Patología Molecular del Patología Molecular del Carcinoma ColorrectalCarcinoma Colorrectal

Artemio Payá

Servicio de Patología

H.G.U.Alicante

Vías oncogénicas en CCR

• Inestabilidad cromosómica (CIN)– Fearon ER, Vogelstein B: A genetic model for colorectal tumorigenesis, Cell 1990,

61:759-767

• Inestabilidad de microsatélites (MSI)– Ionov Y, Peinado MA, Malkhosyan S, Shibata D, Perucho M: Ubiquitous somatic

mutations in simple repeated sequences reveal a new mechanism for colonic carcinogenesis. Nature 1993, 363:558-561

• Hipermetiladora (CIMP)– Toyota M, Ahuja N, Ohe-Toyota M, Herman JG, Baylin SB, Issa JP: CpG island

methylator phenotype in colorectal cancer. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96:8681–8686

• Reparación por excisión de bases (MUTYH)– Al-Tassan N, Chmiel NH, Maynard J, et al. Inherited variants of MYH associated with

somatic G:C--T:A mutations in colorectal tumors. Nat Genet 2002;30:227–232.

Vías oncogénicas en CCR

• Inestabilidad cromosómica (CIN)

• Inestabilidad de microsatélites (MSI)

• Hipermetiladora (CIMP)

• Reparación por excisión de bases (MUTYH)

Vías oncogénicas en CCR

• Inestabilidad cromosómica (CIN)

• Inestabilidad de microsatélites (MSI)

• Hipermetiladora (CIMP)

• Reparación por excisión de bases (MUTYH)

X

Inestabilidad Inestabilidad cromosómicacromosómica

Inestabilidad cromosómica• 80% CCR

• Aneuploides: – numerosas pérdidas y ganancias cromosómicas

• Poliposis Adenomatosa Familiar y Poliposis MUTYH

• Secuencia adenoma-carcinoma convencional– Activación / Inactivación oncogenes y genes supresores (APC, K-RAS,

SMAD2/4, p53)

6.6.%38.7%

Smith (2002). PNAS 99: 9433

Venn diagram of concurrence of APC, p53, and Ki-rasmutations in microsatellite-stable, CIMP-low colon cancers.

Mol Cancer Res 2007;5(2). February 2007

APC mut es la alteración más frecuente en CCR estables

APC

• APC 5q21-q22• Gen supresor de tumor “no clásico”

• Mutacion germinal: Poliposis Adenomatosa Familiar (PAF)

• Proteína multidominio

• Funciones:– Supresora de vía Wnt– Segregación cromosómica– Migración celular– Adhesión– Apoptosis– Diferenciación neuronal

Gut 2007;56;417-425 ß-CATENINA

APCAPC mut activa vía mut activa vía WntWnt y produce y produce acumulación nuclear de acumulación nuclear de ß-CATENINAß-CATENINA

Genes activados por el complejo ß-catenina/Tcf-4

American Journal of Pathology, Vol. 160, No. 2, February 2002

ß-catenina Ciclina D1

Secuencia de eventos mutacionales en APC

Gut 2007;56:417–425

Para ser oncogénico, tiene que conservarse:

Un alelo mutadoNo oncogénico deleciones dobles

Una proteína truncada Un dominio de unión a ß-catenina, pero no a axina

APCCorrelación Fenotipo-Genotipo

Mutaciones APC

Gut 2007;56:417–425

2 eventos, con proteína truncada

1 evento (efecto dominante negativo)

3 eventos (mutación sobre proteína alternativa)

N Engl J Med 2003;349:1750-60

Mutaciones Wnt

Estables Inestables

Lynch

Inestables

Esporádicos

APC 80% 21%1 ¿?

CTNNB1

(ß-catenina)

0%2 18%18%2 0%

1 Miyaki: Cancer Res 59: 4506– 4509, 19992 Johnson: Gut 2005;54:264–267

Gut 2005;54;264-267

ß-catenina mut se asocia específicamente con Síndrome de Lynch

Inestabilidad de cromosomas

• Evento muy precoz y característico de esta vía

• Causas: Heterogénea– Anomalías huso mitótico por APC mutado– Amplificación de Aurora Kinasa A1 (proteína

asociada a centrosomas)– P53 mut– Hipometilación global2

– Otras….

1 Cancer Biol Ther 2007, 6:525–533

2 Cancer Res 2006; 66(17): 8462-8

Inestabilidad Microsatélites

(IMS)

Inestabilidad de microsatélites

• 10-15% CCR– España: 7.4%1

– Perú: 30%

• CIN-IMS mutuamente exclusivos

• Nomenclatura: – IMS+, RER+, Fenotipo Mutador

1 Piñol: JAMA 2005;293:1986–94

Acumulación miles mutaciones en secuencias microsatélites por deslizamiento

Complejos reparadores errores deslizamientoMLH1, MSH2, MSH6, PMS2

MSH2

MSH3

MSH6

MLH1 PM2

PMS1

MLH3

Imai, K. et al. Carcinogenesis 2008 29:673-680

Gastroenterology 2008;135:1079–1099

MLH1 MSH6

Genes MMRFormas de inactivación

• 90% Esporádicos – Metilación MLH1

• 10% Familiares (Sdre. de Lynch)– Mutaciones germinales MLH1, MSH2, MSH6

PMS2

La pérdida de expresión IHQ de MSH2 o AISLADA (no asociada a pérdida de MLH1) de MSH6 o PMS2 indica que el paciente tiene Sdre. de Lynch

MLH1 - MSH2 +

MLH1 + MSH2 -

Histopatología RER+

Anillo de sello

Mucinoso

Medular

Mixto

•Colon dcho

•50% subtipos especiales

Intraepitelial

Peritumoral

Linfocitosis

Margen expansivo

• Identifica proteína inactivada

MLH1

Detección RER Inmunohistoquímica

Detección RERIMS

• Panel Bethesda (1998)• BAT26, BAT25, D2S123, D5S346, D17S250

• Pentaplex (2002)– Mononucleótidos cuasi-monomórficos

• BAT26, BAT25, NR-21, NR-27, NR-241

– No se requiere ADN constitucional– Comercializado en Kit

1 Gastroenterology, 123, 1804–1811

ESTABLEESTABLE

INESTABLEINESTABLE

IMSPronóstico

• Mejor pronóstico

• Probable relacion con características patológicas (patrón expansivo, baja invasión venosa-linfática)

CCR IMS+ no se benefician de 5-FU

Overall survival

Disease free survival

MMR competent MMR deficient

Síndrome de Lynch

• Mutación germinal– MLH1 50%, MSH2 40%, MSH6 7%, PMS2<4%

• Síndrome de cáncer hereditario Autosómico Dominante

• Penetrancia a los 70 años– 91% varones– 70% mujeres

• Tumores: Colon, endometrio, estómago, uréter-pelvis renal, intestino delgado, vía biliar, ovario

Fenotipo Hipermetilador(CIMP, CpG Island Methylator Phenotype)

CIMP

• Vía controvertida, descrita en CCR en 19991

• La hipermetilación de islas CpG es– es un mecanismo de inactivación génica– aumenta con la edad

• Debates que plantea– Evento acompañante vs iniciador– Distribución continua vs bimodal

1 Toyota : Proc Natl Acad Sci U S A 1999, 96:8681-8686

CIMP

Weisenberger: Nat Genet 2006, 38:787–793

Distribución bimodal Asociación con IMS y BRAF

73% BRAF mut10% RAS mut36% IMS+

CIMP+

•Son CIMP+:•Prácticamente Todos los tumores con mutaciones BRAF•Prácticamente Todos los tumores IMS ESPORÁDICOS (hipermetilación MLH1)

Weisenberger: Nat Genet 2006, 38:787–793

Unsupervised hierarchical clustering analysis on the basis of 27 methylation markers

Shen L. et.al. PNAS 2007;104:18654-18659

©2007 by National Academy of Sciences

Unsupervised hierarchical clustering analysis on the basis of 27 methylation markers

Shen L. et.al. PNAS 2007;104:18654-18659

©2007 by National Academy of Sciences

P16

MLH1- Esporádico MLH1- Lynch

Mut. Germinal

MLH1

MLH1-Esporádicos

N % n % Odds ratio P

IHC p16 Pérdida Normal

010

0100

1430

31.868.2

1.5 (1.1-1.8) 0.03

Paya: Clin Cancer Res (aceptado)

Am J Surg Pathol 2006;30:1491–1501

Vía Serrada•Las lesiones serradas con potencial de progresión maligna son CIMP+

MLH1

Poliposis Asociada a MUTYH• Autosómica recesiva• Gen MUTYH

– Mutaciones: Y165C y G382D • 8-18% de poliposis atenuadas APC-• ¿Mutaciones pérdida de expresión IHQ?1 (no

reproducido)

1 Di Gregorio: Gastroenterology 131:439–444 (2006)

MUTYH Reparación por excisión de bases

– Corrige A apareadas incorrectamente con 8-oxoG, (producto mutagénico del daño oxidativo del ADN)

– Si no se corrige: Mutaciones G:C T:A– Fenotipo: Poliposis adenomatosa atenuada o Poliposis Mixta

(Hiperplásica/Adenomatosa)

Gastroenterology 2008;135:2014–2018

CLASIFICACION CLASIFICACION MOLECULARMOLECULAR

Oncogenetic tree model for somatic alterations in 971 colon tumors from a population-based seriesGenes, Chromosomes & Cancer 48:1–9 (2009)

Comparison of the genetic alterations among the three clusters

Shen L. et.al. PNAS 2007;104:18654-18659

©2007 by National Academy of Sciences

CCRSUBTIPOS MOLECULARES

Tipo Genética Precursor Frecuencia

1 CIMP-H

MSI-H

BRAF +

Pólipo serrado 12% Inestable esporádico

2 CIMP-H

MSS/L

BRAF +

Pólipo serrado 8% Metilado estable

3 CIMP-L

MSS/L

KRAS +

Pólipo serrado

Adenoma-carcinoma

20% MGMT metilado

4 CIMP –

MSS

KRAS +

Adenoma-carcinoma 57% Estable convencional

PAF, MUTYH

5 CIMP –

MSI-H

Adenoma-carcinoma 1-3% LynchJass JR:, Histopathology 2007, 50:113-130

El carcinoma de colon es más heterogéneo a nivel molecular que histopatológico

Clasificación de JassCaracterísticas moleculares, clínicas y morfológicas

Jass JR:, Histopathology 2007, 50:113-130

Tipo Genética Precursor Frecuencia

1 CIMP-H

MSI-H

BRAF +

Pólipo serrado 12% Inestable esporádico

2 CIMP-H

MSS/L

BRAF +

Pólipo serrado 8% Metilado estable

3 CIMP-L

MSS/L

KRAS +

Pólipo serrado

Adenoma-carcinoma

20% MGMT metilado

4 CIMP –

MSS

KRAS +

Adenoma-carcinoma

57% Estable convencional

PAF, MUTYH

5 CIMP –

MSI-H

Adenoma-carcinoma

1-3% Lynch

1,2 4,53

EGFRMAPK

KRAS, BRAF

EGFR• Receptor trans-membrana con actividad tirosín-quinasa

perteneciente a la familia erbB (EGFR, erbB-2, erbB-3, erbB-4)

• Activa diversas vías de señalización:– PI3K/Akt– Ras/Raf/MAPK

EGFR es diana terapéutica en CCR

• EGFR sobre-expresado en 80% de CCR

• Factores predictivos de respuesta a anti-EGFR– IHQ: no– Mutaciones KRAS: sí1

– Mutaciones BRAF: si2

• Ac-anti-EGFR (cetuximab y panitumumab) aprobado sólo si KRAS no mutado

1. Cancer Res 2006;66:3992–52. Cancer Res 2007;67(6):2643–8

KRAS es factor predictivo de respuesta a anti-EGFR

• Mutado en 30-40% CCR (codones 12,13)• KRAS mut: activación constitutiva, independiente de

EGFR

KRAS mut

KRAS wt

J Clin Oncol 2008, 26:1626-1634

Jimeno et al, J Clin Oncol 09

BRAFBRAF

• Proteína-quinasa familia RAF

• Vía RAS/RAF/MAPK – Proliferación– Diferenciación– Apoptosis

• Mutaciones Ras-Raf mutuamente excluyentes

BRAF V600E está ausente en Síndrome de Lynch

• BRAF V600E– presente en 11% CCR– un 40% son IMS+

• No mutaciones en Síndrome de Lynch1

– Útil como criterio de exclusión

1 Clin Cancer Res. 2004 Jan 1;10(1 Pt 1):191-5

Algoritmo Unidades Consejo Genético C. Valenciana

BRAF V600E incorporado a algoritmos de identificación de Síndrome de Lynch

Copyright © American Society of Clinical Oncology

Di Nicolantonio: J Clin Oncol; 26:5705-5712 2008

KRAS and BRAF mutations correlate with lack of response to treatment with monoclonal antibodies targeting EGFR

Formas Hereditarias de CCRGen Síndrome Patrón

HerenciaVía

APC Poliposis Adenomatosa Familiar (PAF)

Dominante APC Genes supresores de tumor

Axina2 Poliposis Atenuada

Dominante APC

STK11 (LKB1) Peutz-Jeghers Dominante PI3K

BMPR1A Poliposis Juvenil Dominante SMAD

SMAD4 (DPC4) Poliposis Juvenil Dominante SMAD

MUTYH Poliposis Atenuada

Recesivo BER Genes mantenimiento estabilidad ADN

MLH1, MSH2, MSH6, PMS2

Lynch Dominante MMR