aplicaciones de la biología molecular en el diagnóstico y

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IV. LARINGE Y PATOLOGÍA CÉRVICO-FACIAL
Capítulo 112
APLICACIONES DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR EN EL
DIAGNÓSTICO Y TRATAMIENTO DE LOS TUMORES DE
CABEZA Y CUELLO
D. Castro Gutiérrez de Agüera, J. F. Muñoz Villanueva. F. Esteban Ortega
Hospital Universitario Virgen del Rocio de Sevilla
CONCEPTOS GENERALES DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR
DEL CÁNCER DE CABEZA Y CUELLO
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS TUMORES DE CABEZA Y
CUELLO
Los tumores de cabeza y cuello (TCC), con alrededor de 75.000 casos nuevos diagnosticados en el
año 2000 en la Comunidad Europea, representan el sexto tipo de cáncer más frecuente y el 10% de
los cánceres masculinos.
Éstos conforman un amplio número de tumores localizados en diferentes regiones anatómicas del
área cérvico-facial, con diferentes patrones histológicos y con distintos comportamientos. Se
agrupan en cuatro grandes grupos: los tumores de glándulas salivares, el tumor de rinofaringe, los
tumores escamosos de cabeza y cuello y una miscelánea que incluye los tumores de tiroides,
tumores de primario desconocido, sarcomas o el estesioneuroblastoma.
El segmento etario con mayor porcentaje de diagnóstico es aquel comprendido entre 65 y 80 años,
siendo significativamente mayores los porcentajes en pacientes varones. La supervivencia media
depende del estadio en que se encuentre el cáncer al diagnóstico, siendo aproximadamente del 80%
a los 5 años en caso de enfermedad localizada y menor del 20% en caso de enfermedad metastática.
La cirugía y la radioterapia constituyen el tratamiento convencional para esta enfermedad en
estadio temprano, por otro lado el tratamiento con quimiorradioterapia concomitante posibilita una
alta tasa de conservación de órganos en estadíos más avanzados. Por otro lado el avance en las
técnicas quirúrgicas y reconstructivas ha beneficiado en gran medida a los pacientes afectos con
este tipo de cáncer.
Capítulo 112
Aplicaciones de la biología molecular en el diagnóstico y
tratamiento de los tumores de cabeza y cuello
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Desgraciadamente, la gran mayoría de los casos se presentan como enfermedad localmente
avanzada o irresecable, de tal modo, a pesar de que apreciamos una mejoría en el control local y en
la calidad de vida de los pacientes con las técnicas previamente mencionadas, las tasas de
supervivencia de los pacientes con carcinoma epidermoide de cabeza y cuello no han mejorado
significativamente en las dos últimas décadas.
En la actualidad, el tratamiento estándar para los pacientes diagnosticados de cáncer de cabeza y
cuello con enfermedad localmente avanzada o irresecable es la quimioterapia basada en cisplatino,
concurrente con radioterapia. En los últimos años se ha evaluado el papel de nuevos fármacos
citotóxicos y sus combinaciones con y sin cisplatino: taxanos, gemcitabina, vinorelbina,
capecitabina y pemetrexed, con respuestas que generalmente van desde el 30%-35% en
monoterapia hasta casi el 70% con la combinación de docetaxel y 5-fluorouracilo (TPF)
Los avances en biología molecular han permitido desarrollar nuevas estrategias tanto diagnósticas y
pronósticas como terapéuticas, éstas últimas tienen como objetivo no sólo la célula tumoral sino su
entorno, de manera que los nuevos agentes desarrollados tienen mecanismos de acción y
toxicidades diferentes a los de los fármacos citotóxicos.
INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA MOLECULAR DEL CÁNCER
EL CÁNCER COMO PROCESO MICROEVOLUTIVO
Por definición, las células cancerosas proliferan desafiando los controles normales (neoplasias) y
son capaces de invadir y colonizar los tejidos de su entorno (malignas). Pueden originar tumores
secundarios o metástasis, que ya resultan muy difíciles de erradicar quirúrgicamente. Se cree que la
mayoría de los cánceres se originan a partir de una sola célula que ha experimentado una mutación
inicial, pero posteriormente la progenie de esta célula ha de sufrir otros cambios; para que algunas
de estas células se conviertan en cancerosa será necesario un gran número de mutaciones
adicionales. Este fenómeno de la progresión tumoral, que dura diversos años, refleja una
desafortunada operación de evolución por mutación y selección natural entre las células somáticas.
El tratamiento racional del cáncer requiere un conocimiento de las propiedades especiales de que
disponen las células cancerosas al progresar, multiplicarse y extenderse. Estas propiedades
incluyen alteraciones en las vías de señalización celular, que capacitan a las células del tumor para
ignorar las señales que proceden de su entorno y que normalmente mantiene la proliferación celular
bajo un estricto control. De esta forma, las células pueden primero proliferar libremente en su
tejido original y luego realizar metástasis sobreviviendo y proliferando en otros tejidos. Además,
también como parte de su proceso de evolución, las células cancerosas ignoran las señales de
suicidio y eluden las limitaciones programadas de proliferación –incluyendo la senescencia
replicativa y las rutas normales de diferenciación, que de lo contrario impedirían su capacidad de
crecer y de proliferar.
Puesto que son necesarias muchísimas mutaciones para proporcionar este gran conjunto de
propiedades dañinas, quizás no sorprenda que casi todas las células cancerosas dispongan de
propiedades adicionales que las transforman en muy mutables, ya que han tenido que adquirir uno
o varios defectos en distintos aspectos del metabolismo de su DNA. Esta inestabilidad genética les
facilita la adquisición del complejo conjunto de alteraciones necesarias para la neoplasia y
malignidad.
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Las células cancerosas se reproducen sin restricciones y colonizan otros tejidos
La mayoría de los cánceres derivan de una sola célula y generalmente a partir de una mutación
somática
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Una sola mutación no es suficiente para causar cáncer
Los cánceres evolucionan a partir de células alteradas benignas mediante etapas lentas
La progresión de los tumores implica rondas sucesivas de mutación y selección natural
La mayoría de las células cancerosas humanas son genéticamente inestables
El crecimiento del cáncer a menudo depende de un control defectuoso de la muerte o de la
diferenciación celular
Muchas células cancerosas eluden la autolimitación de la proliferación celular
Para producir metástasis, las células cancerosas malignas han de sobrevivir y proliferar en un
ambiente adverso
Seis son las propiedades clavess que capacitan a las células para el crecimiento canceroso:
1) Ignorar señales que regulan la proliferación celular,
2) Eludir la apoptosis,
3) Evitar la senescencia y diferenciación,
4) Ser genéticamente inestables,
5) Capacidad invasiva local y
6) Capacidad metastásica a distancia
ETIOLOGÍA DEL CÁNCER
Las tasas de evolución y de progresión de los tumores se ven aceleradas tanto por agentes
mutagénicos (iniciadores tumorales) como por agentes no mutagénicos (promotores tumorales) que
afectan a la expresión génica, estimulan la proliferación y alteran el balance ecológico entre células
mutantes y no mutantes. La mayoría de los agentes que producen cáncer son mutagénicos, esto
incluye carcinógenos químicos, ciertos virus así como diversas formas de radiación, dado que
muchísimos factores de los que contribuyen al desarrollo de un cáncer están bajo nuestro control es
posible prevenir muchos cánceres.
Desconocemos todavía los principales factores ambientales que inciden sobre el cáncer. De todas
formas, los que han sido identificados pueden evitarse. Incluyen el humo del tabaco y algunas
infecciones provocadas por virus que causan cáncer como el papiloma virus o el virus de la
hepatitis B. La epidemiología puede ser una herramienta muy útil para identificar estas causas y
revelar nuevas formas de prevenir la enfermedad. La aproximación epidemiológica no requiere
conocer de qué forma actúan los agentes productores de cáncer y puede incluir factores que no son
simplemente mutagénicos como los virus y la edad a la que tiene el primer hijo.
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El desarrollo de un cáncer puede estar estimulado tanto por factores que alteran la secuencia de
DNA de las células como por otros que no
Los virus y otras infecciones contribuyen a la formación de cánceres humanos en una
proporción significativa
Identificar los carcinógenos sirve para evitar el cáncer
PROTO-ONCOGENES Y GENES SUPRESORES TUMORALES
Los genes críticos del cáncer pueden clasificarse en dos grupos en función de si sus mutaciones
provocan una pérdida o un incremento en la función del gen. Las mutaciones que inducen una
pérdida de función de los genes supresores de tumores conllevan la pérdida de los mecanismos de
inhibición de la proliferación que tratan mantener un número adecuado de células; las mutaciones
que implican un aumento de función permiten a las células proliferar de modo anormal. Estas
últimas son mutaciones dominantes y los genes mutados conocidos como oncogenes, pueden ser
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Aplicaciones de la biología molecular en el diagnóstico y
tratamiento de los tumores de cabeza y cuello
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identificados por su capacidad transformar unas líneas celulares en células con proliferación
cancerosa.Muchos de ellos fueron descubiertos porque producían cáncer en animales de
experimentación cuando eran introducidos mediante infección por un vector vírico que había
tomado material genético de una célula huésped anterior. Los oncogenes también se pueden
localizar examinando la presencia, en genes diana de células de células cancerosas humanas, de
mutaciones de activación o de translocaciones cromosómicas que indiquen la presencia de un gen
crítico del cáncer.
Las mutaciones en genes supresores de tumores generalmente son recesivas: no se produce una
pérdida del control hasta que han sido inactivadas las dos copias del gen. Los métodos utilizados
actualmente para encontrar este tipo de genes se basan en examinar el genoma de las células
cancerosas buscando señales de pérdida de genes, que a menudo se manifiestan de heterozigosis en
una región cromosómica específica. Otra aproximación consiste en el estudio de los cánceres
familiares. Estas formas hereditarias de tumores poco frecuentes han comportado el descubrimiento
de genes supresores de tumores cuya pérdida es bastante común en muchos tipos de cánceres. Estos
individuos proclives a padecer cánceres heredan habitualmente una copia defectuosa y una copia
funcional de un gen supresor de tumores; presentan una gran predisposición al desarrollo del cáncer
puesto que una sola mutación en una célula somática es suficiente al haber heredado la otra
mutación, para crear una célula que pierda totalmente la función de uno de los genes supresores de
tumores. La reciente aparición de la secuencia del genoma humano, y la disponibilidad cada vez
mayor de potentes herramientas para la búsqueda sistemática de mutaciones significativas en el
DNA, pronto permitirán disponer de un catálogo más completo de genes críticos del cáncer. Tabla
1(FHIT: fragile histidine triad).
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Se usan diferentes métodos para identificar las mutaciones que suponen ganancia de función y
las mutaciones que suponen pérdida de función
Los oncogenes se identifican gracias a sus efectos transformantes dominantes
Los genes supresores de tumores pueden ser identificados mediante estudios de síndromes
cancerosos hereditarios poco frecuentes, aunque pueden ser identificados incluso sin su ayuda
Los genes mutados en el cáncer se pueden convertir en hiperactivos o hipoactivos de muchas
formas distintas
La búsqueda de los genes críticos del cáncer es un proceso continuo en el que la secuenciación
del genoma humano ha abierto nuevas vías.
FISIOLOGÍA MOLECULAR DE LA CÉLULA CANCEROSA
Los estudios en embriones en desarrollo y en animales transgénicos han resultado de gran ayuda
para identificar las funciones de muchos genes críticos del cáncer. La mayoría de genes que en las
células cancerosas presentan mutaciones, tanto oncogenes como genes supresores de tumores,
codifican componentes de las vías que regulan el comportamiento social y proliferativo de las
células del organismo –en particular, los mecanismos cuyas señales permiten a las células dentro de
un mismo entorno dividirse, diferenciarse o morir-. Otros genes críticos del cáncer participan en el
mantenimiento de la integridad del genoma y lo previenen frente a las lesiones. Algunos de los
cambios moleculares que permiten a las células producir metástasis, saliendo del tumor original y
creciendo en tejidos ajenos aun son muy pocos conocidos.
Los virus del DNA como los papilomavirus pueden favorecer el desarrollo del cáncer secuestrando
proteinas derivadas de los genes supresores de tumores –en particular, la proteína Rb
(Retinoblastoma), que regula la división celular así como la proteína p53, que actúa como freno de
emergencia en la división celular de las células que presentan alguna lesión genética y también en
las células senescentes con telómeros más cortos-, esta acción es llevada a cabo mediante la
proteína E6 viral la cual se fija a p53 e inactivándolo.
La proteína p53 juega un doble papel, regulando tanto la progresión a través del ciclo celular, como
el inicio de la apoptosis. Así pues la inactivación de p53, que se producen en aproximadamente la
mitad de todos los cánceres humanos es doblemente peligrosa: permite a las células senescentes y
con lesiones genéticas continuar replicando su DNA, incrementando las lesiones, y eludir la
apoptosis. La pérdida de la función de p53 puede contribuir a la inestabilidad genética de muchos
tumores metastáticos.
El general, las etapas en la progresión de un tumor pueden correlacionarse con mutaciones que
activan oncogenes específicos e inactivan genes supresores de tumores. Sin embargo, en formas
distintas de cánceres, e incluso en pacientes con la misma forma de la enfermedad, hay
combinaciones distintas de estas mutaciones, lo cual refleja que estas mutaciones se producen al
azar. Sin embargo, repetidamente se encuentran los mismos tipos de lesiones genéticas, lo cual
sugiere que existe un número limitado de maneras a través de las cuales se puede vencer nuestra
defensa contra el cáncer.
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Los estudios en embriones en desarrollo y en animales transgénicos ayudan a descubrir las
funciones de los genes críticos del cáncer
Muchos genes críticos del cáncer regulan la división celular
Algunas mutaciones en los genes que regulan la apoptosis permiten a las células tumorales
evitar el suicidio
Algunas mutaciones en p53 permiten a las células de tumores sobrevivir y proliferar aunque
tengan daños en su DNA
Los virus tumorales de DNA activan la maquinaria de replicación celular bloqueando la
actividad de los genes clave supresores de tumores
El acortamiento de los telómeros puede favorecer el cáncer humano
En una población de células sin telómeros, la pérdida de p53 favorece el cáncer
Las mutaciones que permiten las metástasis todavía constituyen un misterio
Las etapas de la progresión tumoral pueden correlacionarse con determinadas mutaciones
Cada cáncer tiene un conjunto propio de lesiones genéticas
PERSPECTIVAS EN EL TRATAMIENTO DEL CÁNCER
Nuestro creciente conocimiento de la biología molecular del cáncer debería conduciros a mejores
sistemas para diagnosticar y tratar la enfermedad. Se pueden diseñar tratamientos antitumorales
para destruir preferentemente las células tumorales aprovechando las propiedades que las
distinguen de las células normales, entre ellas los defectos que presentan en los mecanismos de
reparación del DNA, en los controles de ciclo celular y en las vías de apoptosis. Los tumores
también pueden atacarse por su necesidad de aporte sanguíneo. Comprendiendo los mecanismos
normales de control y cómo se alteran en los cánceres específicos es posible diseñar fármacos
dirigidos al cáncer de forma más precisa. Conociendo mejor qué genes son amplificados, cuáles
son deleccionados y cuáles mutados en las células de un tumor determinado, podemos empezar a
diseñar tratamientos más precisos y específicos para cada paciente. En la Figura 1 observamos un
esquema-resumen de la biología molecular del cáncer (DNA: Deoxyribonucleic acid, Rad.:
radiaciones ionizantes)
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Figura 1 Esquema de la biología molecular del cáncer
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La búsqueda de remedios para el cáncer es difícil pero no desesperada
Los tratamientos actuales utilizan las pérdidas del control del ciclo celular y la inestabilidad
genética de las células cancerosas
Los tumores pueden desarrollar resistencias a los tratamientos
A partir del conocimiento de la biología del cáncer pueden desarrollarse nuevos tratamientos
El crecimiento tumoral puede ser inhibido impidiendo el aporte sanguíneo a las células
tumorales
Se pueden diseñar pequeñas moléculas dirigidas específicamente a proteínas oncogénicas
El conocimiento de la biología del cáncer conduce al desarrollo de tratamientos médicos
racionales y personalizados
APLICACIONES DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR EN EL
DIAGNÓSTICO DE LOS TUMORES DE CABEZA Y CUELO
La planificación terapéutica actualmente se basa en la determinación del estadio de la enfermedad
por medio de datos clínicos, radiológicos y anatomopatológicos. En base a ello se clasifica en
sistema TNM el cual orienta sobre el tratamiento más adecuado a aplicar. Este sistema tiene una
serie de limitaciones sobre todo en tumores tan heterogéneos como los que interesan a la región de
la cabeza y cuello, así pues, dos tumores con similar estadio y terapéutica pueden tomar caminos
bien distintos.
Los avances en biología molecular han permitido conocer con mayor detalle el ambiente
microscópico en los que se desarrolla el cáncer, ello ha permitido el descubrimiento de nuevos y
potencialmente potentes marcadores de la actividad tumoral. Estos nuevos avances no se limitan
solo a confirmar el diagnóstico de cáncer, si no que se proponen una serie de aplicaciones que sin
duda supondrán una revolución en el control de esta enfermedad en un futuro no muy lejano, estas
son (Figura 2):
1. Determinar el riesgo de desarrollo de cáncer
2. Detección del cáncer en estadios iniciales
3. Mejorar la estadificación
4. Determinar los márgenes quirúrgicos moleculares
5. Determinar la respuesta al tratamiento mediante
la detección de enfermedad residual
6. Predecir de la respuesta a la quimioterapia
7. Predecir la toxicidad de la quimioterapia
8. Determinar de manera más precisa el pronostico del
paciente
Figura. 2
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Los marcadores moleculares que están actualmente en investigación pueden resumirse en la
Tabla 2 (LOH: loss of heterozygosity):
DETECCIÓN PRECOZ DEL CÁNCER
Hoy por hoy, la clave de éxito del tratamiento del cáncer se basa en el diagnóstico temprano de
dicha enfermedad. A pesar de todos los avances terapéuticos de los que se dispone, los factores
pronósticos más importantes siguen siendo el tamaño tumoral y su diseminación tanto local como a
distancia. Es por ello por lo que se dedican tantos esfuerzos en su diagnóstico precoz. Las técnicas
clásicas de las que disponemos a día de hoy para el diagnóstico de cáncer no son lo suficientemente
sensibles y específicas como para evitar que en un gran porcentaje de los pacientes diagnosticados
de cáncer de cabeza y cuello se halle ya en un estadio avanzado.
En un intento de diagnosticar estos tumores en estadios iniciales, se están desarrollando técnicas
que analizan las múltiples alteraciones genéticas descritas en los cánceres. Se conoce que estas
alteraciones aparecen de forma temprana en la tumorogénesis y podrían ser identificadas en fluidos
corporales humanos, que en los carcinomas de cabeza y cuello serían principalmente saliva y
sangre. De forma general estas técnicas permitirían tanto el diagnóstico precoz como el
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Aplicaciones de la biología molecular en el diagnóstico y
tratamiento de los tumores de cabeza y cuello
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seguimiento de pacientes ya tratados de cáncer. Es importante recalcar que un test molecular
positivo resulta realmente útil si conseguimos localizar la lesión para poder erradicarla. Con las
técnicas actuales de imagen resulta difícil diagnosticar lesiones menores a un centímetro, por tanto
estos avances en el diagnóstico molecular del cáncer deben ir parejos con mejoras en las técnicas
de imagen.
Detección de mutaciones del gen p53
El gen supresor de tumores p53 está localizado en el brazo corto del cromosoma 17, codifica una
fosfoproteína nuclear de 53 Kd (kilodalton) que le otorga su nombre. Ésta actúa como un factor
regulador transcripcional, especialmente en respuesta al daño de ADN por radiación gamma,
ultravioleta y cancerígenos. El p53 juega un importante rol en el mantenimiento de la integridad del
genoma debido a que la pérdida de la función de p53 permite la supervivencia de elementos
celulares genéticamente dañados que eventualmente conducen a transformación celular tumoral.
Estas mutaciones tienen la ventaja de ser muy constante, aparecen en más de un tercio de los
tumores, y aparecer de forma muy temprana. El principal inconveniente es la gran cantidad de
mutaciones que puede presentar de tal modo que hace inviable esta técnica por el momento.
Cambios en microsatélites
Los errores no reparados en la replicación de ADN pueden ser fácilmente reconocidos en
segmentos de ADN llamados microsatélites. Los microsatélites son cortas secuencias repetidas de
ADN que debido a su particular estructura tienden especialmente a acumular errores de replicación
(en especial inserciones o delecciones). Estas secuencias están distribuidas a través del genoma y se
encuentran predominantemente en regiones no codificantes de ADN (intrones).
Sin embargo, muchos genes contienen microsatélites en sus regiones codificantes (exones), y
algunos de estos genes están involucrados como receptores para factores de crecimiento (IGFIIR[type II insulin-like growth factor receptor], E2F4[E2F transcription factor 4], TGFβRII[Transforming Growth Factor ß Receptor Type II]), reguladores de la apoptosis (Bax) y los
genes de reparación de DNA (MSH3 y MSH6[mismatch repair by human]). Por lo tanto, errores no
reparados en estas regiones pueden eliminar las funciones de estos genes, descontrolando el
funcionamiento normal de una célula. De esta manera, alteraciones en las regiones de
microsatélites indican probables defectos en los genes de reparación de DNA.
Cuando múltiples errores no reparados en los microsatélites son detectadas en el tumor,
comparadas con tejidos normales, se dice que exhiben Inestabilidad de Microsatélites (MSI).
Los alelos de estos marcadores se comparan entre muestras pareadas de DNA normal y DNA
estudio, pudiendo ver si existe en este último pérdida de alguno de los alelos.
Se ha demostrado que las alteraciones en ciertas regiones de los brazos cromosómicos 3p, 9p, 17p y
18q suceden en los estadios iniciales del desarrollo de los carcinomas de cabeza y cuello. El
análisis de los microsatélites localizados en estas regiones cromosómicas en las células epiteliales
de la saliva ha demostrado ser un método capaz de detectar precozmente los carcinomas
epidermoides de cabeza y cuello.
Metilación de promotores
La metilación anormal del ADN en los promotores de genes supresores de tumores es una marca
epigenética que ha sido asociada al silenciamiento génico. Este tipo de marcas puede ser
reconocida por proteínas que se asocian a CpG metilados, dentro de las que destacan a la familia de
MBD’s(metastatic bone disease) y MeCP(methyl-CpG-binding protein). En los carcinomas de
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cabeza y cuello se ha demostrado que la metilación de los promotores de ciertos genes supresores
de tumores (p16 y MGMT[O-6-methylguanine-DNA methyltransferase]) es una herramienta útil
para el diagnóstico precoz mediante estudios en sangre y saliva.
Alteraciones del DNA mitocondrial
Las ventajas que presenta su uso como marcador tumoral son: aparece precozmente, es muy
sensible a carcinógenos ambientales y son mutaciones más fáciles de detectar que las de DNA
nuclear. Se ha demostrado un incremento en los niveles de los genes mitocondriales citocromo c
oxidadasa I y II en la saliva de pacientes diagnosticados de carcinoma de cabeza y cuello.
Actividad de la telomerasa
La telomerasa es una enzima -transcriptasa inversa- cuya actividad excesiva contribuye al
crecimiento desenfrenado del 90 por ciento de los tumores humanos. La enzima es vital para
algunas células que se dividen rápidamente -tales como las de un embrión en desarrollo, células
madre pluripotenciales- donde extiende los telómeros, que son regiones de ADN altamente
repetitivas que se encuentran en los extremos de los cromosomas-. En la mayoría de las células
adultas sanas, la telomerasa está inactiva, y los telómeros se encogen lentamente durante la división
celular -proceso normal que ayuda a limitar la duración de vida de las células-. Sin embargo, las
células cancerígenas generalmente encuentran una forma de volver a activar a la telomerasa,
alcanzando la inmortalidad característica de las células cancerosas. Se plantea que la telomerasas
podría constituir el marcador molecular más sensible para el diagnóstico precoz de los carcinomas
de cabeza y cuello. El epitelio de la vía aerodigestiva superior no muestra actividad telomerasa en
condiciones normales, la recuperación de esta actividad se ha descrito en el 100% de las lesiones
premalignas, en más del 90% de los carcinomas invasivos, y el 100% de las líneas celulares de
carcinomas de cabeza y cuello.
ANÁLISIS DE LOS BORDES QUIRÚRGICOS
Durante el acto operatorio, a la hora de realizar la exéresis del tumor, el cirujano debe tener en
cuenta factores como el aspecto macroscópico, la consistencia del tejido, las pruebas de imagen,
etc. No obstante esto no asegura que se haya erradicado por completo la enfermedad, los
subsiguientes estudios anatomopatológicos ayudan a comprobar la extensión microscópica del
tumor. Aun en el caso en que los bordes estén histopatológicamente libres, hasta en un 30% de los
tumores localmente avanzados presentan recidivas. La explicación a este fenómeno se revela por la
existencia de tejido fenotípicamente normal, pero genotípicamente alterado en los bordes
quirúrgicos. Con las técnicas que se disponen actualmente resulta complicado el análisis genético
de la pieza tumoral y más aun si queremos realizar un análisis intraoperatorio. Se confía en que el
desarrollo de nuevas técnicas automatizadas ayuden a estandarizar este tipo de técnicas que sin
duda contribuirán al control de esta enfermedad.
La mayoría de los estudios moleculares de los bordes quirúrgicos han empleado como marcador al
p53, otros en cambio utilizan los cambios en microsatélites para esta tarea. A pesar de que se ha
correlacionado la presencia de test positivos con recidivas tumorales, la baja frecuencia de
aparición y la heterogenicidad de las mutaciones hacen inviable estas técnicas por el momento.
Para solucionar el problema de la frecuencia de aparición se ha propuesto el análisis de la proteína
eIF4E (Eukaryotic translation initiation factor 4E), esta proteína está presente en el 100% de los
carcinomas de cabeza y cuello pudiendo ser detectada mediante sencillas técnicas de
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Aplicaciones de la biología molecular en el diagnóstico y
tratamiento de los tumores de cabeza y cuello
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inmunohistoquímica. Al igual que en los casos anteriores, la expresión de este marcador, aún con
mucosa normal es predictor de la aparición de recidivas locales.
El uso intraoperatorio de estas técnicas se ve limitado por la gran cantidad de tiempo que se
requiere hasta obtener un resultado definitivo. Recientes métodos basados en el análisis de la
metilación del promotor de los genes supresores de tumores p16 y MGMT han conseguido
disminuir la espera hasta 5 horas, todavía lejos de ser validada como técnica de diagnóstico
intraoperatoria, además estas alteraciones aparecen con la misma frecuencia que el p53 y los
cambios en microsatélites, aproximadamente en un 50%
INVASIÓN LINFÁTICA
La presencia de metástasis ganglionares cervicales al diagnóstico es el factor más importante que
determina el tratamiento y pronóstico de los pacientes con carcinoma de cabeza y cuello.
Es por ello por lo que es necesario realizar una adecuada estadificación de la afectación
adenopática en estos tipos de tumores. Las técnicas clásicas de análisis de la enfermedad
metastásica linfática se basan en la observación microscópica de parte del contenido obtenido en la
cirugía, ello explica que, con técnicas mucho más sensibles de inmunohistoquímica, se haya podido
demostrar que aproximadamente un 15% de falsos negativos, quedando por tanto
infradiagnosticado el principal factor pronóstico de esta enfermedad. Gracias a las recientes
técnicas de la reacción en cadena de la polimerasa y el conocimiento en mayor profundidad de la
biología molecular del cáncer, se están desarrollando técnicas que permitirán en un futuro realizar
un mejor estadiaje del cáncer.
Aunque pueden utilizarse los mismos marcadores, que ya hemos descrito en la pieza tumoral, para
esta tarea, se prefiere el uso otros marcadores moleculares más adecuados. En este sentido los dos
más utilizados son las citoqueratinas y el antígeno E48.
Citoqueratinas
Estas moléculas forman los filamentos intermedios de 8 nm del citoesqueleto. Existen varios tipos
de citoqueratinas siendo la 5 y la 14 las más relevantes en la vía aerodigestiva superior y su
expresión se mantiene en los tumores aquí originados. El análisis de estos marcadores mediante
técnicas de reacción en cadena de la polimerasa, ha demostrado más sensibilidad y rapidez que las
técnicas inmunohistoquímicas, permitiendo incluso el análisis intraoperatorio del ganglio centinela.
Antígeno E48
Es una proteína de superficie que se halla anclada en la membrana y participa en la adhesión
celular y la transmisión de señales al interior celular. Este antígeno se encuentra tanto en las células
epiteliales normales como en las neoplásicas, pero no así en las células linfáticas, por tanto de
manera análoga al anterior, su detección en el tejido linfático indicaría enfermedad presente a este
nivel. Además se ha utilizado para incrementar la sensibilidad y especificidad del diagnóstico
mediante PAAF (Punción aspiración con aguja fina) comparado con la citología convencional.
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Existen otros marcadores que presentan una gran precisión como: PVA (antígeno del pénfigo
vulgar o desmogleina-3), el SCCA1 y 2 (antígeno de carcinoma de células escamosas, formas
neutral y ácida), el PTHrP (proteína relacionada con la paratohormona) y el TACSTD1 o EPCAM
(molécula de adhesión de las células epiteliales).
El análisis de los perfiles genéticos constituye una técnica relevante para el estadiaje de la
enfermedad. Las metástasis presentan perfiles genéticos similares a los del tumor primario del que
proceden, ello nos permite correlacionar la metástasis con dicho tumor. Mediante estudios con
microarrays de ADN complementario podemos identificar determinados patrones de expresión
génica que son especialmente predictores de metástasis ganglionares, según diversos estudios
obtenemos una sensibilidad aproximadamente de un 85% con una especificidad cercana al 100%.
METÁSTASIS A DISTANCIA
Las metástasis a distancia, a través del torrente sanguíneo, constituyen actualmente la principal
causa de fallecimiento en pacientes diagnosticados de cáncer en estadio avanzado. Los métodos
que disponemos actualmente para identificar células cancerosas en el torrente sanguíneo o médula
ósea son prácticamente inexistentes debido a su baja rentabilidad diagnóstica. No obstante se están
desarrollando técnicas con una gran sensibilidad que es posible que un futuro permitan identificar
estas células.
Técnicas inmunohistoquímicas
Se basan en la detección en un aspirado de médula ósea de anticuerpos frente citoqueratinas junto
con el análisis morfológico de las células marcadas. Ello nos permite utilizando anticuerpos poco
específicos, disminuir la tasa de falsos positivos.
Técnicas de reacción en cadena de la polimerasa
Se basan en la detección del antígeno E48 de igual manera que la técnica anterior.
Pueden utilizarse conjuntamente ambas técnicas para validar los resultados de un análisis único,
pero no aumenta la capacidad de predicción de metástasis, cosa que si hace el análisis tanto de la
médula ósea como de la sangre periférica.
Una vez que identificamos los pacientes con alto riesgo para desarrollar metástasis a distancia
podemos ofertarle un tratamiento sistémico adyuvante precoz.
PRONÓSTICO
Ni las técnicas clásicas basadas en parámetros clínico-patológicos, ni las nuevas técnicas de análisis
molecular permiten con cierto grado de confianza sentar un pronóstico fiable. El cáncer es un
proceso heterogéneo y por tanto es poco probable que se pueda encontrar un marcador único
predictor del pronóstico del paciente.
No obstante, gracias a la técnica de los microarrays de cADN es posible que un futuro tengamos la
posibilidad de una correlación entre alteraciones moleculares y pronóstico del cáncer. Estas
técnicas permiten un análisis completo de las alteraciones en la expresión de miles de genes de
forma simultánea, de tal modo se han podido identificar los patrones de expresión génica que se
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Aplicaciones de la biología molecular en el diagnóstico y
tratamiento de los tumores de cabeza y cuello
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relacionan con mejores o peores pronósticos. Es posible que con el tiempo dispongamos de una
cuantificación de la agresividad de la enfermedad basada en estos estudios.
Por otro lado, esta tecnología puede servir para identificar los genes que se relacionan con las
distintas fases de la carcinogénesis y la capacidad metastásica, así como ayudar a la búsqueda de
nuevas dianas para el cáncer de cabeza y cuello.
APLICACIONES DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR EN EL
TRATAMIENTO DE LOS TUMORES DE CABEZA Y CUELO
Los avances en biología molecular han permitido desarrollar nuevas estrategias terapéuticas que
tienen como objetivo no sólo la célula tumoral sino su entorno, de manera que los nuevos agentes
desarrollados tienen mecanismos de acción y toxicidades diferentes a los de los fármacos
citotóxicos. Entre las nuevas dianas terapéuticas cabe destacar (Figura 3):
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Familia de los receptores del factor de crecimiento
epidérmico (EGFR)
Señalización intracelular
Ciclo celular
Angiogénesis
COX-2 (Ciclo oxigenasa 2)
Hipoxia
Figura 3.
RECEPTORES DEL FACTOR DE CRECIMIENTO EPIDÉRMICO
Los EGFR pertenecen a la familia erbB/HER de receptores con actividad tirosincinasa. Su
activación pone en marcha las vías de señalización intracelular que intervienen en todos los
procesos clave que controlan el crecimiento tumoral: proporcionan un estímulo para la división
celular y contribuyen a la regulación de la apoptosis, la desdiferenciación, la angiogénesis, la
migración celular y la formación de metástasis. La sobreexpresión de los EGFR está presente en el
90% de los TCC, y estudios recientes indican que se asocia con una reducción de la supervivencia
global y de la supervivencia libre de recurrencia. También se ha relacionado con la resistencia a la
quimioterapia y a la radioterapia.
Las estrategias terapéuticas que van dirigidas a los EGFR se centran, principalmente, en los
anticuerpos monoclonales (AcMo) y las moléculas pequeñas inhibidoras de la actividad
tirosincinasa del receptor. Los anticuerpos se dirigen contra el dominio extracelular de los EGFR y
compiten por su unión con el ligando. Los inhibidores de la tirosincinasa compiten por el sitio de
unión ATP (adenosin trifosfato) del dominio intracelular de la tirosincinasa de los EGFR y
bloquean la cascada de señalización intracelular.
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Anticuerpos monoclonales
El cetuximab es un AcMo IgG1 dirigido contra los EGFR con gran especificidad y afinidad. Ha
demostrado actividad en modelos tumorales de carcinomas de cabeza y cuello, capacidad para
potenciar la actividad antitumoral de los quimioterápicos (como el cisplatino, el paclitaxel, el 5fluorouracilo) y capacidad para actuar de manera sinérgica con la radioterapia.
Existen datos preclínicos, tanto en líneas celulares como en modelos tumorales, que demuestran la
actividad anticancerígena de cetuximab como agente único y en combinación con quimioterapia y
radioterapia. Se ha observado un incremento aditivo o sinérgico de la eficacia antitumoral cuando
se combinan cetuximab y diversos agentes citotóxicos: doxorrubicina, cisplatino, paclitaxel, 5fluorouracilo, gemcitabina, irinotecán y topotecán. Varios estudios preclínicos también han
demostrado que cetuximab mejora la respuesta tumoral a las radiaciones ionizantes en xenoinjertos
de cáncer humano.
Cetuximab se ha administrado en ensayos clínicos de fase I-III como agente único o en
combinación con quimioterapia y radioterapia. Estos ensayos han demostrado actividad antitumoral
en el cáncer colorrectal metastático, el carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello, el
cáncer pulmonar no microcítico y el cáncer pancreático.
Se están haciendo nuevas investigaciones que se centran en el estudio de otras moléculas. Estos
ensayos se encuentran en diferentes fases de desarrollo. El ABX-EGF es un AcMo IgG2 anti-EGFR
de alta afinidad y que ha demostrado actividad en el carcinoma renal. El EMD 72000 es otro AcMo
humanizado en fase de estudio con una prolongada vida media y que recientemente se ha evaluado
en pacientes con Tumores de Cabeza y Cuello.
Moléculas pequeñas inhibidoras de la actividad tirosincinasa
Los inhibidores de la tirosincinasa (TKI) compiten por el sitio de unión a la ATP del dominio
intracelular tirosincinasa de los EGFR y bloquean la cascada de señalización intracelular. Su bajo
peso molecular les permite tener una gran capacidad de penetración en los tumores y se pueden
administrar por vía oral.
Dos TKI de los EGFR están en desarrollo clínico avanzado y han sido evaluados en Tumores de
Cabeza y Cuello: ZD1839 (gefitinib) y OSI-774 (erlotinib). Los datos clínicos demuestran que
estos agentes tienen cierta actividad antitumoral, pero sobre todo capacidad para alcanzar largas
estabilizaciones en pacientes con carga tumoral baja. Gefitinib ha mostrado mayor eficacia,
especialmente en mujeres con adenocarcinomas de pulmón, y se han descrito mutaciones de los
EGFR que confieren una mayor sensibilidad a su acción. Por lo tanto, su aplicación en el futuro
deberá tener en cuenta estas peculiaridades, por lo que será preciso la selección de pacientes y su
uso individualizado.
TRANSDUCTORES DE SEÑALES INTRACELULARES
El papel del Ras en la señalización celular precisa de su unión a la cara interna de la membrana
plasmática. Para que este anclaje a la membrana sea posible, el Ras debe unirse a un grupo
farnesilo. Este paso es un proceso enzimático catalizado por la proteína de la farnesiltransferasa
que no es específica de la vía del Ras. Se han observado mutaciones del Ras en muchos tumores y
hasta en un 70% de los carcinomas escamosos de cabeza y cuello Bajo estas bases se han
desarrollado compuestos con capacidad para inhibir la enzima farnesiltransferasa (FTI). Estos
Capítulo 112
Aplicaciones de la biología molecular en el diagnóstico y
tratamiento de los tumores de cabeza y cuello
16
compuestos son capaces de inhibir la proliferación de células malignas in vitro e in vivo (con o sin
mutación del Ras), con escasos efectos sobre las células normales o los animales.
Otras dianas terapéuticas en este grupo las componen miembros de otras rutas de señalización
intracelulares como: RAF (inhibida por BAY 43-9006), STAT3(Signal Transducer and Activator
of Transcription 3), mTOR(mammalian target of rapamycin) (inhibido por CCI-779 y RAD001) y
PKC (Fosfoquinasa C).
REGULADORES DEL CICLO CELULAR
Una de las características propias de las células tumorales es su capacidad para pasar de forma
indefinida a través de las distintas etapas del ciclo celular. Se ha demostrado que el desarrollo y
progresión de los tumores de cabeza y cuello está relacionado con proteínas reguladoras del ciclo
celular. Diversos estudios han demostrado que mediante inhibidores de las ciclinas (A,B,D y E), de
las kinasas dependientes de ciclinas (CDK 1,2,4 y 6) y la activación de sus inhibidores
(p15,p16,p21,p27) se produce una inhibición de la proliferación celular y por tanto un menor
crecimiento tumoral.
DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS INTRACELULARES
El proteasoma es una proteasa que degrada proteínas intracelulares esenciales para la división,
crecimiento y supervivencia celular (p21, p27, p53, myc, I-kB, etc.). La eliminación de estas
proteínas es necesaria para una serie de procesos celulares (progresión del ciclo celular,
supervivencia, señalización y homeostasis). De manera contraria, la inhibición del proteasoma
provoca que las células dejen de proliferar o entren en apoptosis.
El inhibidor del proteasoma bortezomib (PS-341/Velvade) es un compuesto con actividad
antitumoral preclínica y clínica muy prometedora, y es el único inhibidor del proteasoma con el que
se han realizado estudios clínicos. Los mecanismos de acción del bortezomib son diversos:
interferencia con la señalización intracelular, apoptosis, estabilización de las cinasas dependientes
de ciclinas (CDK), antiangiogénesis e inhibición funcional del NF-KB, que conlleva un aumento de
la apoptosis en respuesta a la quimioterapia y un aumento de la actividad antitumoral. Su actividad
y tolerabilidad como radiosensibilizante también se ha evaluado en los TCC que son candidatos
para la reirradiación con buenos resultados.
GEN SUPRESOR DE TUMORES: P53
El gen supresor de tumores, p53, se encuentra mutado en un 40% a 70% de los TCC. Las nuevas
investigaciones se centran en la terapia de sustitución genética. En estudios con administración
intratumoral de un adenovirus mutado (Onyx 0-15) en pacientes con Tumores de Cabeza y Cuello
avanzado se observaron un 10% de respuestas objetivas.
COX-2 COMO DIANA TERAPÉUTICA
La COX-2 es una de las dianas moleculares más selectivas que se conoce. Desde hace ya varias
décadas se sabe que existe una cantidad más elevada de prostaglandinas en los tejidos tumorales
que en los sanos. Los tejidos sanos no contienen COX-2 (salvo células del riñón y del sistema
nervioso central) y su expresión se produce en respuesta a estímulos inflamatorios, carcinógenos
químicos, hipoxia o activación de oncogenes. Entre el 30% y el 60% de los tumores humanos
expresan COX-2 y su papel en la carcinogénesis humana se relaciona con diversos mecanismos:
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estímulos para la proliferación y metástasis, inhibición de la apoptosis, angiogénesis e inhibición de
la respuesta autoinmune tumoral.
Muchos ensayos clínicos han demostrado el potencial terapéutico de los inhibidores selectivos de la
COX-2 en el tratamiento de diversos tumores y su capacidad radiosensibilizante. En los Tumores
de Cabeza y Cuello su expresión se ha relacionado con la afectación ganglionar, la vascularización
tumoral y la sobreexpresión del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF). Estudios
preclínicos con celecoxib demuestran su capacidad para suprimir las concentraciones de PGE2
(Prostaglandina E2) intratumoral y reducir el tamaño tumoral con una relación entre dosis y
respuesta.
ANGIOGÉNESIS
El proceso de crecimiento y metastatización de los tumores depende de la inducción de la
neovascularización a través de la adquisición de un fenotipo angiogénico. Aunque los primeros
resultados de los ensayos con compuestos dirigidos contra esta diana no han logrado los resultados
esperados, se conoce que la terapia antiangiogénica podría mejorar la acción tanto de la
quimioterapia y la radioterapia y, por otro lado, se investiga su capacidad para facilitar mecanismos
que lleven hacia la cronicidad de la enfermedad tumoral.
El VEGF es uno de los principales factores angiogénicos y su sobreexpresión se ha puesto de
manifiesto en numerosos tumores, incluidos los TCC. Aunque los agentes antiangiogénicos han
demostrado una limitada actividad en monoterapia, sí se han logrado buenos resultados utilizados
en combinación con terapias convencionales o con compuestos dirigidos contra nuevas dianas.
SENSIBILIZANTES DE CÉLULAS HIPÓXICAS
La hipoxia es un importante factor de resistencia a la quimiorradioterapia y se ha demostrado su
correlación con tasas altas de recurrencia local y mortalidad. Los sensibilizantes de células
hipóxicas tienen la propiedad de ser activos frente a células hipóxicas y tener actividad citotóxica
selectiva en condiciones de hipoxia. Un agente biorreductivo, la tirapazamina, ha demostrado su
sinergismo in vitro con radioterapia y cisplatino.
CONCLUSIONES
Los nuevos tratamientos expuestos y los resultados obtenidos con estos agentes en pacientes con
TCC son todavía muy preliminares. Es evidente que se necesita realizar nuevos ensayos que
aclaren su verdadero papel en la supervivencia de estos enfermos, así como definir factores que nos
permitan la selección de pacientes candidatos a estas nuevas terapias y su aplicación
individualizada, la mejor manera de administrarlos (posiblemente en combinación con terapias
citotóxicas clásicas) y, por último, su importante aplicación en el campo de la prevención.
PALABRAS CLAVE
cáncer de cabeza y cuello, biología del cáncer, genética del cáncer, diagnóstico del cáncer,
tratamiento del cancer.
Capítulo 112
Aplicaciones de la biología molecular en el diagnóstico y
tratamiento de los tumores de cabeza y cuello
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