Cáncer: etiología,
métodos de detección y avances en su cura
ResumenIntroducciónDesarrollo del cáncerGenes involucrados en la aparición del cáncer Oncogenes:
Los protooncoges son genes de una célula normal cuyos productos están involucrados directamente en los mecanismos de transducción de señales y su función es desencadenar procesos de proliferación y diferenciación en la célula. Al mutar , estos genes se convierten en oncogenes, los cuales dan lugar a productos alterados que predisponen la célula a una transformación neoplásica (6,12,14,24).
De los cerca de 100 oncogenes hasta el momento conocidos, 32 han sido identificados en genomas retrovirales distinguiéndose estos por el prefijo v seguido del nombre del oncogen (v-oncogen) a diferencia de sus homólogos celulares que se identifican como c-oncogen (9).
Los oncogenes pueden activarse de dos formas fundamentales a manera general, puede ser por daños que alteren la secuencia genómica normal del gen como es el caso de las mutaciones puntuales, o por eventos que cambien su expresión pero que mantienen la secuencia codificante inalterada como ocurre en inserciones, translocaciones y amplificaciones. Puede suceder que un oncogen se active por más de una vía a la misma vez, o que una alteración determinada se asocie a un tipo de tumor específico (9,14,24).
Mecanismo de transducción de señales:
Las células eucariotas, a diferencia de las procariotas, han desarrollado un alto nivel de compartimentación celular y nuclear dado por membranas que separan tanto en ADN del material celular como el interior de la célula del ambiente externo. De esta manera queda protegido el material genético de agentes externos (nucleasas, mutágenos, entre otros) que pueden dañarlo. A la par de ese avance evolutivo ha tenido que ocurrir otro, el desarrollo de un mecanismo o sistema bioquímico de
comunicación que provee al núcleo aislado por membranas de información del exterior celular a la que tiene que responder (31).
Señales ambientales tales como citoquinas,
hormonas de bajo peso molecular, factores de crecimiento otras proteínas se impregnan a la porción externa de la membrana plasmática y ahí pueden ocurrir dos mecanismos diferentes (31).
1- Una vez unido el ligando al receptor se transmite la señal a través de la membrana plasmática desde el dominio unido al ligando hasta el dominio interno localizado en la cara interna de la misma. La consecuencia bioquímica de esta transducción de señales es generalmente la activación de una enzima (por ejemplo: proteínas quinasas) o una alteración en un nucleótido determinado que se une por afinidad (por ejemplo: GTP-unión guanosina trifosfato) estimulado por el dominio intracelular del interruptor proteico.
2- Este otro mecanismo está dado por la acción de algunos agentes externos con características liposolubles que pueden atravesar la membrana plasmática y unirse directamente con su receptor citoplasmático.
Ambos mecanismos producen cascadas de eventos bioquímicos que involucran activación de secuencias de proteínas quinasas o cambios en el contenido de fosfolípidos de la célula que conllevan a la activación de fosfolipasa C o fosfoinositol 3 quinasa. La fosfolipasa C degrada el fosfatidil inositol difosfato en diacil glicerol e inositol 3 fosfato. El primero de estos productos de la degradación es el segundo mensajero que activa una proteína específica serina treonina quinasa C. El inositol 3 fosfato por su parte libera calcio de
almacenes internos resultando la activación de calcio / calmodulina quinasas además de otros efectos. El fosfoinositol 3 quinasa fosforila el fosfatidil inositol en la posición 3 del anillo de inositol (14).
Estos procesos de transducción de señales están directamente involucrados en el control de la proliferación y diferenciación celular. Cualquier error en el desarrollo normal de estas vías puede desencadenar una transformación neoplásica en la célula (6,14,24,31).
Clasificación de lo productos de los oncogenes:
Una de las tantas formas de clasificar los oncogenes es de acuerdo a la función de sus productos. Si bien la vía detallada por la que estos actúan no es conocida para ninguno de ellos, su vinculación con el control del crecimiento sugiere que las proteínas oncogénicas interaccionan con los
sistemas de control del crecimiento de las células. Aunque este proceso solo se conoce a grandes rasgos se pueden diferenciar cuatro tipos de proteínas fundamentales involucradas en el mismo: los factores de crecimiento, los receptores de los factores de crecimiento, los transductores intracelulares de señales y los factores de transcripción nuclear (5).
Factores de crecimiento:
Los factores de crecimiento son proteínas secretadas por una célula que desempeñan su función biológica en otra (9). Estos, junto a las hormonas, facilitan el crecimiento celular actuando como agentes transmisores de señales. De alguna manera los factores de crecimiento dirigen la célula para que lleve a término los pasos necesarios para crecimiento. Los factores y las hormonas por si mismos ni proporcionan
valor nutritivo a la célula ni juegan un papel conocido en rutas metabólicas. Solo su capacidad para unirse a receptores específicos de la superficie celular le permite controlar sucesos e inducir muchos tipos de respuestas en la célula tales como movilización de reservas de energía y diferenciación así como la entrada al ciclo de crecimiento (5).
Entre lo factores de crecimiento más conocidos se encuentran el factor de crecimiento epidérmico (EGF, del
inglés epidermical), el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF, del inglés platelet derivated) y el factor de crecimiento transformante (TGF, del inglés transforming growing factors); todos iniciadores de cascadas de señalización cuyo fin es la proliferación celular (5,32).
c-sis:
Este oncogen es el único descubierto hasta el momento que proviene de genes que codifican para factores de crecimiento (5). El producto es una proteína secretada que constituye la cadena l del factor de crecimiento plaquetario (PDGF) (9,33) que puede transformar las células que expresen el receptor PDGF de manera natural (5).
El gen sis, que en humanos se encuentra en el cromosoma 22, fue descubierto en retrovirus de Sarcoma de simios y se encuentra asociado a un tipo de Leucemia crónica denominada mielocítica que se piensa sea consecuencia de una translocación que activa el protooncogen (9).
El PDGF, cuyas
fuentes son las plaquetas, endotelio, músculo liso, vascular y células tumorales; actúa en células específicas entre las que se encuentran los fibroblastos entre otras. Su actividad biológica y, por tanto, su potencial oncogénico radica en que es un agente quimiotáctico, es decir, mantiene el crecimiento de diferentes células mesenquimatosas (32).
La unión del PDGF con su receptor conduce a una dimerización del mismo así como a la fosforilación de residuos claves de tirosina iniciando de esta forma la activación de sustratos de quinasas que constituyen el aparato de señales (12).
Receptores de factores de crecimiento:
Los receptores de factores de crecimiento: se caracterizan por poseer una porción intracelular, una transmembrana y una extracelular (32). Cuando la región extracelular se une a un factor específico, el receptor se activa y envía por medio de una cascada de eventos la señal para que la célula se divida. En muchos casos los receptores de superficie celular tienen proteínas tirosinas quinasas integradas en su dominio citoplasmático, estos trasmiten señales mediante la fosforilación de residuos de tirosina en una o varias proteínas dianas, iniciandose de este modo una cascada de acontecimientos que requiere la participación de muchos oncogenes con funciones diferentes (5). Otros receptores se asocian a proteínas G (12), consideradas históricamente como interruptores para receptores hormonales (31).
La oncogenicidad de los receptores para los factores de crecimiento resulta de la activación constitutiva (independiente del ligando) de la actividad tirosina quinasa, es decir cuando un gen que codifica para un receptor es alterado este estará activo incluso sin estar unido a su ligando (5,9).
De todos los oncogenes que codifican para receptores hasta el momento conocidos hay una familia muy importante que da lugar a toda una gama de receptores para factores de crecimiento epidérmico (EGF-R), son los genes erbB, erbB-2, erbB-3 y erbB-4 (9,34).
erbB (EGF-R):
El gen c-erbB codifica para el receptor quinasa del factor de crecimiento epidérmico (9). Este EGF, entre cuyas fuentes se consideran las glándulas submaxilares, las de Brunner, las células parietales e incluso la orina humana; actúa en células específicas tales como epidérmicas, epiteliales y fibroblastos. Su actividad biológica fundamental radica en que es un mitógeno promotor de la queratinización y en segundo lugar inhibe la secreción de ácido gástrico (32).
El receptor de EGF EGF-R,del inglés epidermical growing factor receptor) es una proteína que presenta un extremo N-terminal extracelular, una simple región transmembrana y un extremo C-terminal intracelular responsable de la actividad tirosina quinasa. La dimerización del extremo extracelular activa la actividad tirosina quinasa. La oncoproteína, es decir la proteína codificada por el oncogen c-erbB, mantiene la tirosina quinasa y el dominio transmembrana pero pierde el N-terminal (región que se une al EGF) y el extremo C-terminal. Ambas deleciones son necesarias para la oncogenicidad, el cambio en el dominio extracelular permite que la proteína se dimerice espontáneamente y la pérdida del C-terminal aparta un dominio citosólico que inhibe la actividad transformante. La combinación de ambas mutaciones hace que se active el receptor constitutivamente (9).
Además del oncogen erbB, que fue inicialmente hallado en el retrovirus animal de la Eritoblastosis aviar (5), existen otros de la misma familia que también poseen potencial oncogénico. De estos el más conocido es el erbB-2 (ó neu) que codifica para una glicoproteína transmembrana (gp185neu) que con actividad tirosina quinasa también relacionada con receptores para factores de crecimiento. La sobre-expresión de este oncogen se ha encontrado asociada a cánceres de mama y ovario (6,34) aunque otros autores (5) lo reportan en neuroblastomas. Además del erbB y el erbB-2 hay otros miembros de la superfamilia tales como erbB-3 y erbB-4 cuyas características y funciones son muy parecidas.
Transductores Intracelulares:
La clase más amplia de oncogenes deriva de los genes que codifican proteínas que actúan a modo de transductores intracelulares, proteínas que trasmiten señales desde el receptor hasta su diana celular (5).
Los transductores cuya función es más conocida son las proteínas G, una de las cuales, la Gs controla la síntesis de AMPc. Esta percibe si un ligando está ocupando un receptor de la superficie celular, se une al GTP y activa la enzima adenilato ciclasa que forma el AMPc, entonces hidroliza el GTP y vuelve a su
estado inactivo (5,12). Una mutación en el gen elimina la actividad GTPasa y estimula constantemente la síntesis de AMPc que puede causar una proliferación no regulada de las células de la pituitaria y por consiguiente la formación de tumores en dicha glándula (5).
Otro grupo de transductores intracelulares codifican proteínas tirosina quinasas. Estas difieren de los receptores de superficie celular en que son proteínas nucleares o intracitoplasmáticas que carecen de dominio transmembrana o extracelular. Muhas de estas proteínas tirosina quinasas tienen miristato, una larga cadena de ácido graso unida a la glicina de extremo N-terminal. Esto hace que estén parcialmente unidas a la membrana citoplasmática, de manera que su dominio quinasa se encuentra en la misma región periplasmática que las quinasa de los receptires. El modo de acción de las proteínas es fosforilar residuos de tirosina y de este modo trasmitir la señal hasta la proteína diana correspondiente (5).
Dentro de este gran grupo conformado por los transductores intracelulares de señales se tienen, como vimos anteriormente, dos divisiones fundamentales con sus oncoproteínas características. Entre los oncogenes que codifican proteínas similares a la proteína G está el oncogen ras que posee extrema importancia como se verá posteriormente. En cuanto a los que codifican proteínas con actividad tirosina quinasa el más estudiado es el c-src (9).
ras:
Es una superfamilia de proteínas monoméricas de 20 a 25 Kd, conocidas colectivamente como p21ras , que juegan un papel fundamental en el proceso de transducciòn de señales en la célula. La superfamilia la integran seis genes diferentes relacionados con funciones celulares tales como:
señales mitogénicas :ras
organización del citoesqueleto : rho y rac
funciones nucleares : rab
y un sexto miembro R-ras/TC21 que no se halla asociado a cánceres humanos (31).
De todos los integrantes de la superfamilia los más estudiados e importantes son los de su mismo nombre. El oncogen ras está vinculado al mecanismo de señales cuyo fin es el crecimiento y diferenciación celular. La ruta es iniciada cuando un ligando (EGF ó PDGF) se une al receptor tirosina quinasa (EGF-R ó PDGF-R) el cual se autofosforila y se activa a su vez este es capaz de activar quinasas citosólicas (Ser/Thr quinasas) las cuales pueden fosforilar otras quinasa creando una cascada de eventos de fosforilación que culmina con la activación de factores de la transcripción que deparan cambios en el fenotipo celular, el cual varia de crecimiento a diferenciación. También el eslabón final de la cadena pueden constituirlo ciertas proteínas del citoesqueleto que podrían influir directamente en la estructura de la célula (6,31).
Se han encontrado genes ras en especies muy distantes evolutivamente tales como Drosphila , Dictyostelium y levadura (sacaromyces). Esta estabilidad evolutiva, solo superada por los genes de las histonas, sugiere la función esencial de estos genes para la célula eucariota (13).
La localización celular de los miembros de la superfamilia ras es amplia, incluye miembros plasmáticos, fracción microsomal y envoltura nuclear y depende de las modificaciones post-traducionales que puedan ocurrir. Esas modificaciones pueden ser clivajes proteolíticos, reaciones de metilesterificación y reaciones de lipidación. De todas estas variaciones la más estudiada por su real importancia es la farnesilación. Se plantea que la interacción de la proteína ras con la membrana plasmática requiere una modificación en su región carboxi terminal. Esta región es una secuencia conocida como CAAX box que presentan todas las p21ras y que está formada por una cisteina (C) conservada , dos aminoácidos (AA) y el residuo carboxi terminal. Estudios genéticos han demostrado que el oncogen ras requiere intacta la secuencia CAAX box y por tanto las propiedades para inducir una transformación maligna. La
naturaleza bioquímica de la modificación ha sido investigada por lo que se sabe que primero ocurre la farnesilación del residuo de cisteina conservado (cis 186 en p21ras de
mamíferos ). Probablemente el donante del grupo isoprenilo sea el farnesil pirofosfato, un metabolito intermediario de la ruta del mevalonato. Luego de la farnesilación ocurre un clivaje del carboxi terminal farnesil cisteina (36).
De manera general Ras es considerada como un interruptor molecular ya que posee una actividad GTPásica intrínseca que la convierte de su forma activa (unida a GTP) en su forma inactiva (unida a GDP) conectando o desconectando así la cascada bioquímica (17,31,36,37,38,39).
La proteína p21ras por si misma posee una baja actividad GTPásica intrínseca por lo que la interconversión de GTP a GDP es catalizada por una proteína activadora de GTPasa denominada GAPs ( del inglés GTPasa activating protein) la cual estimula la habilidad de la p21ras para hidrolizar GTP. Estas GAPs, que incluyen p120 GAP y neurofibromina, poseen un dominio catalítico común pero incluye diversos elementos reguladores que deben emparejar signos externos diferentes para el control del gen ras (40). Otra proteína también relacionada con la actividad de Ras es la proteína GNRF (SOS) que estimula el reemplazamiento de GDP por GTP reactivando la proteína (31).
Autores como Thimothy M (41) plantean que por su localización en la cara interna de la membrana y por la
modulación que ejerce sobre el
metabolismo de fosfolípidos, p21ras puede hacer las veces de proteína G, en interacción directa o indirecta con determinados receptores. No obstante no se han encontrado evidencias de que p21ras active fosfolipasa C o fosfolipasa A2.
Hasta el momento, del gen ras se han se han descrito 3 alelos, de ellos H-ras y N-ras son los más frecuentes en humanos siendo el menos frecuente el K-ras (31). Los tipos H-ras y K-ras fueron aislados y caracterizados inicialmente de dos cepas de retrovirus agudos de ratas designadas como Harvey y Kristen responsables de la capacidad transformante del virus y el N-ras fue detectado por primera vez en el tumor humano Neuroblastoma (37). El gen H-ras, primer al que se le estudió la estructura tridimensional de su proteína por difracción de
rayos x, se localiza en el brazo corto del cromosoma 11 y su tamaño es 5 Kb, K-ras y N-ras presentan básicamente la misma ubicación que H-ras pero en los cromosomas 12 y 1 respectivamente. En relación al tamaño el tipo K-ras posee 45 Kb mientras que N-ras presenta 12 Kb mostrándose gran diferencia entre los tres alelos (13).
El producto activado del oncogen ras se ha encontrado en más de un 15% de las formas más comunes de cáncer humano (18).
La activación maligna de este protooncogen está dada por mutaciones puntuales cuya alteración estructural en la proteína es la sustitución de un solo aminoácido resultando un aumento de su forma activada, la unida al GTP. De esta manera la inducción del potencial oncogénico del producto proteico puede tener lugar mediante varias formas. Pueden ocurrir mutaciones en los codones 12, 13 y 61 cuyo efecto bioquímicos la inhibición de la actividad GTPásica de la proteína o mutaciones en los codones 116 y 119 que producen un incremento en el intercambio de GTP por GDP.
Otra vía, ajena a los genes ras, que puede afectarla actividad normal de estos es una deleción que produce una inactivación de los genes GAPs cuyo resultado es una disminución en la actividad de los mismos (36).
También se han encontrado mutaciones, aunque menos frecuentes en los codones 13, 59, 63 y 146 (37).
En estudios realizados se ha encontrado que existe una fuerte correspondencia entre el tipo de tejido afectado y el alelo activado siendo el H-ras el que predomina en tumores de origen epitelial como
piel, hígado y mama. Los tumores mesenquimatosos (fibrosarcomas, linfomas y de mesénquima renal) presentan activados fundamentalmente los genes K-ras y N-ras (42).
También se han encontrado genes H-ras en tumores benignos de piel (queratoacantomas) con una frecuencia mayor (80%) que en carcinomas (40%) (43).
En la siguiente tabla se
muestra la incidencia del tipo de ras con el tumor asociado por lo que podemos deducir que para el alelo K-ras los tumores relacionados más comunes son el carcinoma de páncreas y los adenomas y adenacarcinomas de colon así como los de pulmón mientras que para N-ras son más frecuentes los melanomas y carcinomas tiroideos. Los tumores asociados a H-ras son principalmente los carcinomas de células escamosas y los de vejiga (36).
Tipo de tumor
Incidencia (%)
Tipo de ras
Carcinoma de páncreas
90
K-ras
Adenoma de colon
50
K-ras
Adenocarcinoma de colon
50
K-ras
Seminoma
40
K-ras y N-ras
Adenocarcinoma de pulmón
30
K-ras
Carcinoma de tiroide
25
N-ras
Melanoma
20
N-ras
Carcinoma de células escamosas
12
H-ras
Carcinoma de vejiga
60
H-ras
c-src:
El virus del Sarcoma aviar, descubierto en 1911 por Peyton Rous, fue el primer virus oncógeno conocido. Presenta solo tres genes codificadores de proteínas: env (proteína de la envoltura), gag (proteína de
estructuras internas) y pol (enzima transcriptasa inversa). En los extremos del genoma están las secuencias LTR (representaciones terminales largas) donde se localizan: promotor, estimulador de la transcripción de los genes virales y las señales para la
integración del virus en el huésped. Luego de estudios realizados mediante mutaciones y deleciones se concluyó que la oncogenicidad del virus se debe a una secuencia génica, llamada v-src, que se encuentra situada en el extremo de su ARN codificador y que no es necesaria para la integración del virus en el huésped. Secuencias homólogas a esta v-src han sido observadas en todos los vertebrados, incluso en el hombre donde se denominan c-src. (11) Otros autores como (5) plantean que existe este gen en células de invertebrados.
El oncogen c-src, que se localiza en el cromosoma 20 (11), codifica para una proteína de 60 Kd de peso molecular nombrada p60c-src. Esta posee actividad tirosina quinasa y es capaz de autofosforilarse así como de catalizar la incorporación de fosfato a otras proteínas celulares. Una vez sintetizada en los polirribosomas libres, la p60c-src pierde su meteonina N-terminal y la glicina que pasa a ocupar esa posición recibe un residuo de ácido mirístico asociándose a la membrana citoplasmática (44). La regulación de la proteína está dada por los múltiples sitios de fosforilación que presenta. La fosforilación de un residuo de tirosina en la posición 527, a 6 aminoácidos del extremo C-terminal, causa una gran reducción de su actividad quinasa. Puede ser activado también mediante cambios en la región N-terminal (que no forma parte del dominio quinasa) (5,45), así como por la unión a la proteína T-intermedia del Polyoma que se clasifica como un activador constitutivo de la p60c-src tirosina quinasa (5,46).
Las alteraciones génicas más comunes observadas en c-src son la translocación y la amplificación asociándose ambas a Leucemias crónicas (11).
Factores de transcripción nuclear:
Los factores de transcripción son proteínas nucleares codificadas por conjunto de oncogenes que se caracterizan porque sus productos ejercen efectos directos sobre las funciones nucleares, fundamentalmente sobre la transcripción. Estos factores de transcripción pueden acelerar o retardar la tasa de iniciación de transcritos por la RNA polimerasa II en dependencia del modo en que actúen. Pueden unirse a dos tipos diferentes de secuencias de DNA, a promotores que se localizan en el inicio de la transcripción o enhancers que se hallan alejados del sitio de iniciación y actúan a largas distancias. De ambas formas esas oncoproteínas alteran el curso normal de la transcripción induciendo una transformación maligna en la célula (5).
Esta clase de oncogenes presenta gran variedad aunque se distingue por su importancia el c-myc, los demás son el c-jun, c-fos, c-erbA, c-myb entre otros.
c-Myc:
El oncogen c-myc está localizado en el cromosoma 8 de humanos . Fue descubierto por primera vez en el retrovirus de la Mielocimatocis aviar , aunque se han encontrado secuencias homólogas a c-myc en especies tan distantes como Drosophila y
Maíz (11). Además de c-myc hay dos oncogenes más que integran esta familia : el N-myc y el L-myc, que aunque menos importantes también se relacionan con lesiones cancerosas (14,18).
La proteína codificada por c-myc es una proteína nuclear denominada HLH (Helix-Loop-Helix). El gen presenta tres exones , el primero representa una cadena
líder (no trascribible) y los otros los códigos para el producto proteico (9).
El proto-oncogen c-myc exhibe tres formas fundamentales de activación : inserción retroviral , translocación cromosomal y amplificación génica (9). La primera vía consiste en la
introducción del genoma vírico en las cercanías del gen y en muchos casos dentro del mismo, pero esto puede suceder en varias posiciones y por tanto activar el gen de diferentes formas. El DNA vírico , con sus regiones LTR en cada extremo , puede insertarse en el extremo 5’ del trascrito del c-myc en orientación correcta u opuesta a la
dirección transcripcional. En el caso de que la orientación sea la correcta , el LTR vírico de la derecha actúa como un promotor para la transcripción viral y la del oncogen ; y en el otro en que la dirección trascripcional es contraria , el LTR se comporta como un enhancer activando la transcripción a distancia. En los dos mecanismos anteriores el retrovirus se incluye en el exón 1, a diferencia de la tercera forma en la que se inserta en la región 3’ actuando nuevamente los LTR vírales en las secuencias promotoras del c-myc a manera de enhancer. En todas las formas de activación retroviral se codifica el producto normal del oncogen solo que aparentemente porque hay elevados niveles de Rana producto del efecto carcinógeno del virus (5,9,47).
La translocación del c-myc es otro mecanismo por el cual es activado el oncogen. Este normalmente se encuentra en el cromosoma 8 y la translocación consiste por tanto en el cambio a una nueva localización cromosomal. La expresión de c-myc tiene que ser apagada para que los linfocitos B y T inmaduros puedan diferenciarse tanto en células B como T inmaduros , Al translocarse el gen al locus Ig en células B o al locus TCR en las células T, los cuales se expresan activamente, su nivel de expresión aumenta desde 2 hasta 10 veces manteniendo las células en un estado diferenciado. Es de esta forma que, cuando ocurre translocación, c-myc expresa su potencial oncogénico (9).
El tercer y último mecanismo, de los hasta ahora conocidos , que puede activar al proto-oncogen c-myc es la amplificación. Esta puede ocurrir de dos formas; en una región del cromosoma dando origen a las regiones homogéneamente teñidas o creando pequeñas estructuras independientes denominadas cromosomas double-minute. En ambos casos ocurre una sobre expresión de c-myc dando lugar al producto en exceso (9).
Cada una de estas alteraciones génicas está asociada a tumores específicas , por ejemplo la translocación de c-myc se ve en el Linfoma de Burkitt y la amplificación en carcinomas de mama , pulmón y colon. El N-myc es característico de Neuroblastoma aunque también se ha hallado activo junto a L-myc en carcinoma de células pequeñas de pulmón. En estos dos miembros de
la familia myc la alteración más observada ha sido la amplificación (11,14,18).
c-fos y c-jun:
Ambos oncogenes pertenecen al grupo de los que codifican factores de transcripción (9). De los dos el más estudiado es el c-fos cuyo producto tiene alrededor de 380 aminoácidos, el resto de la familia la componen las proteínas FosB, Fra1 y Fra2 con 338, 276 y 327 aminoácidos respectivamente (48).
El producto de c-fos (nucleoproteína de 59 Kd) en asociación con el de c-jun funciona como un regulador transcripcional jugando un papel fundamental en funciones celulares tales como proliferación y diferenciación. La unión de ambos forma un complejo llamado AP-1que regula la actividad transcripcional de diversos genes a través de secuencias específicas (41, 49, 50).
El factor AP-1 consiste en un dímero de dos subunidades codificadas por los genes c-fos y c-jun, el cual activa genes determinados por el sitio de unión a promotores y enhancer con AP-1. Este de transcripción reconoce una pequeña secuencia (TGACTCA) originalmente identificada en enhancer de SV40, pero encontrada luego en promotores y enhancer celulares (9).
La participación de c-fos en el control del crecimiento se ha corroborado con experimentos realizados en células quiescentes que han sido estimuladas con PDGF observándose un aumento transiente (en 50 veces) del producto del oncogen, luego desaparece. Después de la inducción se asegura la pérdida debido a la inestabilidad de la proteína como del ARN que la codifica(5).
Existe un factor activador de plaquetas(PAF) que incrementa la expresión de c-fos en células con ciclo celular activo. Este PAF es un glícerofosfolípido que es sintetizado por neutrófilos, plaquetas, monocitos y células endoteliales. Está relacionada con trombosis, inflamación, asma y shock anafiláctico, y actúa directamente con receptores específicos de membranas de algunas células, incluso de linfocitos B. La inducción transiente de c-fos es modulada por diferentes mecanismos entre los que se encuentran el aumento de la concentración de iones calcio y el potencial transmembrana. El receptor PAF presenta 324 aminoácidos y características de proteínas G (49).
Métodos para la detección de alteraciones en oncogenes y genes supresores de tumores:
La reciente
revolución en la biología molecular y nuestra comprensión de la genética del cáncer han contribuido al desarrollo de una serie de
pruebas promisorias para evaluar el
riesgo de una
persona de padecer cáncer y para descubrir los tumores mientras son lo suficientemente pequeños como para que la cirugía sea efectiva. Así mismo se puede determinar la mejor forma de quimioterapia para un paciente dado, o la posibilidad de que la enfermedad recidive después de la cirugía. En lugar de estudios invasivos estas pruebas pueden ser realizadas con pequeñas muestras de orina, sangre, tejidos entre otros que no afectan la integridad del paciente. Los exámenes citológicos existentes son insuficientes para determinar un pequeño número de anormalidades celulares solamente en tamaño y forma, sin embargo el análisis de ADN puede detectar minúsculos
grupos de células cancerosas que son vertidas de un órgano recientemente malignizado hacia los líquidos corporales, ya sean orina , esputo o líquido excretado por los pezones (51).
El hallazgo de alteraciones específicas en oncogenes y genes supresores de tumores es fundamental para el desarrollo de terapias, ya sean profilácticas o terapéuticas, para el cáncer. En estudios realizados en ADN tumorales las alteraciones más comunes encontradas han sido mutaciones puntuales, deleciones largas y pequeñas, amplificaciones, aberraciones cromosomales tales como translocaciones e inversiones así como pérdidas cromosomales (14). Numerosos métodos para detectar los diferentes tipos de alteraciones han sido descritos. Algunos sirven para más de una alteración, otros, sin embargo, son específicos.
Las técnicas de hibridación molecular son las más utilizadas como referencia, incluso cuando en la actualidad la Reacción en Cadena de la Polimerasa (RCP) brinda un sinnúmero de ventajas como que es capaz de amplificar de 10-100 copias de una secuencia presentando una altísima sensibilidad. Otros métodos, no menos importantes, son los relacionados con las corridas electroforéticas que separan el ADN de acuerdo a su peso molecular (51).
1-Métodos basados en la hibridación molecular:
La técnica conocida como hibridación de
ácidos nucleicos es una poderosa aplicación de la especificidad con que las moléculas de ADN y ARN forman estructuras dúplex estables. Este método de apareamiento de bases se usa para identificar y determinar la localización de secuencias de ácidos nucleicos específicas dentro de grandes secuencias como puede ser un genoma o
mezclas de moléculas de ARN.
Las condiciones físicas la hibridación pueden modificarse con el fin de utilizar una de las hebras de ácido nucleico como sonda (secuencia del gen que se quiere determinar) para detectar su cadena complementaria (secuencia blanco). En condiciones rigurosas (altas temperaturas y baja concentración de sales) una sonda solo es hibridada por su complemento perfecto. Esta misma hibridación pero bajo condiciones menos rigurosas es útil para detectar secuencias deseadas que son parcialmente semejantes pero no idénticas.
Este método permite detectar alteraciones en genes como los que ocupan nuestro estudio, los oncogenes y los genes supresores de tumores, en ADN extraídos de pacientes, utilizando como sondas los genes mutados.
Aunque la técnica de la RPC es mucho más sensible estos métodos continúan siendo las técnicas de referencia (52).
Dot blot (hibridación en mancha):
Consiste en la inmovilización de ADN desnaturalizado en un filtro de nitrocelulosa o nylon. Este último es preferible ya que brinda la posibilidad de ser deshibridado y vuelto a hibridar con nuevas sondas sin afectar su integridad.
Una vez inmovilizado el ADN en la membrana esta se pone en contacto con la sonda, que puede ser marcada tanto con radioactividad como con fluoresceína o biotina, y de existir complementariedad entre la sonda y la muestra el marcaje persiste luego de una serie de lavados en el filtro revelándose mediante una autorradiografía.
Este método presenta una alta sensibilidad pues es capaz de detectar pequeñas cantidades de ADN aunque presenta probablemente problemas con la especificidad apareciendo con frecuencia falsos positivos (53).
Hibridación por Southern blot:
En este tipo de hibridación en vez de emplear extractos crudos de la muestra clínica como punto de partida se utiliza el ADN celular previamente purificado con fenol: cloroformo y digerido con enzimas de restricción. Los fragmentos de ADN son separados mediante electroforesis y luego de someterlos a una desnaturalización son transferidos a un filtro de nitrocelulosa o nylon donde es hibridado a diferentes rigurosidades con sondas que pueden ser radioactivas o no. La detección de los oncogenes y genes supresores de tumores es entonces concluida con el revelado mediante una autorradiografía.
El límite de detección de esta técnica es bajo por lo que fácilmente pueden obtenerse falsos negativos. Para evitar esto debe garantizarse que la cantidad de ADN esté por encima del límite de detección siendo necesarios entonces entre 5-10m g de ADN (52).
Hibridación in situ:
En este método las células o secciones de tejido son hibridadas directamente en el portaobjetos usando sondas de ADN o ARN tanto radioactivas como no radioactivas.
El ensayo es capaz de detectar de 20-25 copias de genes o de sus respectivos transcritos. Este límite de detección puede reducirse tanto como hasta una copia por célula usando
procedimientos especiales como es el caso de RCP in situ (52, 54).
Hibridación in situ en filtros:
Esta fue la primera técnica diseñada para estudios epidemiológicos siendo bastante empleada en muchas
investigaciones. En este ensayo las células son ubicadas en un filtro y lisadas, no se requiere la extracción previa ni la purificación del ácido nucleico, el filtro es hibridado con sondas radiomarcadas y autorradiomarcadas (52, 54).
2-Métodos basados en la Reacción en Cadena de la Polimerasa:
Los métodos que se basan en la reacción en cadena de la polimerasa son en la actualidad los más comúnmente usados en las investigaciones de la biología molecular pues gozan de una gran popularidad debido a su alta sensibilidad analítica. Esta técnica es capaz de detectar cantidades tan pequeñas como entre 10-100 copias de un gen determinado en la porción testada de las muestras clínicas según (54). Otra de las grandes ventajas que ofrece el método es la pequeña cantidad de muestra que requiere, así como el escaso procesamiento de las mismas antes de la amplificación.
Estos métodos presentan diferentes variantes, los que usan cebadores específicos son muy eficientes para el gen seleccionado. Esto se logra cumpliendo con extremos cuidados los requisitos de lo parámetros de la reacción y las condiciones de amplificación. Además, se deben tomar precauciones contra las contaminaciones en la RCP que, debido a la alta sensibilidad que presenta la técnica constituyen un serio problema (53).
3-Métodos basados en corridas electroforéticas:
Las moléculas de ácidos nucleicos, como la mayoría de las macromoléculas biológicas, poseen carga que les confiere la propiedad de migrar en un
campo eléctrico según la orientación del mismo y la magnitud de la carga. Cada molécula de ADN o ARN contiene un grupo fosfato cargado negativamente que une una molécula con la siguiente en una cadena. Al someter un fragmento de ADN a un campo eléctrico establecido de negativo a positivo las cargas negativas de los grupos fosfato obligan al resto de la molécula a migrar. De esta manera el fragmento de ADN se desplazará más o menos en dependencia de la cantidad de cargas negativas que presente, es decir, de su peso molecular (55).
La electroforesis en geles de agarosa es el método estándar más usado para separar, identificar y purificar fragmentos de ADN. La técnica es simple, rápida y capaz de distinguir ADNs mezclados que no pueden ser separados por otros procedimientos como la centrifugación en gradientes de
densidad. La
distribución del ADN en el gel puede ser determinada directamente ya que a la mezcla de ADNs se le añade Bromuro de etidio. Un poderoso agente intercalante que fluorece a la luz ultravioleta. Por esta vía es posible detectar con gran sensibilidad hasta 1ng de ADN en el gel.
Existe una relación lineal entre el logaritmo (Log10) de la movilidad electroforética del ADN y la concentración de agarosa en el gel. Esto nos da la idea de que utilizando geles de diversas concentraciones se pueden separar fragmentos de ADN de distintos rangos en cuanto a sus pesos moleculares. Las tres conformaciones del ADN (circular cerrado, circular relajado y lineal) presentan diferentes movilidades en el gel. En algunas condiciones la primera forma migra más rápido que la última, en otras esto ocurre a la inversa. Se conoce que a bajos voltajes la
migración del ADN lineal es proporcional al voltaje aplicado, sin embargo, el rango de separación del ADN decrece con el incremento del voltaje.
Los geles de poliacrilamida son usados en el análisis y preparación de fragmentos de ADN menores a 1Kb. En dependencia de la talla del fragmento como tal será el rango de concentración del gel (de 3,5% a 20%) (56).
Algunos ejemplos de experimentos que utilizan estas técnicas:
De forma experimental todas las técnicas señaladas anteriormente se pueden vincular y ser utilizadas de manera combinada para experimentos más específicos como los que mencionamos a continuación.
Screening de pérdida de heterocigocidad:
Todos los organismos diploides tienen dos copias de cada cromosoma pero la secuencia de ADN de estas no es exactamente la misma. Cuando el individuo heredó el mismo alelo del padre y de la madre se considera homocigótico, sin embargo, si el individuo tiene dos alelos diferentes es denominado heterocigótico. La diferencia entre individuos heterocigóticos y homocigóticos se puede detectar por Southern blot basándose en el principio de que un alelo contiene un sitio de restricción para una endonucleasa específica y el otro no. Esto resulta en dos bandas diferentes en el autorradiograma para dos fragmentos de ADN de tallas distintas. Si se utiliza una secuencia de ADN específica (marcador de ADN) en el tumor de estos individuos la pérdida de heterocigocidad podría resultar un dato importante y decisivo en el estudio.
La pérdida del material genético está determinada por comparación de los genotipos constitucional y del tumor. La pérdida de heterocigocidad ha sido estudiada primero por análisis de Southern blot usando marcadores de polimorfismo de grandes fragmentos de restricción, los cuales más tarde fueron mejorados por el uso de numerosas sondas polimórficas: marcadores multialélicos de ADN con número variable de repeticiones en tandems. El reciente uso de los marcadores microsatélites ha mejorado el screening, ya que son altamente polimórficos (57).
Screening de mutaciones:
Los métodos de screening testan una muestra para cualquier desviación de la secuencia estándar. Para este propósito puede usarse la secuenciación directa, pero
el trabajo es duro y caro si son muchas muestras a examinar. Los métodos más empleados para el screening de mutaciones son el análisis de Polimorfismo de Simple Cadena y la electroforesis en geles de gradientes desnaturalizantes. Ambos métodos detectan mutaciones puntuales y pequeñas deleciones, inserciones o mutaciones regulatorias las cuales afectan la transcripción o la traducción de la proteína. El ensayo denominado de truncación de la proteína puede detectar mutaciones por deleciones o inserciones. Para determinar la naturaleza de la alteración luego de ser detectada por cualquier método es necesario secuenciar (57).
- Polimorfismo Conformacional de Simple Cadena: El ADN de simple cadena tiende a plegarse y formar estructuras complejas estabilizadas por enlaces intramoleculares (puentes de hidrógeno) entre los pares de bases. La movilidad electroforética de estas estructuras en los geles no desnaturalizantes dependerá no solamente de la longitud de sus cadenas sino también de sus conformaciones, las cuales están determinadas pos su secuencia de ADN. Para este método las muestras de ADN amplificadas son desnaturalizadas y corridas en un gel de poliacrilamida no desnaturalizante. Los cebadores pueden ser marcados con radioactividad o los productos no marcados pueden ser detectados con cualquier tipo de tinción. Esta análisis es ineficiente para fragmentos mayores de 200 pares de bases y el patrón de bandas observado es muy dependiente de las condiciones (57).
- Electroforesis en geles de gradientes desnaturalizantes: En este método, el ADN dúplex esforzado a migrar a través de un gel donde las cadenas se funden y se separan, después de lo cual el ADN desnaturalizado no migra mucho más. La diferencia entre un simple par de bases entre el ADN dúplex normal y mutante es suficiente para que los fragmentos amplificados por la RCP migren a diferentes posiciones en el gel. En una variante de este método, la electroforesis en gel constante desnaturalizante, se calcula la concentración específica de desnaturalizante a la cual el ADN de doble cadena normal y el mutante migran diferentemente. Entonces el gel de poliacrilamida es hecho en esa concentración de gradiente desnaturalizante. Esta variante mejora la resolución ya que la separación entre el ADN normal y el mutado incrementa con el tiempo de corrida de electroforesis (57).
- Ensayo de truncación de la proteína: Este
test es específico para las mutaciones de marco de
lectura o sin sentido que truncan un producto proteico. El
procedimiento consiste en hacer un ADN celular mediante la RCP, usando un cebador específico que leva en el extremo 5´ un promotor T7 seguido de una secuencia iniciadora eucariótica. A partir de ese ADN se realiza una transcripción-traducción acoplada in vitro, la cual usa el promotor T7 para hacer un ARNm y el iniciador de la traducción para traducirlo. Al correr este producto proteico se detectan las mutaciones que provocan el truncamiento ya que resultan en productos cortos, cuyas tallas revelan la posición de las mismas. Este método presenta como limitación que solo detecta ciertos tipos de mutación y no mutaciones que no cambien el sentido (si la mutación cambia un aminoácido pero no afecta el resto de la traducción de la proteína) (57).
- Secuenciación del ADN: Para la secuenciación, los fragmentos de ADN y un primer marcado (radiomarcado o marcado con fluoresceína) son calentados para desnaturalizar el ADN de doble cadena y permitir la hibridación de los cebadores. Alternativamente, el ADN de simple cadena es aislado por el uso de cebadores de la RCP bipotinilados los cuales son incorporados en los fragmentos de ADN resultantes de la reacciones de la RCP. Seguidamente se la adiciona una mezcla de ADN polimerasa y los deoxinucleotidos de las cuatro bases (dGTP, dCTP, dATP, dTTP). Los híbridos ADN-cebadores y esta mezcla son divididos en cuatro tubos que contienen los cuatro dideoxinucleótidos (ddGTP, ddCTP, ddATP, ddTTP) que actúan como terminadores de cadena. Como estos son incorporados aleatoriamente, todos los productos de todos los tamaños posibles están representados entre las cadenas de ADN recién sintetizadas. Ellos son sometidos a una electroforesis en un gel de poliacrilamida y expuesto a un filtro autorradiográfico. Ya en esta forma se procede a secuenciar de manera
manual o fluorescente automatizada (57).
Detección de mutaciones específicas:
Los métodos de detección de mutaciones testan una muestra de ADN para la presencia o ausencia de una mutación específica. Esto es muy útil para la detección de mutaciones que aparecen frecuentemente en la población para enfermedades donde los individuos más afectados tienen solamente una mutación específica y para el
diagnóstico dentro de una familia. Cuando la mutación crea o abole un sitio de restricción natural el test de restricción de los fragmentos de ADN puede ser mejorado. Las muestras de ADN pueden ser amplificadas por RCP y los productos digeridos con las enzimas de restricción apropiadas. Las diferencias entre el ADN normal y el mutante pueden ser detectadas por las diferentes tallas en los fragmentos de restricción. Este método es adecuado particularmente para
pronósticos ya que es simple y rápido permitiendo procesar muchas muestras.
Para detectar deleciones o inserciones los cebadores deben ser diseñados y localizados en un lado de la posible mutación luego de la amplificación por RCP los fragmentos de ADN son corridos en geles de poliacrilamida y los fragmentos normales y mutados son comparados de acuerdo a sus tallas moleculares. Este método brinda más resolución para deleciones e inserciones de más de un par de bases (57).
Avances en la terapia contra el cáncer:
Con los conocimientos actuales es necesario buscar terapias específicas que nos sirvan de ayuda para controlar, ya sea profiláctica o asistencialmente, el cáncer. Múltiples intentos se llevan a cabo día a día con este fin, pero las particularidades de cada gen implicado en la aparición de la neoplasia son definitorias, por lo que esta búsqueda se hace muy difícil.
Una de las
estrategias seguidas es bloquear la actividad de las proteínas ras inhibiendo la enzima farnesil transferasa que cataliza la farnesilación del extremo CAAX box. De esta manera se bloquea la maduración de la proteína y se revierte la transformación maligna dependiente de ras. Estas
drogas no afectan células normales y en estudios realizados en animales no son tóxicas.
Otra forma de terapia es la que utiliza la capacidad viral de infectar células y sintetizar en las mismas proteínas virales. Esto se ha aplicado con Adenovirus, virus que contienen ADN, a los que se le ha insertado genes determinados como el de p53. Cuando el virus atenuado infecta la célula cancerosa o precancerosa y se sintetizan las proteínas virales, quedará libre también en la célula el producto del gen p53 para actuar en lugar del que se encuentra desactivado o funcionando incorrectamente. De esta manera queda solucionada la pérdida de heterocigocidad en estas células (58).
Una variante importante a seguir en la lucha contra el cáncer es la utilización de
vacunas que logren que el sistema inmune reconozca y ataque las células cancerosas. Numerosas estrategias son seguidas con este propósito. Entre las más interesantes está la que utiliza ácidos nucleicos. Este tipo de vacuna contiene copias de ARN que dirigen la síntesis de determinados antígenos presentes en las células tumorales que alertan al sistema inmune de la presencia de un tumor. Otra opción de vacuna la brindan las mismas células cancerosas que tras ser desactivadas o convertidas en extractos son capaces de activar la inmunidad. Esta respuesta se puede aumentar manipulando genéticamente las células, de forma que secreten interleucinas y otras citocinas que disparen la producción de anticuerpos contra el cáncer. La utilización de péptidos tumorales (fragmentos de proteínas extraídas del tumor e inyectados al paciente) es otra de las vías para levantar la respuesta inmune a la enfermedad. Además de todas las posibilidades anteriores se estudia la producción de vacunas con vectores víricos y bacterianos. La vacuna como tal consistiría en inyectar en virus y bacterias atenuadas los genes que fabrican los antígenos tumorales. El paciente produce defensas contra esos microbios así como contra los antígenos tumorales que sintetiza (59).
En investigaciones realizadas por Allen Oleff y cols. sobre el
comportamiento de las proteínas de los principales oncogenes y genes supresores de tumores en células de mamíferos asociados con cánceres humanos se estudian las posibles terapias para eliminar las alteraciones que provocan la malignización celular (58).
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Leticia Cristina Bequer Mendoza
Licenciada en Biología
leticiabeq@medscape.comIsis Noelia Muñiz Bernal
Licenciada en Biología
Laboratorio Biología Molecular
ISCM VC - Cuba
Métodos para la detección de alteraciones en oncogenes y genes supresoresAvances en la terapia contra el cáncerBibliografíaResumen:
En el siguiente Trabajo se exponen los aspectos más relevantes acerca de los genes supresores de tumores y de los oncogenes, y el
papel que estos juegan en la aparición y
desarrollo del cáncer. Para abordar este novedoso tema, se realizó una amplia revisión bibliográfica con el
objetivo de conocer los diferentes tipos de antioncogenes y de oncogenes, así como, la asociación de los mismos con diferentes patologías malignas. Se hizo énfasis en el modo de acción de algunos de ellos, por considerar que son de gran importancia dentro de las
células, en el
control de los
procesos de proliferación y diferenciación.
Palabras claves: Genes supresores de tumores, oncogenes, cáncer.
Introducción:
Hace solo veinte años, los oncólogos se encogían de hombros cuando se les preguntaba acerca de como se originaba un cáncer. Los investigadores ignoraban los trastornos celulares que provocan que una
célula sana pierda el control y empiece a dividirse desordenadamente. Tampoco acertaban a explicar los mecanismos por los que ese
grupo de células amotinadas establecen un particular
sistema de vasos sanguíneos que las ayudan a degenerar en un tejido canceroso que, con el
tiempo, invade otras partes del organismo y amenaza de
muerte al individuo.
Hoy, sin embargo, el desarrollo de los tumores ha dejado de ser un misterio. A lo largo de las dos ultimas décadas se ha llevado a cabo un esfuerzo titánico para desentrañar las diferencias que existen entre una célula normal y una cancerosa. También se han producido progresos trascendentales en el esclarecimiento de los mecanismos moleculares que ponen en marcha el desarrollo de una neoplasia o tumor.
Numerosos factores etiológicos para esta enfermedad han sido descritos desde épocas remotas. Los más comunes son el
tabaco,
productos químicos, y
radiación solar, así como factores biológicos y genéticos. Estos dos últimos, han sido los más estudiados de un tiempo a esta parte en busca de nuevos horizontes para hallar la cura definitiva.
El reciente hallazgo de dos familias de genes mutantes (los oncogenes y los antioncogenes), que participan de forma activa en la aparición de tumores, ha brindado
información sobre la
biología del cáncer.
Los primeros indicios sobre la existencia de estos genes salieron a la
luz en 1911 cuando Peyton Rous demostró que un
virus, denominado posteriormente virus del sarcoma de Rous, era el agente infeccioso que causaba sarcomas en pollos; pero su trabajo cayo en el olvido hasta la década de los 60, época en que R. Dulbecco y cols. transformaron en el
laboratorio células normales en tumorales al infectar células del tejido conjuntivo (fibroblastos) de hámster con virus del polioma. Más tarde en 1970, varios equipos científicos corroboraron que estos virus transmitían un gen que transformaba las células normales en cancerosas. Un lustro después Michael Bishop, Harold Varmus y sus colegas de la
Universidad de San Francisco en California comprobaron que el oncogen transmitido por el virus del sarcoma de Rous se encuentra también de forma natural en células sanas. Estos estudios permitieron llegar a la conclusión de que el enigma del cáncer se halla oculto en genes sanos que de algún modo pierden el control y se transforman en oncogenes, conociéndose en la actualidad alrededor de un centenar de genes implicados directamente en la aparición del cáncer (3).
Desde comienzos de este siglo se venían exponiendo numerosas
hipótesis sobre la biología molecular del cáncer, sin embargo, las limitaciones tecnológicas existentes no permitían a los investigadores ponerlas a prueba. Los progresos hechos en la
ingeniería genética y en las
técnicas de
ADN recombinante en los años 70 permitieron identificar y caracterizar componentes del material genético que están implicados en los procesos tumorales.
Avery, Mc Leod y Mc Carty consiguieron introducir ADN biológicamente activo en
bacterias en 1944; tuvieron que pasar 30 años para
poder hacer lo mismo en células
animales, con las denominadas técnicas de Transfección, gracias a las cuales se extraen genes de una célula y se introducen en otra. Como resultado de estos
experimentos se ha identificado un gran numero de oncogenes.
El conocimiento sobre otras técnicas de Transfección, además de la basada en precipitados de fosfato cálcico (utilizada por Avery y cols.) ha posibilitado un mayor rendimiento de este
método. La microinyección de ADN, ya sea en el citoplasma o en el núcleo de
la célula; el electrochoque y el uso de
vectores víricos en los que se implanta el gen deseado, son algunas de las más empleadas (4).
Mediante el uso de la técnica denominada
análisis de transferencia de Southern se detectan e identifican genes individuales de entre los mas de 50 mil que componen el genoma de un mamífero. Tras la identificación,
la clonación molecular posibilitó el aislamiento de los fragmentos de ADN que contienen los oncogenes. Utilizando estos como sondas en el estudio de ADNs de organismos inferiores se ha logrado detectar la presencia de genes homólogos en los mismos.
El uso combinado de endonucleasas de restricción y ligación constituye la base de toda la moderna
tecnología del ADN recombinante que nos permite aislar genes individuales y trabajar con ellos en el tubo de
ensayo. Para determinar el orden de los nucleótidos una vez aislados los oncogenes se lleva a cabo una secuenciación. Con este propósito se han empleado dos técnicas descritas en 1977, la de Maxam y Gilbert y la técnica de Sanger ("dideoxi"). El primer método se basa en el uso de
reacciones químicas que rompen el ADN específicamente por cada una de las diferentes bases. El segundo se fundamenta en la
síntesis in vitro de una molécula complementaria al ADN problema. Con ambos métodos, el resultado final es una escalera de bandas electroforéticas cuyos peldaños corresponden a cada una de las bases del oncogen.
Las técnicas de análisis cromosómicos de los años 70 permitieron llegar a detectar defectos cromosómicos asociados con tipos específicos de tumores humanos, pero las limitaciones inherentes a las mismas impidieron extender estos análisis a todos los tipos de tumores y determinar exactamente la frecuencia de estos defectos cromosómicos. A partir de 1980, el cultivo de células procedentes de tumores malignos y el desarrollo de técnicas de bandeo cromosómico de alta resolución han permitido constatar que la inmensa mayoría de las neoplasias humanas llevan asociadas defectos cromosómicos. El notable avance de las técnicas de
cartografía cromosómica (también llamada mapeo) ha sido de gran ayuda en este empeño.
La
producción de anticuerpos monoclonales desarrollada por Kohler y Milstein en 1975 es en la actualidad uno de los métodos básicos para el estudio de los oncogenes. Se producen anticuerpos específicos y dirigidos contra regiones únicas de cualquier proteína como pueden ser
proteínas oncogénicas o antígenos tumorales que resultan indicativos de las etapas iniciales en las cuales las proteínas oncogénicas entorpecen los complejos procesos de regulación celular y producen el fenotipo canceroso como efecto final (4).
El uso de la
computación ha prestado una valiosa ayuda en la realización de estas tareas, introduciendo las secuencias en
bancos de
datos, lo que facilita enormemente la comparación molecular entre diversos oncogenes, así como el estudio de la
evolución molecular de genes conservados en la
escala evolutiva.
Desarrollo del cáncer:
El crecimiento celular es un
proceso extremadamente regulado que responde a las necesidades específicas del organismo. En individuos jóvenes la multiplicación celular predomina sobre
la muerte celular, de manera que, en el adulto estos procesos se encuentran en
equilibrio.
En ocasiones, y debido tanto a causas tanto exógenas como endógenas, los controles que regulan la multiplicación celular no funcionan adecuadamente y una célula empieza a crecer sin fin determinado. Cuando los descendientes de esta heredan la tendencia a crecer sin responder a regulación alguna, el resultado es un clon celular (
teoría del origen clonal) capaz de expandirse ilimitadamente. Finalmente este clon de células no deseadas puede formar una masa llamada tumor (5).
Etapas de la carcinogénesis:
La carcinogénesis es un proceso que ocurre en múltiples etapas e incluye numerosos
eventos genéticos y epigenéticos. De manera general diversos autores (5,6) plantean tres pasos: Primero la iniciación, donde el ADN de una célula cualquiera es dañado por la acción de carcinógenos; segundo la
promoción, en la que ocurre proliferación a partir de la célula dañada y; en tercer y último lugar la progresión, estadio en el que la célula sufre cambios particulares que caracterizan esta patología.
Realizando un análisis más detallado de todo el proceso se conoce que hay cinco fases en las que se encuentran involucrados cuatro o más genes cuya acción es fundamental para la aparición de una neoplasia (7).
Células genéticamente afectadas: El desarrollo del tumor comienza cuando alguna célula dentro de una
población normal sufre una mutación
genética que aumenta su propensión a proliferar cuando debería estar normalmente en reposo.
Hiperplasia: La célula alterada y sus descendientes continúan con apariencia normal pero se reproducen demasiado (hiperplasia). Después de años una en un millón de estas células sufre otra mutación que posteriormente pierde el control en el crecimiento celular.
Displasia: Además de proliferar excesivamente, la apariencia de estas células es anormal en forma y presentación, se dice entonces que en el tejido hay una displasia. Una vez más después de un tiempo ocurre una rara mutación que altera la
conducta celular.
Cáncer in situ: Las células afectadas se hacen más anormales en el crecimiento y apariencia. Si el tumor todavía no ha brotado a través de las uniones entre los
tejidos es llamado cáncer in situ. Este tumor puede permanecer en esa situación indefinidamente, sin embargo, eventualmente algunas células pueden adquirir mutaciones adicionales.
Cáncer invasivo: Si los cambios genéticos permiten que el tumor comience a invadir tejidos subyacentes y vierta células a la
sangre o linfa se considera que la masa se ha malignizado. Las células que escapan probablemente establezcan nuevos tumores (metástasis) a través del cuerpo, estas pueden hacerse letales si afectan órganos vitales.
Clasificación de las neoplasias:
Las neoplasias de manera general pueden clasificarse como benignas y malignas. Lo que diferencia una neoplasia benigna de una maligna o cáncer, es el hecho de que en la primera, la formación tumoral está delimitada por una pared o cápsula que la separa del tejido circundante, y así permanece casi siempre indefinidamente. En
cambio, la neoplasia se maligniza y se habla de cáncer cuando las células tumorales no están formando una
estructura bien circunscrita y local, sino que por el contrario, pueden migrar, atravesar la membrana basal del tejido original y trasladarse mediante el torrente sanguíneo o linfático a órganos remotos que pueden colonizar o invadir.
Por su origen histológico, los cánceres se clasifican en carcinomas (los más frecuentes) si derivan de malignización de epitelios, sarcomas si lo son de células de tejido conectivo o de sostén, y leucemias o linfomas si son malignizaciones de células hematopoyéticas (2).
Clasificación histogenética de tumores benignos.
Tejido normal
Tumor benigno asociado
Epitelio glandular
Adenoma
Superficie epitelial
Papiloma
Fibroblastos
Fibroma
Cartílago
Condroma
Músculo estriado
Rabdomioma
Músculo liso
Leiomioma
Vasos sanguíneos
Hemangioma
Grasa
Lipoma
Hueso
Osteoma
Hígado
Hepatoma
Clasificación histogenética de tumores malignos.
Tejido normal
Tumor maligno asociado
Epitelio
Carcinoma
Tejido conectivo
Sarcoma
Médula ósea
Leucemia
Más específicamente
Epitelio glandular
Adenocarcinoma
Epitelio escamoso
Carcinoma escamoso
Fibroblastos
Fibrosarcoma
Cartílago
Condrosarcoma
Músculo estriado
Rabdomiosarcoma
Músculo liso
Leiomiosarcoma
Endotelio
Angiosarcoma
Lípidos
Liposarcoma
Hueso
Osteosarcoma
Hígado
Carcinoma hepatocelular
Algunos tumores malignos con nombres atípicos
Piel-melanocitos
Melanoma maligno
Fibroblastos/histiocitos
Histocitioma fibroso maligno
Stem cells mieloides
Leucemia mieloide
Células plasmáticas
Mieloma múltiple
Tejido linfoide
Linfoma / Enfermedad de Hodgkin
Neuronas simpáticas (neuroblastos)
Neuroblastoma
Endotelio
Sarcoma de Kaposi
Riñón embrionario
Nefroblastoma
Retina embrionario
Retinoblastoma
Gónada (femenina)
Seminoma
Gónada (masculina)
Disgerminoma
Células germinales
Teratoma maligno
Etiología del cáncer:
Se habla mucho sobre las causas del cáncer sin poder aún establecer cuales son estas. No existe una sola y única causa sino un grupo de factores cuyos efectos actúan sinérgicamente y predisponen al cáncer en
el hombre.
Se plantean de forma muy general dos grandes causas fundamentales: las exógenas, responsables del 80-90 % de todas las neoplasias, y las endógenas responsables del 10-20 % restantes. Estas últimas, a diferencia de las primeras, ocurren en el organismo independientes a cualquier incidencia externa. Pueden ser mutaciones espontáneas debidas a fallas en procesos biológicos endógenos naturales que ocurren en la célula como es el caso de la reparación del ADN que realizan
enzimas correctoras específicas o; por
herencia, es decir, transmisión de mutaciones en genes recesivos llamados supresores que se trasmiten de generación en generación en las llamadas familias con síndrome de cáncer (2).
El
hombre como ser biosicosocial se mantiene en estrecha relación con el
ambiente que lo rodea y este influye de varias formas en su
salud. Los carcinógenos (cualquier agente capaz de incrementar la incidencia de la malignidad neoplásica) son los factores principales de las causas exógenas o ambientales. Estos pueden ser químicos, físicos, biológicos e incluso sociales (5, 6).
Compuestos químicos: El uso cotidiano de medicamentos variados, aditivos alimenticios, cosméticos, pesticidas, productos industriales y del hogar; el
tabaquismo activo o pasivo, la ingestión de bebidas alcohólicas, de estimulantes, la variada
exposición ocupacional y los tipos de
alimentos que ingerimos o dejamos de ingerir en la dieta, son algunos de los factores a que voluntaria o involuntariamente, nos vemos a diario expuestos. Estos carcinógenos químicos pueden ser genotóxicos, cuando causan un daño directo en el ADN, y no genotóxicos cuando inducen proliferación siendo el daño indirecto (2, 5, 6).
Carcinógenos físicos: Los cánceres causados por agentes físicos son en su mayoría debidos a radiaciones genotóxicas tanto ionizantes como no ionizantes. Las últimas están representadas básicamente por las radiaciones ultravioletas que como presentan bajo contenido energético no pueden atravesar la
materia viviente ni generar radicales libres, pero en cambio interactúa con el ADN induciendo formación de dímeros entre dos bases timinas vecinas e interfiriendo así con el proceso normal de replicación. Las ionizantes (radiación gamma, X, neutrones y partículas cargadas) poseen en cambio un elevado poder energético y logran atravesar la materia viva ionizando a su paso átomos y generando radicales libres, en extremo nocivos para la célula. En cuanto a las radiaciones no genotóxicas, correspondientes al espectro electromagnético con longitudes de onda correspondientes al infrarrojo, visible, entre otros; se conoce poco aunque se ha relacionado con la aparición de leucemias y linfomas (2, 6).
Agentes biológicos: Hace más de cien años atrás los investigadores comenzaron a considerar la posibilidad de que los tumores fueran causados por virus u otros agentes infecciosos. Hoy en día ya se sabe que los patógenos más comunes causantes de cáncer son los virus de ADN los cuales se propagan por invasión a la célula de un hospedero usando la síntesis celular y la maquinaria de producción proteica para producir copias virales (8). El virus más estudiado de todos los
cancerígenos es el Papiloma virus humano (PVH), un pequeño virus que causa tumores epiteliales. Hasta el momento se han descubierto más de 75 PVH la mayoría asociados a lesiones benignas aunque algunas a cánceres, en particular a cervicales, estos son los tipos 16 y 18 (9). Otro virus, también trasmitido sexualmente, es el de la
hepatitis B, el cual se considera un factor etiológico para
el cáncer de hígado (alrededor del 80 % de todas las neoplasias de hígado en el ámbito mundial). El virus de Epstein- Barr que produce mononucleosis es responsable también de 50 % de los cánceres de faringe, 30 % de
enfermedades Hodgkin y 10 % de linfomas no Hodgkin, además de algunos cánceres gástricos. El virus de la inmunodeficiencia adquirida, causante del
SIDA, puede producir sarcoma de Kaposi y algunos linfomas relacionados con la proliferación de linfocitos (8).
Otra clase de virus, los retrovirus, también están muy relacionados con el desarrollo del cáncer. En 1911 Peyton Rous demostró que el retrovirus del sarcoma de Rous provoca la formación de sarcomas en pollos. De esta forma un estudio que comenzó con el análisis de retrovirus de vertebrados acabó permitiendo el descubrimiento de genes virales que poseen sus homólogos en células humanas y que participan en la
inducción de tumores. En algún momento de su
historia infecciosa el genoma de estos virus debe haberse recombinado con una secuencia celular, que puede ser reintroducida en el genoma celular formando parte de un provirus. Normalmente la estructura del oncogen viral (v-oncogen) está modificada respecto a su contraparte celular (c-oncogen) (10). Otros retrovirus importantes, son el de sarcoma de simios, sarcoma felino, sarcoma murino de Harvey, sarcoma murino de Kirsten, entre otros (11). En cuanto a los cánceres causados por bacterias solo se conoce el cáncer estomacal producido por la Helicobacter pilori, que además de provocar esta enfermedad produce úlcera gástrica. Eventos secundarios a la infección de cualquiera de estos patógenos, como la acción del sistema inmune hace que no en todos los infestados aparezcan neoplasias (8).
Estrés: El ser humano en la época actual vive cargado de
estrés, de tensión nerviosa, de ansiedad, de
depresión, con temores, angustias y preocupaciones constantes. Todas las cargas emocionales negativas pueden contribuir a la aparición de un cáncer. Se ha observado que años después de grandes
problemas familiares, depresiones profundas, pérdidas o separaciones de seres queridos muchas personas han contraído cáncer sin otras causas aparentes. Se desconocen los verdaderos mecanismos por los que ocurre esto pero se sospecha el papel que desempeña la inmunodepresión
característica de las fases depresivas, importante protección del organismo frente al surgimiento de células malignas en el organismo (2).
La acción conjunta de la mayoría de estos factores etiológicos del cáncer sobre el ADN provoca mutaciones, si estos ocurren en genes implicados en la proliferación y crecimiento celular se ponen de manifiesto una serie de manifestaciones que traen como resultado el desarrollo de una neoplasia.
Genes involucrados en la aparición del cáncer:Los genes que mayor relación presentan con la malignización celular son los genes supresores de tumores y los oncogenes ya que están directamente vinculados al crecimiento y proliferación celular. Los primeros forman parte directa del control del ciclo celular siendo los encargados de detener el mismo cuando ha ocurrido daño en el ADN. Los oncogenes, por su parte, definen los diferentes niveles de señalización celular, es decir, tienen un papel fundamental en la transmisión de señales desde el exterior celular hasta el núcleo donde se ejecutan las ordenes (12).
Mutaciones en cualquiera de estos genes rompen la celosa vigilancia que la célula tiene sobre el control de su crecimiento y proliferación destruyéndose así el balance homeostático existente entre ambos. El
paradigma oncogen-antioncogen postula que, a pesar de los mecanismos de
seguridad que la evolución ha proporcionado al organismo para poder soportar la ocurrencia de una o varias mutaciones, eventualmente el equilibrio entre estos dos genes se rompe y la neoplasia emerge (13).
Entre las mutaciones más comunes que se han identificado en estos tipos de genes en genomas tumorales están las mutaciones puntuales, deleciones, amplificaciones, aberraciones cromosomales como translocaciones e
inversiones además de pérdidas cromosomales entre otros. Cada gen, ya sea supresor de tumor u oncogen, posee un tipo de alteración característica que lo activa. En varios casos sucede que un mismo gen puede ser activado por más de una alteración y esta se asocia a una patología específica (14).
Algunos aspectos sobre el Ciclo celular:
Una
propiedad inherente a la célula es su habilidad para producir copias exactas de si misma con una alta fidelidad. La maquinaria responsable del control del ciclo celular es altamente organizada y relativamente bien conservada a través de la evolución.
La carencia de fidelidad en este proceso crea una situación de inestabilidad genética, lo cual parece ser un factor contribuyente al desarrollo de células malignas, por lo que el cáncer es una enfermedad caracterizada por una regulación anormal del crecimiento celular.
El ciclo presenta dos fases funcionales (S y M) y dos fases preparativas (G1 y G2). En S ocurre la replicación precisa y fiel del DNA, en M la segregación del sistema de
cromosomas entre las células hijas y la división mitótica. En G1 procede la preparación
bioquímica para la fase S y en G2 para la mitósis (15).
Como es natural este ciclo tiene mecanismos específicos que controlan la transición de una fase a otra del ciclo. Hay dos moléculas (proteínas) muy importantes en este proceso:
Quinasas dependientes de ciclinas (cdk) cuya
función enzimática es fosforilar.
Ciclinas (deben su nombre a que se sintetizan y degradan de forma cíclica).
En cada transición del ciclo celular ocurre la activación de cdk las que están asociadas con ciclinas específicas de la fase actual del ciclo y que son necesarias para progresar a la próxima etapa. Estas cdk solo están activas en los momentos precisos en que la célula las necesita.
Existen seis niveles de regulación de la actividad de estas quinasas dependientes de ciclinas (cdk):
Cada cadena es sintetizada en una etapa determinada del ciclo celular.
Ciclinas D y E en G1.
Ciclina A en S y G2.
Ciclina B en G2 y M.
Degradación regulada de la ciclina .
Cuando están presentes pueden asociarse con una cdk y activarla.
Las cdk cuando están con las ciclinas pueden ser activadas cAK (cdk activaty kinasa).
Las cdk pueden inactivarse por fosforilación (thr 14 y tyr 15) y reactivarse por la acción de fosfatasas (16,17).
Existen proteínas inhibidoras de quinasas dependientes de ciclinas que actúan:
a) Evitando que se unan a la ciclina.
b) Evitando que se activen en el complejo.
De G1 a S sucede que el complejo ciclina /cdk fosforila al pRb que es el
producto de un gen supresor de tumores (Retinoblastoma), este normalmente está asociado a factores de la transcripción de manera que cuando se fosforila libera los factores que participan en la transcripción de genes cuyos productos son necesarios en la síntesis de DNA (ejemplo :DHFR, DNA poli a , timidina quinasa).
En S la célula comienza a replicar el DNA y no finaliza hasta que está completamente replicado. La fidelidad del proceso se logra por la actividad correctora (3'-5' exonucleasa) de la enzima DNA polimerasa (enzima que fabrica DNA a partir de nucleótidos libres). Con esta reparación se reduce hasta mil veces el error. También las telomerasas juegan su papel formando los telómeros en los cromosomas contrarrestando la replicación incompleta evitando la pérdida de secuencias importantes de DNA (16).
En la transición de G2 a M se conoce que participa un factor promotor de mitósis (MPF) o ciclina B que actúa en blancos aún desconocidos para que la célula entre en mitósis .
De la etapa de mitósis como tal (M) a la de G1 se sabe que una vez que MPF (ciclina B / cdc 2) realizó su función se degrada. La célula entra en anafase con sus respectivos procesos necesarios para la citocinesis .
Para que la célula se replique con verdadera fidelidad cada secuencia debe replicarse un sola vez . Esto lo garantiza un factor citosólico que es necesario en el núcleo para la replicación y se destruye cuando este terminó de replicarse . Como en G2 ese factor no existe en el núcleo no puede ocurrir replicación; sin embargo como está presente en el citosol , cuando la membrana nuclear se desensambla durante la mitósis este factor entra en el núcleo y la célula en el próximo período puede replicar su DNA (17).
Genes supresores de tumores:
Como vimos en el anterior resumen del ciclo celular, la célula cuenta con moléculas importantes que vigilan la secuencia normal de acontecimientos genéticos que permiten su proliferación. Estos son los genes supresores de tumores o antioncogenes. Cuando los productos de los mismos no son funcionales o están ausentes, la célula pierde la protección que le brindan normalmente lo cual conduce a la aparición y desarrollo de tumores malignos (17).
Los genes supresores de tumores tienen como característica que para perder el controlde la proliferación celular deben tener ambas copias de los genes mutados (genotipo recesivo). Autores como (18) plantean la existencia de una teoría denominada "De los dos eventos". Según esta teoría, la aparición de la enfermedad sería el reflejo de dos lesiones genéticas independientes. Una de ellas se hereda como
carácter autosómico recesivo y por consiguiente se presenta constitucionalmente en todas las células somáticas. Confirmando esto en algunos pacientes se identificaron alteraciones cromosómicas que consistían frecuentemente en deleciones en regiones cromosómicas concretas. El segundo impacto elimina la copia funcional del gen implicado por lo que en la enfermedad se pierde la heterocigocidad.
Los productos de los antioncogenes tienen diversas localizaciones en la célula, lo mismo son proteínas citoplasmáticas que nucleares. No obstante su ubicación sus
funciones son básicamente iguales, proteger la célula de una posible malignización.
De todos los genes supresores de tumores los más conocidos y estudiados son el retinoblastoma (Rb) y el gen P53 por su estrecha relación con cánceres humanos (7).
Genes para proteínas citoplasmáticas
APC
Está involucrado en cánceres de colon y estómago.
DCP4
Codifica para una molécula en una ruta de señalización que inhibe la división celular. Involucrado en cáncer pancreático.
NF-1
Codifica para una proteína que inhibe una proteína (Ras) estimulatoria. Involucrado en neurofibroma y pheochromocytoma (cánceres del
sistema nervioso periférico) y leucemia mieloide.
NF-2
Involucrado en meningioma y ependimoma (cánceres de
cerebro) y schwannoma (afecta la vaina que envuelve los nervios
periféricos).
Genes para proteínas nucleares
MTS1
Codifica para la proteína p16, un componente del reloj del ciclo celular. Involucrada en un amplio rango de cánceres .
RB
Codifica para la proteína pRB, uno de los principales controles del ciclo celular. Involucrado en retinoblastoma y cánceres de hueso, vejiga, células pequeñas de pulmón y
cáncer de mama.
P53
Codifica para la proteína p53, la cual puede detener la división celular e inducir a las células anormales a matarse ellas mismas. Involucrada en una gran cantidad de cánceres.
WT1
Involucrado en el tumor de Wilm de riñón.
Genes para proteínas cuyas localizaciones celulares no están claras aún
BRCA1
Involucrado en cánceres de mama y ovario.
BCRA2
Involucrado en cáncer de mama.
VHL
Involucrado en cáncer de células renales.
Retinoblastoma:
El retinoblastoma (tumor de retina) es el cáncer ocular infantil más común en humanos. Puede ocurrir por herencia o por mutagénesis (9,19). El locus genético de este gen supresor de tumores es la banda q14 del cromosoma 13 en humanos (6,9,20).
Los
niños que heredan una única copia defectiva del gen Rb por término medio padeceran tres tumores de retinoblastoma cada uno de los cuales deriva de una sola célula transformada. Ya que la retina en desarrollo contiene aproximadamente 4 x 106 células, solamente una célula de cada 106 se vuelve tumoral. Este hecho sugiere que, a pesar de su alta heredabilidad, el gen Rb actúa de manera recesiva a nivel celular y que es necesario un segundo acontecimiento para que se produzca
el estado transformante (5).
Normalmente un individuo común puede ser tanto homocigótico dominante como heterocigótico para el gen Rb. Si ocurre la pérdida de un alelo ya sea en una célula somática o germinal el homocigótico puede convertirse en heterocigótico. Cuando en esta situación se pierde además el segundo alelo en una célula somática se desarrolla el tumor ocular, pero si esto ocurre en una célula germinal se trasmite la predisposición al tumor en la descendencia que entonces se considera hereditario (9).
La alteración genética que propicia la pérdida del alelo es la deleción y se encuentra asociada principalmente al retinoblastoma aunque también se ha encontrado inactivo el Rb en osteosarcomas y algunos carcinomas de mama, pulmón y vejiga (6,11,14).
El producto del gen supresor de tumores Rb es una fosfoproteína nuclear cuya influencia es fundamental para el ciclo celular. Se encuentra asociado normalmente a factores de la transcripción tales como DHFR, ADN poli a , Timidina quinasa además del E2F, el más importante. La liberación de estos factores está dada por la fosforilación de la proteína RB por el complejo ciclina / cdk en el final de la fase G1 y luego es desfosforilada lista para unirse nuevamente a los factores de la transcripción durante la mitósis. La unión de E2F a la proteína Rb hace que disminuya la habilidad de este factor para estimular la transcripción de manera que si ocurre algún daño en el ADN la proteína Rb mantien secuestrado al factor de transcripción y por tanto arrestado el ciclo celular en la fase G1 evitando que se replique un ADN incorrecto (9,17).
La función normal de la proteína Rb puede ser afectada también por la unión con las oncoproteínas E7 de PVH (5,21). Estudios realizados con proteínas quiméricas, cuya habilidad para romper fisicamente el complejo pRb/E2F está afectada, sugieren que hay moléculas determinantes en el extremo C-terminal de la proteína E7 para esta actividad (22).
p53:
El término de proteína p53 es designado a una
familia de proteínas celulares que varian en talla desde 48 Kd a 55Kd en diferentes especies. En diversos estudios se han encontrado grandes cantidades de esta molécula en células transformadas por el virus SV40 y en células en plena actividad de división, lo que indica que está muy relacionada con el ciclo celular y especificamente con su control (23).
Este gen supresor de tumores está localizado en el brazo corto del cromosoma 17 en humanos, más especificamente en la banda 13 y presenta alrededor de 20 Kb. El ARN transcrito (2.8 Kb) codifica para una fosfoproteína nuclear de 53 Kd que contiene 393 aminoácidos. El análisis de nucleótidos y de secuencias aminoacídicas ha revelado la existencia de cinco dominios evolutivamente conservados que parecen ser esenciales para la función normal del producto protéico. Entre las propiedades del gen P53 se incluyen dos dominios de ligamiento al ADN, dos sitios de unión al antígeno tumoral de SV40, una señal de localización nuclear, un
dominio oligomerizado y múltiples sitios de fosforilación (9).
En caso de daño en el ADN celular en el momento de la división la proteína p53 puede provocar dos respuestas celulares diferentes pero con un mismo fin, eliminar el daño y así el paso de errores genéticos a la descendencia. La primera respuesta consiste en el paro del ciclo celular seguido de la reparación. Bajos niveles de ADN afectado inducen un paro prolongado del ciclo celular en la fase G1 hasta tanto la maquinaria de reparación sea capaz de corregir la estructura del ADN. Estudios realizados en fibroblastos humanos han revelado que esta detención del proceso está estrechamente vinculada con la p53 así como también se ha encontrado asociada a una proteína denominada p21. Mutaciones inactivantes en P53 eliminan la inducción de p21 lo cual podría bloquear normalmente la fosforilación de otro gen supresor de tumores llamado Rb mediada por ciclina / cdk y la progresión hacia la fase S (9,24,25).
A diferencia de esta primera respuesta cuyo fin es que la célula pueda replicarse sin errores tras desbloquearse la división, la segunda mucho más drástica, induce la muerte de la célula si el daño es tal que no pueda ser reparado o si la célula está muy cerca de la división (9,24). Hasta el momento se han descrito dos mecanismos distintos por los cuales la p53 puede activar la apoptósis o suicido celular programado. Uno requiere la activación de la transcripción de secuencias especificas (sst) y el otro es independiente de esto. Ambos pueden dispararse simultaneamente y esta cooperación tiene como resultado los máximos efectos apoptóticos. El mecanismo que implica activación de genes determinados puede ser inhibido por la proteína codificada por el oncogen Mdm2 que forma un complejo con la p53 (26).
Otra oncoproteína, la bcl-2, puede proteger la célula contra la apoptosis inducida por daño en el DNA mientras que el producto del c-myc (oncogen) puede aumentar la respuesta apoptótica bajo estímulos como el de privación del factor de crecimiento. Al resultado final de este
suicidio celular es el colapso de la célula en una masa pequeña y la fragmentación del DNA nuclear evitándose de esta forma que nuevas células hijas presenten su DNA dañado y por tanto sean proclives a una malignización neoplásica(9).
En más de la mitad de los cánceres se han identifcado alteraciones específicas en la estructura de gen de la p53. En todos se presenta el mismo fenotipo aunque puede ser producido tanto por mutaciones puntuales como por deleciones. En caso de que en un individuo heterocigótico se produzca la pérdida de un alelo funcional por deleción o que este se dañe como consecuencia de alguna mutación puntual la proteína p53 en esa célula se ausentará o funcionará de forma defectuosa de manera que, si en esa misma célula ocurre algún otro daño genético se dividirá sin que sea reparado, o peor aún si el ADN está muy afectado no es posible que la célula se destruya por apoptosis (14,27). Algunos autores como (9,28) han encontrado asociación entre mutaciones en el gen de la p53 y el síndrome de Li-Fraumeni, una rara forma de cáncer hereditario que afecta a individuos heterocigóticos.
Otra vía de inactivación de la proteína p53 se debe a la unión de la oncoproteína E6 de los PVH 16 y 18 con dos sitios diferentes en la estructura de la misma. Uno de estos sitios es dentro de la estructura nuclear de la proteína p53. Análisis realizados por deleción nuestran que el punto de unión está en el residuo 135 resultando la p53 marcada para una degradación dependiente de ubicuitina. El otro sitio de unión de la proteína supresora de tumores con la oncoproteína viral E6 es el extremo C-terminal, pero en este caso no se induce degradación (29,30).
En numerosos carcinomas han sido reportadas alteraciones de p53 en el DNA tumoral, entre los más comunes están los carcinomas de hígado, mama, colon y pulmón, así como el osteosarcoma (6).
