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Primera parte.Primera parte.BASES BIOMOLECULARES BASES BIOMOLECULARES

DEL CANCER.DEL CANCER.

Dr. Juan Gana H.Dr. Juan Gana H.Dr. Leonardo Zúñiga I.Dr. Leonardo Zúñiga I.

Prof. Asoc. Dr. Arnaldo Prof. Asoc. Dr. Arnaldo PorcilePorcile J.J.Post GradoPost Grado DeptoDepto de Ginecología y Obstetricia.de Ginecología y Obstetricia.

Facultad de Medicina. Facultad de Medicina. CampusCampus Oriente.Oriente.Universidad de Chile.Universidad de Chile.

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Etiología del Cáncer• Factores Endógenos (genes, edad, sexo, hormonas )

Alteraciones genéticas sucesivas

Independencia Proliferativa

Fenotipo Agresivo

• Factores Exógenos (ambiente, geografía, hábitos, ocupación )

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Categorías de Neoplasias Malignas

1.- Origen Predominantemente Ambiental (Ca Pulmonar, Leucemias, Ca Cervicouterino)

2.- Sd de Inestabilidad Genética (Alteración genética suceptible a carcinógenos, Xerodermia P)

3.- Agregación Familiar (Ca de Mama, Ca de Colon)

4.- Hereditarias (Herencia Mendeliana Simple, Retinoblastoma)

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Etiología - Evolución - Pronóstico

Entidad distinta

Autonomía en proliferación Celular Invasividad Potencialidad de Metastatizar

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Cáncer clínicamente detectable

• Transformación de Célula Normal en Maligna• Constitución de Pequeña Población de Células

Cancerosas• Vascularización• Inicio de Crecimiento Rápido• Posible Diseminación y Manifestación en

Síntomas y Signos

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• Desde el punto de vista biológico el Cáncer es esencialmente una población celular que logra un crecimiento autónomo a raiz de su “ desobediencia “ a los mecanismos que regulan la proliferación, diferenciación y/o muerte celular

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Aspectos Epidemiológicos• Distribución Geográfica• Ocupación• Iatrogenia• Dieta• Hábito de Fumar• Radiaciones• Agentes Biológicos• Factores Hereditarios

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Influencias Predisponentes ←Retinoblastoma ←Tu Willms

←Ca Colon

←Ca Mama ←Ca Gástrico

←Ca de Piel

←Ca Pulmonar ←Ca Cervicouterino

Ambiente

Genes

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Protooncogenes y Genes Supresores

• Los Protooncogenes y Genes Supresores, participan normalmente en la regulación del ciclo proliferativoy en la diferenciación y muerte celular

• Los protooncogenes (p-oncogenes) cuya secuencia o expresión ha sufrido alteraciones, se denominan Oncogenes

• Los Oncogenes se han clasificado en diversas categorías , según la ubicación y función que ejercen

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Oncogenes

• Factores de Crecimiento (sis)• Receptor para Factor de Crecimiento (erb-B)• Actividad Tirosina-cinasa (src)• Proteina Ligante de GTP (ras)• Proteinas Nucleares (myc)• Proteína-cinasa del citoplasma que fosforila

residuos treonina y serina (mos)

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Genes Supresores• Sus productos frenan la proliferación celular • Su alteración o inexistencia ha sido comprobada en

varias neoplasias malignas humanas• El gen supresor Rb, Retinoblastoma (1/20 mil RN)• 40 % de los casos familiares o hereditarios• El gen Rb codifica una fosfoproteína que favorece la

diferenciación celular, interrumpiendo la proliferación• Comportamiento de carácter recesivo (ambos alelos) • Se hereda 1 alelo mutado, una 2º mutación → Cáncer

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Proteína p53• Relacionada con proliferación, diferenciación, síntesis,

reparación de DNA y muerte celular programada • Versión normal es gen supresor, versión mutada

propiedades de Oncogen dominante• Fosfoproteína nuclear que se expresa en respuesta a

daño genético por diversos agentes, impidiendo que células con mutaciones genéticas se dupliquen

• Detiene la célula en etapa G1 hasta que DNA sea reparado, si no es posible induce apoptosis

• Ca CU proteinas codificadas por HPV inducirían la degradación de la proteína p53

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Alteración de Protooncogenes y Genes Supresores

Protooncogenes :• Mutaciones puntuales - Translocaciones Cromosómicas Amplificación Génica - Inserción de genomas Virales ( mutaciones dominantes )

Genes Supresores:• Inactivación de Genes Supresores o sus productos, o de

genes que comandan la Muerte celular programada ( deleción de un fragmento / mutaciones recesivas )

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Mutación Puntual

• Proto-oncogen que codifique receptor de crecimiento• Oncogen sintetiza un receptor trunco, activo siempre

independiente de la presencia del factor de crecimiento• erb-B ( Carcinoma de Cél escamosas )• gip ( Ca Ovárico y Suprarrenal )

Inserción de un Genoma Viral• El virus puede aportar directamente un Oncogen , o una

secuencia promotora de transcripción de p-oncogenes

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Translocación Cromosómica

• Ubicar al p-oncogen en la cercanía de un gen que es activado con frecuencia

• Linfoma de Burkitt, translocación cromosomas 8 - 14, ubica al p-oncogen myc cerca de los genes de cadena pesada de Inmunoglobulinas

• El producto es una proteína nuclear que se sintetiza de una manera no regulada

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Amplificación Génica

• Responsable de un ↑ en la expresión de p-oncogenes• 30 % de Ca Mama el p-oncogen N-myc está

amplificado en 3 - 300 copias lo que se correlaciona con la malignidad de esta Neoplasia

• neu/her-2 ( Ca Mama, Ovario, Estómago ) • bcl-1 ( Ca Mama )• hst-1 ( Ca Mama )

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Genes Supresores• Inactivación del gen mismo (Retinoblastoma) mutación

o deleción que afecta a ambos alelos• Inactivación de productos codificados por genes

supresores: proteína E7 HPV se une al producto pRb(del gen supresor Rb) la proteína pRb impidiendo que cumpla su función de mantener a las células en reposo proliferativo o estado diferenciado ( Ca Cérvicouterino)

• Alterar un gen que codifica productos que regulan la muerte celular programada, impidiendo que muera cuando le corresponde ( gen bcl-2 )

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Mecanismos de “desobediencia “ de las células cancerosas

• Producción no regulada de factores de crecimiento de acción autocrina ( GFDP, GFT )

• Producción excesiva de receptores para factores de crecimiento

• Síntesis de receptores alterados para factores de crecimiento

• Alteración de las vías de transducción de señales• Represión del paso de células hacia un estado

diferenciado • Represión de la muerte celular programada

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Otros cambios genéticos• Adhesión celular• Movilidad celular• Síntesis y liberación de proteasas → Responsables del comportamiento agresivo y

destructivo de éstas células

• El conjunto de alteraciones genéticas sucesivas conducen a desestabilización de la organización genética, surgiendo clones celulares con ventaja proliferativa, características invasoras y potencial metastásico

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Biología Molecular: Aplicaciones Diagnósticas

• La Biología Molecular permite analizar moléculas de ácidos nucleicos con propósitos diagnósticos

• Enfermedades Hereditarias e Infecciosas y Oncología

• Enzimas de Restricción• Southern Blot• Hibridación• Clonamiento-secuenciación• Reacción de Polimerasa en Cadena

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ADN polimerasa

• Enzima responsable de la síntesis de ADN• 4 desoxinucleótidos dATP, dTTP, dCTP, dGTP• La molécula de ADN como molde• Base para la PCR ( Polimerase Chain Reaction ) y la

síntesis de sondas para hibridación

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Hibridación

• ADN a 100º C, se separa en cadenas simples ( denaturación del ADN )

• Incubadas a 65º C forma nuevamente la doble hélix ( renaturación o Hibridación )

• Esto permite identificar secuencias en particular en la molécula de ADN, hibridándola con pequeños fragmentos de ADN de secuencia conocida o “ sondas “

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Enzimas de Restricción

• Enzimas que cortan el ADN en secuencias específicas ( protegen a bacterias de infecciones virales, degradando ADN viral )

• ADN humano se puede cortar en pequeños fragmentos con secuencias conocidas en sus extremos

• ADN ligasa permite unir estos fragmentos a ADN bacteriano ( ADN recombinante )

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Southern Blot

• Transferencia de ADN desde geles de agarosa a un soporte sólido ( membranas de nylon )

• Esto permitió la hibridación entre ADN y sondas específicas

• Northern Blot - ARN• Western Blot - Proteínas

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ClonamientoClonamiento y Secuenciación.y Secuenciación.• La molécula de ADN tiene 100 mil genes en 3 x 10 (9)

pares de bases o nucleótidos.• Cortar ADN con enzimas de restricción, ligar c/u de los

fragmentos en plasmidios y multiplicarlos en colonias bacterianas individuales, Clonamiento.

• La secuenciación se basa en incorporar durante la síntesis de ADN nucleótidos modificados ( dideoxinucleótidos ), los que bloquean la reacción.

• Obteniendo fragmentos de diferentes tamaños terminados en dideoxinucleótidos ( ddATP )

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Reacción de Polimerasa en Cadena

• Amplificación enzimática de ácidos nucleicos• Síntesis in vitro de un segmento específico de ADN, el

cual queda determinado por secuencias específicas ( denominadas partidores ) introducidos en la reacción

• Estas secuencias reconocen por hibridación , regiones particulares de ADN, este segmento será autocopiado en forma exponencial

• Después de 30 ciclos el segmento flanqueado estará 2 (30) veces más que el resto del ADN no amplificado

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Bibliografía.