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)