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Biologia Molecular do Câncer Universidade de Uberaba Profa. Mariana Ávila Histórico da oncologia Há registros de sua existência desde a Pré-História CA ósseo em fósseis Hipócrates, 400 a.C. termos "carcinos" para descrever certos tipos de tumores CA como doença celular Virchow – século XIX “Toda célula se origina de outra célula pré-existente” Watson e Crick – século XX DNA 2 O que é o câncer? Tumor, neoplasia Grego, neo = novo; plasis = formação Tumores Neoplasias Cânceres Neoplásicos Não neoplásicos (inflamação, hematomas, etc.) Neoplasias benignas Neoplasias malignas 3 INCA Conjunto de doenças que têm em comum o crescimento desordenado (maligno) de células que invadem os tecidos e órgãos, com capacidade de invadir (metástase) outras estruturas orgânicas EPIDEMIOLOGIA Epidemiologia 90-95% de todos os cânceres são esporádicos 5-10% são herdados INCA (Instituto Nacional do Câncer): 60% a 90% fatores ambientais 30% não é possível identificar agentes causadores Origem ocupacional: 4% a 40% dos cânceres IARC – Ramos de risco: Indústria do alumínio Indústria de Móveis e Marcenaria Tratamento do couro Fundição de ferro e aço Indústria da borracha 5 Epidemiologia Momentos diferentes... Doenças diferentes... População pediátrica “Tumores do desenvolvimento” Neoplasias embrionárias, hematopoiéticas, etc. População adulta “Tumores da agressão crônica” Predomínio de neoplasias epiteliais 6 Estimativa 2008/2009 9890 novos casos >455 mil novos casos Incidência 7 Mortalidade – Brasil 8 2005 7,6 milhões de mortes no mundo (13% do total) 70% em países de média ou baixa renda Representação espacial das taxas brutas de mortalidade por todas as neoplasias, por 100 mil indivíduos, nas Unidades da Federação, em 2007 Câncer de Pele Câncer Cavidade Oral 13 Introdução Tumores de cavidade oral são de fácil diagnóstico, todavia a mortalidade é alta; Mortalidade ao redor de 50% aos cinco anos; Podem deixar seqüelas graves, estéticas ou funcionais, devido ao tratamento; Fundamental o diagnóstico precoce e a prevenção. Epidemiologia Alta incidência em todo o mundo; Está entre a 4ª e a 8ª posição entre os cânceres mais freqüentes, conforme cada país; Índia e alguns países asiáticos, cerca de 18 casos novos para cada 100.000 habitantes; Europa – cerca de 5/100.000 Brasil, aproxima-se de 17 casos novos por ano a cada 100.000 habitantes; Mais freqüente na 6ª década de vida e no sexo masculino (3:1); Etiologia Os principais fatores de risco são: Tabagismo ○ Fator etiológico mais importante; ○ Cerca de 90% dos pacientes com câncer de boca; ○ Carcinógeno principal – benzopireno; ○ Promove alteração nas células, causando uma displasia que pode evoluir para carcinoma in situ. Etilismo ○ Associação sinérgica com tabagismo; ○ Agente co-promotor ou indutor de carcinoma; Ação na fase de promoção da carcinogênese Ação química direta na mucosa Ação indireta por déficit de vitaminas Etiologia ○ Inibição do reparo do DNA, especialmente pelo gene p53; Chimarrão ○ Potencial agente carcinogênico, através de solvente de carcinógenos, como tabaco, ou por meio de taninos e compostos nitrosos; ○ Não há nenhum estudo experimental comprovador. Fatores Genéticos ○ Cerca de 70% dos pacientes com câncer oral apresentam perda do gene supressor de tumor, especialmente o p53; ○ Outros genes envolvidos: c-myc, erb B-1 e EGF-R. Etiologia Vírus ○ Principais: Herpevírus tipo 1 e os papilomasvírus humanos (HPV 16, 18 e 33); ○ Ação direta no DNA, especialmente pela inativação do gene p53. Sexo ○ Expressivamente maior entre os homens que entre mulheres (3:1); ○ Crescente número de mulheres acometidas; ○ Estudos recentes apontam que as mulheres apresentam maior predisposição ao câncer oral. Etiologia Fatores Físicos e Mecânicos ○ Lesão térmica produzida pelos cachimbos, bem como radiação UV ○ Lesão mecânica através de traumatismos de tecidos moles da boca pelos dentes ou próteses mal ajustada. Alimentação ○ Baixa ingesta de frutas e verduras. CÂNCER BUCAL A – CARCINOMA NO LÁBIO INFERIOR – B – CARCINOMA NA LINGUA CÂNCER BUCAL CARCINOMA BUCAL LEUCOPLASIA CÂNCER LÁBIO - TABAGISMO CÂNCER DE LINGUA - TABAGISMO CÂNCER BUCAL CÂNCER DE LÁBIO E LINGUA CÂNCER ORIGEM TABAGISMO CÂNCER POR EXPOSIÇÃO DE RAIOS SOLARES CÂNCER POR ALCOOLISMO Anatomia Cavidade oral se estende desde lábios até a junção dos palatos duro e mole superiormente e as papilas da língua inferiormente. Dividido em: Lábios Mucosa bucal Rebordos alveolares inferior e superior Trígono retromolar Palato duro Língua oral Assoalho da boca Anatomia Revista Brasileira de Otorrinolaringologia Print version ISSN 0034-7299 Rev. Bras. Otorrinolaringol. vol.70 no.4 São Paulo July/Aug. 2004 Definições Básicas Leucoplasia: Mancha ou placa esbranquiçada na superfície da mucosa, não removível por raspagem. Eritroplasia: Apresenta-se como uma placa eritematosa bem delimitada, lisa, brilhante e normalmente assintomática. Queilite Actínica: A queilite actínica é uma reação inflamatória e pré-maligna do lábio, causada pela exposição prolongada e crônica aos raios solares. Acomete quase exclusivamente o lábio inferior 26 Patologia Carcinomas epidermóides e variantes são responsáveis por 90%; Podem ser: exofítico, ulcerado ou misto; Subtipo verrucoso: raro (< 5%) e mais relacionado à má higiene, uso prótese mal adaptada, fumo e HPV; Subtipo basalóide: agressivo e apresenta alta taxa mitótica. Entre os demais tumores: melanomas, sarcomas de partes moles, sarcoma de kaposi, linfomas e sarcomas ósseos; Patologia Locais acometidos: Lábios (superior, inferior e comissuras) Maioria em lábio inferior e 95% de ocorrência em homens; Etiologia principal – tabaco Lesões exofíticas ou ulceradas Carcinoma escamoso é o mais comum Outros: Carcinoma basocelular e glândula salivar menor (raro) Propagação linfática é relativamente infrequente Mucosa Bucal (labial, das bochechas, dos sulcos bucoalveolares) Aproximadamente 8% dos cânceres de cavidade oral Predomínio de carcinoma escamoso ( variante verrucoso é frequente) Mais frequentemente exofítico Invasão mandibular ou maxilar é infrequente Patologia Assoalho da boca Aproximadamente 15% de todos cânceres de cavidade oral Frequente em homens ( 6ª década) Carcinoma escamoso mais comum Expansão: osso (anterior), músculo (profundamente) e língua (posterior) Metástase é infrequente Língua (dorso, face ventral, bordas laterais) – exceto base Comum em homens (6ª década) Aumento em adulto jovem Carcinoma escamoso mais comum Outros: glândula salivar menor, adenocarcinoma Crescimento exofítico e infiltrativo http://www.teknon.es/consultorio/gayescoda/cancer_boca.htm Patologia Palato Duro Cerca de 5% de todos cânceres de cavidade oral Carcinoma escamoso – 50% dos casos (maioria bem diferenciado) Outros: glândula salivar menor, adenóide cístico e adenocarcinoma Crescimento de vários padrões, incluindo infiltração profunda Metástase é pouco frequente Alvéolos dentários e Trígono Retromolar Correspondem a cerca 10% de todos cânceres de cavidade oral Carcinoma escamoso - mais comum Outros: glândula salivar menor, adenóide cístico e mucoepidermóide Alto acometimento de linfonodo regional (nível I, II e III) Arthur Nouel Patologia Critérios de agressividade histológica e de prognóstico: Espessura do tumor; Grau de diferenciação; Presença de metástases regionais; Invasão muscular, linfática, vascular ou nervosa; Expressão do gene p53 mutado. Patologia Disseminação: Principalmente por via linfática para linfonodos cervicais submentonianos, submandibulares e jugulo-digástrico Regionais estão presentes em cerca 30%, exceto tumores de lábio e palato duro; Metástases em 15 a 20%, sendo mais comum no pulmão, seguido pelo fígado e ossos. Quadro Clínico Precoce: Dor (mucosa superficial) Deslocamento de dentadura Sangramento bucal Tardios: Dor por invasão óssea Limitação de movimento lingual Trismo – espasmo muscular Linfonodos palpáveis Perda de peso Infiltração na pele Biópsia Essencial para o diagnóstico Lesões Benignas: úlceras aftosas, granuloma piogênico, tuberculose e cancro Lesões Pré-Malignas: Leucoplasia Eritroplasia Leuco-eritroplasia Queilite Actínica Diagnóstico http://www.odontologiadiferenciada.com.br/?cont=estom atologia http://www.unievangelica.edu.br/graduacao/odontologia /cancerbucal/lesoes.html http://bjorl.org/conteudo/acervo/p rint_acervo.asp?id=3823 Diagnóstico Exames Complementares Tomografia Computadorizada Cervical Delimitar a lesão primária Detecção de metástase cervical Ressonância Nuclear Magnética Esclarecimento de infiltração de partes moles Determinar invasão de base de crânio Radiografia Panorâmica da Mandíbula Suspeita de invasão mandibular Radiografia de Tórax Fundamental para estadiamento Endoscopia Digestiva Alta e Broncoscopia Detecção de outros tumores primários Tratamento Tratamento curativo se baseia em duas principais modalidades – cirurgia e radioterapia; Cirúrgico é extremamente variável devido a grande diversidade dos subsídios anatômicos; Tratamento do tumor primário pode ser dividido em várias modalidades: Cirúrgico Ressecção + sutura primária Ressecção + reconstrução com enxerto Ressecção + reconstrução com retalho de proximidade Ressecção + reconstrução com retalho à distância Ressecção + reconstrução com retalho livre com anastomose cirúrgica CONCEITOS BÁSICOS Tipos de CA - nomenclatura Pulmão Mama (mulher) Cólon Bexiga Próstata (homem) Sarcomas: Tecido adiposo Tecido ósseo Tecido muscular Linfomas: Nódulos linfáticos Leucemias: Células circulantes Carcinomas: 38 Propriedades da célula cancerosa A célula cancerosa é definida por duas propriedades: Reproduzem-se desobedecendo aos limites normais da divisão celular Invadem e colonizam regiões normalmente destinadas a outras células Tumor ou neoplasia: é uma massa de células anormais continuamente em crescimento 39 Classificação Benigno versus maligno 40 Evolução clonal A maioria dos tumores se origina de uma única célula 41 O que causa o CA? Os cânceres podem ser causados por: 42 cromossomo Filadélfia Alterações genéticas (na seqüência de bases do DNA) mutações somáticas (maioria) ou em células da linhagem germinativa Alterações epigenéticas (alteração da expressão gênica, sem alteração da molécula de DNA) Fatores de risco Alimentação 35% Comportamento sexual e reprodutivo 7% Infecção 10% Exposições ocupacionais 4% Exposição excessiva ao sol 3% Álcool 3% Radiações 1% Outras causas 7% Tabaco 30% 43 Desenvolvimento tardio Os tumores se desenvolvem a partir de células levemente alteradas Câncer de pulmão em fumantes 10 a 20 anos Leucemia em Hiroshima 8 anos Trabalhadores de indústrias químicas do início do século 10, 20 ou mais anos 44 Instabilidade genética Taxa de mutação muito aumentada Nível ótimo célula suficientemente mutável para que evolua sem provocar sua morte 45 Câncer: doença genômica Instabilidade genômica Perda ou ganho de DNA Mudanças em nucleotídeos Efeitos epigenéticos 46 Crescimento do CA Divisão celular no CA Quarta ou posterior mutação Terceira mutação Segunda mutação Primeira mutação Crescimento descontrolado Morte celular programada ou Apoptose Dano celular sem reparo Divisão celular normal 47 Metástase Disseminação do câncer Células cancerosas escapam ao controle normal da proliferação celular senescência celular replicativa 48 Propriedades que capacitam as células a um crescimento canceroso Ignorar os sinais internos e externos que regulam a proliferação celular (auto-suficiência em sinais de crescimento) Tendência a evitar a apoptose (evasão) Contornar os limites definidos para proliferação (insensibilidade a sinais de anti-crescimento), escapando da senescência replicativa programada e evitando a diferenciação Ser geneticamente instável Ser invasiva Produzir metástase 49 CARCINOGÊNESE Etapas do CA O desenvolvimento de câncer necessita de muitas etapas, governadas por vários fatores: Constituição genética do indivíduo Ambiente onde vive o indivíduo Estilo de vida 51 Carcinogênese é um processo multifatorial Iniciadores e promotores O desenvolvimento de um câncer pode ser provocado por fatores que não alteram a sequência do DNA da célula: Iniciador de tumor causam alterações irreversíveis Promotor de tumor estimulam a divisão celular 52 Genes críticos do câncer Agrupados em duas classes: Proto-oncogenes mutação que causa sua hiperexpressão leva a um CA Mutantes formas hiperativas Oncogenes Genes supressores de tumores Inibem eventos que direcionam para câncer perigo decorre da perda de sua função 53 Proto-oncogenes Os tipos de alteração genética que podem tornar um gene crítico para o câncer em um oncogene enquadram-se em três categorias: Mutação ou deleção pontual Amplificação gênica Rearranjo de cromossomos 54 Genes supressor de tumor Função complementar a dos proto-oncogenes Mutações recessivas de perda de função Genes que codificam proteínas que param (regulação negativa) o ciclo celular ou induzem (regulação positiva) a apoptose Ambas as cópias do gene devem ser defeituosas 55 BASES MOLECULARES COMPORTAMENTO DA CÉLULA CANCEROSA Controle do ciclo celular A Célula pode... Permanecer estática Dividir-se Morrer (apoptose) Diferenciar-se 57 Genes críticos do CA codificam proteínas que regulam o comportamento social das células Apoptose Ocorre quando: DNA da célula é gravemente danificado Células são privadas dos sinais de sobrevivência Resistência à apoptose característica essencial das células malignas Mutações em genes que regulam a apoptose permitem que a célula cancerosa escape do suicídio 58 Mutações que levam a metástases Lacuna no conhecimento do CA – teorias: Capacidade das células metastizarem não necessita de novas alterações genéticas Mais aceita formação de metástase requer um volume de novas mutações muito grande e variado, tornando difícil descobrir cada uma delas individualmente 59 Barreiras para a metástase O estágio da malignidade do CA que inclui a passagem para a corrente sanguínea ou linfática é ainda mais enigmático 60 Tumores Lesões genéticas Geralmente cada tumor tem um conjunto diferente de lesões genéticas Combinações diferentes de mutações são encontradas em pacientes distintos e correspondem a CA que reagem de modo diferenciado ao tratamento 61 W, X, Y e Z: alterações ainda não descobertas Biologia Molecular Alterações ao nível do DNA portanto a Biologia Molecular pode fornecer as ferramentas para encontrar com precisão quais genes estão amplificados, quais estão suprimidos e quais estão mutados nas células tumorais de determinado paciente. 62 BIOLOGIA MOLECULAR USO DE SUAS FERRAMENTAS NO CÂNCER Estadiamento Avaliar o grau de disseminação Determinação da extensão e identificação de órgãos envolvidos auxiliam na: Obtenção de informações sobre o comportamento tumoral Previsão das complicações Obtenção de informações sobre o prognóstico Seleção da terapêutica Avaliação dos resultados do tratamento 64 Tratamento 65 Terapia convencional do CA Alvo da terapia do CA Tratamento Cirúrgico Direto, porém drástico Metástases Radioterapia Não-invasiva, porém atinge também tecidos saudáveis Metástases Quimioterapia Não-invasiva, “pode” tratar todos os CA, porém atinge também tecidos saudáveis Imumoterapia Molecular Inibe especificamente processos necessários para o crescimento de células tumorais 66 Tratamento Terapias anticâncer são baseadas nas propriedades das células cancerosas que são diferentes daquelas das células normais Instabilidade genética Torna difícil o uso de apenas um tipo de tratamento Desenvolvimento de resistência às drogas terapêuticas Desenvolvimento de terapias que bloqueiem a atividade das proteínas produzidas pela célula tumoral, da qual ela é relativamente dependente 67 Alvo ideal para terapia molecular Alteração responsável pela carcinogênese A molécula possui atividade que é: indispensável para indução da doença dispensável para funcionamento da célula normal Anormalidade presente na maioria dos pacientes com a doença específica Anormalidade presente na maioria dos tumores 68 Diagnóstico Clínico Histopatológico – biópsias Citopatológico Punção Punção aspirativa (tumores sólidos) Esfoliação Diagnóstico molecular 69 Aplicações do diagnóstico molecular Criação de novas ferramentas de triagem Desenho de novas drogas e tratamentos Monitorar a efetividade do tratamento Predizer a resposta do paciente ao tratamento FISH (Hibridização in situ por fluorescência) 70 REARRANJOS OU TRANSLOCAÇÕES CROMOSSSÔMICAS Neoplasia Translocação Proto-oncogene Linfoma de Burkitt t(8;14) 80% of cases c-myc t(8;22) 15% of cases t(2;8) 5% of cases Leucemia mielóide crônica t(9;22) 90-95% of cases bcr-abl Leucemia linfocítica aguda t(9;22) 10-15% of cases bcr-abl FISH 71 FISH - Aplicações Câncer de Mama FISH é utilizado para demonstrar a amplificação de genes. A superexpressão de oncogenes tem papel importante na progressão de vários tumores. 25-30% dos tumores de mama e ovário tem amplificação do gene HER2/neu. Cromossomo 17 em verde e genes HER2 em laranja PCR (Polymerase chain reaction) Reação em cadeia da polimerase Detecção de mutações em genes específicos Capacidade de detecção de 1000 células tumorais na circulação periférica 109 células necessárias para detecção como massa palpável ou por diagnóstico por imagem 73 Real-time PCR PCR em tempo real Informações sobre expressão gênica, perda ou amplificação gênica e pequenas alterações (mutações pontuais) Detecção e quantificação de vírus tumorais 74 Triagem do p53 em CA colorretal A mutação no gene cria um pico de fluorescência adicional Telomerase Ensaios com telomerase ainda não são utilizados na prática clínica de rotina Possível uso para diagnóstico e prognóstico Pesquisas mostram que o telômero é um alvo atrativo para o desenvolvimento de intervenções terapêuticas em diferentes tipos de cânceres (WHO, World Cancer Report 2008) 75 Diagnóstico baseado nos microarranjos de DNA Caracterização individual de cada tumor ao nível molecular Arranjos de DNA análise do mRNA presente no tecido ou fluído biológico Determina os níveis de expressão de milhares de genes simultaneamente em uma única amostra e compara com os níveis no tecido normal 76 Microarranjos 77 Padrões de expressão gênica no CA de mama. Cada ponto representa a expressão de um gene. Cores nível de expressão (vermelho: alta; verde: baixa) Diagnóstico da Leucemia Aguda: 50 genes que melhor distinguem a LLA (painel superior) da LMA (painel inferior) Terapia gênica Tem como objetivo introduzir sinais genéticos corretivos em células anormais Introdução é feita através do uso de vetores, principalmente virais Recoloca genes perdidos ou alterados com genes saudáveis Inserção de genes que estimulam a capacidade natural do corpo de atacar as células cancerosas Inserção de genes que tornam ou a célula cancerosa mais sensível ou as células tronco mais resistentes Prevenir o desenvolvimento de novos vasos sanguíneos (angiogênese) Introdução de genes suicidas 78 Terapia gênica Perigos: Vírus podem infectar qualquer tipo de célula (saudável ou cancerosa) Inserção incorreta do gene no DNA pode causar mutações perigosas para o DNA ou mesmo CA DNA pode acidentalmente ser introduzido nas células reprodutivas e assim ser passado para a prole Vetor viral pode causar inflamação ou uma reação imune Dificuldade na implantação efetiva da terapia gênica para o tratamento do CA: Identificação de vias mais eficientes para distribuir os genes para o corpo 79 Conclusão 80 Dicas para se proteger do Câncer INCA Parar de fumar Evitar bebidas alcoólicas Homens exame de toque Mamografia anual Exame ginecológico preventivo Homens e mulheres acima de 50 anos devem fazer exame de sangue oculto nas fezes Evitar exposição prolongada ao sol Fazer boa higiene oral todos os dias Bibliografia Alberts, B.; Johnson, A.; Lewis, J. et al. Biologia molecular da célula. 4ª edição. Porto Alegre: Artmed, 2006 Stracham, T.; Read, A.P. Human molecular genetics 2. http://www.garlandscience.com-textbooks- 0815341822.asp Hanahan, D.; Weinberg, R.A. The hallmarks of cancer. Cell 100: 57–70, 2000 Cooper, G.M. The cell – A molecular approach. http://www.sinauer.com-index2.php WHO. World Cancer Report 2008 www.iarc.fr www.inca.gov.br 82