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Colon: Lesiones preneoplásicas y adenocarcinoma
Salvador J. Díaz Cano
https://www.researchgate.net/publication/267764129_Colon_Precursor_lesions_and_adenocarcinoma_Spanish
DOI: 10.13140/2.1.1641.8241
Objetivos
• Limitaciones de la secuencia adenoma-carcinoma como modelo genético de carcinogénesis colo-rectal. Displasia y subtipos de lesiones precursoras.
• Inestabilidad genética y metilación de ADN en la carcinogénesis colo-rectal
• Clasificación molecular del CCR – Características clínicas
– Correlación pato-molecular
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Secuencia Adenoma-carcinoma Modelo de carcinogénesis
Normal Normal Adenoma pequeño Adenoma pequeño
Adenoma grande
Adenoma grande
Carcinoma Carcinoma
Inestabilidad Genética
Inestabilidad Genética
APC KRAS TP53 APC KRAS TP53
Mutaciones en neoplasia colo-rectal esporádica (%)
Displasia ACF
AdenomaTubular
CCR
APC 19 33 60
KRAS 63 11 25
TP53 0 0 50
CTNNB1 0 13 0
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Interpretación del espectro mutacional en neoplasias CR
• Adenomas diminutos (focos de criptas aberrantes) se inician por medio de APC or KRAS
• Iniciación de ATs se explica por múltiples mecanismos, no todos ellos conocidos
• Pocos CCRs muestran mutaciones de APC, KRAS & TP53 (Smith et al, PNAS 2002;99:9433)
• Mutaciones de APC y KRAS pueden ocurrir durante la progresión a CCR
• Progresión a CCR es: – Más probable en caso de mutaciones coexistentes
de APC y KRAS – Más probable si APC se mutó antes
Perfil molecular de carcinomas colo-rectales
Perfil Mecanismos
Ploidía ADN (aneuploid/diploid)
Inestabilidad Cromosómica (CIN)
Pérdida/ganancia cromosómica (CGH, SNP)
Pérdida de heterocigosidad (LOH)
Mutaciones (APC, KRAS, BRAF, TP53)
Mutaciones específicas
Perfil de microsatélites de ADN Inestabilidad de microsatélites (MSI) and epigenética (CIMP) Perfil de metilación de ADN
Perfil en matrices de genes Perfil de expresión genética
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Vías moleculares de la carcinogénesis colo-rectal
• Inestabilidad genómica – Inestabilidad cromosómica
– Defectos de reparación de ADN
– Metilación aberrante de ADN
• Inactivación las vías supresoras tumorales – APC
– TP53
– TGF-β
• Activación de vías oncogenéticas – RAS y BRAF
– Phosphatidylinositol 3-Kinase (PI3K)
• Vías de factores de crecimiento – Regulación aberrante de prostaglandinas
– Receptor de factor de crecimiento epidérmico
– Factor de crecimiento del endotelio vascular
• Vías de células madre tumorales
• Cambios genómicos de progresión tumoral
• Marcadores predictivos y pronósticos
Clasificación molecular del CCR
CH3(+) CH3(-)
MSI CM Clase 2
(15%) CM Clase 4
(5%)
MSS CM Clase 3
(10%) CM Clase 1
(70%)
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Vías de inestabilidad genética en neoplasias colo-rectales
Markowitz S, Bertagnolli M. N Engl J Med 2009;361:2449-2460
Walther et al. Nat Rev Cancer 2009;9:489-499
Patrones de inestabilidad genómica en CCR
Markowitz S, Bertagnolli M. N Engl J Med 2009;361:2449-2460
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Estudio de alelos mediante amplificación de microsatélites
Aberraciones epigenéticas en CCR
• Hipometilación general – Activación de proto-
oncogenes
– Inestabilidad genómica
• Metilación de islotes CpG – Silenciación de
supresores tumorales
Mutuamente excluyentes Ogino et al. Int J Cancer 2008
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Hipometilación general del ADN
El nivel de metilación de LINE-1 se correlaciona
con el nivel de metilación general del ADN
El nivel de metilación de LINE-1 se correlaciona
con el nivel de metilación general del ADN
LINE-1 • LINE-1 (long interspersed
nucleotide element-1): secuencia repetitiva del ADN que contiene numerosos islotes CpG
CH3 CH3 | | TCGTACGA TCGTACGA
La metilación del ADN
ocurre en islotes CpG (CG)
Hipometilación de LINE-1: Peor pronóstico en CCR
Ogino et al. J Natl Cancer Inst 2008
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Metilación de ADN
• Metilación del promotor conduce a silenciación genética
• Citosina en grupos CpG • Grupos CpG se agrupan
en islotes • CpG island methylator
phenotype (CIMP) • CIMP: metilación
concordante en múltiples genes o loci
CIMP causa inestabilidad de microsatélites
• MSI = alteración de la longitud de microsatélites (secuencias repetitivas de nucleótidos) en tumores
• 15% CCR muestra MSI-high – 10% metilación MLH1 en
tumores CIMP-high
– 2% Lynch syndrome (HNPCC)
– 3% esporádicos MSI-high, pero no CIMP-high
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¿Qué causa “CIMP-high”?
Variación genética en
linea germinal
Variación genética en
linea germinal
Metilación somática del
ADN
Metilación somática del
ADN
CIMP y BRAF
Ogino et al. Gut 2009 Ogino et al. Gut 2009
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CIMP y BRAF
Ogino et al. Gut 2009 Ogino et al. Gut 2009
CIMP y BRAF
Ogino et al. Gut 2009 Ogino et al. Gut 2009
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CIMP-low
• ¿Nuevo subtipo epigenómico? Ogino et al. J Mol Diagn 2006
Ogino et al. BMC Cancer 2007
Ogino et al. Gut 2007
Ogino et al. Mod Pathol 2008
Shima et al. unpublished
O
• Mezcla de CIMP-high y CIMP-0 ?
• Equivalente a CIMP-neg (CIMP-0) ?
“CIMP-low” y mutaciones genéticas
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CIMP-high vs. CIMP-low vs. CIMP-0 C
IMP
-hig
h
• BRAF+
• Mayores
• Mujeres
• Proximal
• Inactivación de WNT
• BRAF+
• Mayores
• Mujeres
• Proximal
• Inactivación de WNT
CIM
P-l
ow
• KRAS+ • KRAS+
CIM
P-0
• KRAS/BRAF no mutado
• Distal
• Hipo-CH3
general • CIN
• KRAS/BRAF no mutado
• Distal
• Hipo-CH3
general • CIN
CIMP en CCR
• “CpG island methylator phenotype” (CIMP-high) – Patrón de metilación
localizada (asociado a mutación BRAF)
– Inversamente asociado a hipometilación generalizada
– DNMT3B puede contribuir al patrón CIMP-high
• KRAS+ está asociado con patrón azaroso de metilación (= CIMP-low)
CIMP-high
• Buen pronóstico
CIMP-high
• Buen pronóstico
BRAF+
• Mal pronóstico
BRAF+
• Mal pronóstico
Hipometilación de LINE-1
• Mal pronóstico
Hipometilación de LINE-1
• Mal pronóstico
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Clasificación molecular del CCR
CH3(+) CH3(-)
MSI CM Clase 2
(15%) CM Clase 4
(5%)
MSS CM Clase 3
(10%) CM Clase 1
(70%)
Clasificación molecular del CCR
CM Clase 2 CM Clase 3 CM Clase 1
Ploidía Diploide Aneuploide
Patrón MS MSI MSS
Metilación CH3(+) CH3(-)
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CCR CM Clase 1 (CH3-/MSS)
• 80% hemicolon izquierdo
• Hombres
• Responde al tratamiento con 5FU
Terapia adyuvante en CCR-MSS (estadio II y III)
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CCR CM Clase 1 (CH3-/MSS)
• Necrosis “sucia”
• Citología adenomatosa
• Gemación tumoral
• Escasos linfocitos intratumorales
• Raramente mucinoso
• β-catenina nuclear
“Gemación” tumoral
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Inmunofenotipo de la gemación tumoral
Transformación en fenotipo con motilidad, invasivo y de proliferación baja
• Expresión de: β-catenin, LN5-γ2, p16, cyclin-D1, MMP-7 (matrilysin), MT1-MMP, CD44, uPAR, P-glycoprotein, MUC1, fibronectin
• Pérdida de: E-cadherin, reducción de índice Ki-67
CCR CM Clase 1 (CH3-/MSS)
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CCR CM Clase 1 (CH3-/MSS)
• Mutaciones de:
– APC (70%)
– KRAS (30%)
– TP53 (50%)
• Pérdida de heterocigosidad (LOH)
• Aneuploidía (c.90%)
CCR CM Clase 2 (CH3+/MSI)
• Colon derecho (90%) • Mujeres • Relacionado con edad • Afro-americanos + Blancos > Asiáticos • Tabaco • Buen pronóstico • Ausencia de respuesta a 5FU • ?Incremento de incidencia in países
occidentales
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Estatus MSI-H y pronóstico en pacientes con CCR estadio III no tratado con quimioterapia
Terapia adyuvante en CCR MSI-H (estadios II y III)
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CCR CM Clase 2 (CH3+/MSI)
• Diferenciación pobre • Linfocitos
intratumorales • Patrón serrado • Mucinoso • Borde expansivo • Heterogeneidad
morfológica • Escasa gemación
tumoral • β-catenin: membrana • Pólipos serrados
CCR CM Clase 2 (CH3+/MSI)
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CCR CM Clase 2 (CH3+/MSI)
Lesiones serradas colo-rectales
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Lesiones serradas colo-rectales
Lesiones serradas colo-rectales
Metilación ADN – Mutación Metilación ADN – Vías
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CCR CM Clase 2 (CH3+/MSI)
• Mutación BRAF
• Metilación hMLH1
• Frecuente inestabilidad de microsatélites en TGFbRII, BAX, IGF2R
• Raras mutaciones de KRAS, TP53, APC
• Rara pérdida de heterocigosidad (LOH)
• Diploide
CCR CM Clase 3 (CH3+/MSS)
Características clínicas
• 60% en colon derecho
• Mujeres
• Agresivo
• Edad temprana
• Responden a 5FU
• Historia familiar
Características patológicas
• Mucinoso
• Diferenciación pobre
• Patrón serrado
• Escasos linfocitos
• Infiltración difusa
• Pólipos serrados
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CRC Mol Class 3 (CH3+/MSS)
CRC Mol Class 3 (CH3+/MSS)
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CCR CM Clase 3 (CH3+/MSS)*
• Mutaciones BRAF* o KRAS*
• Metilación MGMT*
• Algunos son MSI-L*
*Características moleculares asociadas con mal pronóstico (no en CCR MSI-H)
Metilación MGMT: Buen predictor de respuesta/factor de mal pronóstico en CCR estadio II/III (supervivencia 5 años)
Características Supervivencia
5 años (%)
Quimio+ CH3+ 85*
Quimio+ CH3- 65
Quimio- CH3- 60
Quimio- CH3+ 51*
*P = 0.09 Miyakura, Jass, Gallinger
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Clasificación molecular del CCR
Clase 1 Clase 2 Clase 3
Frecuencia 70% 15% 10%
Género H > M M > H M > H
Proximal 20% 90% 60%
Ploidía Aneuploide Diploide Diploide
Estatus MS MSS MSI MSS
Metilación + +++ ++
Defectos rep. ? MLH1 MGMT
BRAF - +++ ++
Pronóstico Media Bueno Malo
Pólipos Adenoma Serrado Serrado
CCR CM Clase 4 (CH3-/MSI)
• 60% en colon derecho
• Hombres > Mujeres
• Historia familiar
• Desarrollo temprano
• Múltiples neoplasias
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CCR CM Clase 4 (CH3-/MSI)
• Linfocitos intratumorales (TILs)
• Mucinoso
• Diferenciación pobre
• Gemación tumoral
• Adenomas (escasos)
TILs en CCR
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Recuentos TIL en secciones H&E
Sensibilidad Especificidad
3.5/5 HPF * 88% 75%
>10/5 HPF ** 90% 77%
* Smyrk et al, 2001 ** Greenson et al, 2003
CCR CM Clase 4 (CH3-/MSI)
• MSI-High
• Mutaciones
– APC o β-catenina
– KRAS
• Ausencia de mutaciones BRAF
• Escasa metilación
• Escasa pérdida de heterocigosidad (LOH)
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Carcinoma colo-rectal: Más de una enfermedad
• Características demográficas
• Factores de riesgo
• Características clínicas/comportamiento
• Vías de evolución
• Morfología
• Características moleculares
• Manejo del paciente (diagnóstico, pronóstico, prevención, tratamiento)
Clasificación molecular del CCR: Microsatélites y metilación
CM2 CM2
CM3 CM3 CM1 CM1
CM4 CM4
CM2 CM2
CM3 CM3 CM1 CM1
CM4 CM4 CM3 CM3 CM1 CM1
CM2 CM2 CM4 CM4
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Feature MC2 MC3 MC1 MC4
Group 1 Group 2 Group 3 Group 4 Group 5
MSI H S/L S/L S H
Methylation +++ +++ ++ ± ±
Ploidy D > A D > A D < A D < A D > A
APC ± ± + +++ ++
KRAS - + +++ ++ ++
BRAF +++ ++ - - -
TP53 - + ++ +++ +
Precursor SP SP SP/AD AD AD
Serration +++ +++ + ± ±
Mucinous +++ +++ + + ++
Dirty necrosis
+ + ? +++ +
Poor diff +++ +++ + + ++
Circumscr +++ + ? ++ ++
Tum budding ± + ? +++ +
TIL +++ + ? + +++
Location R > L R > L R < L R < L R > L
Gender F > M F > M F < M F < M F < M
Clasificación molecular del CCR 1. Vías principales: Adenomatosa (APC ± KRAS, hipo-CH3) and serrada
(BRAF, CIMP-high) 2. Patrones de microsatélites subclasifica cada grupo. 3. CIMP-low representa un nuevo subtipo epigenómico (KRAS)
1. Vías principales: Adenomatosa (APC ± KRAS, hipo-CH3) and serrada (BRAF, CIMP-high)
2. Patrones de microsatélites subclasifica cada grupo. 3. CIMP-low representa un nuevo subtipo epigenómico (KRAS)
Genes y factores de crecimiento que determinan la progresión en CCR
Markowitz S, Bertagnolli M. N Engl J Med 2009;361:2449-2460
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Genes & Enfermedad
Cell 1996;87(2):159-70. Cell 1996;87(2):159-70. Trends Genet 2006;22(11):627-636 Trends Genet 2006;22(11):627-636
Paciente vs. Enfermedad
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“Diana” Ideal
• Alteración presente precozmente durante el desarrollo tumoral
• Define o es asociada con el “punto de no retorno”
• Proporciona información adicional:
– Biológica
– Pronóstica
Predicción de Riesgo:
Evaluación en tiempo
• Gen único
• Análisis de múltiples genes
– Directo consumidor
• Secuenciación de nueva generación
Alsmadi OA, et al. BMC Genomics 2003 4:21
Factor V Leiden
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Se necesitan equipos multidisciplinarios
• La tecnología y práctica médica moderna requiere una evaluación multidisciplinar de la práctica sanitaria.
• Se necesita mayor interacción entre patólogos, consejeros genéticos y genetistas médicos.
Roychowdhury S, et al. Sci Transl Med. 2011; 3: 111ra121
Algunas Publicaciones
• Blanes A. and Diaz-Cano S.J. (2006). Complementary analysis of microsatellite tumor profile and mismatch repair defects in colorectal carcinomas. World J Gastroenterol 12, 5932-5940.
• Blanes A., Rubio J., Sanchez-Carrillo J.J. and Diaz-Cano S.J. (2009). Coexistent intraurothelial carcinoma and muscle-invasive urothelial carcinoma of the bladder: clonality and somatic down-regulation of DNA mismatch repair. Hum Pathol 40, 988-997.
• Blanes A., Sanchez-Carrillo J.J. and Diaz-Cano S.J. (2006). Topographic molecular profile of pheochromocytomas: role of somatic down-regulation of mismatch repair. J Clin Endocrinol Metab 91, 1150-1158.
• Diaz-Cano S.J., Blanes A. and Wolfe H.J. (2001). PCR techniques for clonality assays. Diagn Mol Pathol 10, 24-33.
• Husain E.A., Mein C., Pozo L., Blanes A. and Diaz-Cano S.J. (2011). Heterogeneous topographic profiles of kinetic and cell cycle regulator microsatellites in atypical (dysplastic) melanocytic nevi. Mod Pathol 24, 471-486.
• Jimenez J.J., Blanes A. and Diaz-Cano S.J. (2003). Microsatellite instability in colon cancer. N Engl J Med 349, 1774-1776; author reply 1774-1776.
• Rubio J., Blanes A., Sanchez-Carrillo J.J. and Diaz-Cano S.J. (2007). Microsatellite abnormalities and somatic down-regulation of mismatch repair characterize nodular-trabecular muscle-invasive urothelial carcinoma of the bladder. Histopathology 51, 458-467.
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