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Gen

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Leucemia mieloide cr nica (LMC): proliferaci n no controlada de granulocitos Leucemia mieloide aguda (LMA): Trastorno de los precursores de celulas hematopoy ticas. – PowerPoint PPT presentation

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Title: Gen


1
Genética y genómica de los desórdenes
hematológicos
2
Índice
  • Leucemias
  • Clasificación
  • Aberraciones cromosómicas
  • Rearreglos cromosómicos
  • Desregulación génica
  • Desequilibrios cromosómicos
  • Ganancia de función
  • Pérdida de función
  • Herramientas genómicas
  • Perfil de expresión génica
  • Microarreglos
  • Aplicaciones
  • Diagnóstico
  • Pronóstico

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

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

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

6
(No Transcript)
7
Etiología
  • La causa de la expansión clonal no se conoce
    totalmente.
  • Involucra algunos re-arreglos de ADN.
  • Factores externos agentes alquilantes,
    medicamentos, radiaciones ionizantes y
    substancias químicas.
  • Factores internos Anormalidades cromosómicas que
    dan lugar a cambios en el ADN.

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

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

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

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

12
Chromosomal Abnormalities in Human Cancer
13
Rearreglos y genes
  • Algunas translocaciones asociadas a leucemia en
    la infancia aparecen in útero.
  • Los re-arreglos Cr. están asociados a genes
    específicos (MLL, ETV6, y NUP98) que se
    encuentran en estados patológiocs específicos.
  • BCR-ABL1 es un gen resultado de una fusión que
    sirve para evaluar respuesta a Tx. de cáncer.

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

15
Cromosoma Filadelfia
  • Translocación recíproca t(922)(q34.1q11.23)
  • Las secuencias del gen BCR en la banda 22q11.23,
    se unen a las porciones del gen que codifica para
    la tirosin quinasa citoplásmica ABL1 en la banda
    9q34.1

16
CR Filadelfia
  • En1973 Rowley observó que el cromosoma Ph era el
    resultado de una traslocación recíproca que
    involucraba también el cromosoma 9.
  • La anormalidad se conoce como t(922)(q34q11).
  • En 1980 se demostró que el cromosoma Ph tenía un
    gen con una fusión denominada BCR-ABL.
  • Se piensa que esta es la principal causa de la
    fase crónica de la LMC.

17
Rearreglos en Leucemias. Cr Filadelfia
  • Leucemia mieloide crónica (LMC) y Leucemia
    linfoblástica aguda (LLA)
  • El rearreglo t(922)(q34.1q11.23) da lugar a la
    expresión de una proteína quimérica con actividad
    de tirosin quinasa, en ausencia de las señales
    fisiológicas de activación.
  • El cromosoma Filadelfia es el resulatdo de esta
    translocación.
  • Las secuencias de BCR en el gen de la banda
    22q11.23 se fusiona a la parte del gen que
    codifica a la tirosin quinasa citoplásmica
    localizado en la banda 9q34.1.

18
The t(922) Translocation and Its Products the
BCR-ABL Oncogene on the Ph Chromosome and the
Reciprocal ABL-BCR on the Derivative 9q
Chromosome
19
Functional Consequences of Balanced Chromosomal
Rearrangements
20
Aberraciones cromosómicas Aplicación de su
conocimiento
  • Demuestran que los cánceres en humanos pueden
    aparecer por alteraciones genéticas adquiridas en
    las células somáticas
  • La señal de tirosin-quinasa aberrante en la LMC
    dio lugar a el uso de inhibidores selectivos
    Imatinib mesilato.
  • Las mutaciones de los dominios de quinasa
    resistentes a imatinib son responsables de la
    mayor parte de los casos de recaída.
  • Una nueva generación de medicamentos ha sido
    desarrollada (dasatinib and nilotinib).

21
Moléculas blanco Imatinib
Leucemia mieloide crónica
BCR
ABL
BCR-ABL es una tirosin quinasa funcional
autónoma ? Proloferación irregular
22
CONSTITUCION CROMOSOMICA NORMAL
23
Paciente femenina de 64 años con Dx. de
LMC Primera muestra
24
Paciente femenina de 64 años con Dx. de
LMC Primera muestra
46,XX,t(922)(q34q11.2 14/ Hiperdiploidía
mayor de 90 cromosomas 6
25
Importancia de los estudios
  • Utilidad del análisis cromosómico convencional
    para el desarrollo de nuevos Tx antineoplásicos.
  • Citogenética molecular (FISH) permite la ID de
    rearreglos genómicos que ayuda al desarrollo de
    nuevos medicamentos.

26
Selected Examples of Chromosomal Rearrangements
27
Genes de Factores de Transcripción
  • Los rearreglos cromosómicos que alteran los genes
    de F. de T dan por resultado
  • Proteínas de fusión con actividad transcripcional
    aberrante o aumentada.
  • En LMA La proteína quimérica PML-RARA
  • Proteínas de fusión que median la represión
    transcripcional.

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

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

30
(No Transcript)
31
Cytogenetic Abnormalities Leading to the
Expression of Deregulated Tyrosine Kinases in
Chronic Myeloproliferative Disorders
32
  • Estudio citogenético
  • Citogenética Molecular
  • FISH

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

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

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

36
(No Transcript)
37
Utilidad de los marcadores citogenéticos.
  • Diagnóstico
  • Anormalidades cromosómicas asociadas a ciertos
    tipos de leucemias
  • Respuesta al tratamiento
  • Rearreglos cromosómicos como el gen fusión
    BCR-ABL1 son indicadores sensibles en la
    evaluación de la evolución del cáncer.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

51
Pérdidas genómicas de genes no codificantes
  • 50 de los pacientes con LLC tienen deleción de
    un segmento en 13q14.3.
  • Este contiene los genes MIRN15A y MIRN16-1
  • Los genes MIRN15A y MIRN16-1 regulan
    negativamente la expresión de la proteína BCL2.93
    (apoptótica).

52
Proteína quimérica aberrante
  • Los rearreglos que dan lugar a la expresión de
    una proteína quimérica con actividad
    aberrantemente aumentada están representados por
    la traslocación t(1122)(q24.1-q24.3q12.2)
    asociada al sarcoma de Ewing

53
Prónostico
  • Transplante de células madre es importante en el
    Tx de LMA.
  • Se debe evitar si se tiene un patrón citogenético
    asociad a buen pronóstico
  • Traslocaciones t(821) y t(1616)
  • Inversiones inv(16)
  • Se debe considerar el transplante en pacientes
    con anomalías citogenéticas asociadas a recaídas
    después de quimioterapia.

54
Pronóstico
  • Genotipos de bajo riesgo, asociados a recaída en
    el 35 de los casos, en pacientes con
    citogenético normal.
  • Presencia de mutaciones favorables
  • Gen del F. de T. CEBPA
  • Gen de nucleofosomina (NPM1)
  • Ausencia de duplicaciones en tandem internas
    desfavorables en el gen tirocin cinasa 3 asociado
    a fms (FLT3-ITD).

55
Micro RNAs en LMA
  • Los microRNA son pequeós segmentos de RNA de una
    sola cadena (19-25 nucleótidos) .
  • Hay estudios que muestran perfiles de expresión
    de microRNAs característicos en sub tipos de LMA
    citogenética y molecularmente definidos.
  • Los perfiles de expresión de microRNAs tienen
    valor pronóstico independiente de la influencia
    de la mutación de FLT3-ITD.

56
MicroRNAs
  • Hay un grupo de 12 secencias de microRNAs que
    distinguen 2 subgrupos de LMA citogenéticamente
    normal.
  • Uno con probabilidad de sobrevida libre de
    enfermedad de 11 y otro con 36 de probabilidad.
  • LMA con genotipo FLT3-ITD y NPM1 silvestre y
    ausencia de FLT3-ITD.
  • Ambos fenotipos comstituyen el 60 de los casos
    de LMA.

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Estimated Frequency of Specific Genotypes of ALL
in Children and Adults
Pui C et al. N Engl J Med 20043501535-1548
58
The AML1-CBFbeta Transcription Factor
Lowenberg B et al. N Engl J Med 19993411051-1062
59
Desequilibrio cromosómico
  • Leucemia mieloide aguda
  • amp(13) (q12.3) CDX2
  • amp(21)(q22.3) ERG
  • del(5q)?
  • del(7q)?
  • del(20q)?
  • del(12)(p13) EPV6
  • Leucemia mielocítica crónica
  • del(7)(p13-p11.1) fase blástica
  • Leucemia linfoblástica aguda
  • del(12)(p13) EPV6
  • del(7)(p13-p11.1) (BCR/ABL1 pos)

60
Probability of Survival from the Date of
Diagnosis among the Patients in the Five Genetic
Categories
Dohner H et al. N Engl J Med 20003431910-1916
61
Perfiles de expresió
  • Gene-expression profiling is a genomics technique
    that has proved effective in deciphering this
    biologic and clinical diversity. The approach
    relies on the fact that only a

62
CGH
63
(No Transcript)
64
Examples of Chromosome Banding, Interphase
Fluorescence in Situ Hybridization, Spectral
Karyotyping, and Array-Based Comparative Genomic
Hybridization
65
Because we know more specific information, we can
Diagnose more precisely Provide more effective treatment.
Select specific treatment that best fits disease Target the medication to the disorder. Avoid adverse drug reactions. Avoid delay from false starts.
Predict risk before symptoms occur Provide earlier treatment. Take preventive action.
Manage disease more effectively Eliminate unnecessary treatment. Provide better timing. Adjust treatment as disease changes.
AND
AND
AND
AND
66
Diagnóstico
Las pruebas genéticas que ID mutaciones del DNA
en leucemias infantiles permiten la selección de
tratamientos más específicos
Impacto de las pruebas genéticas y Tx basados en
el genoma en la sobrevida de niños con leucemia
  • LLA es la más común en niños.
  • Las pruebas genéticas permiten la ID de subtipos
    y permiten la admon. De Tx específicos
  • Actulmente la tasa de curación es mayor del 80
    contra 4 en los años 60s.

Source New England Journal of Medicine, 2006,
200l Personalized Medicine Coalition, 2006.
67
(No Transcript)
68
(No Transcript)
69
(No Transcript)
70
Comparative Genomic Hybridization
71
Selección de Tx específicos
  • La traslocación 9 22 que da por resultado el
    gen fusión de BCR/ABL se conoce como Cromosoma
    Filadelfia el cual es carácterístico de la
    Leucemia mieloide aguda.

72
(No Transcript)
73
(No Transcript)
74
Today, Cancer is experiencing a shift toward
precision medicine
Farber develops 1st chemotherapy for leukemia
Novartis launches Gleevec, the 1st molecular
targeted drug, to treat myeloid leukemia
2 types leukemia lymphoma
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Disease of the blood
38 types of leukemia 51 types of lymphoma
3 types of leukemia (acute, chronic, preleukemia)
and 2 types of lymphoma (indolent, aggressive)
Source Mara Aspinall, Genzyme
75
Genetic tests identify variations in the BRCA 1
and BRCA 2 genes that increase risks for breast
and ovarian cancer.
Predict Risk of Disease Before Symptoms
  • Genetic tests identify greatly increased
    hereditary risk for breast and ovarian cancer
  • Knowledge of increased risk allows preventive
    measures, such as closer monitoring, risk
    avoidance, and preventive surgery or chemotherapy

Lifetime risk of developing breast cancer
with BRCA 1 and 2 50 - 85
.without 13
Lifetime risk of developing ovarian cancer
with BRCA 1 and 2 10 - 45
without 1.7
76
Molecular diagnostics is at the core of the
personalized medicine vision
Diseases will be diagnosed long before the
patient begins to manifest any evidence using
traditional tools
Molecular Diagnostics
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