Farmacogenómica e células cancerígenas estaminais: Um panorama em evolução?

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1 Farmacogenómica e células cancerígenas estaminais: Um panorama em evolução? Ana Puga e Ma=lde Viegas 29 de Maio 2012

2 Introdução inibição de potenciadores moleculares do cancro Não são eficazes, pois não destroem todas as células MASSA AMORFA E HOMOGÉNEA OS TUMORES NÃO SÃO MASSAS HOMOGÉNEAS.. u3lização de fármacos em doses suficientemente agressivas para induzir morte celular Toxicidade nos tecidos neoplásicos e nos saudáveis HIERARQUIA CELULAR

3 Introdução MODELOS DE PROGRESSÃO TUMORAL (a) Modelo Estocás3co (b) Modelo de Células Estaminais Cancerígenas CSCs Crescimento Tumoral Crescimento Tumoral Sem crescimento

4 Células Estaminais Auto - renovação CÉLULAS ESTAMINAIS FILHAS CÉLULA ESTAMINAL Diferenciação CÉLULAS DIFERENCIADAS PAPEL CENTRAL NO CANCRO?

5 Células Estaminais Cancerígenas DISSEMINAÇÃO RESISTÊNCIA ORIGEM Iden3ficadas em 1994 (Leucemia Mielóide Aguda) CÉLULAS ESTAMINAIS CANCERÍGENAS (CSCS) manutenção e renovação do tumor; progenitoras de clones de CSCs; progenitoras de células sem capacidade de iniciação tumoral. Compreensão dos mecanismos de carcinogénese; Ajuda no diagnós3co; Pesquisa para a adequação de novas terapias.

6 Farmacogenómica FARMACOGENÓMICA - RAMO DA FARMACOLOGIA QUE LIDA COM A INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO GENÉTICA NA RESPOSTA A FÁRMACOS design inteligente de fármacos específicos para um grupo de indivíduos, maior eficácia e efeitos adversos diminuídos FARMACOGENÓMICA E O CANCRO Alguns fármacos an3- tumorais apresentam baixos índices terapêu3cos citotóxicos inespecíficos, dose necessária para eliminar as células tumorais é muito próxima da dose tóxica para as células normais Estudos Farmacológicos aplicados ao cancro têm como objec3vo: a iden3ficação de polimorfismos e mutações associadas a tumores padrões de expressão gené3ca que poderão prever a eficácia e a tolerância aos tratamentos

7 Resistência das CSCs Polimorfismos germina=vos Mutações somá=cas Expressão de genes que conferem resistência Alterações nas vias de sinalização Resistência! Proliferação! Estudos de genómica, proteómica e bioinformá=ca Perfil de acção de fármacos Eficiência de terapias Marcadores

8 Factores de prognós=co VS. Factores predi=vos Factores de prognós=co indicam o resultado provável de uma doença num indivíduo, independentemente do tratamento a que este foi subme3do. Presença de receptores de estrogénio ou progesterona em cancro da mama: maior probabilidade de sobrevivência Factores predi=vos preveem o efeito de uma terapia específica num determinado doente com determinada patologia. Detecção do biomarcador CD133 em cancro colorrectal é indica3vo de baixa resposta a terapia com fluoroacil. Estas previsões vão desde alta expressão de genes de resistência de fármacos até probabilidade de reincidência do tumor

9 Quais os factores e vias de sinalização relacionadas com as CSCs? WNT, Notch e Hedgehog Factores de crescimento libertados no micro- ambiente Diferentes concentrações Auto- renovação ou diferenciação Nusse, 2008 Vias intrínsecas ao desenvolvimento embrionário e adulto de mamíferos Mutações no padrão epigené3co e genes codificantes Carcinogénese

10 WNT / β- Catenina Na presenca de Wnt Na ausência de Wnt Inibição da degradação da β- Catenina Transcrição de genes Degradação da β- Catenina Não ocorre transcrição de genes Fron3ers in Bioscience 9, , May 1, 2004 Mutação na APC Inac=vação do complexo PROLIFERAÇÃO DAS CSCs Mutação na β- catenina

11 Notch Proliferação, diferenciação celular e apoptose Clivagem do domínio intracelular induzindo a transcrição Se a γ- Secretase não exercer a sua função, não há transcrição (Delta) Possível alvo terapêu=co Inibição sistémica

12 Notch- 1 mutado em 60% dos casos de leucemia linfoblás=ca aguda das células T Mutações missense Delecções/inserções Ac=vação da via independente de ligando Hipersensibilidade em resposta ao ligando Inibir ac=vidade da γ- secretase GSI Resposta diferencial consoante o perfil gené=co das CSCs do paciente! (Delta) Ac=vação independente de ligando Hipersensibilidade Alteração do domínio extracelular Alteração da ac=vidade da γ- Secretase

13 Hedgehog células estaminais células progenitoras em tecidos adultos Danos e mutações nos componentes desta cascata em alguns tecidos estão associados a tumorogénese O ligando Hh liga- se à molécula Ptc e o sinal é traduzido pela molécula Smo. Na ausência de ligando, a Ptc inibe a Smo e ac3va o repressor Gli, não havendo expressão Na presença de ligando, há expressão Antagonistas Smo An=corpos neutralizantes do ligando Hh

14 Polimorfismos ESTUDO NOVO FÁRMACO POLIMORFISMOS DA POPULAÇÃO FARMACOGENÉTICA/FARMACOGENÓMICA Grande Objec=vo: Mapeamento gené3co individual e terapia direccionada Menores riscos de toxicidade e de intolerância

15 Polimorfismos I. POLIMORFISMOS EM ENZIMAS QUE METABOLIZAM FÁRMACOS ANTI- CANCRO Tiopurina e Tiopurina S- me=ltransferase (TPTM) Incorporação de nucleó3dos de 3oguanina (resultantes do metabolismo) quer em DNA quer em RNA Catalisa a s- me3lação de agentes de 3opurina AGENTES ANTI- CANCRO (Aza3opurina, 6- mercaptopurina e 3oguanina) Mutação iden3ficada em 1980; Caracterís3ca autossómica recessiva; Herdada gene3camente em 1/300 dos casos; Alelos TPMT*2, TPMT*3A e TPMT*3 responsáveis por 90% dos casos de insuficiência enzimá3ca Pacientes com deficiência na TPTM acumulam quan3dades excessivas de nucleó3dos de 3oguanina nos tecidos hematopoé3cos, levando a níveis de toxicidade fatais

16 Polimorfismos I. POLIMORFISMOS EM ENZIMAS QUE METABOLIZAM FÁRMACOS ANTI- CANCRO 5- Fluoroacil e Dihidropirimidina desidrogenase (DPD) 50% dos alelos não funcionais de DPYD apresentam uma transição G- A no exão 14, o que leva a produção de uma proteína truncada; Até 2004, eram conhecidas 32 mutações e polimorfismos Metaboliza mais de 80% do 5 Fluoroacil (5FU) Ainda não existe consenso entre a relação do genó3po DPYD e os fenó3pos existentes, sendo um assunto ainda em inves3gação Pacientes com deficiência completa ou parcial em DPD têm reduzidas capacidades de degradação deste fármaco, podendo sofrer de intoxicações severas a nível gastroines3nal, hematopoé3co e cerebral

17 Polimorfismos I. POLIMORFISMOS EM ENZIMAS QUE METABOLIZAM FÁRMACOS ANTI- CANCRO Agentes an=- cancro e gluta=ona s- transferases (GSTs) Os genes que codificam estas proteínas exibem elevados níveis de polimorfismos Catalisa a conjugação da gluta3ona a electrófilos endógenos e xenobió3cos Polimorfismos são encontrados nas GST- P1 e a GST- A, estão associados a resistência a fármacos u3lizados no combate a tumores Exemplo: subs3tuição Ile105Val em GST- P1 maior resistência ao combate ao cancro; dupla delecção de GSTT1 menor resistência ao combate ao cancro

18 Polimorfismos I. POLIMORFISMOS EM ENZIMAS QUE METABOLIZAM FÁRMACOS ANTI- CANCRO Irinotecan e UDP- glucoruniltransferase é conver3do pela carboxilesterase a SN38 (forma ac3va do irinotecan) UDP- glucoruniltransferase 1A1 (UGT1A1) é a enzima responsável pela reacção de conjugação do SN38 com glicuronídeo Polimorfismos Iden=ficados: Genes codificantes das carboxilesterase; Membros da superfamília dos citocromos CYP3A4; Mutações presentes na região codificante da proteína UGT1A1; Diferenças do número de repe3ções TA na região promotora de UGT1A1. A toxicidade do Irinotecan está relaccionada com a quan3dade de SN38 no organismo O METABOLISMO INCOMPLETO DE SN38 ESTÁ CORRELACIONADO COM SETE REPETIÇÕES TA

19 Polimorfismos II. POLIMORFISMOS QUE PODEM INFLUENCIAR O EFEITO DOS FÁRMACOS ANTI- CANCRO PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE MEMBRANA Mudanças devidas a polimorfismos gené3cos estão associadas a perturbações nos perfis farmacociné3cos, o que poderá levar a diferenças da eficiência do fármaco ou efeitos adversos mais acentuados Área ainda pouco estudada, no entanto, bastante importante quer em tecidos neoplásicos, quer em tecidos normais.

20 Polimorfismos II. POLIMORFISMOS QUE PODEM INFLUENCIAR O EFEITO DOS FÁRMACOS ANTI- CANCRO Glicoproteína- P (ABCB1) primeiro transportador ABC a ser iden3ficado; codificado pelo gene ABCB1; responsável pela resistência a múl3plas fármacos; importante transportador de muitos compostos lipo{licos e fármacos an3- cancro. proteína está envolvida na protecção das células contra a citoxicidade de determinados xenobió3cos Altos níveis de expressão associados com um pior prognós3co de tratamento em neoplasias gástricas polimorfismos no exão 26 do gene codificante do ABCB1 estão associados com dificuldades na absorção e na metabolização de fármacos a nível do duodeno polimorfismo no codão 12 do gene ABCB1 associado com a farmacociné3ca do Irinotecan

21 Polimorfismos II. POLIMORFISMOS QUE PODEM INFLUENCIAR O EFEITO DOS FÁRMACOS ANTI- CANCRO Transportador ABCG2 (BCRP) Dímero ou de tetrámero de modo a ser funcional ; Codificado pelo gene ABCG2; Protecção das células dos efeitos citotóxicos de xenobió3cos RATOS KO - ABCG2 suscep3bilidade acrescida a variados compostos farmacêu3cos; redução demarcada das populações de células estaminais. encontrado em níveis de sobre- expressão em diversas linhas celulares malignas; a sua sobre- expressão pode dar origem a resistência mul3- fármacos tanto em tumores sólidos como em leucemias.

22 Polimorfismos II. POLIMORFISMOS QUE PODEM INFLUENCIAR O EFEITO DOS FÁRMACOS ANTI- CANCRO Transportador ABCC1 codificada pelo gene ABCC1; efluxo de conjugados de gluta3ona, de fármacos an3- neoplásicas; resistência mul3- fármacos a variados cancros, como pulmão, bexiga e mama; grande afinidade para compostos hidro{licos carregados nega3vamente. Polimorfismos no gene ABCC1 Associados com a resposta à quimioterapia em leucemia mielóide aguda outros transportadores ABC foram mencionados por conferir resistência in vivo a fármacos an3- neoplásicos, par3cularmente os da sub- família ABCC, também designados por MRPs (mul8 drug resistance associated proteins)

23 Melhoramentos de estudos farmacogenómicos Modelo estocás=co vs. Modelo hierárquico Métodos de imagem mais eficientes RECIST (Response Evalua-on Criteria in Solid Tumors ) Avaliação do sucesso da terapia com base no volume da massa tumoral Sondas (CD133 + CD44 + ) + PET (Positron Electron Imaging) + MRI (Magne=c Ressonance Imaging) Oncogenicidade assenta nas CSCs

24 Melhoramentos de estudos farmacogenómicos Detecção de mutações somá=cas e germina=vas Mutações germina=vas ocorrem aquando da cópia de DNA precedente à meiose. Todos os gâmetas e células daí procedentes terão a mesma mutação, ou seja, é transmi3da à descendência. Colheita e análise de sangue Mutações somá=cas ocorrem durante a mitose. As células clone terão a mesma mutação e, por isso, esta estará presente num raio mais ou menos extenso em volta da célula inicial. Biópsia de tecido cancerígeno Estudo das CSCs resultados pouco fiáveis devido à baixa concentração de CSCs

25 Melhoramentos de estudos farmacogenómicos Focando na detecção e estudo das CSCs Circula=ng Tumor Cells (cancro metas3zado) Disseminated Tumor Cells (medula óssea e sangue) Semelhante a CSCs - Recolha An=corpos específicos + Laser Microdissec=on Extracção de CSCs Culturas in vitro Presença de biomarcadores Microarrays

26 Em suma 1. Iden=ficação de CSCs modelo hierárquico 2. Iden=ficação das vias fundamentais para auto- renovação 3. Iden=ficação de polimorfismos e reconhecimento da sua importância 4. Aplicação de conhecimento reunido para design de novas terapêu=cas