Sobre recombinación homóloga

Transcripción:

Hola. Mi nombre es Mauricio Lema y soy hemato-oncólogo. En este podcast se explica de una manera simplificada el concepto de recombinación homóloga en el marco del curso de oncología para estudiantes de medicina del CES en Medellín del segundo semestre de 2023.

 

Varios tipos de estrés pueden causar ruptura de ADN y se requieren mecanismos para su reparación. La vía de reparación de recombinación homóloga es la vía principal para la reparación de ruptura de doble cadena de ADN. En la recombinación homóloga o homologous recombination repair como se conoce en inglés por sus siglas HRR se busca reparar la doble cadena de ADN usando como molde el otro cromosoma, el homólogo, de allí su nombre. Supongamos que hay una ruptura de doble cadena de ADN en el cromosoma 7, con la activación de la vía HRR se utiliza el otro cromosoma 7, la cromátide hermana, como molde para reparar el cromosoma dañado. Si la cromátide hermana está intacta y el mecanismo funciona la reparación del daño es perfecta. No habría pérdida neta de información genética. Si el sistema HRR no funciona, se activan otros sistemas de reparación distintos que restablecen un ADN de doble cadena porque si la célula no obtiene una cadena de ADN sin ruptura entra en apoptosis y se muere. Sin embargo, la reparación de ADN con este método no es completamente fiel y se pierde información genética, fenómeno conocido como inestabilidad genómica. La acumulación de mutaciones puede terminar afectando genes importantes para evitar el cáncer, y se propicia el desarrollo de cáncer. Ello explica que los defectos en HRR se asocian al desarrollo de varios tipos de cáncer, especialmente cáncer de mama, cáncer de ovario, cáncer de próstata y cáncer de páncreas.

 

Para que la HRR funcione bien, se necesita la integridad de muchos genes, que incluyen: BRCA1, BRCA2, ATM, ATR, CHK1, CHK2, DSS1, RPA1, NBSI, FANCD2, FANCA, CDK12, PALB2, BRIP1, RAD51B, RAD51C, RAD51D, y RAD54. Cuando alguno de estos genes está mutado y no funciona, se causa daño en la reparación de HRR, fenómeno que se conoce como HRR-deficiente, o dHRR. En este sentido, los genes involucrados en HRR pertenecen al grupo de genes supresores de tumores, o TSGs por sus siglas en inglés. El más común es la mutación de BRCA1 que es una condición autosómica dominante que involucra al gen BRCA1 en el cromosoma 17, y se asocia a cánceres de mama, ovario, próstata y páncreas. Los pacientes portadores de la mutación de BRCA1 tienen un riesgo de sufrir de cáncer de mama en la vida superior al 70% y más de 50% de probabilidad de sufrir cáncer de ovario. De igual forma, otro gen, el BRCA2, se asocia a un incremento de riesgo de cáncer de mama, cáncer de próstata y otros cánceres. El PALB2 está implicado en todos estos tumores, y en particular es una causa importante en cáncer de páncreas hereditario. Los otros genes asociados a HRR están también asociados a cáncer hereditario, pero su prevalencia es mucho más rara que la observada con BRCA.

 

Una forma de detectar los defectos de HRR es con la secuenciación de los genes de esta vía. Sin embargo, existen dHRR en los que no se identifican alteraciones en estos genes por secuenciación. La alteración de dHRR se puede establecer por medio de la identificación de firmas mutacionales específica de los dHRR. En otras palabras, se establece que hay dHRR por el patrón de daño que se observa en al ADN. Específicamente, tres cicatrices indican defecto de HRR: 1. pérdida de la heterocigocidad (LOH por sus siglas en inglés) que es la pérdida de un alelo somático en un locus genético específico. La LOH es importante porque si se pierde un gen supresor de tumor puede dar origen a cáncer. 2. transición de gran escala (LST por sus siglas en inglés) que es una LOH que afecta grandes extensiones de ADN definidas como más de 10 Mb. 3. Imbalance telomérico alélico (TAI por sus siglas en inglés) que es LOH que termina afectando los extremos del cromosoma o telómeros. Existen pruebas moleculares que permiten establecer si una célula tiene dHRR basados en estos patrones.

 

Recapitulando, se puede establecer si hay deficiencia de recombinación homóloga por dos mecanismos: 1. secuenciación de los genes involucrados en la vía y 2. mirando el perfil mutacional buscando los LOH, LST y TAI. Por ejemplo, en cáncer de ovario se encuentra alteración discernible en los genes específicos en aproximadamente 1/4 tumores, y se logra establecer dHRR por firma mutacional en otro 1/4.

 

Como es aprecia, el cáncer se genera por una actividad deficiente de estos mecanismos en el ADN, lo que hace difícil su tratamiento. Contrastemos con lo que pasa en los cánceres causados por genes que se sobreactivan y que generan proliferación celular. Estos genes se llaman oncogenes, y muchas veces son genes que normalmente tienen actividad tirosina kinasa. Los genes normales están regulados, bien controlados, pero se pueden tornar oncogénicos si la mutación causa activación infinita, conocida activación como constitutiva. Una estrategia eficaz de tratamiento contra el cáncer es la administración de inhibidores de tirosina kinasa que han sido útiles en oncología. Otra cosa, sin embargo, es tratar de encontrar tratamiento de TSGs, porque el problema no es el exceso de activación sino su deficiencia. Ninguna droga va a reparar el gen defectuoso en todas las células de la economía.

 

Sin embargo, se ha descubierto un ingenioso sistema que permite tratar tumores con deficiencia de BRCA y algunos otros dHRR. Voy a explicarlo de una manera simple. La estrategia se basa en el concepto de que la célula que no logra un ADN sin ruptura se muere. Ya sabemos que la ruptura de DNA de doble cadena no va a poder repararse por la vía de recombinación homóloga cuando este sistema está dañado. Pero, igual, la célula debe tener un ADN sin ruptura para poder replicarse, así sufra de inestabilidad genómica. Entran aquí las otras vías de reparación de ADN. Son varias, y de complejidad variable. Una de ellas es la recombinación no-homóloga de unión terminal. Algo así como pegar los muñones del ADN de las dos cadenas rotas, como quede. Esta vía conocida como NHEJ por sus siglas en inglés requiere de la actividad de una enzima denominada Poli ADP ribosa polimerasa 1 o PARP1. La importancia de la PARP1 radica en que puede ser inhibida farmacológicamente. Los inhibidores de PARP o iPARPs como se les conoce son drogas que interfieren con la NHEJ de reparación de ADN. Y esta vía solo es importante cuando la vía "normal", la HRR, está dañada. Si la vía HRR está bien, la vía NHEJ es menos importante. Veamos las implicaciones de estos conceptos desde el punto de vista mecanístico. Si las células tumorales dependen de NHEJ porque tiene dañada la HRR, también dependen de la integridad funcional de la PARP1. Si a esas células se les inhibe la PARP1, van a ser incapaces de construir un ADN de doble cadena a partir del ADN roto, pues las 2 vías, la HRR y le NHEJ. Y, recordemos, sin ADN de doble cadena la célula entra en apoptosis. A ese fenómeno en donde el daño de una vía es problemático pero el daño de dos vías es fatal se denomina "letalidad sintética". Por este concepto de letalidad sintética, pacientes con mutación patogénica de la HRR como por ejemplo mutación de BRCA obtienen respuesta cuando se tratan con los inhibidores de PARP1 como el olaparib, niraparib, talazoparib, o rucaparib.

 

Como se puede apreciar, por este ingenioso artilugio, se logra administrar tratamiento farmacológico dirigido a un gen supresor de tumores. Existen muchos estudios que han demostrado beneficio de inhibidores de PARP en pacientes con mutaciones germinales de BRCA1/2 en cáncer avanzado de mama, ovario, próstata y páncreas. También hay estudios que muestran que olaparib adyuvante es eficaz en pacientes con cáncer de mama con mutación germinal patogénica de BRCA, y se recomienda en pacientes con alto riesgo como pacientes con cáncer de mama triple negativo, con la mutación, y que no obtiene respuesta patológica luego de quimioterapia neoadyuvante.

 

Con esto termino este episodio y su trascripción estará disponible quienes prefieren leer a escuchar. Se despide, Mauricio Lema.

Créditos musicales

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Changes (YES)

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