Gen ética y genómica de los desórdenes hematológicos

1. Genética y genómica de los desórdenes hematológicos

2. Índice • Leucemias • Clasificación • Aberraciones cromosómicas • Rearreglos cromosómicos • Desregulación génica • Desequilibrios cromosómicos • Ganancia de función • Pérdida de función • Herramientas genómicas • Perfil de expresión génica • Microarreglos • Aplicaciones • Diagnóstico • Pronóstico

3. Genómica • cancers are typically initiated by acquired alterations to the genome of the cancer cell, such as chromosomal translocations, mutations, and deletions. • The diagnosis of the hematologic cancers is commonly based on morphologic evaluation supplemented by analysis of a few molecular markers.

4. Leucemias • Grupo heterogéneo de desórdenes neoplásicos de los leucocitos. • De acuerdo a su origen se clasifican en: • Mieloides • Linfoides • De acuerdo a su evolución (sin Tx.) • Agudas • Crónicas

5. Leucemias • Leucemia linfocítica crónica (LLC): expansión monoclonas de linfocitos (95% linfos B). • Leucemia linfoblástica aguda (LLA): Desorden monoclonal maligno de los precursores linfopoyéticos. • Leucemia mieloide crónica (LMC): proliferación no controlada de granulocitos • Leucemia mieloide aguda (LMA): Trastorno de los precursores de celulas hematopoyéticas. De acuerdo al sistema francés- americano-británico se sub-dividen en 6 grupos.

7. Etiología • La causa de la expansión clonal no se conoce totalmente. • Involucra algunos re-arreglos de ADN. • Factores externos: agentes alquilantes, medicamentos, radiaciones ionizantes y substancias químicas. • Factores internos: Anormalidades cromosómicas que dan lugar a cambios en el ADN.

8. Etiología • Sd. de inestabilidad cromosómica • Anemia de Fanconi • Sd. mielodisplásico • Leucemia mieloide aguda • Sd. de Bloom

9. Agentes que producen Aberraciones cromosómicas • Tx con agentes alquilantes: • Se asocian a anomalías cromosómicas No balanceadas. • Pérdidas o deleción de Cr. 5 o 7 o ambos. • Síndrome mielodisplásico y leucemia mieloide aguda. • Tx con inhibidores de Topoisomerasa II: • Se asocian a anomalías balanceadas • Traslocaciones 11q23.1 (gen MLL) • LLA.

10. Anormalidades cromosómicas • Los rearreglos cromosómicos pueden dar lugar a alteración en la estructura o regulación de oncogenes. • Se consideran eventos iniciales en la carcinogénesis Principales clases de anomalías cromosómicas: • Rearreglos cromosómicos balanceados • Rearreglos No balanceados • Translocaciones recíprocas • Inversiones • Inserciones

11. Rearreglos cromosómicos Balanceados • Re-arreglos cromosómicos balanceados dan lugar a: • Formación de quimeras por fusión génica. • Resulta en la expresión de una proteína quimérica con una actividad nueva o alterada. • Cambios cromosómicos que producen desregulación de un gen estructuralmente normal. • Da lugar a la expresión des-regulada de una proteína normal.

12. Chromosomal Abnormalities in Human Cancer

13. Rearreglos y genes • Algunas translocaciones asociadas a leucemia en la infancia aparecen in útero. • Los re-arreglos Cr. están asociados a genes específicos (MLL, ETV6, y NUP98) que se encuentran enestados patológiocs específicos. • BCR-ABL1 es un gen resultado de una fusión que sirve para evaluar respuesta a Tx. de cáncer.

14. Fusión quimérica de genes • Genes que participan en la formación de una quimera • Tirosin quinasas • Factores de trascripción. • El cromosoma Filadelfia resulta de la formación de un gen fusionado quimérico. • El cromosoma 22 truncado está presente en: • Casi todos los pacientes con leucemia mieloide crónica (LMC). • 20% de los pacientes con leucemia linfoblástica aguda (LLA). • Raros casos de leucemia mieloide aguda (LMA).

15. Cromosoma Filadelfia • Translocación recíproca t(9;22)(q34.1;q11.23) • Las secuencias del gen BCR en la banda 22q11.23, se unen a las porciones del gen que codifica para la tirosin quinasa citoplásmica ABL1 en la banda 9q34.1

16. CR Filadelfia • En1973 Rowley observó que el cromosoma Ph era el resultado de una traslocación recíproca que involucraba también el cromosoma 9. • La anormalidad se conoce como t(9;22)(q34;q11). • En 1980 se demostró que el cromosoma Ph tenía un gen con una fusión denominada BCR-ABL. • Se piensa que esta es la principal causa de la fase crónica de la LMC.

17. Rearreglos en Leucemias. Cr Filadelfia • Leucemia mieloide crónica (LMC) y Leucemia linfoblástica aguda (LLA): • El rearreglo t(9;22)(q34.1;q11.23) da lugar a la expresión de una proteína quimérica con actividad de tirosin quinasa, en ausencia de las señales fisiológicas de activación. • El cromosoma Filadelfia es el resulatdo de esta translocación. • Las secuencias de BCR en el gen de la banda 22q11.23 se fusiona a la parte del gen que codifica a la tirosin quinasa citoplásmica localizado en la banda 9q34.1.

18. The t(9;22) Translocation and Its Products: the BCR-ABL Oncogene on the Ph Chromosome and the Reciprocal ABL-BCR on the Derivative 9q+ Chromosome

19. Functional Consequences of Balanced Chromosomal Rearrangements

20. Aberraciones cromosómicas: Aplicación de su conocimiento • Demuestran que los cánceres en humanos pueden aparecer por alteraciones genéticas adquiridas en las células somáticas • La señal de tirosin-quinasa aberrante en la LMC dio lugar a el uso de inhibidores selectivos: Imatinib mesilato. • Las mutaciones de los dominios de quinasa resistentes a imatinib son responsables de la mayor parte de los casos de recaída. • Una nueva generación de medicamentos ha sido desarrollada (dasatinib and nilotinib).

21. Imatinib se une a los sitios ATP y evita la fosforilación de la proteína Moléculas blanco: Imatinib Leucemia mieloide crónica BCR ABL BCR-ABL es una tirosin quinasa funcional autónoma  Proloferación irregular

22. CONSTITUCION CROMOSOMICA NORMAL

23. Paciente femenina de 64 años con Dx. de LMC Primera muestra

24. Paciente femenina de 64 años con Dx. de LMC Primera muestra 46,XX,t(9:22)(q34;q11.2 [14]/ Hiperdiploidía mayor de 90 cromosomas [6]

25. Importancia de los estudios • Utilidad del análisis cromosómico convencional para el desarrollo de nuevos Tx antineoplásicos. • Citogenética molecular (FISH) permite la ID de rearreglos genómicos que ayuda al desarrollo de nuevos medicamentos.

26. Selected Examples of Chromosomal Rearrangements

27. Genes de Factores de Transcripción • Los rearreglos cromosómicos que alteran los genes de F. de T dan por resultado: • Proteínas de fusión con actividad transcripcional aberrante o aumentada. • En LMA La proteína quiméricaPML-RARA • Proteínas de fusión que median la represión transcripcional.

28. Genes de Factores de Transcripción • Chromosomal rearrangements that entail aberrant transcriptional repression occur in a substantial proportion of patients with acute myeloid leukemia.38 For example, the chimeric proteins resulting from fusion genes such as PML-RARA

29. Las proteínas de fusión asociadas a represión transcripcional son blanco Tx. • El ácido retinóico y el trióxido de arsénico revierten la represión transcripcional causada por la proteína de fusión PML-RARA • Ambos medicamentos son efectivos en el Tx de leucema promielocítica.

31. Cytogenetic Abnormalities Leading to the Expression of Deregulated TyrosineKinases in Chronic Myeloproliferative Disorders

32. Estudio citogenético • Citogenética Molecular: • FISH

33. Citogenética/ Molecular • Ha permitido la ID de la fusión del gen ABL1 al gen NUP214 en la banda 9q34. • Presente en el 5% de adultos con Leucemia linfoblástica aguda de células T • Sensible a Imatinib • La fusión es episomal. • (elementos extracromsómicos no detectables por análisis citogenético convencional.

34. Desequilibrios Cromosómicos • Pueden ser por ganancia o pérdida de material genético:Las ganancias genómicas incluyen: • Trisomías: parciales o incompletas • Amplificaciones • Intracromosómicas (regiones homogéneamente teñidas sin patrones de bandeo) • Extracromosómicas (cromosomas double-minute, ADN autónomo, acéntrico de tamaño variable).

35. Desequilibrios Cromosómicos. • Las pérdidas genómicas incluyen: • Monosomías • Deleciones • Grandes • Sub-microscópicas • La causa de anomalías cromosómicas no es conocida. • Estudios en varios tipos de leucemias han demostrado que exposiciones ambientales y ocupacionales y Tx con medicamentos citotóxicos pueden inducir aberraciones cromosómicas.

37. Utilidad de los marcadores citogenéticos. • Diagnóstico: • Anormalidades cromosómicas asociadas a ciertos tipos de leucemias • Respuesta al tratamiento: • Rearreglos cromosómicos como el gen fusión BCR-ABL1 son indicadores sensibles en la evaluación de la evolución del cáncer.

38. Aplicaciones • El análisis de las anormalidades cromosómicas se puede utilizar para identificar sub-poblaciones de pacientes con un mayor beneficio de un Tx particular.

39. Desregulación de expresión • Los rearreglos que se yuxtaponen a elementos regulatorios tejido específicos (genes promotores o secuencias aumentadoras) en la secuencia codificante de un proto-oncogen desregulan su expresión.

40. Desequilibrios cromosómicos Pueden ser: • Alteraciones en todo el gen • Duplicaciones o deleciones intragénicas • A diferencia de los rearreglos, las consecuencias funcionales de los desequilibrios no se conocen. • Las consecuencias de los rearreglos pueden ser identificados por sus sitios de ruptura.

41. Técnicas de estudio • Desequilibrio de regiones cromosómicas grandes contienen muchos genes. • Tumores presentan anomalías cr desbalanceadas • La integración de estudios genómcios completos, perfil de expresión génica, técnicas de genómica funcional permiten la id de genes importantes dentro de regiones genómicas afectadas por anomalías cromosómicas.

42. Ganancias genómicas • Contribuyen a la genesis del cáncer • Incrementan la actividad de genes especiçíficos en las regiones cromosómicas afectadas. • Algunos genes codifican para proteínas que pueden ser blanco de nuevos esquemas terapéuticos. • 30% de las mujeres con Ca de mama presentan amplificación del gen ERBB2 (receptor de tirosisn cinasa) ubicado en la banda 17q21.1 • Esta molécula es blanco del trastuzumab, anticuerpo monoclonal utilizado en el Tx.

43. Ganancias genómicas a gran escala • Aparecen por no disyunción o por traslocaciones desbalanceadas, generando trisomías compleats o parciales, por eventos de amlificación afctando segmentos de DNA de tamaño diverso • Ha permitido descubrir nuevos oncogenes.

44. Pérdidas genómicas a gran escala • Deleciones extensas afectan múltiples genes. • Se dificulta Id cual pérdida génica se asocia al desarrollo de la neoplasia • Genes candidatos de dichas regiones son analizados para deleciones, mutaciones, o modificaciones epigenéticas que inactivan el alelo restante.

45. Ganancias focales • Variaciones en el número de copias se han identificado por tamizaje de genomas tumorales. • Métodos de alta resolución • Hibridación genómica comparativa (CGH) • Polimorfimos de un solo nucleótido (SNP) • Arreglos de CGH y de SNP

46. Pérdidas genómicas • Van desde alteraciones visibles por citogenética (monosomías parciales o completas) hasta deleciones intragénicas o de un solo gen. • Su contribución a la transformación maligna puede ser por la reducción de la función de genes específicos en las regiones cromosómicas afectadas. • Las técnicas genómicas modernas han permitido la identificación de nuevos genes supresores tumorales que actúan a través de insuficiecia alélica y el descubrimiento de genes no codificantes

47. Pérdidas genómicas • Deleciones con valor pronóstico y decisión Tx. • del(5q) en LMA • del(11q), del(13q), y del (17p) en LLC

48. Arreglos de SNP • Útiles en el descubriemiento de genes asociados a pérdidas genómicas. • Aprox. 30% de niños con LLA (células B) • del (9p13) PAX5 • Más del 80% de pacientes con LLA BCR-ABL positivos • del(7p13-p11.1) IKZF1

49. Pérdidas genómicas con insuficiencia alélica • Se utiliza el RNA de interferencia • ID de gen causal de síndrome mielodisplásico (5q menos) RPS14 . • Pérdida de 1.5-Mb en 5q32. • Estos pacientes responden muy bien a un derivado de talidomida (lenalidomide).

50. Pérdidas genómicas de genes no codificantes • Pérdidas cromosómicas asociadas a cáncer que actúan mediante la inactivación de genes no codificantes de proteínas • Contienen genes de microRNAs asociados a regulación pos transcripcional de la expresión génica. • Micro RNAs con actividad suresora tumoral.