Título
Biología Molecular de los Tumores Neuroepiteliales. Revisión y actualizacion diagnóstica
Autor
G. Barreiro
C. Ottino
A. Basso
Fecha
Septiembre 1997
Lugar de Realización
División Neurocirugía, Hospital de Clínicas José de San Martín, UBA
Texto
Revista Argentina de Neurocirugía 11: 143, 1997
Actualización
Biología Molecular de los Tumores Neuroepiteliales. Revisión y actualizacion diagnóstica
G. Barreiro, C. Ottino y A. Basso
División Neurocirugía, Hospital de Clínicas José de San Martín, UBA
Correspondencia: Avda, Córdoba 2351 (1120) Buenos Aires
RESUMEN
El tratamiento definitivo de los Tumores Neuroepitaliales ( TNE ), es un serio problema a resolver. La cirugía, la radioterapia y la quimioterapia , han demostrado ser poco efectivas en el tratamiento a largo plazo, Tal vez el desarrollo futuro de la biología molecular nos permita un mejor y más efectivo diagnóstico y terapeútica. El descubrimiento de nuevos oncogenes, protooncogenes , genes supresores y factores estimulantes del crecimiento tumoral sumado a nuevas y mejores técnicas de tratamiento permitirán abrir en el futuro, un nuevo camino dentro del comportamiento celular.
El objetivo de esta revisión es desarrollar estos nuevos conceptos para el conocimiento básico y futuro de los nuevos neurocirujanos.
A través de esta revisión podremos entender las modernas técnicas y métodos que es tan siendo utilizados en el resto del mundo, tales como la terapia génica y la inmunoterapia.
Palabras claves: TNE, oncogenes, protooncogenes, crecimiento tumoral, terapia génica, inmunoterapia.
SUMMARY
The final treatment of the Neuroepitelial Tumors (NET) remains today as an important problem, Surgery, radiotherapy and quimiotherapy, have demonstrated to be less effective in long term treatment, Perhaps the future development of molecular biology will approach us toa better and much more effective diagnosis and therapy, The discovery of new oncogenes, protooncogenes, tumor suppressor genes and stimulant tumoral growthfactors, with new and better techniques of diagnosis will allow us in the future, a new way of cellular's behavior.
The objective of this review is to explain these new concepts for the basic and future knowledge of the young neurosurgeons,
Throught these may understand all new techniques and methods that are been used in the world such as gene therapy and inmunotherapy.
Key words: NET, Oncogenes, Protooncogenes, Tumoral Growth Factors, Gene therapy, Inmunotherapy,
INTRODUCCIÓN
El tratamiento definitivo de los Tumores Neuroepiteliales (TNE) sigue siendo aun hoy un importante problema a resolver. La cirugía, la radioterapia, o la quimioterapia, solas o asociadas, han demostrado en la mayoría de los casos ser insuficientes en el tratamiento definitivo de estos tumores.
El fracaso terapéutico nos hace replantear la necesidad de una terapeútica nueva y diferente a las ya tradicionales.
El enfoque genético - molecular de los tumores, tal vez demuestre mejores resultados en muy poco tiempo. La aparición de nuevas técnicas y métodos de diagnóstico vinculados al comportamiento celular normal y patológico nos ha permitido conocer más sobre la cinética tumoral El descubrimiento de factores estimulantes del crecimiento, proteínas alteradas, mutaciones cromosómicas, oncogenes, protooncogenes y receptores hormonales que actúan sobre distintas fases del ciclo celular nos aproximan cada vez más a este enigma.
Por todo esto el significado de la palabra cáncer puede ser traducido hoy como una sumatoria de alteraciones genéticas, estructurales y funcionales, dentro y fuera de la célula.
Si tomamos en cuenta que las células neuronales están rodeadas por tejido de sostén, su comportamiento se vería influenciado no sólo por los procesos neurobiológicos que ocurren dentro de éstas sino también por aquellos que surjan de su entorno y de las alteraciones que aparezcan en el crecimiento y desarrollo normal.
Las alteraciones cromosómicas (traslocaciones, delecciones e inversiones del genoma), pueden originar un cambio de señales que limiten el crecimiento y la transformación celular normal, tornándolas así en células autónomas, con proliferación desordenada dentro del parénquima cerebral.
Los dos tipos de alteraciones citogenéticas capaces de producir estos cambios celulares pueden deberse a alteraciones tanto estructurales como funcionales 18.
Las alteraciones estructurales pueden obedecer a alteraciones en el número o en la estructura cromosómica per se, siendo esta última la más importante que afecta a los TNE.
Las alteraciones funcionales no son pues más que la expresión de los cambios estructurales ocurridos, o bien aquellos secundarios a la sobre-expresión de factores determinantes del crecimiento y del desarrollo neuronal.
Las técnicas nuevas y más específicas en la detección de las alteraciones genómicas permitirá a la ciencia crear nuevos métodos de tratamiento que puedan corregir los errores originados en la transcripción de la información genética, evitando así la proliferación neoplásica.
El objetivo de esta revisión es analizar y actualizar la bibliografla presente para que el neurocirujano actual no deje de conocer las bases neurobiológicas de los tumores del Sistema Nervioso Central (SNC), ya que será parte de los descubrimientos y adelantos tecnológicos que se desarrollen en el futuro.
GENES Y CÁNCER
Aunque existe una innumerable lista de enfermedades asociadas a mutaciones genéticas, la mayoría de ellas son adquiridas y debidas a numerosas causas.
La transformación tumoral puede originarse espontáneamente o secundariamente a mutágenos ambientales (fisicoquímicos, infecciosos, etc,), Esos mutágenos pueden ser capaces de producir cambios moleculares que se traducen en la activación de genes tumorales. (Esquema 1).
Los genes implicados en el crecimiento y desarrollo de las células tumorales son conocidos como oncogenes 1.
ONCOGENES Y PROTOONCOGENES
Los oncogenes fueron primeramente descubiertos en tejidos neoplásicos y se pensó que eran transmitidos únicamente por retrovirus6. Luego se supo que tales oncogenes eran constituyentes normales de las células no neoplásicas y que la presencia en relación a los retrovirus era el resultado de un traspaso de información de los mismos11, 19.
Esquema 1. Patobiología del cáncer
Los oncogenes se encuentran regulados y reprimidos en las células normales y frente a determinados estímulos son capaces de activarse y mutar transformando el ADN.
Los protooncogenes, constituyen también un estímulo permanente para el desarrollo celular, y su activación puede traducirse en la formación de un oncogen7.
Cada protooncogen codifica una proteína conocida como oncoproteína que funciona como factor o receptor de un factor de crecimiento y mediador de señales de alguna vía regulando la expresión genómica.
Las oncoproteínas son capaces de actuar a diferentes niveles celulares a través de distintos mecanismos de acción (Tirosina-Kinasa, GTP dependiente, PKC, etc.)11. Es así como los factores de crecimiento tumoral ( EGF, IGF, PDGF, etc ); o sus receptores ( EGFr, PDGFr, IGF-1r ) actúan sobre los TNE.
Las mutaciones activadas convierten luego a un protooncogen en oncogen con una variedad importante de funciones que promueven en el futuro a un genotipo neoplásico. (Esquema 2).
Si bien han sido descubiertos más de 100 oncogenes y protooncogenes, sólo una minoría parece participar en la mayoría de los tumores en el ser humano y un número mucho menor sobre los TNE, (Tabla 1).
Tabla 1. Protooncogenes en los TNE
Los oncogenes han sido clasificados en 4 grandes grupos de acuerdo al tipo de función que desarrollan y al producto celular que originan (Tirosino-Kinasa; Factores de Crecimiento, Proteínas ligadoras de GTP; Proteínas Nucleares). (Tabla 2).
Tabla 2 Clasificación de oncogenes según el tipo de función
GENES SUPRESORES
Los genes supresores, también son componentes del genoma celular normal y tienen como rol regular la proliferación celular y la diferenciación19.
Esquema 2. Regulación del crecimiento celular normal a nivel genómico
Tabla 3. Genes supresores
El gen supresor más conocido es el P53. Este gen es capaz de detener la replicación de una célula con daño en su ADN hasta que ésta sea reparada, y cuando una célula tumoral posee un P53 deficiente (mutado) puede replicarse originando una progenie transformada (maligna).
Existen una cantidad de genes supresores relacionados a los TNE que se detallan en la Tabla 3.
FACTORES DE CRECIMIENTO TUMORAL
Los factores de crecimiento tumoral (FCT) son polipéptidos y proteínas capaces de estimular el desarrollo y la sobrevida de las células malformadas. Si bien éstos son comúnmente factores de protección neurotróficos contra la muerte neuronal excitotóxica, la sobreexpresión y amplificación los transforman en sustancias capaces de perpetuar a la célula tumoral.
Dentro de éstos se encuentran las neurotrofinas (NGF, BDNF, NT3, NT 4/5/6); los factores tróficos propiamente dichos (FGF, bFGF, TGF, EGF, IGF) y las Citokinas (IL 1-6)19. (Tabla 4),
Estos factores se encuentran asociados a la matriz extracelular, a la membrana celular o se encuentran en el interior de las células (citoplasma) y pueden transmitir señales al núcleo por medio de segundos mensajeros como el AMPc, GMPc, DAG, etc.
Tabla 4. Factores de crecimiento tumoral
OTROS FACTORES ESTIMULANTES DEL CRECIMIENTO TUMORAL
Existen también una serie de factores capaces de estimular el crecimiento tumoral y que no pueden ser encuadrados dentro de los anteriormente mencionados , Ellos son: 2) neurotransmisores y b) hormonas.
a) Si bien los neurotransmisores son sustancias polipeptídicas normales de las células nerviosas y a través de las cuales se intercambia información, se ha visto que la sobreexpresión de los mismos podría estar implicada en el estímulo y crecimiento de ciertos TNE,
b) Las hormonas también son capaces de actuar como neurotransmisores y como factores estimulantes del crecimiento celular generando información a nivel de los receptores de membrana o nucleares. Se cree que la presencia de determinados receptores hormonales en los TNE podrían establecer cierta relación con determinadas etapas del crecimiento celular normal del ser humano18-1, (Tabla 5).
MÉTODOS Y TÉCNICAS UTILIZADOS EN BIOLOGÍA MOLECULAR
Los métodos y las técnicas utilizados para la detección de alteraciones genéticas estructurales y/o funcionales, son múltiples. Se puede examinar el cromosoma entero o tan solo algunos fragmentos a través de técnicas como el FISH (Fluorescence in situ hibridization), el RFLP (restriction fragment length polimorfism) , y el VNTR (Variable number tandem repeat analysis)1,
Todas estas técnicas son muy utilizadas en nuestro medio , principalmente las 2 últimas. Por ejemplo, si utilizamos el VNTR, podemos conocer el grado de polimorfismo que puede presentarse en cada loci, debido al número de repeticiones en la secuencia de oligonucleótidos entre los distintos alelos.
Si conocemos estos loci , podemos utilizar otro sistema de amplificación conocido como PCR (polimerasa chain reaction) que nos permitirá estudiar con más detalles los cambios ocurridos en un fragmento de ADN.
El estudio para la detección de mutaciones puntuales y dirigidas que puedan afectar al código de secuencias de los genes puede ser realizado a través del SSCP (single-strand confornation polimorfhism), Esta técnica utiliza al PCR para amplificar el fragmento de ADN alterado y luego por corrida electroforética es capaz de identificar mínimos cambios conformacionales y alteración en un solo par de bases del fragmento de ADN.
Para la detección de genes amplificados o sobreexpresados las técnicas de FISH y Southern blot (SB) parecen ser excelentes, Así por medio del SB la sobreexpresión genómica puede ser fraccionada por electroforesis, transferida a la membrana e hibridizada .
Como vemos cualquiera de estas técnicas son suficientemente sensibles y específicas para detectar las alteraciones genómicas existentes en el estudio de los TNE 11 y puede ser de suma importancia para saber que tipo de alteración estructural presenta el tumor resecado.
MARCADORES TUMORALES DE LOS TNE
La clasificación de los tumores del SNC ha sufrido a través de los años numerosos cambios, Actualmente es aceptada por uniformidad de conceptos y definiciones la propuesta por la Organización Mundial de la Salud (OMS) en 1993. Divide los tumores del SNC en : 1. neuroepiteliales (TNE); 2. de nervios espinales y craneales; 3. de las meninges; 4. hemopoyéticos y linfomas, 5. de células germinales; 6. lesiones quísticas y tipo tumoral; 7, de la región selar; 8, regionales con extensión local; 9. metastásicos y 10. inclasificados14.
Los TNE son sin duda los tumores más frecuentes. Se subdividien en 9 tipos y los hemos enumerado en grado creciente de importancia de acuerdo a su frecuencia. (Tabla 6).
En muchos de los TNE se ha podido demostrar la presencia de alteraciones estructurales del genoma y sobreexpresión o amplificación de determinados factores, pero aún quedan muchos por descubrir dada la poca frecuencia con que aparecen.
Si bien el concepto del origen monoclonal en los tumores del sistema nervioso es sustentado por la mayoría de los investigadores, éste no ha sido capaz aun de explicar el porqué de numerosos interrogantes que su crecimiento y desarrollo plantean.
Dentro de los TNE existen alteraciones genético-moleculares que son comunes para distintos tumores (ej. alteración en los genes : P53; RB1; NF1; CDKN2; EGF / EGF-R; PDGFR; TGF; IGF-1; bFGF, etc.)
Entre las distintas alteraciones se encuentran con más frecuencia: a) la alteración del gen supresor P53 y b) la amplificación del protooncogen EGF/EGF-R2,10-13.
El gen supresor P53 tiene múltiples funciones: estimula la progresión del ciclo celular, repara el ADN dañado, da estabilidad al genoma, y programa la muerte celular (apoptosis),
La alteración (mutación) de este gen supresor, por inactivación de ambos alelos puede permitir que factores inhibitorios del ciclo celular como el WAF 1/CIP 1 impidan que la célula continúe con sus fases. Las mutaciones parecen afectar alguna de las cinco dominancias que lo conforman a nivel del aminoácido terminal que se une al ADN, dando como resultado una transcripción errónea .Dentro de los TNE se lo ve alterado más frecuentemente en los Astrocitomas, y mayormente en los de bajo grado. Las técnicas utilizadas con anticuerpos monoclonales e inmunofluorescencia permiten detectar dicha alteración en las células turnorales. Normalmente este gen se encuentra codificado en el brazo corto del cromosoma 17, loci 13, 1 (17p13,1). La pérdida de la heterogoticidad del cromosoma 17 en alguno de sus locus puede hacer que éste se vea afectado perdiendo la función supresora o reguladora.
El protooncogen EGF/EGF-R activado se encuentra muy frecuentemente en los Astrocitomas de alto grado. Su receptor no solo es capaz de fijar al factor de crecimiento epidérmico (EGF) sino también al factor de transformación del crecimiento (TGF). El receptor sintetizado por este protooncogen se encuentra localizado como proteína de transmembrana, actuando a través de una función tipo Tirosina-Kinasa. El uso de anticuerpos monoclonales e inmunofluorescencia para su detección, podría ser en el futuro blanco para una terapeútica inmunológica (inmunoterapia con anticuerpos monoclonales) eficaz.
Tabla 5. Otros factores de crecimiento tumoral
Tabla 6.Clasificación de los TNE
Tabla 7. Alteraciones genéticomoleculares de los astrocitomas
Este gen se encuentra codificado en el brazo corto del cromosoma 7, loci 12 (7p12). La pérdida en la heterogoticidad del cromosoma 7 y a diferencia de lo que pasa con el cromosoma 17, no ha sido relacionada con el desarrollo o la sobreexpresión de este gen, pero sí con la del cromosoma 10 y 17.
ASTROCITOMAS
Los astrocitomas han sido clasificados en diferentes subtipos histopatológicos y en distintos grados de acuerdo a su evolución clínica ya la presencia o ausencia de determinados factores que intervienen en la proliferación y crecimiento celular.
Para mayor practicidad dividiremos a los Astrocitomas por grados en dos grandes grupos: los de bajo grado (GI, GII) y los de alto grado (GIII, GIV) y finalmente incluiremos a los Glioblastomas como una entidad separada dentro de estos tumores.
En base a esta clasificación describiremos las alteraciones genéticas encontradas hasta la fecha y la presencia de factores de crecimiento y proliferación celular amplificados o sobreexpresados2,5,8,9,15,17,19-23 (Tabla 7).
OLIGODENDROGLIOMAS
Los oligodendrogliomas son tumores que se presentan con menor frecuencia que los astrocitomas, constituyendo alrededor del 4-5% de los tumores primarios del SNC.
Al igual que en los astrocitomas se han detectado una serie de alteraciones genómicas y la presencia de factores de crecimiento tumoral relacionados4,17,21,23 (Tabla 8).
EPENDIMOMAS
Los ependimomas intracraneanos constituyen aproximadamente el 5-6 % de los gliomas, siendo más frecuentes en los niños a diferencia de los ependimomas espinales que se presentan más frecuentemente en los adultos jóvenes. Estos han sido divididos en 2 grupos, según la evolución clínica e histopatológica de los mismos, en no anaplásicos y anaplásicos, Los estudios de citogenética y biología molecular revelan la presencia de una serie de alteraciones19,26. (Tabla 9).
Tabla 8. Alteraciones moleculares de los oligodendrogliomas
Tabla 9. Alteraciones genéticomoleculares de los ependinomas
GLIOMAS MIXTOS
Los gliomas mixtos son tumores muy poco frecuentes dentro de los TNE y su diagnóstico muchas veces es difícil. Dentro de este grupo se incluyen a los oligoastrocitomas, oligoependimomas, epéndimoastrocitomas y ependimomas o astrocitomas con diferenciación a papiloma de plexos coroideos 21,23.
Por lo tanto cualquiera de estos tumores puede presentar alteraciones citogenéticas y moleculares comunes a los tumores anteriormente descriptos.
TUMORES DE PLEXOS COROIDEOS
El tumor de Plexos coroideos es un tumor muy poco frecuente, se da más en la población pediátrica que en la adulta. Los estudios citogenéticos realizados hasta la fecha no muestran alteraciones estructurales características, ni tampoco se encuentran factores de amplificación o sobreexpresión celular. Probablemente haga falta una casuística mayor para poder encontrar un punto de referencia19.
TUMORES NEURONALES Y MIXTOS GLIONEURONALES
Dentro de este grupo se incluyen al ganglioglioma y gangliocitoma, al neurocitoma, al tumor neuroepitelial disembrioplásico y otros, Los estudios realizado hasta el presente informan del hallazgo de alteraciones citogenéticas en los gangliogliomas2,25.
Estos últimos se dan más frecuentemente en la población pediátrica y adulta joven, constituyendo apenas el 4% de los tumores pediátricos y menos del 1% de los TNE.
Las alteraciones citogenéticas encontradas se detallan en la Tabla 10.
Tabla 10. Alteraciones genético moleculares de los gangliomas
PINEALOMAS
Los tumores pineales son más frecuentes en los niños. Si bien dentro de este tipo de tumores se incluyen a los pineoblastomas y pineocitomas como TNE, otro grupo importante de tumores pueden ser hallados en esta región.
La presencia de alteraciones citogenéticas y la vinculación heredo-familiar toma cada día más trascendencia en este tipo de tumores16. Se ha visto una relación importante entre su aparición y la alteración del gen supresor RB1 llegándose a plantear una condición llamada por los investigadores como "retinoblastoma trilateral"19. Aún faltan más estudios citogenéticos y moleculares para poder plantear otras hipótesis en cuanto a su origen y desarrollo,
TUMORES EMBRIONARIOS
Dentro de este grupo se encuentran el méduloepitelioma, el neuroblastoma, el epéndimoblastoma y el méduloblastoma. Este último es uno de los tumores malignos más frecuente entre la población pediátrica con una incidencia entre el 15% y el 20%, Se lo ha visto asociado a dos síndromes tumorales como el Síndrome de Turcot y el Síndrome de Gorlin. Una serie de análisis citogenéticos y moleculares se ha realizado en éstos, y se detallan en la siguiente tabla19,22. (Tabla 11).
CONCLUSIONES
La presencia de nuevos marcadores biológicos junto al desarrollo de nuevas y mejores técnicas de diagnóstico, permitirán en un futuro muy cercano desarrollar nuevas formas de tratamiento con mejores probabilidades de sobrevida a largo plazo, Nuevas técnicas en ingeniería molecular están siendo empleadas actualmente en fase IIa y IIb de la investigación médica,
Tabla 11. Alteraciones genéticomoleculares de los meduloblastomas
El uso de la terapia génica que permite introducir material genético en una célula a través de un vector, modificando el genoma primitivo y corrigiendo una falla o un defecto genómico o bien introduciendo una nueva función a la célula tu-moral para hacerla más susceptible a una droga o a un tratamiento específico está en los pasos más avanzados de la investigación.
Por otro lado la Inmunoterapia, basada en la activación del sistema inmune humano, puede combatir a la célula tumoral que resulta extraña para el organismo, a través de la activación del sistema inmunológico celular o humoral, Por ejemplo el método de activación de las células T asesinas (LTKA) que genera una reacción de cuerpo extraño intratumoral o el uso de anticuerpos monoclonales que genera un efecto destructor neoplásico a través de la fijación del complemento parecen tener resultados promisorios muy interesantes,
Como vemos, cualquiera de estas nuevas terapeúticas junto al descubrimiento y la aparición de nuevos oncogenes, protooncogenes o factores de crecimiento tumoral, permitirán abrir nuevos caminos en el conocimiento de un mundo fascinante constituido por la genética molecular.
La valoración de costo-beneficio a mediano y largo plazo hoy en día, nos dan la razón del porqué se está investigando e invirtiendo tanto en esta área.
Hace décadas se hablaba de órganos, tejidos y células como etapas extraordinarias del conocimiento científico, Hoy nos referimos a la genética y a la biología molecular como horizonte de un nuevo milenio.
Sin duda queda mucho por recorrer, pero estamos más cercó de nuestro objetivo y la neurocirugía del siglo XXI no puede estar ajena a este gran adelanto que significará para el hombre.
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El tratamiento definitivo de los Tumores Neuroepitaliales ( TNE ), es un serio problema a resolver. La cirugía, la radioterapia y la quimioterapia , han demostrado ser poco efectivas en el tratamiento a largo plazo, Tal vez el desarrollo futuro de la biología molecular nos permita un mejor y más efectivo diagnóstico y terapeútica. El descubrimiento de nuevos oncogenes, protooncogenes , genes supresores y factores estimulantes del crecimiento tumoral sumado a nuevas y mejores técnicas de tratamiento permitirán abrir en el futuro, un nuevo camino dentro del comportamiento celular.
El objetivo de esta revisión es desarrollar estos nuevos conceptos para el conocimiento básico y futuro de los nuevos neurocirujanos.
A través de esta revisión podremos entender las modernas técnicas y métodos que es tan siendo utilizados en el resto del mundo, tales como la terapia génica y la inmunoterapia.
Palabras claves: TNE, oncogenes, protooncogenes, crecimiento tumoral, terapia génica, inmunoterapia.
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The final treatment of the Neuroepitelial Tumors (NET) remains today as an important problem, Surgery, radiotherapy and quimiotherapy, have demonstrated to be less effective in long term treatment, Perhaps the future development of molecular biology will approach us toa better and much more effective diagnosis and therapy, The discovery of new oncogenes, protooncogenes, tumor suppressor genes and stimulant tumoral growthfactors, with new and better techniques of diagnosis will allow us in the future, a new way of cellular's behavior.
The objective of this review is to explain these new concepts for the basic and future knowledge of the young neurosurgeons,
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Key words: NET, Oncogenes, Protooncogenes, Tumoral Growth Factors, Gene therapy, Inmunotherapy,
INTRODUCCIÓN
El tratamiento definitivo de los Tumores Neuroepiteliales (TNE) sigue siendo aun hoy un importante problema a resolver. La cirugía, la radioterapia, o la quimioterapia, solas o asociadas, han demostrado en la mayoría de los casos ser insuficientes en el tratamiento definitivo de estos tumores.
El fracaso terapéutico nos hace replantear la necesidad de una terapeútica nueva y diferente a las ya tradicionales.
El enfoque genético - molecular de los tumores, tal vez demuestre mejores resultados en muy poco tiempo. La aparición de nuevas técnicas y métodos de diagnóstico vinculados al comportamiento celular normal y patológico nos ha permitido conocer más sobre la cinética tumoral El descubrimiento de factores estimulantes del crecimiento, proteínas alteradas, mutaciones cromosómicas, oncogenes, protooncogenes y receptores hormonales que actúan sobre distintas fases del ciclo celular nos aproximan cada vez más a este enigma.
Por todo esto el significado de la palabra cáncer puede ser traducido hoy como una sumatoria de alteraciones genéticas, estructurales y funcionales, dentro y fuera de la célula.
Si tomamos en cuenta que las células neuronales están rodeadas por tejido de sostén, su comportamiento se vería influenciado no sólo por los procesos neurobiológicos que ocurren dentro de éstas sino también por aquellos que surjan de su entorno y de las alteraciones que aparezcan en el crecimiento y desarrollo normal.
Las alteraciones cromosómicas (traslocaciones, delecciones e inversiones del genoma), pueden originar un cambio de señales que limiten el crecimiento y la transformación celular normal, tornándolas así en células autónomas, con proliferación desordenada dentro del parénquima cerebral.
Los dos tipos de alteraciones citogenéticas capaces de producir estos cambios celulares pueden deberse a alteraciones tanto estructurales como funcionales 18.
Las alteraciones estructurales pueden obedecer a alteraciones en el número o en la estructura cromosómica per se, siendo esta última la más importante que afecta a los TNE.
Las alteraciones funcionales no son pues más que la expresión de los cambios estructurales ocurridos, o bien aquellos secundarios a la sobre-expresión de factores determinantes del crecimiento y del desarrollo neuronal.
Las técnicas nuevas y más específicas en la detección de las alteraciones genómicas permitirá a la ciencia crear nuevos métodos de tratamiento que puedan corregir los errores originados en la transcripción de la información genética, evitando así la proliferación neoplásica.
El objetivo de esta revisión es analizar y actualizar la bibliografla presente para que el neurocirujano actual no deje de conocer las bases neurobiológicas de los tumores del Sistema Nervioso Central (SNC), ya que será parte de los descubrimientos y adelantos tecnológicos que se desarrollen en el futuro.
GENES Y CÁNCER
Aunque existe una innumerable lista de enfermedades asociadas a mutaciones genéticas, la mayoría de ellas son adquiridas y debidas a numerosas causas.
La transformación tumoral puede originarse espontáneamente o secundariamente a mutágenos ambientales (fisicoquímicos, infecciosos, etc,), Esos mutágenos pueden ser capaces de producir cambios moleculares que se traducen en la activación de genes tumorales. (Esquema 1).
Los genes implicados en el crecimiento y desarrollo de las células tumorales son conocidos como oncogenes 1.
ONCOGENES Y PROTOONCOGENES
Los oncogenes fueron primeramente descubiertos en tejidos neoplásicos y se pensó que eran transmitidos únicamente por retrovirus6. Luego se supo que tales oncogenes eran constituyentes normales de las células no neoplásicas y que la presencia en relación a los retrovirus era el resultado de un traspaso de información de los mismos11, 19.
Esquema 1. Patobiología del cáncer
Los oncogenes se encuentran regulados y reprimidos en las células normales y frente a determinados estímulos son capaces de activarse y mutar transformando el ADN.
Los protooncogenes, constituyen también un estímulo permanente para el desarrollo celular, y su activación puede traducirse en la formación de un oncogen7.
Cada protooncogen codifica una proteína conocida como oncoproteína que funciona como factor o receptor de un factor de crecimiento y mediador de señales de alguna vía regulando la expresión genómica.
Las oncoproteínas son capaces de actuar a diferentes niveles celulares a través de distintos mecanismos de acción (Tirosina-Kinasa, GTP dependiente, PKC, etc.)11. Es así como los factores de crecimiento tumoral ( EGF, IGF, PDGF, etc ); o sus receptores ( EGFr, PDGFr, IGF-1r ) actúan sobre los TNE.
Las mutaciones activadas convierten luego a un protooncogen en oncogen con una variedad importante de funciones que promueven en el futuro a un genotipo neoplásico. (Esquema 2).
Si bien han sido descubiertos más de 100 oncogenes y protooncogenes, sólo una minoría parece participar en la mayoría de los tumores en el ser humano y un número mucho menor sobre los TNE, (Tabla 1).
Tabla 1. Protooncogenes en los TNE
Los oncogenes han sido clasificados en 4 grandes grupos de acuerdo al tipo de función que desarrollan y al producto celular que originan (Tirosino-Kinasa; Factores de Crecimiento, Proteínas ligadoras de GTP; Proteínas Nucleares). (Tabla 2).
Tabla 2 Clasificación de oncogenes según el tipo de función
GENES SUPRESORES
Los genes supresores, también son componentes del genoma celular normal y tienen como rol regular la proliferación celular y la diferenciación19.
Esquema 2. Regulación del crecimiento celular normal a nivel genómico
Tabla 3. Genes supresores
El gen supresor más conocido es el P53. Este gen es capaz de detener la replicación de una célula con daño en su ADN hasta que ésta sea reparada, y cuando una célula tumoral posee un P53 deficiente (mutado) puede replicarse originando una progenie transformada (maligna).
Existen una cantidad de genes supresores relacionados a los TNE que se detallan en la Tabla 3.
FACTORES DE CRECIMIENTO TUMORAL
Los factores de crecimiento tumoral (FCT) son polipéptidos y proteínas capaces de estimular el desarrollo y la sobrevida de las células malformadas. Si bien éstos son comúnmente factores de protección neurotróficos contra la muerte neuronal excitotóxica, la sobreexpresión y amplificación los transforman en sustancias capaces de perpetuar a la célula tumoral.
Dentro de éstos se encuentran las neurotrofinas (NGF, BDNF, NT3, NT 4/5/6); los factores tróficos propiamente dichos (FGF, bFGF, TGF, EGF, IGF) y las Citokinas (IL 1-6)19. (Tabla 4),
Estos factores se encuentran asociados a la matriz extracelular, a la membrana celular o se encuentran en el interior de las células (citoplasma) y pueden transmitir señales al núcleo por medio de segundos mensajeros como el AMPc, GMPc, DAG, etc.
Tabla 4. Factores de crecimiento tumoral
OTROS FACTORES ESTIMULANTES DEL CRECIMIENTO TUMORAL
Existen también una serie de factores capaces de estimular el crecimiento tumoral y que no pueden ser encuadrados dentro de los anteriormente mencionados , Ellos son: 2) neurotransmisores y b) hormonas.
a) Si bien los neurotransmisores son sustancias polipeptídicas normales de las células nerviosas y a través de las cuales se intercambia información, se ha visto que la sobreexpresión de los mismos podría estar implicada en el estímulo y crecimiento de ciertos TNE,
b) Las hormonas también son capaces de actuar como neurotransmisores y como factores estimulantes del crecimiento celular generando información a nivel de los receptores de membrana o nucleares. Se cree que la presencia de determinados receptores hormonales en los TNE podrían establecer cierta relación con determinadas etapas del crecimiento celular normal del ser humano18-1, (Tabla 5).
MÉTODOS Y TÉCNICAS UTILIZADOS EN BIOLOGÍA MOLECULAR
Los métodos y las técnicas utilizados para la detección de alteraciones genéticas estructurales y/o funcionales, son múltiples. Se puede examinar el cromosoma entero o tan solo algunos fragmentos a través de técnicas como el FISH (Fluorescence in situ hibridization), el RFLP (restriction fragment length polimorfism) , y el VNTR (Variable number tandem repeat analysis)1,
Todas estas técnicas son muy utilizadas en nuestro medio , principalmente las 2 últimas. Por ejemplo, si utilizamos el VNTR, podemos conocer el grado de polimorfismo que puede presentarse en cada loci, debido al número de repeticiones en la secuencia de oligonucleótidos entre los distintos alelos.
Si conocemos estos loci , podemos utilizar otro sistema de amplificación conocido como PCR (polimerasa chain reaction) que nos permitirá estudiar con más detalles los cambios ocurridos en un fragmento de ADN.
El estudio para la detección de mutaciones puntuales y dirigidas que puedan afectar al código de secuencias de los genes puede ser realizado a través del SSCP (single-strand confornation polimorfhism), Esta técnica utiliza al PCR para amplificar el fragmento de ADN alterado y luego por corrida electroforética es capaz de identificar mínimos cambios conformacionales y alteración en un solo par de bases del fragmento de ADN.
Para la detección de genes amplificados o sobreexpresados las técnicas de FISH y Southern blot (SB) parecen ser excelentes, Así por medio del SB la sobreexpresión genómica puede ser fraccionada por electroforesis, transferida a la membrana e hibridizada .
Como vemos cualquiera de estas técnicas son suficientemente sensibles y específicas para detectar las alteraciones genómicas existentes en el estudio de los TNE 11 y puede ser de suma importancia para saber que tipo de alteración estructural presenta el tumor resecado.
MARCADORES TUMORALES DE LOS TNE
La clasificación de los tumores del SNC ha sufrido a través de los años numerosos cambios, Actualmente es aceptada por uniformidad de conceptos y definiciones la propuesta por la Organización Mundial de la Salud (OMS) en 1993. Divide los tumores del SNC en : 1. neuroepiteliales (TNE); 2. de nervios espinales y craneales; 3. de las meninges; 4. hemopoyéticos y linfomas, 5. de células germinales; 6. lesiones quísticas y tipo tumoral; 7, de la región selar; 8, regionales con extensión local; 9. metastásicos y 10. inclasificados14.
Los TNE son sin duda los tumores más frecuentes. Se subdividien en 9 tipos y los hemos enumerado en grado creciente de importancia de acuerdo a su frecuencia. (Tabla 6).
En muchos de los TNE se ha podido demostrar la presencia de alteraciones estructurales del genoma y sobreexpresión o amplificación de determinados factores, pero aún quedan muchos por descubrir dada la poca frecuencia con que aparecen.
Si bien el concepto del origen monoclonal en los tumores del sistema nervioso es sustentado por la mayoría de los investigadores, éste no ha sido capaz aun de explicar el porqué de numerosos interrogantes que su crecimiento y desarrollo plantean.
Dentro de los TNE existen alteraciones genético-moleculares que son comunes para distintos tumores (ej. alteración en los genes : P53; RB1; NF1; CDKN2; EGF / EGF-R; PDGFR; TGF; IGF-1; bFGF, etc.)
Entre las distintas alteraciones se encuentran con más frecuencia: a) la alteración del gen supresor P53 y b) la amplificación del protooncogen EGF/EGF-R2,10-13.
El gen supresor P53 tiene múltiples funciones: estimula la progresión del ciclo celular, repara el ADN dañado, da estabilidad al genoma, y programa la muerte celular (apoptosis),
La alteración (mutación) de este gen supresor, por inactivación de ambos alelos puede permitir que factores inhibitorios del ciclo celular como el WAF 1/CIP 1 impidan que la célula continúe con sus fases. Las mutaciones parecen afectar alguna de las cinco dominancias que lo conforman a nivel del aminoácido terminal que se une al ADN, dando como resultado una transcripción errónea .Dentro de los TNE se lo ve alterado más frecuentemente en los Astrocitomas, y mayormente en los de bajo grado. Las técnicas utilizadas con anticuerpos monoclonales e inmunofluorescencia permiten detectar dicha alteración en las células turnorales. Normalmente este gen se encuentra codificado en el brazo corto del cromosoma 17, loci 13, 1 (17p13,1). La pérdida de la heterogoticidad del cromosoma 17 en alguno de sus locus puede hacer que éste se vea afectado perdiendo la función supresora o reguladora.
El protooncogen EGF/EGF-R activado se encuentra muy frecuentemente en los Astrocitomas de alto grado. Su receptor no solo es capaz de fijar al factor de crecimiento epidérmico (EGF) sino también al factor de transformación del crecimiento (TGF). El receptor sintetizado por este protooncogen se encuentra localizado como proteína de transmembrana, actuando a través de una función tipo Tirosina-Kinasa. El uso de anticuerpos monoclonales e inmunofluorescencia para su detección, podría ser en el futuro blanco para una terapeútica inmunológica (inmunoterapia con anticuerpos monoclonales) eficaz.
Tabla 5. Otros factores de crecimiento tumoral
Tabla 6.Clasificación de los TNE
Tabla 7. Alteraciones genéticomoleculares de los astrocitomas
Este gen se encuentra codificado en el brazo corto del cromosoma 7, loci 12 (7p12). La pérdida en la heterogoticidad del cromosoma 7 y a diferencia de lo que pasa con el cromosoma 17, no ha sido relacionada con el desarrollo o la sobreexpresión de este gen, pero sí con la del cromosoma 10 y 17.
ASTROCITOMAS
Los astrocitomas han sido clasificados en diferentes subtipos histopatológicos y en distintos grados de acuerdo a su evolución clínica ya la presencia o ausencia de determinados factores que intervienen en la proliferación y crecimiento celular.
Para mayor practicidad dividiremos a los Astrocitomas por grados en dos grandes grupos: los de bajo grado (GI, GII) y los de alto grado (GIII, GIV) y finalmente incluiremos a los Glioblastomas como una entidad separada dentro de estos tumores.
En base a esta clasificación describiremos las alteraciones genéticas encontradas hasta la fecha y la presencia de factores de crecimiento y proliferación celular amplificados o sobreexpresados2,5,8,9,15,17,19-23 (Tabla 7).
OLIGODENDROGLIOMAS
Los oligodendrogliomas son tumores que se presentan con menor frecuencia que los astrocitomas, constituyendo alrededor del 4-5% de los tumores primarios del SNC.
Al igual que en los astrocitomas se han detectado una serie de alteraciones genómicas y la presencia de factores de crecimiento tumoral relacionados4,17,21,23 (Tabla 8).
EPENDIMOMAS
Los ependimomas intracraneanos constituyen aproximadamente el 5-6 % de los gliomas, siendo más frecuentes en los niños a diferencia de los ependimomas espinales que se presentan más frecuentemente en los adultos jóvenes. Estos han sido divididos en 2 grupos, según la evolución clínica e histopatológica de los mismos, en no anaplásicos y anaplásicos, Los estudios de citogenética y biología molecular revelan la presencia de una serie de alteraciones19,26. (Tabla 9).
Tabla 8. Alteraciones moleculares de los oligodendrogliomas
Tabla 9. Alteraciones genéticomoleculares de los ependinomas
GLIOMAS MIXTOS
Los gliomas mixtos son tumores muy poco frecuentes dentro de los TNE y su diagnóstico muchas veces es difícil. Dentro de este grupo se incluyen a los oligoastrocitomas, oligoependimomas, epéndimoastrocitomas y ependimomas o astrocitomas con diferenciación a papiloma de plexos coroideos 21,23.
Por lo tanto cualquiera de estos tumores puede presentar alteraciones citogenéticas y moleculares comunes a los tumores anteriormente descriptos.
TUMORES DE PLEXOS COROIDEOS
El tumor de Plexos coroideos es un tumor muy poco frecuente, se da más en la población pediátrica que en la adulta. Los estudios citogenéticos realizados hasta la fecha no muestran alteraciones estructurales características, ni tampoco se encuentran factores de amplificación o sobreexpresión celular. Probablemente haga falta una casuística mayor para poder encontrar un punto de referencia19.
TUMORES NEURONALES Y MIXTOS GLIONEURONALES
Dentro de este grupo se incluyen al ganglioglioma y gangliocitoma, al neurocitoma, al tumor neuroepitelial disembrioplásico y otros, Los estudios realizado hasta el presente informan del hallazgo de alteraciones citogenéticas en los gangliogliomas2,25.
Estos últimos se dan más frecuentemente en la población pediátrica y adulta joven, constituyendo apenas el 4% de los tumores pediátricos y menos del 1% de los TNE.
Las alteraciones citogenéticas encontradas se detallan en la Tabla 10.
Tabla 10. Alteraciones genético moleculares de los gangliomas
PINEALOMAS
Los tumores pineales son más frecuentes en los niños. Si bien dentro de este tipo de tumores se incluyen a los pineoblastomas y pineocitomas como TNE, otro grupo importante de tumores pueden ser hallados en esta región.
La presencia de alteraciones citogenéticas y la vinculación heredo-familiar toma cada día más trascendencia en este tipo de tumores16. Se ha visto una relación importante entre su aparición y la alteración del gen supresor RB1 llegándose a plantear una condición llamada por los investigadores como "retinoblastoma trilateral"19. Aún faltan más estudios citogenéticos y moleculares para poder plantear otras hipótesis en cuanto a su origen y desarrollo,
TUMORES EMBRIONARIOS
Dentro de este grupo se encuentran el méduloepitelioma, el neuroblastoma, el epéndimoblastoma y el méduloblastoma. Este último es uno de los tumores malignos más frecuente entre la población pediátrica con una incidencia entre el 15% y el 20%, Se lo ha visto asociado a dos síndromes tumorales como el Síndrome de Turcot y el Síndrome de Gorlin. Una serie de análisis citogenéticos y moleculares se ha realizado en éstos, y se detallan en la siguiente tabla19,22. (Tabla 11).
CONCLUSIONES
La presencia de nuevos marcadores biológicos junto al desarrollo de nuevas y mejores técnicas de diagnóstico, permitirán en un futuro muy cercano desarrollar nuevas formas de tratamiento con mejores probabilidades de sobrevida a largo plazo, Nuevas técnicas en ingeniería molecular están siendo empleadas actualmente en fase IIa y IIb de la investigación médica,
Tabla 11. Alteraciones genéticomoleculares de los meduloblastomas
El uso de la terapia génica que permite introducir material genético en una célula a través de un vector, modificando el genoma primitivo y corrigiendo una falla o un defecto genómico o bien introduciendo una nueva función a la célula tu-moral para hacerla más susceptible a una droga o a un tratamiento específico está en los pasos más avanzados de la investigación.
Por otro lado la Inmunoterapia, basada en la activación del sistema inmune humano, puede combatir a la célula tumoral que resulta extraña para el organismo, a través de la activación del sistema inmunológico celular o humoral, Por ejemplo el método de activación de las células T asesinas (LTKA) que genera una reacción de cuerpo extraño intratumoral o el uso de anticuerpos monoclonales que genera un efecto destructor neoplásico a través de la fijación del complemento parecen tener resultados promisorios muy interesantes,
Como vemos, cualquiera de estas nuevas terapeúticas junto al descubrimiento y la aparición de nuevos oncogenes, protooncogenes o factores de crecimiento tumoral, permitirán abrir nuevos caminos en el conocimiento de un mundo fascinante constituido por la genética molecular.
La valoración de costo-beneficio a mediano y largo plazo hoy en día, nos dan la razón del porqué se está investigando e invirtiendo tanto en esta área.
Hace décadas se hablaba de órganos, tejidos y células como etapas extraordinarias del conocimiento científico, Hoy nos referimos a la genética y a la biología molecular como horizonte de un nuevo milenio.
Sin duda queda mucho por recorrer, pero estamos más cercó de nuestro objetivo y la neurocirugía del siglo XXI no puede estar ajena a este gran adelanto que significará para el hombre.
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