ANALISIS GENETICO DEL RIESGO FRENTE A CARCINOGENOS DEL TABACO
Andrés Corno.Farmaceútico-Genetista Clínico Drtor. Análisis Genéticos ANCOR
PROBLEMA SANITARIO: EL CANCER • Incidencia y mortalidad creciente • Eficacia cirugía en estadios iniciales • Limitada eficacia de los tratamientos farmacológicos • Eficacia de las estrategias preventivas • Necesidad de definir factores de riesgo mas personalizados y precisos • Necesidad de sistemas de diagnóstico precoz
IMPORTANCIA Y MAGNITUD DEL PROBLEMA INCIDENCIA Y MORTALIDAD POR CANCER EN ESPAÑA 160000
INCIDENCIA MORTALIDAD
140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0
1990
1992
1995
2000
AGENTES EXOGENOS CAUSALES DE LA CARCINOGENESIS
LOS AGENTES ETIOLOGICOS ACTUAN SOBRE EL ADN
Factores Exógenos Físicos:radiaciones Químicos:tabaco,dieta Biológicos:Virus
Factores endógenos: Variabilidad individual Niveles antioxidantes
FACTORES ETIOLOGICOS DE LA MORTALIDAD POR CANCER ( Estimaciones Doll y Peto 1981 ) FACTORES
ESTIMACION MEDIA (%)
Tabaco
30
Alimentación
35
Alcohol
3
Ocupación
4
Contaminación
2
Productos Industriales
>1
Procedimientos Médicos
1
Factores Geofísicos
3
Infecciones
10
Practicas sexuales y reproductoras
7
AGENTES ETIOLOGICOS
QUIMICOS 75 %
FISICOS 4 %
BIOLOGICOS 17 %
PREVENCION.OBJETIVOS REDUCCION DE LA MORTALIDAD POR CANCER EN ESPAÑA -1990 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
Tabaco
Mortalidad
Objetivo
Dieta OcupacionalAlcohol
PROYECTO GENOMA HUMANO Y CANCER • Todos los cánceres surgen como consecuencia de alteraciones genéticas. • La carcinogénesis es un proceso que comporta múltiples alteraciones genéticas que se producen a lo largo de la vida del individuo.
• El Proyecto Genoma humano está catalizando el descubrimiento de genes tumorales y el conocimiento de su función
CONCEPTOS EN TRANSFORMACION EL CANCER HA DEJADO DE SER UNA CAJA NEGRA
ACCION DE LOS AGENTES A NIVEL MOLECULAR y CELULAR TEJIDOS MUERTE
DIVISION
CELULAS DEFENSA DIFERENCIACION Alteraciones autolimitadas
Alteraciones Autorreparables Perdurables
ADN
MOLECULAS
Proteinas Hidratos de carbono Lípidos
REPLICACION DE LA DOBLE HELICE La replicación transmite el daño
Por ello gran importancia de la exposición temprana (intrauterina) y en la adolescencia
NUEVOS CONOCIMIENTOS ALTERACIONES EN SISTEMAS DEFENSIVOS(REPARACION ADN)ORIGEN DE CANCERES HEREDITARIOS(HNPCC,BRCA1)
MULTIPLES PASOS EN EL PROCESO DE CARCINOGENESIS
GENES IMPLICADOS EN CANCER TIPO
MUTADOS EN TUMORES HUMANOS
MECANISMO DE ONCOGENICIDAD
Oncogenes
30
Cambio de función
Genes Supresores
15
Pérdida de función
Genes de reparación
+6
Pérdida de función
Genes implicados metabolismo xenobióticos
+ 60
Aumento o disminución
EXPOSICION AGENTES QUIMICOS
HOMBRE Pulmón,a.digestivo,piel
PROCARCINOGENO Activación Metabólica
Detoxificación CARCINOGENO
Niveles antioxidantes
ADUCTOS ADN
MUTACIONES: Activación Oncogenes Inactivación Genes Supresores
F.Endógenos Mecanismos Reparación
ACUMULACIÓN ALTERACIONES Desregulación celular a nivel de: División Diferenciación Apoptosis
F.Exógneos
EJEMPLO MODELO MOLECULAR EN ONCOLOGIA
La carcinogénesis colónica
FASES EN EL DESARROLLO DE UN TUMOR COLORECTAL CORRELACION FASE DIAGNOSTICO ESPERANZA VIDA Importancia del diagnóstico precoz
TIPO Y SUCESION DE ALTERACIONES MOLECULARES EN TUMORES
Correlación genotipo-fenotipo.Cambios histopatológicos y alteraciones moleculares.Bases de actuales sistemas de diagnóstico precoz en avanzada fase de desarrollo tecnológico
ESPECTRO DE MUTACIONES EN GENES P53 Y RELACION CON EL CARCINOGENO CAUSAL
Mutaciones en P53 características del agente causal HPA- Transversiones G T
UN LARGO CAMINO HASTA LA TRANSFORMACION EN CELULAS CANCEROSAS
Un dilatado proceso sobre el que se puede actuar
SISTEMAS DE DEFENSA QUIMICOS EN EL HOMBRE Citocromo P450 –Familia de genes que codifican enzimas de la fase I de activación metabólica GST-Glutation transferasas –Familia de genes que codifican enzimas de la fase II de detoxificación
POLIMORFISMOS DE SUSCEPTIBILIDAD METABOLICA Permiten responder a preguntas como: • ¿Por qué la exposición a un mismo agente causal de distintas personas, en unas motiva el desarrollo de enfermedad y en otras no? • ¿Por qué desarrollan tumores los fumadores pasivos?
EXPOSICION AGENTES QUIMICOS
HOMBRE Pulmón,a.digestivo,piel
PROCARCINOGENO Activación Metabólica
Detoxificación
CARCINOGENO Niveles antioxidantes
ADUCTOS ADN
MUTACIONES: Activación Oncogenes Inactivación Genes Supresores
F.Endógenos
Mecanismos Reparación F.Exógenos
ACUMULACIÓN ALTERACIONES Desregulación celular a nivel de: División Diferenciación Apoptosis
ADUCTOS-ADN. MARCADORES DE EXPOSICION PROMOTORES DE MUTACIONES
Variaciones interindividuales frente a la misma exposición en niveles aductos HPA-ADN sangre 30-70 veces
EFECTO DEL PARENTESCO GENETICO SOBRE LA RESPUESTA DEL HUESPED AL M.Tuberculosis EN FAMILIAS CON UN CASO INDICE ( Evans ,1993)
Relación del miembro de la familia con el caso índice
Esposa
% de individuos expuestos y susceptibles que presentan manifestaciones clínicas de tuberculosis
Hermano
7,1 11,9
Gemelo dicigótico
25,5
Gemelo monocigóticos
83,3
CONCEPTOS :MUTACION Y POLIMORFISMO
Mutación:alteración en secuencia lleva a enfermedad Polimorfismo:alteración en secuencia
SISTEMAS DE DEFENSA QUIMICA CITOCROMO P450-Fase I Activación NADH NADPH
NAD NADP
H+ H2O
O2
RH RH RH RH
ROH Mono-Oxigenasas Citocromo P450
•
Catalizan reacciones de:
• • • • • • • • •
Oxidación alifática Hidroxilación aromática N,O,S-Dealquilación Desaminación oxidativa Formación de sulfóxidos N-Oxidación N-Hidroxilación Deshalogenación oxidativa Deshalogenación reductiva
POLIMORFISMOS DE SUSCEPTIBILIDAD METABOLICA-Fase I Activación NADH NADPH
NAD NADP
H+
Sistema del Citocromo P450
• • •
Superfamilia de genes Amplia variabilidad sustratos Algunos miembros muy polimórficos Correlación genotipo-fenotipo Algunos genotipos asociados a tumores
H2O •
O2
RH
•
CYP1A1*1 CYP1A1*2 CYP1A1*3
• ROH
ROH ROH
SISTEMAS DE DEFENSA QUIMICA Fase II Eliminación ROH
H20
Familia Glutation Transferasas GSTM-GSTT-GSTP
GSH
GS-R
•
Permiten la solubilización y excreción
•
Conjugación con Glutation GST-Transferasas(Amplia variedad de sustratos) Acetilación(Aminas Aromáticas)NAT N-acetil transferasas Metil Transferasas,UDPG transferasas
• •
POLIMORFISMOS SUSCEPTIBILIDAD METABOLICA Fase II Eliminación ROH
H20
GSTM-GSTT-GSTP
GSH
GS-R
GENOTIPO NULO GSTM1*2 50% Caucásicos
•
Genotipo nulo de GSTM1 asociado a un gran número de tumores epiteliales de órganos diversos
ACTUACION COMBINADA POLIMORFISMOS ACTIVADORES Y DETOXIFICADORES CYP1A1 (MspI/Val -/-) GSTM1 +/+ ACTIVACION METABOLICA
PROCARCINOGENO
DETOXIFICACION CARCINOGENO
ELIMINACION
ACTUACION COMBINADA POLIMORFISMOS ACTIVADORES Y DETOXIFICADORES CYP1A1 (MspI/Val +/+) GSTM1 -/PROCARCINOGENO
ACTIVACION METABOLICA
DETOXIFICACION
CARCINOGENO
ELIMINACION
EVIDENCIAS DISPONIBLES DE LA ASOCIACION ENTRE CANCERES HUMANOS Y POLIMORFISMOS METABOLICOS IARC Scientific Publications Nº 148 (1999) GSTM1
GSTT1
CYP1A1
Pulmón
+
-
+
Vejiga
+
-
Mama Colorrectal
+ +
Laringe
+
Existen + y NAT2 +
+ +
NAT2CYP1A2+ NAT2+
+ +
Estómago Hígado Endometrio
CYP1A2,NAT1,NAT2,CY2E1,CYP2D6
NAT2+,CYP2D6+
+
+
Carcinoma cel.basales
+
Cerebro
+
+ CYP2D6 -
POLIMORFISMOS Y CANCER DE PULMON. PREVALENCIA .RIESGOS RELATIVOS Rev .Oncologia V3,Nº3,May-jun 2001
FACTOR RIESGO
RR/OR
PREVALENCIA%
Fumador activo >20 paquetes año
10,0
30
Asbestos
1,79
?
GSTM1 (- / -)
1,5
49
CYP1A1 ( Msp I)
7,3
11
GSTM1 (- / -) CYP1A1 ( Msp I)
16,0
5
GSTM1 (- / -) CYP1A1 ( Val/Val)
41,0
4
LOS GENES SE PUEDEN ANALIZAR
Muestra Extracción ADN sanguínea leucocitos
ADN para analizar
SUCEPTIBILIDAD PERSONAL-RIESGO ELEVADO Análisis simultaneo de polimorfismos en genes de metabolización de carcinógenos
Enfriamiento Amlificacion ADN PCR
ADNADN-Cadena simple
Desnaturalización
Renaturalización ADN Bandas mutadas Bandas normales
RESUMIENDO: Implicaciones del análisis de polimorfismos de susceptibilidad metabólica • Hoy es posible conocer nuestro genotipo en genes responsables de la trasformación y eliminación de carcinógenos químicos. • Hay grandes diferencias personales en la eficacia de los sistemas de defensa química • Nuestro riesgo en función del genotipo puede ser grande incluso frente a niveles bajos de exposición e incluso no exposición (fumadores pasivos)
