El reordenamiento del "cromosoma Filadelfia" genera "bcr-abl", codificando una forma activada de la proteína tirosina kinasa "Abl".

ABL es una tirosina kinasa, lejanamente emparentada con el KIT 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 O N H N N N H N CH3

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.”

 inhibición de KIT; transducción de señales con el KIT activado No Tratado Inhibidor KIT (e.g. imatinib)  inhibición de KIT; reducir la proliferación de GIST; la apoptosis transducción de señales con el KIT activado Proliferación y supervivencia GIST Rubin et al., Lancet 2007

las drogas TKI* orales para cáncer (lista parcial) 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 35

Tema Advanzado: Exons

La mayoría de las proteínas se componen de sub-estructuras llamadas "dominios", que tienen funciones especializadas. Actin

La mayoría de los genes se componen de segmentos llamados "exones", cada exón codifica un dominio en la proteína. gen (DNA) 1 2 3 4 5 6 exones Síntesis de ARN y "Empalme" mRNA (solo exones) Síntesis de proteínas proteina

Pruebas de mutación KIT Las pruebas de ADN identifican el exón que se encuentra mutado Exon 9 Exon 11 Exon 13 Exon 17