1

ALGORITM DE TESTARE GENETICĂ ALGORITM DE TESTARE GENETICĂ ÎN CANCERE RAREÎN CANCERE RARE

Prof. Dr. Eusebiu Vlad GorduzaDisciplina de Genetică MedicalăDepartamentul de OncogeneticăUMF “Grigore T. Popa” Iaşi

2

GENETICA CANCERULUICANCERULUI

CANCER = grup de maladii (carcinoame; sarcoame; leucemii şi limfoame) caracterizate prin proliferare celulară necontrolată → TUMORĂ (neoplazie): benignă → limitată la ţesutul de origine; malignă → penetrează ţesuturile vecine şi se propagă la distanţă

(metastaze)

CAUZE: Factori de mediu (75%) → modificări la nivelul aparatului genetic; Predispoziţie genetică → mutaţii genice; Vârsta → erori de replicare şi de corecţie a modificărilor ADN

cancer – maladie genetică a celulelor somatice → apariţia de MUTAŢII MULTIPLE, în gene care controlează : proliferarea celulară , ciclul mitotic, repararea ADN, apoptoză.

U.M.F IAŞI

FACTORI IMPLICAŢI ÎN ONCOGENEZĂ Factori Chimici:

Tutun, Alcool, Produşi chimici (arsenic,

hidrocarburi aromatice…),

Medicamente (estrogeni, antimitotice,

imunosupresoare)citoplasmă

NucleuADN

Radiocarcinogeneză

RX, UV, Radioactivitate

Factori ViraliRetrovirus HTLV1, V. Epstein

Barr, V. Hepatitei B sau C, Herpes Virus, Papilloma Virus..

Factori geneticiMutaţii genetice,Forme familiale

După acumularea mai multor anomalii la nivelul ADN, celula devine canceroasă,

scăpând controlului normal al proliferării

4

GENETICAGENETICA CANCERULUICANCERULUI

Dezvoltarea tumorală: începe cu mutaţii ale genelor care controlează proliferarea celulară → o celulă anormală → hiperproliferare + instabilitate genomică → CLONE anormale → TUMORĂ benignă

Ulterior tumora se dezvoltă în mai multe etape prin acumularea de noi modificări genetice şi epigenetice → “imortalizare” + penetrarea ţesuturilor vecine + angiogeneză şi metastaze → TUMOARE MALIGNĂ (CANCER)

U.M.F IAŞI

MODIFICĂRI GENETICE MODIFICĂRI GENETICE ÎN CANCERÎN CANCER

MUTAŢII MUTAŢII GENICEGENICE

ANOMALII ANOMALII CROMOSOMICECROMOSOMICE

GGeene impline implicatecate în în cancercancer

Gene de fidelitate (replicare repararea ADN)

Gene care controlează diviziunea celulară

Gene care reglează moartea celulară (apoptoza)

Gene care controlează diferenţierea celulară

CONTRCONTROLEAZĂOLEAZĂ DIFERITE DIFERITE PROCESPROCESEE CELULARE CELULARE NORMALENORMALE

6

Oncogene

ACTIVAREA PROTOONCOGENELOR în celulele somatice:mutaţii punctiforme (← ≠ cancerigeni → ex., gena RAS);Translocaţii cromosomice (transferul proto-onc în proximitatea

unei gene active) (ex., t(9q;22q) în Leucemia mieloidă cronică);Inserţii virale;Amplificare genică.

Activarea oncogenelor = câştig de funcţie → ONCOGENELE AU EFECT DOMINANT LA NIVEL CELULAR → o singură alelă mutantă (An) modifică fenotipul celular

U.M.F IAŞI

7

GENE SUPRESOARE ALE CREŞTERII TUMORALE (GST)

GST (→ receptori; proteine citoplasmatice / nucleare) → inhibare proliferării celulare (“tumor-suppressor genes”).

Mutațiile GST → “pierderea funcției” de supresie → proliferare celulară necontrolată.

Au efect RECESIV (aa) la nivel celularTransformarea unei celule normale într-o celulă tumorală →

necesită două mutaţii în GST (ipoteza "two hits", Knudson, 1971): prima mutaţie poate fi moştenită (în cancere ereditare) sau dobândită postnatal

→ (Na) status heterozigot. A doua mutaţie → pierderea heterozigoţiei (“loss of heterozygosity” - LOH) →

(aa).

U.M.F IAŞI

8

GST: ipoteza celor “două lovituri” (two hits)U.M.F IAŞI

Cancere ereditare

A doua mutaţie somatică

Prima mutaţie germinală

Tumori multiple,

Bilaterale,

Debut PRECOCE

gene normalePrima mutaţie somaticăA doua mutaţie somatică

Tumori unice,

Unilaterale,

Debut TARDIV

Cancere sporadice

Localizarea mutaţiilor

Ţesut somatic Ţesut Germinal

Nu se transmite la copii Transmitere la copii

Este Este cancercancerulul eerreeditar?ditar?

Cancer ereditarCancer sporadic nereditar

10

CANCERE EREDITARE ŞI FAMILIALE

CANCERE EREDITARE Peste 50 boli monogenice asociate cu forme

specifice de cancer. Majoritatea au o transmitere DA (risc de

recurenţă 50%). Produse prin două mutaţii succesive în gene GST Caracteristici:

Prezintă modificări fenotipice non-neoplazice → diagnostic precoce.

Debut precoce Specificitate tisulară Expresivitate variabilă

posibilitatea identificării rudelor cu risc crescut pentru cancer

U.M.F IAŞI

Cancere ereditare

Prima mutaţie germinală

Tumori multiple,

Bilaterale,

Debut PRECOCE

A doua mutaţie somatică

Maladie Genă mutantă Locus Tip de tumorăProto-oncogene

Neoplazia endocrină multiplă (MEN2)

RET 10q11 Carcinom tiroidian medular, feocromocitom, adenoame de

paratiroideGST

Cancer de colon polipozic

APC 5q21 Cancer colorectal, duodenal, gastric

Sindrom Li-Fraumeni TP53 17p13 Tumori cerebrale, mamare, sarcoame, leucemii

Retinoblastom RB1 13q1 Retinoblastom, osteosarcomSindrom von Hippel-

LindauVHL 3p25 Hemangioblastoame SNC,

feocromocitomNeurofibromatoză tip 1 NF1 17q11 Neurofibroame, tumori SNCNeurofibromatoză tip 2 NF2 22q12 tumori SNC, schwanoame

vestibulareGene implicate în repararea leziunilor DN

Cancer mamar familial tip 1

BRCA1 17q21 Cancer de sân, ovar, pancreas, prostată

Cancer mamar familial tip 2

BRCA2 13q12 Cancer de sân, ovar

Cancer de colon non-polipozic ereditar

MLH1MSH2

3q212p16

Cancer colorectal, endometric, gastric, biliar

12

CANCERE FAMILIALE

Majoritatea sunt cancere ginecologice sau digestiveAu agregare familială, dar fără transmitere monogenică

→ importanţa anamnezei familiale corecte.Debut relativ precoceSunt produse de variante alelice ale genelor implicate şi

în cancerele ereditareRisc de recurenţă : mediu

DETERMINISM MULTIFACTORIAL

U.M.F IAŞI

CANCERE EREDITARE CANCERE EREDITARE (GENETICE)(GENETICE)

Testarea genetică în cancerele ereditareEste utilă doar în cazurile cu istoric familial pozitiv

Avantaje:•Poate schimba stilul de viaţă.•Limitarea anxietăţii în absenţa mutaţiei.•Permite aplicarea de măsuri profilactice.•Permite testarea şi a altor membri cu risc din familie

Dezavantaje:•Nu reduce riscul de a dezvolta o tumoare •Există riscul de desecretizare a informaţiei.•Poate apărea o discriminare din partea asiguratorilor sau angajatorului.•Poate da un fals sentiment de siguranţă legat de absenţa riscului tumoral •Este scumpă şi de regulă preţul nu este acoperit de asigurările medicale

Impune obligatoriu sfat genetic Impune obligatoriu sfat genetic posttestareposttestare

Anamneză familială obligatorie – Anamneză familială obligatorie – consult genetic pretestareconsult genetic pretestare

Testarea genetică în cancerele ereditare• Testarea genetică se face din sânge• Testarea se bazează în majoritatea cazurilor pe secvenţiere genică şi necesită perioade

mari de timp până la câteva luni sau un an• Testarea se începe de la cazul index, iar ulterior, dacă s-a probat un anumit tip de

mutaţie se aplică şi la alţi membri ai familiei care au risc crescut de a fi moştenit mutaţia • Există o probabilitate de aproximativ 20% de a nu putea certifica nici un fel de mutaţie• Depistarea mutaţiei şi la alţi membri ai familiei nu înseamnă că aceştia vor dezvolta

obligatoriu una din tumorile tipice pentru respectiva formă de cancer

Testarea genetică şi cunoaşterea tipului de mutaţie oferă avantajul identificării persoanelor cu risc crescut de a dezvolta un anumit tip de cancer şi de a aplica măsurile profilactice adecvate

EXEMPLE DE CANCERE EREDITARE EXEMPLE DE CANCERE EREDITARE ŞI FAMILIALEŞI FAMILIALE

CANCERE ENDOCRINECANCERE ENDOCRINE

Neoplazia endocrină multiplă tip 1 (MEN1)• diferite combinaţii a peste 20 tumori endocrine şi non-endocrine• 1/35.000 de persoane• Este produs de mutaţia genei MEN1 o genă cu structură înalt

conservată pe parcursul evoluţiei• Gena este activă în numeroase celule (la nivelul cărora apar şi

tumorile) dar prezintă o matisare alternativă ce permite sinteza a diferite forme de menină în ţesuturi diferite

• Mutaţiile sunt prezente la 75-90% din pacienţii cu MEN1• Transmitere dominant autosomală• Mecanism patogenic bazat pe ipoteza “two hits” existând o primă

mutaţie moştenită (în cazuri familiale) sau produsă precoce în embriogeneză (cazuri sporadice) urmată de o a doua mutaţie somatică în celulele endocrine cu pierderea heterozigoţiei şi risc crescut de tumorigeneză

• Speranţă de viaţă limitată corelată cu prezenţa de tumori maligne.

ADENOM PARATIROIDIA

N

ADENOM HIPOFIZAR

TUMORĂ PANCREATICĂ

TUMORI ale CELULELOR

PARACRINE ALE TUBULUI DIGESTIVDIAGNOSTIC CLINIC –

MINIMUM 2 TUMORI

CANCER DE COLONCANCER DE COLON

Implicarea factorilor genetici în Implicarea factorilor genetici în cancerul de colon (CC)cancerul de colon (CC)

Adapted from Burt RW et al. Adapted from Burt RW et al. Prevention and Early Detection of CRCPrevention and Early Detection of CRC, 1996, 1996

Sporadic Sporadic (65(65%–%–85%)85%)

Familial Familial (10(10%–%–30%)30%)

CC nonpolipozic CC nonpolipozic ereditar (HNPCC) ereditar (HNPCC)

(5%)(5%)CC polipozic CC polipozic ((PCCPCC)) (1%)(1%)

CCCC rare rare ssiindromndromiceice

(<0.1%)(<0.1%)

0 20 40 60 80 100

Populaţia generalăPopulaţia generală

Istoric familial de Istoric familial de cancer de coloncancer de colon

Boală inflamatorie Boală inflamatorie intestinalăintestinală

Mutaţie de tip Mutaţie de tip HNPCCHNPCC

Mutaţie de tip PCCMutaţie de tip PCC

5%5%

15%–20%15%–20%

15%–40%15%–40%

70%–80%70%–80%

>95%>95%

Risc pe parcursul întregii vieţi Risc pe parcursul întregii vieţi (%)(%)Aarnio M et al. Int J Cancer 64:430, 1995 Houlston RS et al. Br Med J 301:366, 1990 St John DJ et al. Ann Intern Med 118:785, 1993

GENETICA GENETICA PCCPCC

Transmitere Transmitere dominant dominant

aautosomalutosomalăă

Iniţiat de mutaţii a Iniţiat de mutaţii a genei genei APCAPC – genă – genă

supresoare de tumori supresoare de tumori localizată pe localizată pe 5q 5q

> > 30% 30% pacienţi au pacienţi au mutaţii mutaţii de novo de novo

produse în meioza produse în meioza parentală parentală

Majoritatea Majoritatea mutaţiilor mutaţiilor

sunt “private”sunt “private”

Majoritatea Majoritatea mutaţiilor mutaţiilor

determină sinteza determină sinteza de proteine de proteine trunchiatetrunchiate

Distribuţia mutaţiilor genei APC în PCC

3'3'5'5'

Codon 1309Codon 1309

12 3 4 5 6 7 8 9 1011121314 15

Mecanism de producere a PCC

epiteliuepiteliu nnormal ormal

HHiiper-per-proliferaproliferarreeeepitpitelialăelială

AdenomAdenom incipientincipient

AAdenomdenomInter-Inter-

mediarmediarAAdenomdenom

tardivtardiv CarcinomCarcinom MetastaMetastazeze

Mutaţia Mutaţia genei genei APCAPC

ActivaActivareareagenei genei K-rasK-ras

DeleDeleţieţie 18q18q

MutaţiaMutaţiageneigeneiTP53TP53

Alte Alte mutaţiimutaţii

Adapted from Fearon ER. Cell 61:759, 1990

0

20

40

60

80

100

Istoric Istoric familial familial negativnegativ

2%2%

RudăRudă de gr. Ide gr. I

6%6%

1 Rudă de 1 Rudă de gr. 1 + 1 gr. 1 + 1

rudă de gr. IIrudă de gr. II

8%8%

Rudă deRudă degr. I cu gr. I cu

debut < 45 debut < 45 aniani

10%10%

2 rude2 rude gr. Igr. I

17%17%

Mutaţie de Mutaţie de tip tip

HNPCCHNPCC

70%70%

Aarnio M et al. Int J Cancer 64:430, 1995 Houlston RS et al. Br Med J 301:366, 1990 St John DJ et al. Ann Intern Med 118:785, 1993

Risc pentru CC pe Risc pentru CC pe parcursul vieţii parcursul vieţii (%)(%)

GENETICA GENETICA HNPCCHNPCC

Transmitere Transmitere dominant dominant

aautosomalutosomalăăPenetranţă Penetranţă

80%80%

mutaţii în gene mutaţii în gene MMR (mismatch MMR (mismatch

repair) implicate în repair) implicate în corecţia erorilor la corecţia erorilor la

nivelul ADNnivelul ADN

Eterogenitate Eterogenitate genetică – mutaţii genetică – mutaţii în genele în genele MLH1, MSH2, MSH6, PMS1, PMS2

Asociate cu Asociate cu instabilitate instabilitate

microsatelitarămicrosatelitară

Tipuri de mutaţii genice în HNPCC

MSH2 MSH2 ~30%~30%

MLH1MLH1~30%~30%

PMS1 PMS1 ((rarărară))

PMS2PMS2 ((rarărară))

MSH6 MSH6 ((rarărară))

Necunoscută Necunoscută ~30%~30%

SporadicSporadic FamilialFamilial

HNPCCHNPCC

PCCPCC

CC CC rrare are ssiindromndromicicee

Liu B et al. Liu B et al. Nat MedNat Med 2:169, 1996 2:169, 1996

Căutarea de mutaţii în genele Căutarea de mutaţii în genele MLH1 şi MSH2 MLH1 şi MSH2

NegativNegativăă

Căutarea mutaţiei Căutarea mutaţiei patogene la alţi patogene la alţi

membri ai familieimembri ai familiei

PoPozzitivitivăă

Testarea instabilităţii microsatelitareTestarea instabilităţii microsatelitare

PoPozzitivitivăă

NegativNegativăă

Căutarea de mutaţii în Căutarea de mutaţii în alte gene MMRalte gene MMR

PoPozzitivitivăă NegativNegativăă

Reevaluare completă Reevaluare completă şi reconsiderare şi reconsiderare

diagnosticdiagnostic

HNPCCHNPCC

CANCER DE SÂN ŞI DE OVARCANCER DE SÂN ŞI DE OVAR

CANCER EREDITAR DE SÂN ŞI OVAR

5 – 10 % din cancerele de sân

Un purtător de mutaţie are un risc de 40-70% de a face cancer de sân pe parcursul vieţii

Un purtător de mutaţie are un risc de 10-45% de a face cancer de ovar pe parcursul vieţii

Risc crescut pentru cancer de prostată la bărbaţii cu mutaţie

Testarea genetică posibilă, dar scumpă şi laborioasă

La persoanele cu risc se poate face profilaxie

CANCER EREDITAR DE SÂN ŞI OVAR

• Majoritatea produse de mutaţii în genele BRCA1 sau BRCA2

• Genele BRCA1 / 2 sunt GST implicate în corecţia leziunilor la nivelul ADN

• Mutaţiile acestor gene sunt implicate în 5% din cazurile de cancer de sân şi 12% din cazurile de cancer ovarian

BRCA1 BRCA2

5-10%

alte gene

SporadicEreditar

rude afectate vârsta de debut a bolii

risc de cancer de sân

O rudă de gradul I <50 13-21>50 9-11

O rudă de gradul II <50 10-14>50 8-9

Două rude de gradul I <50 35-48>50 11-24

Două rude de gradul II <50 21-26>50 9-16

Riscul de a dezvolta cancer de sân în funcţie de istoricul familial

Cancer 1994. 73:643-651.

Riscul de a dezvolta un cancer la purtătorii de mutaţie BRCA1

Risc crescut pentru alte forme de cancer, de exemplu de pancreas sau de prostată

Cancer de sân 56%-87% (de obicei cu debut precoce)Cancer de sân secundar 64%

Cancer ovarian 16%-44%

Riscul de a dezvolta un cancer la purtătorii de mutaţie BRCA2

alte cancere: pancreas, melanom etc.

Cancer de sân (50%-80%)(50%-80%)

cancer ovarian(15-27%)(15-27%)

cancer de sân de sân(7%)(7%)

Cancer de sân controlateral (50%)(50%)

prostată (~30%)

Opţiuni pentru purtătorii de mutaţii ale genelor BRCA1/2

• Screeningul tumoral– Mamografie şi/sau RMN– Evaluare radiologică a ovarului

• Mastectomie bilaterală profilactică – Reduce cu ~90% riscul de a dezvolta o tumoră

• Ovariectomie şi anexectomie bilaterală profilactică– Reduce cu 96-98% riscul de cancer ovarian– Reduce cu ~50% riscul de cancer de sân

• Posibilă chemoprevenţie în viitor cu medicamente ţintite

CancerBoală a genomului somatic

• Majoritatea cazurilor sunt sporadice, dar există o serie de forme rare cu caracter ereditar sau familial•În cancerele ereditare există posibilitatea testării genetice care oferă avantaje şi dezavantaje•Testarea genetică trebuie avizată de genetician pe baza istoricului familial•Interpretarea rezultatelor şi comunicarea acestora impune de asemenea intervenţia geneticianului.