Download Cáncer

Mes enllà del genoma.
Aplicacions en el diagnòstic i el
tractament del càncer
Joaquín Arribas
Laboratori de Recerca Oncologica
Institut de Recerca de l’Hospital Universitari Vall d’Hebron
Cáncer
• Si continúa la tendencia actual, aproximadamente una de cada
cinco personas morirá de cáncer en países desarrollados.
• La enfermedades cardiovasculares en países desarrollados y
las infecciosas en países sin desarrollar causan más muertes
que el cáncer.
• ¿Por que se está realizando un esfuerzo tan formidable para
conocer las bases moleculares del cáncer?
Fig. 1 Alteraciones de la fisiología de las células tumorales
(Hanahan, D., and Weinberg, R. A. (2000). The Hallmarks of Cancer. Cell 100, 57–70)
El genóma y el diagnóstico y
tratamiento del cancer
Abordaje tradicional:
• Análisis de mutaciones en un numero limitado de
genes
• Análisis de la expresión de un número muy limitado
de genes en muestras de pacientes o modelos
animales.
– Northern blot (niveles de mRNA)
– Western blot (niveles de proteína)
– Immunhistoquímica (proteína en muestras intactas de tejido
• Creación de modelos animales sencillos
Fig. 1 Alteraciones de la fisiología de las células tumorales
(Hanahan, D., and Weinberg, R. A. (2000). The Hallmarks of Cancer. Cell 100, 57–70)
El genóma y el diagnóstico y
tratamiento del cancer
La nuevas técnolgias en el diagnóstico y tratamiento del cáncer
• Automatizacion de la secuenciacion:
Secuencia completa del genoma.
• Microdisección laser.
• Determinacion del transcriptoma: SAGE,
Microarrays.
• Determinacion del proteoma: Proteomica.
El genóma y el diagnóstico y
tratamiento del cancer
La nuevas técnolgias en el diagnóstico y tratamiento del cáncer
• Automatizacion de la secuenciacion:
Secuencia completa del genoma.
• Microdisección laser.
• Determinacion del transcriptoma: SAGE,
Microarrays.
• Determinacion del proteoma: Proteomica.
El genóma y el diagnóstico y
tratamiento del cancer
La nuevas técnolgias en el diagnóstico y tratamiento del cáncer
• Automatizacion de la secuenciacion:
Secuencia completa del genoma.
• Microdisección laser.
• Determinacion del transcriptoma: SAGE,
Microarrays.
• Determinacion del proteoma: Proteomica.
Microdisección laser
Microdisección laser
Microdisección laser
El genóma y el diagnóstico y
tratamiento del cancer
La nuevas técnolgias en el diagnóstico y tratamiento del cáncer
• Automatizacion de la secuenciacion:
Secuencia completa del genoma.
• Microdisección laser.
• Determinacion del transcriptoma: SAGE,
Microarrays.
• Determinacion del proteoma: Proteomica.
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tratamiento del cancer
La nuevas técnolgias en el diagnóstico y tratamiento del cáncer
• Automatizacion de la secuenciacion:
Secuencia completa del genoma.
• Microdisección laser.
• Determinacion del transcriptoma: SAGE,
Microarrays.
• Determinacion del proteoma: Proteomica.
Basic steps in the SAGE protocol
Select cells for profiling
Isolate mRNA using magnetic beads and synthesize cDNA.
Cut transcript with anchoring enzyme (NlaIII).
Release 14 bp tags from the 3' end, adjacent to the last restriction site
with tagging enzyme BsmF1.
Pair and ligate tags to form ditags, and concatenate ditags into plasmids for
automtic sequencing.
Extract and count tags to calculate expression level of each transcript.
El genóma y el diagnóstico y
tratamiento del cancer
La nuevas técnolgias en el diagnóstico y tratamiento del cáncer
• Automatizacion de la secuenciacion:
Secuencia completa del genoma.
• Microdisección laser.
• Determinacion del transcriptoma: SAGE,
Microarrays.
• Determinacion del proteoma: Proteomica.
Para ver es ta p elícula , de be d ispo ner d e QuickTime™ y de u n de sco mpres or An imation.
Metástasis
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Metástasis
• Es la principal causa de muerte en pacientes
con cáncer
• Bases moleculares:
– Hipótesis tradicional.
• Muy poca células (10-7) en un tumor tienen
capacidad metastática
• La capacidad metastática se adquiere
mediante mutaciones somáticas.
– Analisis mediante microarrays
A molecular signature of metastasis in
primary solid tumors
Ramaswany, S., Ross, K. N. and Golub, T. R.
Nature Genetics 33, 49-54 (2003)
Translation apparatus
Separase
Inhibitor
Non-epithelial
Origin
Fig. 1 Alteraciones de la fisiología de las células tumorales
(Hanahan, D., and Weinberg, R. A. (2000). The Hallmarks of Cancer. Cell 100, 57–70)
A multigenic program mediating breast
cancer metastasis to bone
Kang, Y., Siegel, P. M., Shu, W., Drobnjak, M.,
Kakonen, S. M., Cordón-Cardo, C., Guise, T.
A. and Massagué, J.
Cancer Cell 3, 537-549 (2003)
Therapeutic Strategies: The EGFR
signaling network
Matar, P., Arribas, J, Baselga, J
Cetuximab
R
R
TK
TK
EGFR
Gefitinib
Grb2
Sos
PI3-k
PTEN
Ras
Akt
Raf
mTOR
FKHR
GSK-3
Bad
MEK1/2
p27
MAPK
Cyclin D1,E
Cell cycle
progression
survival
proliferation
A431 Xenografts
Tumor Volume
(mm 3)
3000
2500
2000
Treatment
1500
1000
500
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Days
CONTROL
Gefitinib
(200mg/Kg/day)
Cetuximab
(1.5mg/mouse/twice per week)
Gefitinib (50mg/Kg/day) +
Cetuximab (1mg/mouse/twice per week)
UNSUPERVISED TWO-DIMENSIONAL
CLUSTER ANALYSIS
Gefitinib + Cetuximab
Gefitinib or Cetuximab
9,726 clones
(6,386 genes)
6,584 clones
with good spot quality
Merge
replicates
5.126 clones
Normalized expression
(Log2 scale)
724 genes
Differentially
expressed
Angiogenesis (0.7%)
Basic cellular function (10.1%)
Cell adhesion (1.1%)
Cell cycle (5.4%)
Cell death (2.6%)
Cell growth/prolif (5.1%)
Cytosk (4.1%)
EMT related (2.4%)
Immune response (1.8%)
Metabolism (3.9%)
Miscellaneous (37.6%)
Oncogene (2.1%)
Secreted proteins (0.7%)
Proteolisis (3%)
Signal transduction (6.8%)
Transcription related (7.6%)
Transport (3.6%)
Tumor progression (1%)
Tumor supressor (0.4%)
El genóma y el diagnóstico y
tratamiento del cancer
La nuevas técnolgias en el diagnóstico y tratamiento del cáncer
• Automatizacion de la secuenciacion:
Secuencia completa del genoma.
• Microdisección laser.
• Determinacion del transcriptoma: SAGE,
Microarrays.
• Determinacion del proteoma: Proteomica.
2D-Electrophoresis
Matrix-assisted laser desorption-ionization (MALDI)
Time of fligth (TOF)