SEQUENCIAMENTO DE GENOMAS TUMORAIS

INTRODUÇÃO

Década de 70:

Maxam – Gilbert e Sanger

Década de 80;

Sequenciadores automáticos

Aplicações:

Biologia, Ecologia, Medicina, Genômica e Biotecnologia

Capítulo: Sequenciamento de genomas

Projetos de estudo do genoma tumoral e a sua importância

OS SEQUENCIAMENTO DE GENOMAS

Primeiro genoma sequenciado

5.375 nucleotídeos

Duração de 13 anos 20.000 – 25.000 genes 3.7 milhões de SNPs

Objetivo do sequenciamento de genomas tumorais:

Isolar e sequenciar o DNA genômico tumoral

Alterações somáticas:

substituições de bases, inserções ou deleções de segmentos de DNA, rearranjos, mudança no número de cópias, introdução de

sequências exógenas e mudanças epigenéticas

Classificadas em:

“driver mutations”: conferem vantagens no crescimento celular e estão localizadas em “cancer genes”

“passenger mutations”: não contribuem no crescimento tumoral

Melhor compreensão dos mecanismos genéticos envolvidos na oncogênese e que podem auxiliar no diagnóstico, tratamento e

prevenção do câncer

International Cancer GenomeConsortium

Descrição das mudanças genômicas, de transcriptomas e epigenéticasem 50 tipos diferentes de tumores de importância clínica.

Até o momento > 35 projetos envolvidos.2012 > 51 projetos envolvidos

The Cancer Genome Atlas

Tecidos tumorais removidos e amostras normais do paciente.Vários tipos de câncer selecionados para sequenciamento: sistema nervoso

central, mama, gastrointestinal, ginecológico, cabeça e pescoço, hematológicos, torácicos e urológicos.

The Genome Institute of Washington University

Responsável por 25% do sequenciamento do genoma humano.Em 2008 foi o primeiro instituto a sequenciar o genoma completo do câncer de um paciente – uma mulher com leucemia – relacionando a doença com

causas genéticas.

Wellcome Trust Sanger Institute

Possui um dos maiores centros de sequenciamento do mundo, contribuindo com quase 1/3 da sequência do genoma humano (9 cromossomos).

Em torno de 457 genes já foram associados a diferentes tipos de câncer.Mais de 171.200 mutações já foram identificadas.

Ludwig Institute for Cancer Research

Colaboração entre: Instituto Ludwig de Pesquisas sobre o Câncer, a FAPESP e 29 laboratórios de São Paulo.

Enfoque principal: tumores de cabeça e pescoço, cólon, mama e estômago.ESTs - Expressed Sequence Tags

1º GENOMA TUMORAL SEQUENCIADO

• Analisaram o genoma da LMA de um único paciente e compararam com o genomanormal do mesmo paciente.• Sequenciamento realizado no sequenciador Illumina Genome Analyzer e validação dasmutações somáticas no sequenciador Roche/454.• Concluíram 10 mutações somáticas não-sinônimas foram identificadas especificamenteno genoma do tumor do paciente

CÂNCER DE PULMÃO

• Sequenciamento de uma linhagem celular de câncer de pulmão (SCLC - NCI-H209) paraestudar as mutações associadas ao fumo do tabaco.• 22.910 substituições somáticas adquiridas; Transversões mais comuns - G>T/C>A.• Duplicação em tandem dos exons 3 a 8 do CHD7 e outras duas linhagens celulares com fusãodos genes PVT1–CHD7 – importância no câncer de pulmão.• Agentes mutagênicos > maioria das mutações > cels que se tornariam cancerosas iriamadquirir 1 mutação a cada 15 cigarros.

• Analisaram mutações somáticas no genoma mitocondrial de 70 pacientes com câncer de

pulmão > genoma tumoral x genoma normal.• As taxas de mutação no câncer de pulmão 100 x maior do que em células normais.• Identificação de 532 mutações somáticas: 2 mutações nas posições 8701 e 10398 > 86% doscasos e associação com tabagismo.

Desregulação da mitocôndria

CÂNCER DE PRÓSTATA

• Sequenciamento do genoma completo de 7 tumores de próstata e de amostras normaisdos pacientes.• Média de 3.866 mutações somáticas putativas e uma média de 20 mutações nãosinônimas em genes codificantes por tumor• Rearranjos cromossômicos > eventos críticos iniciais no câncer de próstata.

CÂNCER DE MAMA

• Sequenciamento do genoma total de tumores de 50 pacientes com câncer de mamacomparando-os com o DNA de células saudáveis da mesma paciente.• Mais de 1700 mutações em tumores, sendo a maioria únicas do indivíduo.• Comparar pacientes com câncer que respondem bem ao tratamento com aqueles que nãorespondem.• 2 mutações mais comuns nos pacientes com câncer: mutação PIK3CAis (40% dos casos);mutação gene TP53 (20% dos casos)

• 93% dos casos de câncer de mama estudados apresentavam 1 ou mais mutações.• 45 mutações somáticas foram encontradas, sendo 9 previamente descritas e 26 novas.• 155 polimorfismos, sendo 35% na sequência D-loop e 65% nas regiões codificantes dogenoma mitocondrial.• Em 2007, outro grupo encontrou uma menor freqüência de mutações no genomamitocondrial, identificando 2 mutações somáticas importantes no câncer de mama.

CÂNCER COLORRETAL

• Determinação da sequência de mais de 13.000 genes em 11 tumores colorretais e tambémem 11 cânceres de mama comparando-os com amostras normais.• 921 mutações somáticas no câncer de mama e 751 mutações somáticas no câncer colorretal.•Freqüência de mutações no câncer colorretal foi de 6.2 mutações por Mb e 5.5 no câncer demama.• 90 substituições de aminoácidos que estavam ausentes nas células normais.• 189 eram genes CAN mutados (candidate cancer genes - 122: colorretal e 69: mama).

• Caracterização de 6 regiões do genoma mitocondrial de 40 pacientes com câncercolorretal.• Índice de mutações no câncer colorretal foi de 25%, sendo que um amplo número demutações foi detectado nas sequências D-loop.• Alta frequência de mutações no gene ND1.

CÂNCER GÁSTRICO

Adenocarcinoma de Estômago

111 Genes mutados: TP53, CDH1, KRAS...

• Analisou o genoma mitocondrial de 31 amostras de câncer gástrico e suas respectivasamostras normais.• Identificação de 8 mutações somáticas na região codificante do DNA mitocondrial > 4mutações na região evolutivamente conservada.• Na região D-loop foram encontradas mutações em 16 das 31 amostras analisada. Ainda, 20pacientes apresentavam mutações somáticas em todo o DNA mitocondrial do tecido tumoral.

CONCLUSÃO: GENOMAS TUMORAIS E O FUTURO

Importante aplicação clínica no câncer como biomarcadores no diagnóstico, prognóstico,

tratamento e resistência a drogas

PROJETOS DE SEQUENCIAMENTO DE GENOMAS TUMORAIS

International Cancer Genome Consortiumhttp://www.icgc.org/

The Cancer Genome Atlashttp://cancergenome.nih.gov/

The Genome Institute of Washington Universityhttp://genome.wustl.edu/

Wellcome Trust Sanger Institutehttp://www.sanger.ac.uk/genetics/CGP/

Ludwig Institute for Cancer Researchhttp://www.ludwig.org.br/

http://www.licr.org/D_programs/d1c2_HCGP.phphttp://www.licr.org/index.php/Cancer_Initiatives

Só que não...ainda!