Genome Analysis: from laboratory to oncology practice

Análise Genômica: do laboratório à prática oncológicaArq Ciênc Saúde 2004 jan-mar;11(1):40-3número de espécimens. O microarranjo de oligonucleotídeos éconstituído de seqüências curtas de DNA sintetizadas artificialmentee imobilizadas em matriz de vidro, e é comumente utilizadopara detecção de mutações, mapeamento genético e estudos deexpressão gênica. Os arranjos de oligonucleotídeos têm customais elevado, mas podem detectar alterações moleculares demenor porte, tanto quantitativa como qualitativamente.Os estudos com microarranjos de DNA geram uma enormequantidade de dados que requerem modelos matemáticos especiaispara análise. A análise não-supervisionada define classesde tumores pelo agrupamento de genes ou espécimens com basenas semelhanças dos perfis de expressão gênica, sem qualquerorganização inicial. Após a definição dessas classes, são entãorealizadas análises para associação com histologia, parâmetrosclínicos e outros marcadores. A análise não-supervisionada temum nível baixo de viés e é melhor adequada para revelar subtipos,até então, desconhecidos entre amostras. A análise supervisionada,por outro lado, incorpora outras informações relacionadascom as amostras para identificar grupos de genes quecorretamente discriminem as variáveis sob investigação. Porexemplo, dados de sobrevivência podem ser incluídos no modelopara ajudar a identificar o perfil molecular que melhor se ajustaà classe de pacientes que respondem ao tratamento com determinadadroga. Esse perfil é chamado “classificador molecular”,e o grupo de tumores usado para sua definição é denominado“grupo de treinamento”. Após sua definição, o classificador évalidado no “grupo teste”, um grupo independente de tumoresdo mesmo tipo, mas com subclassificação desconhecida. A análisesupervisionada é melhor adequada à identificação prospectivade tumores classificados em um subgrupo pré-definido. Tantoa abordagem supervisionada como a não-supervisionada sãocomumente aplicadas ao mesmo conjunto de dados com distintosobjetivos.A expressão gênica de tumores tem sido usada com sucessocomo um instrumento para melhorar a precisão do diagnóstico edo prognóstico em oncologia 1-3 . Por exemplo, análise não-supervisionadaem câncer de mama tem consistentemente separadotumores com base na presença ou ausência da expressão doreceptor de estrogênio (ER), ou na característica esporádica oufamilial do tumor 4,5 . Perfis de expressão específicos foram identificadoscomo previsores de resposta em pacientes com carcinomasde mama e pulmão sem contaminação de linfonodos 6,7 epara identificar genes que se expressam diferencialmente emestágios iniciais ou avançados de tumores de células escamosasde esôfago 8 . Do mesmo modo, a tecnologia de microarranjosidentificou níveis séricos de osteopontina e prostasina comomarcadores para detecção precoce de câncer de ovário 9,10 .Como geralmente acontece com novas tecnologias, a normatizaçãotécnica para os microarranjos ainda é um problema. Hádiferentes tipos de plataformas, diferentes grupos de genes sãoincluídos em cada uma delas, diferentes técnicas são usadaspara hibridização, e os modelos para análise matemática estãoem constante desenvolvimento. Conseqüentemente, ainda hámuito a validar antes que esta técnica tenha plena utilidade clínica.Além disso, a grande variabilidade das circunstâncias clínicastambém pode constituir um problema para a aplicabilidadedos microarranjos na prática diagnóstica. Por exemplo, um determinadoperfil molecular pode indicar resposta favorável paraterapia adjuvante em câncer de pulmão em estágio inicial, masser um fator prognóstico desfavorável em doença avançada.Contudo, num futuro não muito distante, espera-se que minichipscontendo um número limitado de genes altamente preditivossejam utilizados para identificar subgrupos biológicos detumores hematológicos ou de tecidos sólidos que sejam associadoscom prognósticos e terapias mais apropriadamente definidos.Seleção de Alvos Moleculares para TerapiaA quimioterapia convencional muitas vezes oferece somenterespostas parciais, temporárias e imprevisíveis. As terapias voltadaspara mecanismos moleculares têm sido reconhecidas comomais efetivas em associar eficácia com níveis mais baixos deefeitos tóxicos. Contudo, os desafios oferecidos pelos aspectospráticos da terapia molecular são tão grandes como a esperançatrazida pelos resultados dos estudos básicos. Um dos principaisalvos destes estudos são as enzimas proteina-quinases,que transferem grupos fosfato do ATP para aminoácidos específicosde proteínas. A fosforilação dessas proteínas leva à ativaçãode redes de transmissão de sinais intracelulares que tempapel crítico em uma variedade de processos biológicos, comocrescimento, diferenciação e morte celular. Algumas quinasesfosforilam os aminoácidos serina e treonina, outras fosforilam oaminoácido tirosina. Como as proteina-quinases são freqüentementedesreguladas e têm níveis de expressão significativamenteaumentados em cânceres humanos, elas constituem alvosatraentes para inibidores farmacológicos específicos. Diversasdrogas que inibem proteínas tirosina-quinases foram aprovadasou estão em pendência para aprovação como terapêuticos emtipos diferentes de câncer 11 .Quando a doença tem um determinante molecular principal,existe uma alta probabilidade de sucesso no desenvolvimentode terapia-alvo efetiva. O melhor exemplo desta situação é aleucemia mielóide crônica (LMC), que tem o gene quimérico BCR-ABL gerado pela translocação entre os cromosomos 9 e 22. Aproteína codificada por este gene quimérico é constitutivamenteativa e pode ser bloqueada, efetivamente, pelo imatinib, uminibidor de transdução de sinais intracelulares. O imatinib, inicialmentedesignado STI571 e manufaturado como Gleevec nosUSA e Glivec em outras partes do mundo (Novartis), é um inibidorpoderoso das proteina-quinases ABL e BCR-ABL. A ausênciade fosforilação inibe o prosseguimento da sinalizaçãocelular e muda o balanço fisiológico para a redução da proliferaçãocelular e aumento de apoptose. O imatinib induz respostasdramáticas e duráveis em pacientes com LMC, mesmo em casosrefratários à terapia com interferon. Infelizmente, são raras neoplasiashumanas, com determinantes moleculares primários e,na maioria dos tumores sólidos, a complexidade dos caminhosmetabólicos interelacionados representa um forte obstáculo àproposta das terapias moleculares alvo.Curiosamente, o primeiro exemplo de receptor tirosina-quinasedemonstrado como um alvo ideal para terapia anti-câncer foio receptor do fator de crescimento epidérmico humano 2 (erb-B2 ou HER2), em câncer de mama 12 . O HER2 não tem um ligante,mas é o parceiro de dimerização preferido dos outros membrosda família dos receptores de fatores de crescimento epidérmicos.Por mais de duas décadas, sabe-se que o HER2 tem expressãoelevada em cerca de 20% dos carcinomas mamários e estaexpressão é correlacionada com prognóstico pior, provavelmentedevido a aumento nas atividades de proliferação, sobrevivênciacelular, angiogênese, invasão e metástase 13 . A expressãoaumentada de HER2, tipicamente como consequência de amplificaçãogênica, resulta em alteração de resposta a manipulaçõeshormonais através do complexo do receptor de estrogênio (ER)e em aumento na regulação do fator de crescimento endotelial41