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Biomedicina molecular,oncogenes y cáncer humano

Patricio Gariglio V idal"

Bíoweeb'cine Molecular, Oncogenes andHuman Cáncer

Abstraer This artick offtn a gsneral iníroditíüún lo tberoleplí^d moltailar biolog/ as appUtd lo mediailrtseanh. in ourimderslaiiding ofcauctr. Inparlicular, Irtview receñí norkcarried oulby my researvh gnup, astttll as lyothergroups around tbe mrld, bearing on ihsnlationsbip beuveen che aluralions in certain celiniargenesand tísephenomenon ofcañar, andihe roleplayeó bycertain anises in the developaent ofhuman canars.

I. Biomedicina molecular

La biomedicina molecular, que emplea las herramientas de la biología molecular, es una nuevainterdisciplina bien establecida, cada vez más necesaria para la solución de problemas médicos deinterés actual.

En este momento, las diversas áreas de la medi

cinaavanzanapoyadas en los logros obtenidos enla biomedicina molecular, puesto que esta disciplina ayuda a entender, diagnosdcar y tratar enfermedades tan distintas como las cardiovascula

res, hepáticas, renales, hereditarias, etcétera. Elcáncer en general y las neoplasias genitales en

particular, no escapan a las bondades y espei-anzasque ofrecen la biología molecular y la ingenieríagenética, tanto a pacientes como a médicos.

En México, el cáncer ocupa el segando lugar

como causa de muerte de la población en generaly representa un serio problema de salud; el cáncercervicouterino (CaCu) en mujeres y las leucemiasen niños y jóvenes son frecuentes. Con base en lo

anterior, resulta importante tratar de entender lasbases moleculares de esta enfermedad, diseñar

sondas para el diagnóstico y elaborar estrategiaspara su prevención y terapia.

Ij3s avances de la biología molecular y de la in-^niecía genética permiten el aislamiento y caracterización funcional de oncogenes y antioncoge-nes, los cuales están involucrados en el desarrollo de las distintas neoplasias. También los avances de la virología molecular lian ayudado a entender cánceres, tales como el CaCu, en los queinteivienen vinas tumorales. De esta forma, los

descubrimientos recientes en el campo de la biomedicina molecular, y en particular de la oncología molecular, han permitido que médicos, clínicos, virólogps, bioquímicos y biólogos de todo tipo se integren y liablen un lenguaje común respecto al cáncer humano.

Nuestro laboratono ha trabajado con virus Cu-

morales y con la estructura y expresión de oncogenes, tanto viches como celulares. Estos estudiosnos han llevado al desarrollo de métodos preventivos y de diagnóstico molecular. Asimismo, liemos tratado de entender algunas de las propiedades de los antioncogenes (^ncs supresores detumores) y de sus respectivas proteínas antionco-génicas. En lo siguiente se explicarán brevemente

las bases de estos estudios y los logros alcanzadoshasta el momento.

II. Virus tumorales cotno modelo de cáocer

El material genético de una célula de mamífero escomplejo y posee más de 100 mil ^nes; sin embargo, el Virus del Simio 40 (SV40) es un excelente modelo para estudiar transcripción, replica-

' hmsüffuhr ilei C!N ^ESTA t-'-JPN,E-mail: álÍol@lombda-ftiu.w¡etslav-mxAgradi;;n a! CONACYT, PNUD, UN¡DO, tu apoyo para¡letwa cobo t! trabajo de mnilro laboratorio, asi como a la "Asofioáón Lic.AarÍH Saett^ G."y la crpcda semtarial ck P'irwiea Ramirt^.

O

CIENCIA ER60 SUM 183

FIGURA 1. AnTIGES'O T GRrtKSE: PROTE•^¡A OWOCE.'^iCft DE 708 AyiNOAC-COS, CCD.ncADA POR SV40. ESTA PROTEINASE UNE Aj. ONA EN E-

Origenoe ReplicacOn de SV-IO y se Asocia a Varias ProteínasCelulares, Entre las oue Destacan la DNA Polim£Rasa(ala que activa) y las

Proteínas Antioncogénicas pRsvpSS (a lasque inhibe).

Antigeno T de SV40

SLN(126-132)

pol <C Rb

DEDOSde Zn

(302-320)

Pol tt, p53Unión a DNA ATPosa

1 62 102 115 131 259 418

Helicasa517 62

ción y transformación en células eucariónticas,esto se debe a que posee un pequeño genomaque codifica sólo cinco proteínas y, por lo

Nucleosomof

'•,K- jv/v-A.-'v;--.':?:'"= RNA Polimerosa

184 CIENCIA EROO BUM

tanto, debe usar toda la maquinaria enzimáticacelular para transcribirse y replicarse-

La proteína más importante codificada porSV40 es el antigeno T, responsable de varias actividades: estimula la proliferación celular, inducesíntesis de ADN en células en reposo, inmortaliza

células primarias, transforma células e induce tumores en animales (figura 1). El antígeno 'f esfundamental en la replicación viral porque se une

a la ADK polimerasa-primasa y a otras proteínascelulares importantes, tales como los productosde los genes supresores de rumores p53 y retino-blastoma, También regula la transcripción de ge

nes celulares y virales.

El SV4Ü, además de poseer un reducido genoma, durante la infección lírica de una célula produce medio millón de copias prácticamente idénticas (minicromosomas de SV40), Descubrimosque sólo 1% de los minicromosomas es activo entranscripción y demostramos, en forma paralela,que estos j^nomas virales activos tienen la mismaestructura que el resto de la cromatina viral o celular (Gariglio elal-, 1979); es decir, contrario a loque se pensaba, las iiistunas no son inhibidorestransci'ipcionales y pueden compactar en una es-

tmcnira nucleosomal a genes tnuTscripcional-mente activos (figura 2).

El Dr. .'Mejandro García Carranca (profesordelInstituto de Investigaciones Biomédicas de laUNA^f), durante su trabajo de maestría en nues

tro laboratorio usó el modelo de S\'4ü para determinar que la subespecie alntmente fosforiiadade la ARN polimerasa 11 es ta que transcribeARN mensajero (Gamía el aL, 1986). Respecto a

esto, es necesario mencionar que existen tres sub-

BiOMEDiciNA Molecular, ONccoeNES v CAncer Humano

especies de ARN polimerasa II, conocidas comoLIO, IIA \' 113. La diferencia entre éstas reside en

el extremo carboxiterminal de la subunidad de

mente fostbnlado en la subespecie IIO, hipofos-forilado en IIA y ausente en IIB. En los minicto-mosomas de SV4Ü activos en transcripción, determinamos que la subespecie IIO predomina,aunque existe una pequeña cantidad de ARN polimerasa IIA {íbid.)- Estos estudios concuerdvuicon observaciones recientes (Dalimus, 1995) queindican que la sub-especie IIA es la que reconoce la región promotora y la IIO es la quetranscribe, es decir, la polimerasa IIA debe fos-

forilarse para iniciar el alargamiento de las cadenas de ARN (figura 3).

Por otro lado, hemos podido purificar los mini-cromosomas activos en replicación, los cuales representan 5% del total de los minicromosomas deSV40 (Miranda eí ai, 1992); esto nos ha permitido

el estudio directo de proteínas celulares (antígenonuclear de pi-olifecación celular, topoisomerasas,.ADN polimerasas) y virales (antígeno T) asocia

das a los compleios de SV40 activos en replicación.

En paralelo con estos estudios, determinamos'que el poliomavims (perteneciente a la familia delos papovavirus, al igual que SV40 y los papilo-mavinjs) usa estrategias para evitar la expresión

de genes tardíos y favorecer aquella de sus onco-genes durante la inducción de tumores (TalmageetaL, 1992).

Empleamos diversos murantes del viruspolioma para entender el mecanismo molecularpor el cual este viius causa cáncer en roedores; eneste sentido, nuestro proyecto en colaboración

con el Dr. Tilomas Benjamín se encamina a encender la cooperación entre los oncogenes viralesy celulaies en el desarrollo de neoplasias murinas.

III. Estructura y expresión de

protooncogenes y oncogenes

Los conocimientos y tecnología adquiridos ensistemas modelo de cáncer se han aplicadoen forma paralela en humanos, con el fin de entenderlas bases moleculares de esta enfermedad.

El descubrimiento de los protooncogenes(genes normales) y de los oncogenes en ia década

pasada, lia permitido explicar el cáncer a nivelmolecular debido a que los oncogenes representan formas mutadas de genes celulares normales,y ellos indican claramente los blancos genéticos

FIGURA 3. CCiO TRANSCiPOONAtae LA RMAPolimesasa II, Donde se Eneatítan las

Etaaas cel Ciclo Q'je en PRincípio Podrían ser Reguladas por una Fospcrilaoón

Reversible del Dominio Carboxv Terminal (DCT). La Forma Desfosforilada de la RNA

PoiiMF.RASA It (RNAP iiA) Reconoce a la RegOn Promotora, Luego el OCT se fos-

FORiLA YLA Forma Fosforiladade laRNAPolimerasa ii (forma IIO) Podría Transcribir

el oru. CON LOQUE SEAlARGAN LAS CADENAS DE RNA,

d-I

Promolof

RNAP lio RNAP lio

que se alteran por agentes cancerígenos. Cuando

los protoonco^nes se alteran moiecularmente, setransforman en oncogenes activados; entre las alteraciones más frecuentes tenemos: mutación, rea-

rreglo génico y amplificación. Los protooncogenes desempeñan funciones importantes para elcrecimiento celular, debido a que codifican pacafactores de crecimiento, receptores a dichos factores, transductores de seriales y proteínas nuclearesque actt'ian como factores de replicación o detranscripción, al activar genes importantes en elcrecimiento normal de la célula. Por ejemplo, laproteína myc se localiza en e! núcleo y participatanto en la replicación del genoma celular comoen la regulación de la transcnpción genérica; laproteínaras se asocia a la membranacitoplasmáti-ca y envía señales mitogénicas al interior de lacélula, es decir, acti'ia como transductor de seña

les; los productos de los protooncogenes jmi yfoitambién se localizan en el niicleo celulary formanel heterodíiTiero jun-fos conocido como AP-1, el

cual es un factorde transcripción importante.Respecto a productos de protooncogenes que

actúan como factores de crecimiento, podemosmencionar a la proteína c-sis, que es homologa ala cadena B de! factor de crecimiento secretado

por las plaquetas (o PDGF por su siglas en inglés). El producto del protooncogen mu es un receptor de factores de crecimiento,que posee actividad de cinasa especifica de tirosinas. Se ha de-

1. En colíiboración conlliom.-is L. Benjuniúi (I-ínivard Medicnl Sdiool, Boston,

MA), Maitricb SalceLio y Luz Maiía Rniigel,

ciencia ER60 SUM 185

CIENCIAS OE LA

|>CKII

CACGT6

Tronscripcion

terminado que una amplificación del gen mu(llamado también c-erb B-2) en cáncer mamario, secorrelaciona con tumores más agresivos.

rv. El gen c-myc

El gen c-myc se. encuentra frecuentemente -.ilteradoen cáncer humano. Este protooncogen consta detres exones, separados por dos intrones largos yademás posee dos rejones promotoras (Pl y P2)ydos sitios CAP de iniciación de la transcripción.El tamaño de los ARN mensajeros (ARNm), codificados por c-myc, es de 2,030 y 2,200 bases, sintomar en cuenta la región poli-A. Los exones 2 y3 del ARNm de myc, codifican para una proteínade 439 aminoácidos.

Por otra parte, en la región amino terminal delas proteínas myc (N-myc, c-myc y L-myc), existen dominios importantes: un dominio de actividad transcripcional (aminoácidos 1 a! 143), unaregión de inhibición de la diferenciación y una región que determina la unión a la proteína codificada por el gen retinoblastoma (pcoteína Rb), delaminoácido 41 al 178.

2, Varios invcscigildores de nuestro grupo estudian la cstiuciiirii yexpresión deoücogenes y anlioncogenes, en rumores cen-icalcs y en iíireas celularesderivadas deellos, obtenidas enel laboratorio dci doctor Beny Vt'ciss (ENEP,

Zaragoza).

186 CIENCIA ERGO 9IIM

Las interacciones entre proteínas oncogénicas(myc) y antioncogcnicas (pRb) deben tener im

portancia en el control transcripcional de genesrelacionados con la proliferación celular. Nuestrogrupo ha determinado, en CaCu, la incidencia demutaciones en la región de c-myc, que define launión a pRb. La región carboxlceiminal presenta una región básica, seguida de una región con

estructura helicoidal (del aa 369 vil 410) y unacremallerao cierre (zipper) de leucinas (del aa 411al 439)i estas regiones son fundamentales en launión de la proteína myc al .ADN y en la dimeri-zación con otra proteína celular. También encontramos que la proteína myc fonmn heterodímeroscon la pcoteína max, los cuviles se unen a secuencias CACGTG, presente en regiones promcnoras,

así como que una sobreexpresión de myc lle\'a alcambio de los homodímeros max-max a hetero

dímeros myc-max, y cambia una represión génicaen una actir-ación (figura 4).

Asimismo, para que myc induzca apoptosis(muerte celular programada) re<|uiere de la interacción con max. En ese sentido, la proteína madtíimbicn interactúa cijn max, pero no con myc;

mady myc conpiten por la unión a max, por lo queel compleio mad-miix es un represor tnuiscnpcional.Mad podría ser unvi prcjteína annoncogénica, puestoque se opone a la función proliferariva de myc

La expresión de c-myc depende de factores decrecimiento y aumentvi con la entrada de las células al ciclo celular, lo que sugiere que la expresiónde este gen puede ser un componente de la proliferación celular normal. Se ha visto que la proteí

na myc participa en la replicación del ADN y enla ti^anscripción de genes que controlan el crecimiento celular. Además, recientemente se ha de

terminado que c-myc induce vpoptosis en fibroblastos derivados de suero o en otras células queestán bloqueadas en proliferación por drogas ocitosinas antiproliferativas.

Hace vanos años deteiminamos que los onco-

genes celulares ^or ejemplo, c-// '̂¿) juegan un papel importante en el desarrollo de CaCu (Gariglioet ai, 1987 y Ocadiz el ai, 1987). En aproximadamente 80% de los tumores cervicales invasores,

el gen c-myc está amplificado y/o rearreglado; smembargr;, estas alteraciones comienzan en etapaspreinviisoras del cáncer de cérvix. Es posible queen algunos rumores ceivicales las alteraciones observadas en nuestro laboratorio tengan algo quever con una disminución de apoptosis y, por lo

tanto, con el desarrollo del tumor.^

BroMEDiciNA Molecular, Oncosenes y Cáncer Humano

V. El geD J^s

Otro oncogen ¡nuy importante en c! desarrollo delcáncer humano es rar. La familia de genes rtjs está

formada por tres muy relacionados: Ha-ras. Ki-rast N-ras, los cuales se han caracterizado como

potencialmente transformadores que codificanproteínas p21 ras (de 189 aa). Estos tres adquie

ren el potencial transformante cuando, a causa deuna mutación puntual, se altera un aminoácidode la proteína en una posición crítica (aa 12, 13,59, 61 o 63). En muchos tumores humanos y líneas celulares derivadas de ellos, se han encontra

do genes ras activados que presentan mutacionesfrecuentes en la posición 12 de p21 ras (tabla 1).Desde hace varios años se sabe que ras actúa como transductor de señales del exterior al interior

de la célula. La activación de receptores con acti

vidad de tirosina cinasa —tales comoaquellos parael factor de crecimiento epidermal (EGF), el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF),la insulina o el factor de crecimiento neural

(NGF)-, transforma el complejo inactivo deGDP-ras en el complejo activo GTP-ras (figura5). Esta activación es precedida de la autofosfoti-lación del receptor y de la asociación del receptorfosforilado con proteínas de! citoplasma (proteínavidapcadota Grb2 y el factor de intercambio denucleótidos Sos). Estos datos definen una vía porla cual algunas tirosina cinasas actuán a tnivés de

ras, para controlar el crecimiento y la diferenciación celular, y probablemente llevarán a entendermejor la ti-ansformación neoplásica. Los descu

brimientos relacionados con oncogenes celulares(por ejemplo neu, mycy rar) permitirán, además, eldesarrollo de formas nuevas y racionales de tratamiento del cáncer humano.

VI. Presencia de papilomavinis humano(PVH) y expresión de oncogenes virales

-Algunos virus pueden contribuir al desarrollo detumores humanos al usar diferentes mecanismos

que van desde la estimulación de la proliferacióncelular hasta la inmunosupresión (Gari^io y Ran-gel, 1992). El virus del Epstein-Bait, de la hepatitis B, varios tipos de PVH y el vinas de la leucemia humana de células T, se asocian consistentemente a cánceres específicos, sin embargo, la infección con estos virus no es suficiente para inducir neoplasia. Los periodos largos de latencia(varias décadas) entre la infección y el desarrollo

Vei, A hohcmc Oo», .ruLiQ

Oncooen Origen CodonAfectado CambiodeBase CaueiodeAa

CANCER oe UEJCA

CANCER Mamario

CANCER DE PULMON

NEUROBLASTOMA

CANCER DE PULMON

CANCER DéPULMON

CANCER DE Colon

de un carcinoma, así como el bajo número de in

dividuos infectados que desarrollan cáncer, sugieren que se necesitan otros factores para quese origine un tumor maligno después de la infección viral.

Algunos tipos de PVH son considerados comofactores de riesgo en cáncer genital. Con base ensu asociación con CaCu, los PVH genitales sepueden clasificar en grupos de bajo riesgo (tipos 6y 11), riesgo intermedio (31, 33 y 35) o alto riesgo(16 y 18). Los PVí-I tienen ADN de cadena doble,circular y formado por alrededor de 7,900 paresde bases; su genoma es organizado de una forma

rRECEPTCÍÍSXINACTIVOS

ACTIVACidNDE RECEPTORES

PLC SH2 ÍP)

OTRAS ^^ENZIMAS 'AOAPTADORAS

RAS INACTIVO

CASCADA

OE CINASAS

CIENCIA ERCO SUM 187

similar, con ^nes de expresión temprana (E) yotros de expresión tardía (I-) (figura 6), codificados por la misma cadena de DNA (es decir,

transcritos en un solo sentido). La regón que precede a los genes tempranos se llama región larga

de control (IILC o LCR) y contiene secuencias

promotoras y aumentadoras de la ti-anscripción,así como secuencias que controlan el inicio de la

>•/ < / i* L» ^'i I « »f^ , ¡

\ kJy J

INTESRACiON AL

GENOMA CELULAR

EZ AUSENTE

AUMENTA

EXPRESIONDE E6 Y E7

teplicación. La región temprana codifica paraproteínas que se necesitan en la replicación delgenoma viral (El, E2) y una proteina (£2) quepuede actuar como activador o represor de latranscripción de los oncogenes virales (E6, El).

3. 0>n la participación del doctoi Efrain Garrido y Rocío Zamoraiio, y encolaboración con elgrupo del doctor Alejandro García C.

188 CIENCIA ERCO SUM

Entro las evidencias de que algunos PVH estáninvolucrados causalmente en CaCu, tenemos; 1) el

ADN viral se encuentra entre 80 y 90% de dichos

tumores; 2) el ADN de PVH se integra al genomacelular, con la consecuente inactivación del genE2 que favorece la expresión de los oncogenes virales E6 y E7; 3) en tumores y líneas celulares de

rivadas de carcinomas cervicales, se encuentra

ARNm y proteína de los oncogenes E6, H7; 4) seha demostrado que E6 y E7 (provenientes de losPVH 16 o 18) son capaces de inmortalizar cultivos primarios de queratinocitos humanos y detransformarlos en cooperación con el oncogen rasactivado. Además, al cultivar durante largos tiempos las células inmortalizadas por E6 y E7, éstasdan origen a clonas malignas, lo que sugiere queun celular (posiblemente mje o ras, o ral vezp?J) se modifica en dichos cultivos.

En cuanto a la integración del genoma vital alADN celular, cuando la lesión progresa de pre-cancerosa a cancerosa, vale la pena destacar que laintegración en el genoma celular es al azar, aunque en algunos casos nuestro grupo ha encontrado que ocurre dentro o muy cerca del gen c-myc, locual sugiere que tanto PVH como oncogenes celulares actir-ados participan en CaCu(Gaii^io et aL, 1987 yOacadiz í¡ al., 1987); porotraparte, el .ADN viral se rompe en la región E1-E2,con lo cual se inhibela síntesis de la proteinaE2 yse estimula la expresiónde los oncogenes virales.

En un trabaio reciente^ encontramos que estaproteína actúa como inliibidor de la transcripciónde los onco^nes virales de los PATl genirales dealto riesgo, pero activa aquella de los papilomavi-rus cutáneos (Guido elai, 1992). Es decir, la integración del genoma viral con la consecuente iníii-bidón de la expresión de E2, favorece la expresión de los oncogenes de PVH genitales y porconsiguiente el desarrollo de un carcinoma. Eneste estudio nos dimos cuenta que la distanciaentre la cajaTATA y el sitio de unión proximal dela proteína E2 al ADN juega un papel importanteen la inhibición de la expresión de los oncogenes

virales E6 y E7. Al usar técnicas de ingeniería genética, hemos terminado un estudio sobre el mecanismo fino de interacción entre E2 y TFIID(factor transcripcionai que se une a la caja T.A-TA). Con base en lo anterior, podemos concluirque la integración de! genoma viral al DN.A celular es un paso importante del desarrollo de CaCu.y se apoya así la hipótesis del desarrollo del eán-cer en etapas múltiples.

BiOMEDiciNA Molecular, ONCOdENES y CAncer Humano

Nuestro gaipo"* ha analizado (mediante mu-ragénesis dirigida, retavdamicnto de oiigonu-oleótidos y ensayos de actividad CAT) la importancia de tos sitios NF-1 presentes en ia región LCR de los PVH, sobre la expresión delos oncogenes virales.

VIL Participación de aotíoncogeoes en cáncer humano

'iuiuido se fusionan células iionnales y tumorales,frecuentemente la célula híbrida pierde el carácter

aimoval, e indica que a la célula neoplásica le faltaun gen reguiador negativo del crecimiento y quees posible recuperar diclio control al fusionarlacon una célula normal. Estos genes de regulaciónnegari\'a del crecimiento se llaman ^iies supreso-

res de tumor o antioncogenes, uno de los más

estudiados es el retinoblastoma {Rh). La pérdida o inactivación de predispone al desarrollode retinoblastomas y osteosarcomas.

La proteína retinoblastoma (pl05-Rb) es uno deios blancos celulares de proteínas oncogénicas virales. Así, se han encontrado complejos fomiadosentre pl05-Rb y el antígeno T grande de S\'4(), obien, entre pl05-Rb y el producto del onco^n E7de los PVH tipo 16 o tipo 18. En todos los casos,las oncoproteínas virales inactivan a pl05-Rb, locual favorece el crecimiento descontrolado de las

células. La interacción de proteínas oncogénicasvirales con una proteína celular común, sugirió laexistencia de un complejo entre myc y pl05-Rb,el cual se reportó recientemente (verapartado IV).

Otro antioncogen importante es pS3. Estudiosepidemiológcos han indicado que entre 50 y 60%de ios tumores malignos poseen mutaciones enpS3, es decir, éste es el gen que se encuentra másfrecuentemente mutado en cáncer humano

(Hollstein ei ai, 1991) (figura 7). Las mutacionesen el genp53 se reflejan en una proteína con vidamedia larga; después de su síntesis, la proteínap53 mutada no se degrada rápidamente, comoocurre con p53 silvestre y se acumula en las célu

las. La proteína p53 mutada inactiva a la p53 silvestre, al formar complejos multimcricos con ella.-M parecer, la forma fosforilada de p53 es la queinlúbe el ciclo celular (figura 8), es decir, laque detiene el crecimiento de la célula (forma an-tioncogénica); esta modificación postranscripcio-nal ocurre en la fase G1 del ciclo celular y estámediada por la cinasa p34 cdc2 (Ullrich ct ai,1992a y 1992b).

Trúr>soelivocio'n

PAb laoi32 79

S«cw«neio PEST

- Mutocions^ frecuentes•en cáncer

UAtOA al dn(«9«ne T

QJ § [¡13 ¡U

Unión o DNA

PAb 421370—378

OlieomerizociOft346 593

MEEPQSOPSV6PPLSQ£TF5DlWKLLPENrM.SPlFSOWilBBlJil iLPNNlSSSPOPKKK UPCTeSPOS»

(b (P) (£) ©T 15 S7 315 39i

• Regionesconservadas

TronsQctívoclon

La proteína oncogénica E6 de los PVI-i de alto

riesgj forma un complejo con p53 y destruye rápidamente a esta proteína antioncogénica(Scheffner el ai, 1990); es posible que el efectooticogénico de los P\T-r resulte, en parte, de estecipo de interacciones. Al parecer las funcionesnormales de p53 y pRb se bloquean durante eldesarrollo del CaCu, ya sea por mutaciones en dichos antioncogenes o por interacción de las proteínas antioncogénicas con las proteínas E6 y £7

de los PVI-] de alto riesgo, respectivamente.®

VIII. Carcioogénesis en etapas múltiples

Estudios con virus tumorales indican que los oncogenes participan en las diferentes etapas deldesarrollo de un tumor maligno; algunos de estos\'iius poseen dos oncogenes que cooperan parainducir un fenotipo completamente tumorigénico.Hemos visto que los PVH poseen dos oncogenes

4. En colíibornción con F. Tliicny y M. Yaiiiv del Icisiiruto Pasicur de París y

con 1.1 parlicipiicióii de la dociorn EsilierLópez B.

5. En colnboracióii con los doctores Josepli DiPaolo (NIH, Bethesda, MD),

Luis AJvatcz S. y la uiaeslia Araccli Velixqiicz, lenniiiaiiios un estudio sobre

la cegiiinción Iranscripdoual negativa de los oncogenes E6 y E7 dePVH por

p53. En un estudio similar, con la pacticipación de Ertaíii G.irrido,

encontramos que la región de PVH posee un sitio E2F (factor <le

transctipción) y que pRb es capaz de bloquear dicha región ai inhibir la

expresión de los oncogenes virales. Es conocido que pRb pude unirse c

inaeüviir cl ¡actor E¿2F; por lo tanto, plameainos que Rb biliibe la expresióndelos oncogenes E6 y E7 dePVH porlainactivación de E2F.

CIENCIA ER60 SUM 169

y que las proteínas oncogénicas virales inaetivan aproteínas antioncogénicas celulares, lo que sugiereque cada encogen se especializa para inducir unaparte del fenotipo requerido en la trajisfonnaciónmaligna total. Este concepto fiic extendido a unbuen núinero de los oncogenes de origen celular.Así,ni los oncogénes raso sr^c, por separado, soncapaces de inducir una transfonnación completa,en tanto que los dos oncogenes juntos pueden alcanzar dicho resultado (figura 9). El descubrimiento de la colaboración entre oncogenes, ayudaa entender el mecanismo de la carcinogénesis enetapas múltiples.

Con base en lo anterior, debemos pensar quecada paso en el proceso de tumori^nesis reflejauna mutación que lleva a la activación de uno uotro encogen celular. Por lo tanto, pretendemosdeterminar el mecanismo por el que los oncogenes virales (E6 y E7 de los papilomavirus humanos) cooperan con el oncogen r¿is para transformar cultivos celulares primarios de queratinocitos;también estudiamos la participación de mjc y ras

en el desarrollo del CaCu. Es posible que en humanos deban alterarse 5 o 6 genes durante el desarrollo de un tumor malino. Además de onco

genes y antioncogenes, durante ei desarrollo de untumor se alteran varios genes involucrados en el

temible proceso de metástasis, pero el cáncer nosería un enemigo tan potente si pudiésemos ciwi-ttolar la metásnisis, es decir, la migración de células tumoi-ales al sistema linfático y sanguíneo,que frecuentemente origina tumores en distintoslugares del organismo, listo constituye el principal

problema clínico en cáncer, pues la remociiin deltumor primiuiu es, en la mayoría de los casos,

perfectamente factible. Junto con los doctoresMauricio Salcedo y Luis Benítez Bribiesca, se estudia el papel que el gen nm23 puede tener enmetástasis, originada de un CaCu. E! producto de^te gen se ha relacionado con la supresiónde metástasis ai varios carcinomas (por eiempioen cáncer mamario).

IX. Diagnóstico molecular y vacunas eo cáncer

El diagnóstico de las alteraciones genéricas(oncogenes, vintioncogenes y genes involucradosen la metástasis) es de gran importancia clínica ypermite un pionóstico acertado y el diseño denuevos métodos terapéuticosen cáncer humano.

Formo ProlíferativaPAb42lVie01*

Formo Anti-PreliferotivoPAb 421-/1801*

Formo Compleja

190 CIENCIA EflOO SUM

Bloncos

desconocidos

CambioConformoeional

Proteína Cinasa

Fosfotoso f

p53 mulante

Señal Positivo deCrecimiento

Formocion deComolejo

b-myb, PONA,

polimerasa <c,

otros blancos

Bloqueo del Crecimientoen G1

Antígeno TEtb,E6

Inhibición de la

octividod

de p53

Crecimiento Celular

BioMEDiciNA Molecular, Oncooenes y Cáncer Humano

Por ejemplo, es sabido que las células leucémicas que expresan oncoproteínas bíbiidas, taJescomo E2A-PbXl o bcr-abl, son de muy mal pronóstico. Afortunadamente, las alteraciones mole

culares de estas leucemias son específicas y es posible usar técnicas moleculares relativamente sim

ples para detectar genes híbridos o sus productosaberrantes. Esto permite un diagnóstico temprano

y un tratamiento apropiado en subtipos agresivosde la enfennedad.

Con la participación de Enrique Miranda y Mano Gutiénez (doctores del Hospital General deMéxico) hemos detectado, mediante el uso de la

tecnología de PCR, jdteraciones frecuentes del tipo E2A-pBX] y del tipo bcr-abl en niños leucémicos;estas alteraciones no siempre corresponden

con la translocación cromosómica esperada. Porejemplo, el rearreglo E2A-PbXl se ha observado

incluso en ausencia de la translocación t (1; 19)(q23; pl3), que afecta el brazo largo del cromosoma (en q23) y el brazo corto del cromosoma 19(en pl3); o bien el rearreglo bcr-abl (figura 10)que se observa algunas veces en ausencia de t (9;22) (q34; qll). Debido a que los métodos moleculares son más sensibles y precisos que los cito-genéticos, es indudable que nos encontramosen el inicio de una nueva era en el diagnósticode las leucemias.

Respecto a la detección de PVI-I y el diagnóstico de tipo viral en lesiones ptemalignas y malignas del cérvix, hemos realizado varios estudios de

epidemiologa molecular, tanto en la ciudad

de México como en Monterrey (Ganglio el aL,1987 y González el al., 1992). El estudio más re

ciente'̂ de este tipo involucra poblaciones conbajo y alto riesgo de cáncer ceivical.

Dado el componente viral en CaCu, no parecelejano el momento de desarrollar una vacuna.

Respecto a esta posibilidad, es necesario recordarque el sistema inmune es capaz de reconocer yreaccionar contra las células cancerosas. Cuando

una célula normal se transforma en cancerosa,

frecuentemente esta reacción es inespeciñca yestámediada por células NK, Sin embargo, cuandouna célula normal se transforma en cancerosa, ella

expone en su superficie marcadores alterados queson reconocidos por el sistema inmune como extraños al organismo. Es necesario tener en cuentaque algunos cánceres que se presentan en individuos uimunodeficientes son aquellos que se asocian con virus tumorales, y sugieren que una respuesta inmune normal es de particular importan-

voL. 4 D9k. vwiie

COOPERACION ENTRE ONCOGENES

VIRALES, CELULARES Y ANTIONCOGENES

myc (núcleo) ras (citoplasma)

myc octivado

ras activado—y

'ras í'cl'vados

myc (o ros) activado

E7(HPVl6o'l8)

p53 (d Rb) inactivado

Obi 5'

•#^ ( + )Tronsformaclo'nTumorige'nesis

Cáncer

Ce'rvico

Uterino

eMeiigsEasTm

TronslocaciónXOHD

bcr-obl

(X»

a.Tilb^r'ebl RNAm

NH2 CDQH PR0T61NA ZlO kDo

cia para combatir tumores inducidos por virus.Sin embargo, los tumores más frecuentes en individuos inmunodeficientes son leucémicas y lin-fomas, que están asociados con el uso de terapiasinmunosuprcsivas peto no lo están con vinjs tu-

6, En este trabajo empleamos PCR para la detección de los distintos tipos de

PVH y participaron Mauricio Hernández, Eduardo Lazcano, Luz María

Rangcl y Violeta Ibarra.

OIENOIA ERGO 3UM 191

molares. Varios ejemplos en animales indican quéproteínas virales son capaces de invocar una respuesta inmune que puede prevenir la aparición deun tumor, o bien, inducir la regresión de tumores.La admiiiistración de virus vacdna recombinante

que expresa proteínas de PVH16 (tales como E6y E7) puede provocar una respuesta inmune enratas, contra células tumorales transplantadas(células cotransformadas por PVH16 y rt2Í). También se encontró que ratones inyectados con virusmcdnay modificado para producir la proteína E7de PVH16, rechazan células que expresan E7 alser transplantadas a la piel de dichos roedores.Por otro lado, ganado vacuno inyectado con laproteína E7 del papilomavirus bovinoes capaz decombatir tumores inducidos por este virus; eltratamiento con la proteína E7 estimuló fuertemente la respuesta inmune celular. Hemos visto,en colaboración con el doctor Lutz Gissmann

(Loyola University, Qiicago), que la respuestainmune humoral contra oncoproteínas celulares(ras) y contra oncoproteínas virales (E7) se encuentra estimulada en lesiones ptecancerosas ycancerosas, respectivamente. Con base en estosestudios, es interesante la idea de iniciar protocolos de vacunación (vacuna terapéutica) en pacientes con cáncer cervical avanzado, cuyo diagnóstico ha demostrado que la lesión contienePVH de alto riesgo; en dichos protocolos, se podrían emplear péptidos de E7 con epítopes fuertes o virus vacána que expresan proteínas tempranas de PVH tipo 16 y 18.

Pensamos que con los avances recientes en elestudio de los oncogenes, los antioncogenes,los virus tumorales y del sistema inmune, seabren nuevas posibilidades respecto al diagnóstico y vacunas, tanto preventivas como terapéuticas en CaCu. ^

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