Biologia Molecular en Oncologia Parte 2

Presentación del tema: "Biologia Molecular en Oncologia Parte 2"— Transcripción de la presentación:

1 Biologia Molecular en Oncologia Parte 2
Dr. Oscar Alonso Luna

2 Temas Cuidado de la Salud & Medicina personalizada
Aplicaciones de la Oncogenómica en la Oncología

3 El futuro de la Genómica en la Medicina
The future of medicine. This schematic representation depicts how genomic sequence data (eg, SNP genotypes) might be incorporated into the patient/physician consultation to improve personalized health care. The patient comes to the hospital/clinic and meets with a health-care provider. Following initial consult (1) and informed consent process, blood (or even hair) sample is taken (2), and DNA is extracted (3) and amplified. Rapid genotyping of multiple SNPs is performed using microarray (4). The combination of SNPs of different genes from the same or different chromosomes (5) gives a specific genotype (in relation to the symptoms or diagnosed illness) for the patient. Bioinformatic tools are used to help integrate the structural (6) and functional (7) correlates of the genotype and predict the biological and treatment implications that are specific for that patient. A management plan of action (8) is drawn up by the physician in consultation with the engaged and more-informed patient, with respect to lifestyle options, environmental exposures, therapeutics, preventive treatments, and/or screening options. ©2007 by American College of Chest Physicians Tebbutt S J et al. Chest 2007;131:

4 Cuidado de la Salud & Medicina Personalizada
Diagnóstico Desarrollo de fármacos Medicina P4 (Predictiva, Preventiva, Personalizada y Participativa)

5 Esquema de Medicina Personalizada
Originally published by the American Society of Clinical Oncology. MacConaill LE, Garraway LA. J Clin Oncol 2010;28: 5

6 La biopsia: Eje para la medicina personalizada en cáncer
Suficiente tejido = biomarcadores = decisiones terapéuticas efectivas

7 ¿De qué sitio tomar la biopsia?
En general, del tumor más accesible Para los patólogos todos los sitios son aceptables: Tumor primario Ganglios linfáticos Metástasis a distancia Pirker et al., J Thorac Oncol 2010;5:1706–1713.

8 Heterogeneidad Tumoral
Importancia para analitos de interés: Comparación de CCR primarios con las metástasis y comparación entre las metástasis KRAS: Concordancia Relativa (90%) NRAS: Altamente discordante Pérdida del primario Adquisición en la metástasis Número de subpoblaciones anormales

9 ¿Qué cantidad de tumor debe contener el material de biopsia?
Debe evaluarse el contenido de células tumorales antes del análisis molecular, ya que su proporción es crítica Disección manual o captura con microdisección láser Cantidad ideal de tumor Análisis células tumorales Análisis mutacional por PCR Al menos 50 células tumorales Prueba de FISH Vysis ≥50% del tejido con células tumorales Secuenciación de DNA Pirker et al., J Thorac Oncol 2010;5:1706–1713.

10 Preparación del material de biopsia
El fijador preferido es formalina 10% en buffer neutral1 Tiempo de fijación lo más corto posible1 No más de 48 horas para FISH o métodos basados en ARN2 Muestras de citología podría ser adecuada para evaluación molecular Es necesario mayor análisis de la seguridad clínica de los datos mutacionales obtenidos desde estas muestras1 Preparación de bloques celulares y cortes como material histológico2 1. Pirker et al., J Thorac Oncol 2010;5:1706–1713; 2. Thunnissen et al., Lung Cancer ;76:

11

12 Ejemplos de las pruebas individuales de DNA
Pruebas de portador Pruebas para riesgo de enfermedad Pruebas de respuesta a fármacos

13 Pruebas de portador Estas pruebas ayudan a identificar a los individuos que Portan una mutación genética perjudicial pero que se muestran usualmente asintomáticos. La enfermedad se manifiesta en niños cuando las parejas portadoras le transmiten una copia mutante del gen a su descendencia. z Portadores no afectados Individuo afectado Hombre normal z Mujer normal Hemocromatosis Un desorden heredable en el cual se acumula hierro extra en los tejidos, provocando daño en los órganos. Causada por mutaciones en el gen HFE. La prueba de DNA identifica mutaciones en HFE. Esta ayudará a los doctores a tratar a los pacientes afectados, a través de pruebas periodicas y donación de sangre Panel Neonatal

14 Pruebas de riesgo de Enfermedad
Prueba genética CGTCGATCGGC CGTCGCTCGGC Individuos en la población con diferentes niveles de riesgo a una enfermedad Individuos con un riesgo a la enfermedad no mayor al riesgo poblacional del ella Individuos con un riesgo mayor a la enfermedad con respecto a la población en general Monitoreo proactivo de la enfermedad Medidas preventivas para mitigar la ocurrencia de la enfermedad Las pruebas de determinación del riesgo a la enfermedad son usadas para cuantificar el riesgo de que la enferemedad ocurra antes de que los individuos presenten sintomatología. La intervención temprana puede ayudar a controlar mejor las manifestaciones clínicas y el comienzo de la enfermedad.

15 Estado mutacional de BRCA1/2 (factor de riesgo de un solo gen)
Mutaciones en los genes BRCA1 y BRCA2 están relacionadas fuertemente con la predisposición al cancer de mama y ovárico en las mujeres. El análisis de DNA ayudará a identificar las mutaciones en BRCA1/2 y en consecuencia, a predecir el riesgo relativo a desarrollar cáncer de mama. Usando los resultados del análisis, los doctores pueden dar consejo informado a los pacientes en riesgo para tomar pasos preventivos y de monitoreo sobre el cáncer.

16 Pruebas de respuesta a fármacos
Estas pruebas ayudan a identificar individuos que son propensos a responder a ciertos fármacos probablemente respondan adversamente a un fármaco La prueba ayudará a doctores y pacientes a tomar decisiones informadas sobre el tratamiento. a las compañías farmaceúticas a contar con una prueba diagnóstica paralela a la venta de fármacos. El nuevo campo de la Farmacogenómica

17 Selected target therapeutics in the routine oncology practice
Targeted therapeutics Target Tumor Antibodies Trastuzumab Her-2 Breast Ca Rituximab CD20 B-Cell Lymphoma Cetuximab EGFR/KRAS CRC & HN Ca Bevacizumab VEGF Breast Ca / CRC / NSCLC Panitumumab EGFR CRC Small Molecule Inhibitors Imatinib c-kit / BCR-ABL GIST and CML Gefitinib Lung Ca Erlotinib NSCLC & Pancreatic Ca Lapatinib Her-2 & EGFR Sorafenib VEGFRs/PDGFR/RAF HCC & RCC Sunitinib VEGFRs/PDGFR/RET RCC & GIST Tensirulimus / Everolimus mTOR RCC Bortezomib Proteasome MM & MCL VorinostatBortezomib HDAC Cutaneous TCL From: Quek, Yan, Yong and Salto-Tellez. Personalized Medicine (2009) 6(5),

18 El Cáncer como una enfermedad genética
Célula normal Tumor benigno Cáncer invasivo temprano Cáncer invasivo tardío Célula premaligna Acumulación de mutaciones Las mutaciones en el DNA se acumulan en el transcurso del tiempo Eventualmente, algunas de esas mutaciones (mutaciones somáticas) provocan el crecimiento desmedido de las células Algunos cambios alteran el estado de activación de las proteínas, otras incrementan la expresión De cierto modo, el cáncer es evolución acelerada Comprender los defectos genéticos (aberraciones en el ADN) en el cáncer, ayudará a desarrollar una terapeútica racional y así permitir convertir la enfermedad en una de tipo crónico

19 Pruebas de mutación en Cáncer
Célula normal Tumor benigno Cáncer invasivo temprano Cáncer invasivo tardío Célula premaligna Acumulación de mutaciones Pruebas genéticas disponibles, diseñadas para localizar variaciones somáticas en los tumores de los pacientes Esto ayudará a que los oncólogos desarrollen terapias racionales basadas en mutaciones. las compañías farmaceúticas seleccionen pacientes adecuados para sus ensayos clínicos. Mientras más baje el costo de la secuenciación, más genomas completos de individuos con cáncer seran secuenciados Los cambios son usados para realizar decisiones racionales sobre el tratamiento

20 Qué podemos conocer del estudio de las variaciones (SNPs) ?
Comprender el riesgo de un niño afectado por desordenes hereditarios Estado del portador en caso de padres no afectados Identificar SNPs asociados con desarrollo de enfermedad diabetes, padecimientos cardíacos, adicción, Alzheimer, etc. Explicar respuesta diferencial a fármacos Ajuste a dosis de fármacos Identificar pacientes que se beneficiarán con cierto fármaco Apoyar en el desarrollo terapéutico

21 ¿Qué es un blanco molecular?
Estructura celular o molecular involucrada en una patología específica y sobre la cual, actúa alguna droga

22 Selección del tratamiento: evolución de la histología a blancos oncogénicos
1999 Selección basada en histología Adenocarcinoma Carcinoma epidermoide Carcinoma de células grandes KRAS EGFR BRAF HER2 PIK3CA ALK MET Desconocido 2010 Orientación a controladores oncogénicos *Incidencia de mutaciones en adenocarcinoma como ejemplo 2008 Actual No epidermoide Epidermoide EGFR WT EGFR Mu KRAS Mu ALK+ Otro no epidermoide WT Evolución del tratamiento del CPCNP Estándar actual de tratamiento CPCNP KRAS, Kirsten rat sarcoma viral oncogene; EGFR, epidermal growth factor receptor; BRAF, murine sarcoma viral oncogene homolog B1; HER2, human epidermal growth factor receptor 2; PIK3CA, phosphatidyl 3-kinase p110 alpha catalytic submit isoform; MET, hepatocyte growth factor receptor; Mu, mutant; WT, wild-type. Figura: Massachusetts General Hospital, data on file. Horn L, Pao W. J Clin Oncol. 2009;26:4232–4235.

23 “Therapeutic Targeting of the Hallmarks of Cancer”
Hanahan and Weinberg, Cell 144:646 (2011)

24 EGFR Erlotinib/ Gefitinib/Afatinib 20% Adenocarcinoma de pulmón
BCR-ABL Imatinib 100% CML HER2 Trastuzumab 20-30% IDC EGFR Erlotinib/ Gefitinib/Afatinib 20% Adenocarcinoma de pulmón BRAF V600E PLX4032 50-60% Melanoma ALK Crizotinib 3-5% Adenocarcinoma de pulmón BRAF 1799 T>A V600E

25 EGFR Erlotinib/ Gefitinib 20% Lung adenocarcinomas ALK Crizotinib
BCR-ABL Imatinib 100% CML HER2 Tastuzumab 20-30% IDC O’Brien et al., Imatinib Compared with Inter-feron and Low-Dose Cytarabine for Newly Diagnosed Chronic-Phase Chronic Myeloid Leukemia, NEJM 2003 Romond EH et al., Trastuzumab plus Adjuvant Chemotherapy for Operable HER2-Positive Breast Cancer. NEJM 2005. EGFR Erlotinib/ Gefitinib 20% Lung adenocarcinomas BRAF V600E PLX4032 60% Melanoma ALK Crizotinib 3-5% Lung adenocarcinoma BRAF 1799 T>A V600E Mok et al., NEJM 2009 Shaw et al. Lancet Oncol. 2011;12:

26 Sin mutación identificada
Perfil mutacional de Cáncer colorrectal Sin mutación identificada 34% KRAS 25% TP53 21% PIK3CA 6% NRAS 3% APC 4% BRAF 7% Our laboratory has gone live with clinical genotyping, starting in March of During this1st year, we have genetically profiled more than 400 lung cancer patients and ~70 colorectal patients at the MGH using our SNaPshot genotyping platform. Mutations have been identified in a majority of cases, often helping direct therapeutic decisions in these patients. N=250 26 26

27 Mutaciones KRAS presentes
BLANCOS MOLECULARES EN CCRm Factores de Crecimiento, e.g. EGF EGFR-AbM cetuximab panitumumab Mutaciones KRAS presentes → resistencia a TKI y EGFR-AbM EGFR Membrana Celular TKI Gefitinib Erlotinib Kinase Kinase Mutaciones EGFR-1 → sensibilidad a TKI ↑↑ Proliferación Celular 27

28 Adenocarcinoma de Colon: Sobreposición de mutaciones
KRAS 20 aislados (36 totales) TP53 18 aislados (28 totales) APC 1 NRAS 3 PIK3CA BRAF 6 aislados 4 2 6

29 Blancos moleculares en Melanoma

30 Perfil mutacional de Cáncer de Pulmón
KRAS 23% Sin mutación 42% EGFR 15% TP53 5% IDH1 <1% NRAS 1% BRAF 2% HER2 2% PIK3CA 4% ALK 3% CTNNB1 2% AKT 1% Our laboratory has gone live with clinical genotyping, starting in March of During this1st year, we have genetically profiled more than 400 lung cancer patients and ~70 colorectal patients at the MGH using our SNaPshot genotyping platform. Mutations have been identified in a majority of cases, often helping direct therapeutic decisions in these patients. N=650 30 30

31 Adenocarcinoma de Pulmón: Sobreposición de mutaciones
KRAS 56 aislados (58 totales) PIK3CA 5 EGFR 36 aislados (50 totales) 1 1 B-cat 1 3 1 TP53 T790M 5 2 1 1 1 4 ALK 13 APC 2 BRAF 1 NRAS Belinda Waltman/ Lecia Sequist

32 Algoritmo del Analisis Mutacional del CPCNP
Astudillo and Arrieta, et al. 2012 Deleción Exon 19 (cualquiera) 90% Datos que apoyan sensibilidad al Afatinib Gefitinib/Erlotinib Analisis mutacional del DNA extraído de biopsias de pacientes EGFR, KRAS L858R G719S/A/C ó otra substitución en esta posición Actualmente limitados datos que apoyan la sensibilidad al Gefitinib/Erlotinib 7% Resultado: Mutación Detectada EGFR Reporte: Mutación Detectada Mutación Específica y Evidencia L861Q Doble Mutaciones S768I Resultado: Mutación Detectada KRAS Exon 20 inserciones Actualmente sin datos que apoyen la sensibilidad al Gefitinib/Erlotinib 3% T790M Otras Mutaciones Traslocación Negativa Traslocación Positiva: Crizotinib Deleción Exón 19 (cualquiera) Determinación de la Traslocación ALK Datos que apoyan sensibilidad al Afatinib T854A T858R D761Y Resultado: No Mutación Detectada Determinación de mutaciones del gen HER2: L755S, M774AYVM, A775YVMA, G776X

33 “Dependencia Oncogénica” (Weinstein IB. Science 2002; 297:63-4)
Dependencia de las células tumorales y predeterminante de su actividad oncogénica para mantener la proliferación y/o supervivencia. Adicción de un oncogén para mantener una neoplasia.

34 Prediction is difficult, especially about the future
Niels Bohr,

35 Un nuevo paradigma en el Tratamiento del Cáncer
Paciente con cáncer Información clínica Terapia dirigida Resección quirúrgica Diagnóstico Molecular Patológico rutinario

36 Tsao: “La Era Molecular llegó”
Molecular Rebiopsy: Unknown (other pathways) MET PIK3CA SCLC Sequist L et al. Sci Transl Med 2011;3:75ra26-75ra26

37 La caracterización molecular permitirá tratamientos individualizados…
Rescate Inmune Genotipo tumoral KRas EGFR BRaf Cirugía Tipo de tumor Histopatología Imunohistoquímica Radioterapia Quimioterapia 5-Fluorouracilo Ciclofosfamida Epirubicina Pemetrexed Gemcitabina TRATAMIENTO Terapia Hormonal Terapias Biologicas de BM Trastuzumab Panitumumab Cetuximab Bevazucimab Terapias Blanco Molecular (BM) Gefitinib Pazopanib Lapatinib Sorafenib Vorinostat Etapa de la enfermedad Clínica Estudios de gabinete Fenotipo Molecular Oncotype DX Firmas Genómicas

38 Más allá del genoma William Cho Mismo genoma Diferente proteoma 38

39 POR QUE ANALIZAR MOLECULARMENTE UNA NEOPLASIA?
Se ha demostrado que incluso los tumores metastásicos responden a terapias específicas. Incluso si no se cura, algunos pacientes pueden experimentar otros beneficios importantes: Más tolerables y eficaces opciones de tratamiento Menos necesidad de pruebas de imágenes repetidas (y menos exposición a los agentes de contraste) Menos tiempo en viajes o en los servicios médicos para las pruebas, exámenes o procedimientos de biopsia repetida Menor exposición a los regímenes de quimioterapia de amplio espectro que pueden ser más tóxicos e ineficaces Menos carga emocional y financiera a los pacientes y cuidadores Oportunidades para que los pacientes entran en experimentos clínicos apropiados Nueva información para los miembros de la familia en la evaluación de su riesgo familiar de cáncer References 1. Abbruzzese JL, Abbruzzese MC, Lenzi R, Hess KR, Raber MN. Analysis of a diagnostic strategy for patients with suspected tumors of unknown origin. J Clin Oncol. 1995;13: Briasoulis E, Pavlidis N. Cancer of unknown primary origin. Oncologist. 1997;2:

40 Patólogos Moleculares y/o Biólogos Moleculares
La Patología Molecular asumirá un papel crítico en el cuidado de la salud Special Edition Patólogos Moleculares y/o Biólogos Moleculares Tienen un nuevo conocimiento del proceso de la enfermedad Son integradores del conocimiento Pueden conseguir acceso a todos los datos necesarios del diagnóstico SERAN RESPONSABLES de la evaluación de lo que será la terapia The future will expand to non-tumor

41 El Modelo de la Medicina Personalizada
El incremento en el éxito del tratamiento será alcanzado cuando se diseñen a la medida, para seleccionar grupos pacientes definidos por marcadores moleculares Actualmente muchos tratamientos son ampliamente aplicados con éxito variable 25-80 % de los pacientes reciben une tratamiento efectivo1

42

43

44 Aplicaciones de la PCR Oncología Médica
. Población heterogénea Selección de pacientes: Prueba de biomarcadores Pacientes que se beneficiarán

45

46 Definir el interactoma en el Cáncer

47 A donde vamos? ó Donde estamos?
Medicina Personalizada Perfiles Genéticos de línea Germinal (eg, SNPs) Perfiles basados en sangre Proteómicos, Citocinas, Factor angiogénico DNA ó RNA circulante Células Circulantes (eg, tumor, endotelio, linfocitos) Genética ó epigenética Mutación Deleción Amplificación Translocación Metilación Expresión Génica Microarreglos de Expresión Perfiles de MicroRNA Aplicaciones basadas-PCR Proteínas IHQ Proteómica Interacciones involucrando al hospedero, tumor, y la terapia Sensibilidad tumoral a la terapia Medicina Personalizada Hospedero Tumor, microambiente local Recent studies in patients with NSCLC have indicated that the greatest improvements in patient outcome are likely to come from patient selection rather than by increasing the number of components in a regimen. Following impressive responses seen in some patients treated with EGFR TKIs, investigators have identified molecular markers that predict response. It is likely that future treatment paradigms will be shaped by the data emerging from randomised trials investigating targeted treatment regimens. The use of gefitinib in the treatment of NSCLC is of particular interest and will be discussed in the following presentations. Reference Herbst et al. N Eng J Med 2008; 359: Herbst et al N Eng J Med 2008

48 La Medicina Personalizada salva vidas y dinero…
No Tratados (mutados o sin rearreglo cromosomico) Tratados con Anti-EGFR o Anti-ALK  Pacientes Ca Pulmón (CPCNP) Test de Mutaciones KRAS, EGFR, ALK        Sin Test de Mutaciones Tratados con Anti-EGFR o Anti-ALK Tratamientos Exitosos   Langreth, R. (2008), ‘Imclone’s Gene Test Battle’, Forbes.com, 16May

49 Conclusión El futuro está en los Genes
Incluyendo el futuro de la Humanidad!!! Oportunidad enorme en diversos campos México aún atrasado al respecto – pero todavía puede ponerse al corriente

50 Conclusión La genética del cáncer se está expandiendo rapidamente y es altamente compleja El perfilado molecular conducirá el tratamiento del cáncer Necesidad continuada de genotipado del cáncer con aún mayor rendimiento El secuenciado clínico de siguiente generación se aproxima Los esfuerzos colaborativos tales como los Consorcios de genotipado serán clave para resolver problemas de tipos de cáncer con genotipos raros

51 “The Anatomy Lesson of Dr. Nicolaes Tulp” (1632)

52 Una nueva medicina…

53 William Cho

54