HALL MARKS 1-4

Prévia do material em texto

Hallmarks do Câncer
Grupo A
Ian Cabral -21850490
João Victor Rossin- 21850942
João Vitor Berlikowski-21850498
Matheus Luiz Coelho França -21753355
Vitor Florêncio Rocha- 21850924
O que são os Hallmarks?
Fonte: Wikipedia
Fonte: Alchetron
Robert Weinberg
Douglas Hanahan
2
Antes de qualquer coisa, como nós somos o primeiro grupo, nós achamos que seria válido fazer uma introdução rápida sobre o que são os Hallmarks.
Em um artigo publicado no ano de 2000, Hanagan e Weiberg afirmaram acreditar que, num futuro próximo a pesquisa sobre o câncer tomaria o rumo diferente, focando num pequeno número de princípios recorrentes.
Hallmarks - 2000
Figura 1 – Os Hallmarks do Cancer
Fonte: Hallmarks of Cancer: The Next Generation (2011). Tradução Pessoal.
3
É com essa perspectiva que eles focam nas regras que governam a transformação de células humanas normais em tumores malignos, e delimitam então 6 mudanças fisiológicas que acreditam ser a essência dessa transformação para malignidade: A auto-suficiente de sinais de crescimento, a insensibilidade aos sinais anti-crescimento, a evasão da apoptose, o potencial replicativo ilimitado, a constante anfigênese e a capacidade de invasão de tecidos e metástase.
Hallmarks - 2011
Figura 2 – Hallmarks Emergentes e Características Facilitadoras
Fonte: Hallmarks of Cancer: The Next Generation (2011). Tradução Pessoal.
4
Com o passar dos anos e o surgimento de novos estudos foram adotados mais 4 desses marcadores, sendo dois deles facilitadores dessa transformação (A instabilidade genômica e a inflamação) e dois partes diretas dessa transição (A reprogramação do metabolismo e a capacidade de evadir células do sistema imune), assim totalizando os 10 hallmarks que são o tema das apresentações de hoje.
1- Evasão de supressores de crescimento
Regulação negativa proliferação celular
Proteínas RB
TP53
TGF-ß
Transduz sinais inibidores de crescimento que se originam em grande parte fora da célula
Recebe entradas de sensores de estresse e anormalidade que funcionam dentro dos sistemas operacionais intracelulares da célula
Ativação da transição quimal epitelialmesenal (EMT)
Inativação de genes supressores de tumor
5
O primeiro Hall mark é a evasão de supressores de crescimento. As células cancerosas, além de induzir e sustentar sinais estimuladores positivos de crescimento, também devem contornar os mecanismos de defesa que regulam negativamente a proliferação celular: que é o trabalho dos genes supressores de tumor. Duas proteínas sintetizadas importantes nos supressores de tumor são as proteínas RB e a TP53, elas operam como nós de controle central dentro de 2 ciclos de regulação celular que decidem se as células proliferam ou são ativados programas de envelhecimento celular e apoptose. A proteína RB integra sinais de diversas fontes extracelulares e intracelulares e decide se uma célula deve ou não prosseguir no seu ciclo de crescimento e divisão. Então as células cancerosas com defeitos na função de via RB estão perdendo a proteção de progressão do ciclo celular, assim permitindo a proliferação celular persistente. Enquanto a proteína RB transduz sinais inibidores de crescimento que se originam em grande parte extracelular, o TP53 recebe entradas de sensores de estresse e anormalidade que funcionam dentro dos sistemas operacionais intracelulares da célula: por exemplo se o grau de dano celular ao genoma for excessivo, ou os níveis de sinais promotores de crescimento, glicose ou oxigenação forem subótimos, o TP53 pode interromper a progressão do ciclo celular até que as condições sejam normalizadas. E quando os sinais de alarme forem danos irreparáveis, o TP53 desencadeia a apoptose. Embora esses dois supressores tenham importância na regulação da proliferação celular, tem várias linhas de evidência que indicam que cada um deles opera como parte de uma rede maior que leva a uma redundância funcional. Isso é pensado porque tem estudos com camundongos sem proteína RB e sem TP53, que mostraram que esses camundongos são surpreendentemente livres de anormalidades proliferativas, e que só apresentam problemas tumorais mais tardiamente. Agora sobre o TGF beta é um pouco mais complexo. A gente sabe que o TGF beta tem seus efeitos antiproliferativos, e acreditava que as células cancerígenas somente inativavam o TGF beta, desligando os seus circuitos de sinalização. Mas na verdade as células tumorais em estágio avançado, acabam redirecionando o TGF beta para longe da supressão celular proliferativa, e ao invés disso ela ativa um programa chamado transição quimal epitelial-mesenal, também conhecido como EMT, que acaba conferindo às células cancerígenas as características malignavas de alto grau. Ou seja, ao invés de suprimir a proliferação da célula cancerígena, acaba ajuda na malignidade desse tumor.
1- Evasão de supressores de crescimento
Figura 3- Mecanismo de ação TP53
Fonte: The TP53 Website, 2017
6
Aqui temos um esquema sobre o mecanismo de ação normal do TP53. Como eu já disse, ele media as respostas ao estresse celular como: estresse oxidativo, replicativo, erosão ribossomal, dano UV e Hipóxia. Então ele analisa e dependendo do dano, ele faz reparo celular ou inicia a apoptose.
1- Evasão de supressores de crescimento
Inibição de contato 
NF2/Merlin
LKB1
Figura 4- Inibição de contato
Fonte: Nature, 2005
Mas além do mecanismo de inativar proteínas que auxiliam a supressão dos tumores, foi descoberto que as células cancerígenas também atuam na “inibição de contato”. O que seria isso? As células normais fazem contato com outras células, formando densas populações de células normais propagadas, que por meio do contato, suprimem a proliferação celular, produzindo monocamadas de células confluentes. É importante ressaltar que tal “inibição de contato” é abolida em vários tipos de células cancerígenas em cultura, sugerindo que a inibição de contato é um mecanismo para garantir a homeostase normal do tecido, e é revogada durante o curso da doença neoplásica. Os dois principais mecanismos de inibição de contato são as vias NF2/Merlin e a LKB1, que vão ser melhor explicadas nos próximos slides.
1- Evasão de supressores de crescimento
Inativação de genes supressores de tumor
Figura 5- Modelo de via de sinalização NF2/merlin
Fonte: ResearchGate, 2018
NF2/Merlin
8
Esse é o modelo da via de sinalização NF2/merlin. Merlin está envolvido na inibição de contato interagindo com muitas proteínas associadas à membrana, como CD44, o complexo angiomotina (AMOT), E-caderina-α-catenina, e fibras de actina. Uma perda de expressão de merlin interrompe a sinalização relacionada ao câncer através das vias Hippo e mTOR. Merlin também está localizado no núcleo onde se liga e inibe E3 ubiquitina ligase CRL4 DCAF1, que promove a degradação de LATS1/2, e a proteína de ligação a RNA Lin28B, que suprime os genes que estão envolvidos no silenciamento de oncogenes como MYC e RAS. Então além de sequestrar os receptores do fator de crescimento, Merlin limita sua capacidade de emitir eficientemente sinais mitogênicos 
1- Evasão de supressores de crescimento
Figura 6- Modelo de via de sinalização LKB1
Fonte: Spandidos Publications, 2015
LKB1
9
Sobre o modelo de sinalização LKB1, começa com o MO25 e STRAD formando um complexo e ativando LKB1, uma importante quinase upstream de AMPK. AMPK mantém a polaridade celular e suprime o crescimento e metabolismo celular regulando negativamente a via mTOR e o efeito Warburg. Além disso, AMPK forma um complexo com ULK1, levando ao início da autofagia, que é aquele processo celular fisiológico para degradação e reciclagem de componentes do citosol e organelas celulares danificadas. O LKB1 também organiza a estrutura epitelial e ajuda a manter a integridade do tecido. Ela pode, por exemplo, anular os efeitos mitogênicos do poderoso oncogene Myc quando este é regulado positivamente em estruturas epiteliais quiescentes organizadas. Então mecanismos como esses que permitem que as células construam e mantenham tecidos arquitetonicamentecomplexos representam meios importantes de suprimir e contrabalançar sinais proliferativos inadequados, portanto é necessário maior estudos para entender esse funcionamento.
2-Imortalidade Replicativa
Figura 7- Representação de Telômero
Figura 8- Envelhecimento Genético
10
Fonte: Myloview, 2021
Fonte: Dra Denise Menezes, 2009
Os telômeros são sequências estruturais do DNA e RNA, eles são responsáveis pelo tempo de vida da célula e a sua estabilidade. Quanto mais curto o telômero, menor o tempo de vida da célula. Os telômeros têm grande relação com o processo de envelhecimento de um organismo, a cada divisão celular os telômeros são encurtados, até o ponto em que a célula atinge um limite, interrompendo o seu crescimento e novas divisões. No processo de divisão celular, os telômeros são auxiliados pela ação de uma enzima, a telomerase. Essa enzima é responsável pela regeneração dos telômeros após a divisão cromossômica, possibilitando um maior tempo de duração deles. Estudos apontam que o desgaste dos telômeros e a interrupção da divisão celular pode ser um fator para o desenvolvimento das doenças carcinogênicas, e é isso que vou falar nessa parte. Na primeira figura temos a representação de um telômero e o seu encurtamento e consequente a célula para de replicar, já a segunda mostra o envelhecimento genético para um célula senil causa por idade e estresse.
Seinescência
Estado não proliferativo
Crise/Apoptose
Morte celular programada
Morte
Controle proliferativo normal
Imortalidade
Potencial replicativo ilimitado
01
02
03
04
2-Imortalidade Replicativa
11
Agora nesse slide temos o resumo desse tópico inteiro, no corpo temos as chamadas barreiras da proliferação ilimitada, a seinescência que é o estado não proliferativo irreversível celular, seguido da segunda barreira que é a crise ou apoptose que seria a morte celular programada, essas duas barreiras funcionando em conjunto garantem a morte celular e o controle proliferativo normal das células. O problema ocorre quando populações saem de um estado em crise para um estado de potencial replicativo ilimitado, chamado de imortalização pelo artigo.
Telômeros
Limitação neoplásica
X
Imortalidade
Telomerase
Senescência
Progressão neoplásica
Resistência a barreiras da proliferação
Indutor e inibidor por encurtamento de comprimento
Ativação retardada pode promover e suprimir 
2-Imortalidade Replicativa
12
A telomerase a enzima queé responsável pela regeneração dos telômeros após a divisão cromossômica está associada uma resistência à indução tanto de senescência quanto de crise/apoptose;Já a sua inibição está relacionada ao encurtamento de telômeros e a ativação de uma dessas barreiras. O surgimento de neoplasias está relacionado o à sua capacidade de manter o DNA telomérico em comprimentos suficientes para evitar o desencadeamento da senescência ou apoptose, alcançada mais comumente pela regulação da expressão da telomerase. Focando de novo eles são os protetores cromossomais que temos e eles estão associados a limitação neoplásica e a imortalidade celular, eles podem ser o indutor ou inibidor da senescência celular por meio do encurtamento de seus comprimentos. Além disso a estudos que explificam sua promoção e inibição da progressão neoplásica. 
 Papel na progressão neoplásica
Crise/Apoptose
Senescência
Estudos indicam capacidade de supressão da Senescência replicativa e ativação da senescência em células pre-malignas.
2-Imortalidade Replicativa
Crises induzidas por perda precoce de telômeros com baixos níveis de telomerase .
Promoção neoplásica por ausência de vigilância da TP53
13
Focando na progressão neoplásica estudos indicam a capacidade de supressão da senescência replicativa e em contrapartida a ativação de senescências em células pre-malignas que junto da apoptose suprimem a ativação de células cancerígenas . Outro fator é a comprovação de crises induzidas por perda precoce de telômeros com baixos níveis de telemorase, por fim a ausência de vigilância da integridade genômica mediada por TP53 pode permitir que outras neoplasias incipientes sobrevivam à erosão inicial dos telômeros, esses detalhes serão melhor explorados na próxima parte.
3- Resistência à apoptose
Dano ao DNA, hipóxia, oncogenes
Monitoração do ambiente celular 
Vias extrínseca e intrínseca
Maquinaria apoptótica
Reguladores
Efetores
Cascada proteolítica
Degradação
Fagocitose 
Caspases
14
3- Resistência à apoptose
Figura 9- Principais vias da apoptose
Fonte: Creative diagnostics, 2016
15
3- Resistência à apoptose
Figura 10- Papel nuclear e citoplasmático do p53
Fonte: Frontiers in oncology, 2015
P53
BH3-only
BcL-2
16
3- Resistência à apoptose
Mutação, deleção ou inibição do gene tp53
*HPV
1#
Aumento de expressão 
BcL-2, BcL-Xl etc
2#
Downregulation de proteínas 
Bak e Bax
3#
17
18
4- Ativação de invasão e metástase 
Processo Sequencial Metastase
Figura 11- Cascata de invasão- metástase
Fonte: Nature, 2020
Em se tratando de invasão e metástase, podemos esquematizar o processo em 5 fases principais: invasão, intravasão, circulação, extravasão e colonização. Cada fase tem uma infinidade de fatores que influenciam o sucesso ou fracasso das células tumorais, e nós vamos agora abordar cada um deles da melhor forma possível, conforme a restrição de tempo que temos. 
 Disseminação e Invasão
4- Ativação de invasão e metástase 
19
Figura 12- Invasão
Fonte: Nature, 2020
O primeiro passo, a disseminação de células e sua invasão em tecidos adjacentes, é talvez a que mais teve seus conceitos desafiados nas últimas duas décadas. O processo de invasão começa pelo afrouxamento das junções célula-célula, aumento da invasividade celular e degradação dos componentes da matriz extracelular, de forma a facilitar a movimentação do cluster celular tumoral para os tecidos adjacentes, e eventualmente para o endotélio vascular e linfático.
O artigo que usamos de base foca na diminuição da expressão da E-caderina, uma molécula chave de adesão intracelular. Ela auxilia na criação de uma camada celular uniforme através da formação de junções aderentes, e mantém a estaticidade celular nessa camada O aumento na expressão de E-caderina é comprovadamente um antagonista de invasão e metástase. Foi demonstrado também que a expressão de moléculas de adesão intracelular e de adesão célula-matriz extracelular é alterada em alguns carcinomas agressivos, com destaque para a regulação inibitória de moléculas que favorecem citostase e aumento na expressão de moléculas que incentivam migração celular, como a N-caderina. 
Transição epitélio-mesenquimal (EMT)
Fatores ativadores: Snail
Slug
Twist
Zeb 1/2
4- Ativação de invasão e metástase 
20
Fonte: Nature, 2020
Figura 13- Processo de EMT
Para entendermos um pouco mais como ocorre essa separação de um grupo de células do tumor primário, temos que apresentar um processo que está sendo elucidado e estudado nas últimas duas décadas: a transição epitélio-mesenquimal. Esse processo é, resumidamente, a manifestação de plasticidade das células, permitindo uma mudança em seu fenótipo, indo de células epiteliais para células mesenquimais, permitindo sua desaclopação do tumor primário. Essa mudança de fenótipo e características é o que causa remodelação do citoesqueleto, perda da polaridade apical-basal, enfraquecimento da adesão intracelualr, remodelamento de adesão matriz-celular, individualização celular, aquisição de mobilidade celular, e, finalmente a invasão da membrana basal.
No início das pesquisas relacionadas a EMTs, se via esse processo como algo definitivo, ou seja, ou ocorria 100%, ou não ocorria. Mas eventualmente foi postulado que o mais correto seria dizer que ocorre uma transição em espectro, conforme a imagem. Algumas células permanecem como epiteliais (na parte esquerda do cluster), outras ficam em um estado intermediário e outras se diferenciam totalmente em mesenquimais. Na imagem podemos ver também a representação de duas formas de invasão. Uma célula tumoral única, eum grupo de células tumorais. Nós encontramos essas duas organizações de intravasão descritas, mas sempre é dito que as chances de uma metástase ser formada são muito maiores quando ocorre a invasão em massa de células.
Esse conceito de transdiferenciação celular foi abordado no nosso artigo de base no contexto de metástase, mas vale ressaltar que ele comprovadamente também ocorre no processo normal de embriogênese e em algumas reações inflamatórias e de reparo tecidual. Fatores transcriptores como Snail, Slug, Twist e Zeb ½ são responsáveis pela EMT e processos migratórios durante a embriogênese, e já foram identificados em vários tipos de tumores malignos e já foi demonstrado sua relação causal com invasão celular.
Outras colaborações ao processo de invasão também foram abordadas, como a 
Outros mecanismos
Células estromais mesenquimais (CCL5/RANTES)
Macrófagos na periferia tumoral (ativados por IL-4 tumoral)
Macrófagos associados a tumor (EGF, CSF-1)
Outras formas de crescimento (coletivo, amoeboide)
4- Ativação de invasão e metástase 
21
Outras contribuições foram brevemente abordadas, como a de células estromais mesenquimais, presentes no estroma tumoral podem secretar CCL5/RANTES, em resposta a sinais das células tumorais, e o CCL5 age de forma recíproca estimulando comportamento invasivo;
Macrofagos na periferia tumoral podem
 Intravasão
4- Ativação de invasão e metástase 
22
Fonte: Nature, 2020
Figura 14- Intravasão
Então, depois dessa mudança na morfologia das células tumorais, vai ocorrer a intravasão
 Circulação
4- Ativação de invasão e metástase 
23
Fonte: Nature, 2020
Figura 15- Circulação
Células em trânsito
4- Ativação de invasão e metástase 
24
Fonte: Nature, 2020
Figura 16- Trajeto de células tumorais na vasculatura
 Extravasão
4- Ativação de invasão e metástase 
25
Fonte: Nature, 2020
Figura 17- Extravasão
Colonização
4- Ativação de invasão e metástase 
26
Fonte: Nature, 2020
Figura 18- Colonização
Dormência e reativação de células tumorais
4- Ativação de invasão e metástase 
27
Fonte: Nature, 2020
Figura 19- Fatores relevantes na dormência e reativação de células tumorais
Determinantes de metástase
4- Ativação de invasão e metástase 
28
Fonte: Nature, 2020
Figura 20- Determinantes de metástase
Referências
HANAHAN, Douglas; WEINBERG, Robert A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell, [s.l.], v.144, n.5, p.646-674, mar.2011.
Gumbiner BM. Regulation of cadherin-mediated adhesion in morphogenesis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2005;6:622–34.
Yang, J., Antin, P., Berx, G. et al. Guidelines and definitions for research on epithelial–mesenchymal transition. Nat Rev Mol Cell Biol 21, 341–352 (2020). 
Talmadge, James E, and Isaiah J Fidler. “AACR centennial series: the biology of cancer metastasis: historical perspective.” Cancer research vol. 70,14 (2010): 5649-69.
 Arthur W et al. “Emerging Biological Principles of Metastasis.” Cell vol. 168,4 (2017): 670-691. doi:10.1016/j.cell.2016.11.037
Kurokawa, Manabu; Evading Apoptosis in cancer. 2013. Doi: 10.1016/j.tcb.2013.07.006
Loreto C. The role of intrinsic pathway in apoptosis activation and progression in Peyronie’s disease. BioMed Research International. 2014: 61619
Haupt, Sue; P53 calls upon CIA (Calcium Induced Apoptosis) to counter stress. DOI: 10.3389/fonc.2015.00057
29
Referência de imagens:
Figura 1-2: Disponível em https://p53.fr/tp53-information/tp53-knowledge-center/26-knowledge-center/28-p53-pathways
Figura 3: Disponível em https://www.nature.com/articles/s41388-018-0304-2
Figura 4: Disponível em https://www.researchgate.net/figure/A-model-of-the-NF2-merlin-signaling-pathway-Merlin-is-involved-in-contact-inhibition-by_fig2_324020315
Figura 5-6: Disponível em https://www.researchgate.net/figure/A-model-of-the-NF2-merlin-signaling-pathway-Merlin-is-involved-in-contact-inhibition-by_fig2_324020315
Figura 7: Disponível em https://www.dradenisemenezes.com.br/meditacao-e-telomero-o-que-e-isso
Figura 8: Disponível em https://myloview.com.br/adesivo-processo-de-envelhecimento-os-telomeros-diminuem-e-a-divisao-no-92D5FD4.
Figura 9: Disponível em https://www.creative-diagnostics.com/intrinsic-apoptosis-pathway.htm#:~:text=The%20intrinsic%20apoptosis%20pathway%20is,the%20elimination%20of%20damaged%20cells.
Figura 10: Disponível em https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fonc.2015.00057/full
Figura 11-20 : Disponível em https://www.nature.com/articles/s41392-020-0134-x
30
image1.png
image2.bin
image3.jpg
image4.png
image5.jpg
image6.png
image7.jpeg
image8.png
image9.jpg
image10.jpeg
image11.jpeg
image12.png
image13.png
image14.png
image15.png
image16.png
image17.png
image18.jpg
image19.png
image20.png
image21.png
image22.png
image23.png