Los genomas del cáncer(Proyecto Genoma Leucemia Linfática Crónica)(Proyecto Genoma Leucemia Linfática Crónica)

Carlos López-Otín(Consorcio LLC-ICGC)

Consorcio Internacional del Genoma del CáncerGenoma del Cáncer

Objetivos

Identificar las alteraciones genéticascausantes de los 50 cánceres masfrecuentes

Mínimo de 500 pacientes por cáncerMínimo de 500 pacientes por cáncer

Nuevas dianas para el diagnóstico y elNuevas dianas para el diagnóstico y el tratamiento de los enfermos

Nuevos fármacos basados en lasalteraciones genómicas de los tumores

International Cancer Genome Consortium (2012)( )

47 Proyectos / 16 Jurisdicciones

Leucemia Linfática CrónicaLeucemia Linfática Crónica

• Leucemia más frecuente en los países• Leucemia más frecuente en los paísesoccidentales (35% leucemias)

• Leucemia que afecta a los linfocitos B• Leucemia que afecta a los linfocitos B• Enfermedad heterogénea con diferente

evolución clínica y biológica (IGHV)100

Ig mutations

• Tratamientos no curativos

• Alteraciones genéticas iniciales50

Surv

ival

g

Alteraciones genéticas iniciales

desconocidasMonths

0 100 200 300 400

0

p = 0.001

Secretaría de Estado de Investigación Desarrollo e Innovación

Hospital Clínico Universidad de Barcelona

Secretaría de Estado de Investigación, Desarrollo e InnovaciónInstituto de Salud Carlos III

Hospital Clínico, Universidad de BarcelonaUniversidad de Oviedo, IUOPAInstituto de Investigaciones Biomédicas August Pi I SunyerUniversidad de BarcelonaCentro de Regulación GenómicagInstituto Catalán de OncologíaCentro Investigación Cancer, Hospital Universitario (Salamanca)Centro Nacional Investigaciones OncológicasBarcelona Supercomputer Center (BSC)Universidad de Santiago de CompostelaUniversidad de Santiago de CompostelaUniversidad de DeustoHospital Universitario Central de Asturias, OviedoHospital Clínico de Valencia Hospital Marqués de Valdecilla SantanderHospital Marqués de Valdecilla, Santander

Red de Investigación Cooperativa del Cáncer (RTICC)Redes Nacionales del Banco de DNA y de TumoresInstituto Nacional de Bioinformática (INB)

Consorcio ICGC CLL

Centro Nacional de Analisis Genómico (CNAG)

Consorcio ICGC - CLL

Estrategia de trabajoen el Consorcio del Genoma de la LLC

Paciente

en el Consorcio del Genoma de la LLC

PacienteHospital

MuestraMuestrade sangre

Impactoclínico 4

MBC-like CLLs (n=52)Intermediate CLLs (n=19)NBC-like CLLs (n=43)

P = 2 x 10-8

Separacióncelular

P 2 x 10

celular

E t ió d

Validación(laboratorio)

Extracción deADN y ARN

SecuenciaciónAnálisis de datos

(CNAG)Información(BSC)

4 casos de LLC2 agresivos2 agresivos2 indolentes

Genomas Completos

ADN Normal / Tumor

MutacionesAlgoritmo Sidrón

Estudios Clínicos > 300 pacientes

Estudios Funcionales

Perfiles Mutacionales en LLC

• Genomas completos de 4 pacientes con LLC: 1.000 mutaciones / tumor

• 10 mutaciones / tumor en regiones codificantesPuente et al, Nature 2011

10 mutaciones / tumor en regiones codificantes

Ganancias y pérdidas genómicas en CLL

Chromosome 13 Chr. 6C

LL4

CLL

3

CLL

1

CLL

1

hsa-mir-15a

hsa-mir-16-1

C C C C

Chr. 1 Chr. 2 Chr. 3 Chr. 6 Chr. 12-13q14.2-q22.1 -13q14.3 (HD) -13q14.2-q14.3 -6q14.1-q22.2

CLL2

+1q21.1,+1q25.2 +2p16.1 +3q26.2 +6q15-q16.1 +12q13.13-q13.2

Genes mutados de forma recurrente en LLCGenes mutados de forma recurrente en LLC

Gene MutationMutated cases /

total

Overall frequency

(%)

Frequency in IGHV-

unmutated (%)

Frequency in IGHV- mutated

(%)

NOTCH1P2515Rfs*4Q2503*F2482Ffs*2

29/2551/2551/255

12.2 20.4 7

MYD88 L265P 9/310 2 9 0 8 5 6MYD88 L265P 9/310 2.9 0.8 5.6

XPO1 E571KE571G

3/1651/165 2.4 4.6 0

KLHL6F49L/L65PL90FL58P/T64A/Q81P

3/160 1.8 0 4.5

Puente et al, Nature 2011

NOTCH1 mutations in CLL

NTM

Cleavage site

Ca

P2515Rfs*4

Q2503*F2482Ffs*2

NOTCH1 mutations in CLL

N

NTM

EGF-like repeats LNR RAM ANK PESTC

ICNNEC

b DTX3

NTM

NOTCH1-unmutatedNOTCH1-mutated

cb

Jurk

at

DTX3HES1

NOTCH4CTBP1

PSENENDVL2DTX4

NOTCH2APH1ANCSTN

CREBBPDVL3

NOTCH1-mutated NOTCH1-unmutated

α-tub.

DVL3NCOR2PSEN1

JAG2NOTCH1

JAG1DTX1

ADAM17MAML2EP300NUMB1d e U

NUMBL

f sur

viva

l0.6

0.8

1NOTCH1-unmutatedNOTCH1-mutated

d e

ntag

e

** ** ***

Prob

abili

ty o

f

0.4

0.2 *

Perc

en

5 10 15 20 25 30A B C

Binet StageHigh

ZAP-70HighCD38

UMIGHV Years

0

Puente et al, Nature 2011

Mutaciones somáticas en el exoma de 105 pacientes con CLL

Quesada et al. Nature Genetics 2012

• Secuencia del exoma completo de 105 pacientes con LLC

• Identificación de 1.246 mutaciones somáticas que afectan a 1.100 genes

• 78 genes con mutaciones en más de un paciente

• Los múltiples genes mutados se agrupan en un número limitado de rutas

• Las distintas mutaciones se asocian a grupos clínicos diferentesg p

Quesada et al. Nature Genetics 2012; Quesada et al. New Engl J Med 2012

Genomas del cáncer: implicaciones biológicas y clínicasEpigenomas y transcriptomas

Reprogramación masiva del epigenoma en LLC

DNA methylation level≥0.95 <0.60

onle

vel

1 ≤-0 25 ≥0

DNA

met

hylat

io0

≤ 0.25 ≥0DNA methylation difference

(Kulis et al., Nature Genetics Octubre 2012)

Implicaciones clínicas del estudio del epigenoma de la LLC

IGHV

15%

U-CLL M-CLL CD5+ B cells Naive B cells Memory B cells IgA/G+ Memory B cells IgM/D+

V somatic m

utation

0%

100%

DNA methylation

100%

0%0%

LLCs de células B naïve LLCs de células B memoria LLC intermedias

NBC-like CLLs (n=43)

MBC-like CLLs (n=52)Intermediate CLLs (n=19)

Implicaciones diagnósticas:La epigenética clasifica lasleucemias en tres grupos

Years0 5 10 15 20 25

P = 2 x 10-8

leucemias en tres gruposcon diferente curso clínico

Nuevo modelo de desarrollo de la leucemia linfática crónica

Diferenciación normal de linfocitos B

Célula plasmática

Linfocito B naïve

eucé

mic

a Linfocito B memoria

orm

ació

n l

Tran

sfo

LLC de buen pronóstico

LLC de peor pronóstico

Consorcio LLC-ICGC l i ticonclusiones y perspectivas

Estudios clínicos y patológicos

Secuenciacióny análisis funcional

Estudioscomplementarios

Incorporación pacientes Validación de mutaciones

Impacto clínico

Genoma, ExomaEpigenoma

Mutaciones recurrentes

Transcriptoma (RNAseq)Variantes estructurales

MicroRNAsAlteraciones epigenéticas

Relevancia funcional

Almacenamiento y distribución de los datosAlmacenamiento y distribución de los datosCoordinación con otros proyectos genoma del cáncer

Universidad Oviedo

Hospital ClinicUniversidad Barcelona

CIC, H.U.SalamancaUniversidad SantiagoCRG

ICO CNIO, MadridCNAG, Barcelona

Universidad SantiagoUniversidad Deusto

BSCHospitales Universitario Central de Asturias Clínico de Valencia Marques de Valdecilla

International Cancer Genome Consortium - Leucemia Linfática Crónica

Hospitales Universitario Central de Asturias, Clínico de Valencia, Marques de Valdecilla