Inestabilidad de microsatélites y diagnóstico y tratamiento de tumores
Inestabilidad de microsatélites y defectos de reparación de desajustes
Los microsatélites, también conocidos como repeticiones de secuencia simple, son secuencias repetidas de pequeños fragmentos de nucleótidos que existen en el genoma. Las unidades repetidas generalmente constan de 16 nucleótidos y entre 15 y 65 repeticiones de estas secuencias se distribuyen en el genoma para formar una secuencia microsatélite (como se muestra en la figura siguiente). Hay aproximadamente 55.000, 65.438.000.000 conjuntos de secuencias de microsatélites en el genoma humano, que están ampliamente distribuidas en todos los rincones del genoma, pero que aparecen con frecuencia en los extremos de la cromatina. Los microsatélites están muy extendidos y están presentes en los genomas de células procarióticas y eucariotas. Actualmente, se han identificado y confirmado al menos 2.000 marcadores microsatélites de polimorfismos en el genoma humano, y un gran número de ellos se han utilizado en estudios de ligamiento genético.
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Las secuencias de microsatélites tienen una heredabilidad altamente conservada y estable, y son genes constitutivos y no transcritos. Con base en las características anteriores, los microsatélites se pueden clasificar como un tipo de marcadores genéticos altamente polimórficos, que pueden usarse en identificación individual, análisis de genes humanos, etc. Estudios experimentales han demostrado que estas secuencias pueden afectar la expresión de determinados genes celulares y regular directa o indirectamente el genoma. Mapean y conectan muchas ubicaciones genéticas importantes que no solo están asociadas con marcadores de enfermedades humanas sino que también están directamente relacionadas con la etiología.
La inestabilidad de microsatélites (IMS), que es la inserción o eliminación de pares de bases en regiones de microsatélites debido a errores de copia, se descubrió por primera vez en el cáncer colorrectal y se considera cáncer colorrectal hereditario sin poliposis (HNPCC). , también conocido como síndrome de Lynch) se encontraron posteriormente características en muchos tumores esporádicos (como el cáncer gástrico, el cáncer de pulmón, etc.). ).
Actualmente, existen tres causas principales de la inestabilidad de los microsatélites:
Mutación de 1 punto
El mecanismo por el cual las mutaciones puntuales conducen a MSI se comprende bien. La función reparadora de algunos tumores se ve alterada debido al daño en el ADN y aumenta la inestabilidad genómica. La respuesta a secuencias de microsatélites da como resultado MSI.
2 Desajuste de la cadena deslizante
En general, se cree que el desajuste durante la replicación del ADN es el principal mecanismo que conduce al polimorfismo de secuencia repetida. El deslizamiento de la replicación significa que durante el proceso de síntesis del ADN, un ADN monocatenario puede desalinearse temporalmente para formar una estructura intermedia y luego no coincidir con otro ADN monocatenario para formar un deslizamiento de la cadena, continuando así la replicación o reparación del ADN. Las discrepancias deslizantes pueden provocar eliminaciones, inserciones o sustituciones de bases:
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3 Deficiencia de reparación de discrepancias (MMR) Defecto, dMMR)
Las secuencias de microsatélites son las secuencias que menos coinciden en la replicación del ADN y requieren proteínas relacionadas con MMR para su reparación. MMR es un proceso celular altamente conservado que juega un papel importante en la replicación del ADN. MMR es el principal responsable de reparar las bases después de la replicación del ADN y también puede reparar algunas pequeñas inserciones o eliminaciones de nucleótidos. Los genes clave que realizan funciones MMR incluyen el homólogo 1 de MutL (homólogo 1 de Mult, MLH1), el homólogo 2 de MutS (homólogo de Mult 2, MSH2), MSH6 y el aumento de segregación posmeiótica 2 (PMS2). Durante la replicación del ADN, la recombinación de material genético y el daño químico o físico, las proteínas MMR existen en forma de complejos heterodiméricos. Estos complejos incluyen mutsα (la combinación de la proteína ms H2 y la proteína MSH6), mutlβ (la combinación de la proteína mlh 1 y la proteína PMS1), mutsβ (la combinación de la proteína ms H2 y la proteína MSH3) y mutlα (mlh65438). Después de que ocurre un desajuste en la replicación del ADN, MutSα primero reconoce y se une a la cadena de ADN, recluta a MutLα y se libera del sitio equivocado después de un cambio conformacional.
Luego se recluta la exonucleasa-1 para eliminar la región no coincidente, el factor de replicación A estabiliza el ADN monocatenario y el complejo formado por la ADN polimerasa Polδ y el antígeno nuclear de las células en proliferación llena el vacío. Finalmente, la ADN ligasa repara la brecha. Los estudios han confirmado que la triple vírica aumenta la precisión de la replicación del ADN entre 100 y 1000 veces. Si la función de los genes o proteínas MMR es defectuosa, los errores de replicación del ADN no se pueden corregir y la acumulación gradual de errores agravará la variación genética y producirá el fenotipo dMMR.
Según el nivel de MSI, el MSI se puede dividir en tres tipos: baja inestabilidad de microsatélites (MSI-L), alta inestabilidad de microsatélites (MSI-H) y estabilidad de microsatélites (MSS). dMMR es una condición necesaria para la inestabilidad de microsatélites de alto nivel. Clínicamente, DMMR se puede equiparar básicamente a MSI-.
La MSI y la enfermedad
La MSI es una característica de muchas enfermedades, la mayoría de las cuales son neoplásicas. La más famosa de las enfermedades no neoplásicas es el síndrome de Lynch.
El síndrome de Lynch es una enfermedad genética autosómica dominante causada por mutaciones en el gen de reparación de errores de coincidencia (MMR) y es susceptible a tumores malignos como el cáncer colorrectal. Esto incluye personas que ya tienen tumores y aquellas que aún no han desarrollado tumores. Es el síndrome de cáncer colorrectal hereditario más común y anteriormente se conocía como cáncer colorrectal hereditario sin poliposis (HNPCC) para enfatizar su naturaleza hereditaria y distinguirlo de la adenomatosis familiar. Debido a que el nombre HNPCC enfatiza la susceptibilidad de estos pacientes al cáncer colorrectal pero ignora la alta incidencia de tumores extraintestinales, muchos académicos e instituciones abogan ahora por cambiar su nombre a "síndrome de Lynch".
En 1895, el patólogo estadounidense Worthing descubrió que muchos miembros de su familia de costureras morían a causa de tumores en los intestinos o en los órganos reproductores femeninos. Basándose en su historia familiar, Worthing publicó un documento en 1913 llamando a la familia una "familia propensa al cáncer". De 1966 a 1967, Henry Lynch de la Facultad de Medicina de la Universidad de Creighton informó la incidencia de ocho familias de cáncer hereditario y resumió sus características clínicas: los tumores malignos están ampliamente distribuidos, los cánceres primarios son comunes, el cáncer de colon y el cáncer de endometrio La tasa de incidencia es significativamente mayor que la de la población general. Debido a que la poliposis adenomatosa familiar (PAF) se conocía bien en ese momento, Lynch creía que estas familias eran diferentes de la PAF y el síndrome de Gardner reportados en que su cáncer colorrectal no se desarrollaba a partir de pólipos. Lynch llamó a esta familia de cánceres hereditarios diferentes de la FAP "síndrome de la familia del cáncer", y Boland la llamó síndrome de Lynch en 1984. Investigadores posteriores reconocieron gradualmente el papel de la disfunción de las proteínas de la familia MMR en el síndrome de Lynch: se detectaron mutaciones en MLH1 y MSH2 en la mayoría de las familias con síndrome de Lynch (85 a 90), y las 10 a 15 familias restantes tenían mutaciones en MSH6, y algunas Mutaciones en PMS2. Los estudios han demostrado que el síndrome de Lynch y el cáncer colorrectal esporádico no están estrechamente relacionados con la activación de oncogén y la inactivación del gen supresor de tumores, sino que son causados por MSI causada por mutaciones en genes de reparación de desajustes. Actualmente, las pruebas MSI/dMMR se han convertido en un indicador diagnóstico importante para la detección de pacientes con síndrome de Lynch a nivel internacional.
Además del síndrome de Lynch, algunos tumores también tienen un MSI elevado. La aparición de tumores es un proceso biológico que involucra múltiples genes. Se ha descubierto que los tumores en muchas partes de los seres humanos están relacionados con defectos de reparación de desajustes. Como se muestra en la siguiente figura:
Cabe señalar aquí que, aunque las mutaciones genéticas extensas son una característica común de casi todos los tumores, no se pueden observar niveles altos de MSI en todos los tumores. Las investigaciones muestran que el MSI es mayor en el cáncer colorrectal (COAD), los tumores de endometrio (UCEC) y otros tumores (como se verá más adelante, los niveles de MSI en estos tumores pueden guiar los medicamentos de inmunoterapia):
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Importancia clínica de las pruebas MSI
Actualmente, existen las siguientes opiniones sobre la importancia clínica de las pruebas MSI:
Primero, detección de MSI y síndrome de Lynch.
Como se mencionó anteriormente, MSI es un fenómeno característico del síndrome de Lynch. Aproximadamente el 90% de los síndromes de Lynch se manifiestan como MSI-H. Actualmente, las pruebas de MSI se han convertido en una solución estándar para detectar el síndrome de Lynch.
MSI y el pronóstico del cáncer colorrectal. Los estudios clínicos han confirmado que la MSI está estrechamente relacionada con el pronóstico del cáncer colorrectal. En comparación con los pacientes con MSS, los pacientes con cáncer colorrectal MSI-H tienen una ventaja de supervivencia significativa con peores manifestaciones clínicas pero mejor pronóstico. Los estudios han demostrado que para los pacientes con cáncer colorrectal en estadio II/III, los pacientes con MSI-H tienen una supervivencia general y una supervivencia libre de enfermedad significativamente más largas. Las pautas sobre el cáncer colorrectal publicadas por la Red Nacional Integral del Cáncer (NCCN) recomiendan que todos los pacientes con antecedentes de cáncer colorrectal se sometan a pruebas de MSI.
En tercer lugar, MSI y medicación guiada. Los estudios han confirmado que los pacientes con cáncer colorrectal en estadio II MSI-H no se benefician del tratamiento con 5-FU. dMMR conduce a un estado de hipermutación dinámica, lo que lleva a la producción continua de neoantígenos en las células tumorales y las somete a vigilancia inmune. El estudio encontró que, en comparación con pMMR (MMR competente), dMMR CRC tenía una mayor cantidad de mutaciones y una mayor tasa de respuesta objetiva a los ICI (inhibidores de puntos de control inmunológicos). En DMMR CRC, la respuesta a la monoterapia con ICI fue de 30 a 50. La FDA aprobó previamente los anticuerpos monoclonales de inmunoterapia PD-1, Pembrolizumab, Ipilimumab y Nivolumab, para el tratamiento de última línea del cáncer colorrectal metastásico (CCRm) con fenotipo dMMR/MSI-H deficiente en la reparación de desajustes. Además del tratamiento del CCRm, en mayo de 2017, la FDA de EE. UU. aprobó el anticuerpo PD-1 pembrolizumab para el tratamiento de adultos y niños con el fenotipo dMMR/MSI-H que no tienen otras opciones de tratamiento y no pueden ser resecados ni metastatizados. Sin embargo, la aprobación de la FDA no abordó la secuencia óptima y la duración del tratamiento de inmunoterapia, ni si se podrían agregar otros medicamentos a Keytruda. Por lo tanto, esta aprobación puede considerarse como un intento exploratorio para que los ICI traten tumores MSI-H/dMMR. En 2019, Keytruda fue aprobado para tratar tumores endometriales MSI-H/dMMR. Además de Keytruda, los medicamentos yyo también desempeñan un papel en el tratamiento de los tumores MSI-H/dMMR: