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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



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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


CIMP y BRAF



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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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CH3(+) CH3(-)

MSI CM Clase 2

(15%) CM Clase 4

(5%)

MSS CM Clase 3

(10%) CM Clase 1

(70%)


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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• 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



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• 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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• Diferenciación pobre • Linfocitos

intratumorales • Patrón serrado • Mucinoso • Borde expansivo • Heterogeneidad

morfológica • Escasa gemación

tumoral • β-catenin: membrana • Pólipos serrados



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Lesiones serradas colo-rectales


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Metilación ADN – Mutación Metilación ADN – Vías


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• 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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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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• 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


• 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



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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

http://www.biomedcentral.com/1471-2164/4/21/figure/F7


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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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