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PONTO DE VISTA / VIEW POINT
Biologia molecular do câncer cervical
Molecular biology of cervical cancer
Waldemar Augusto Rivoire1, Helena Von Eye Corleta1- Ilma Simoni Brum^4 Edison Capp1,2,
(^1) Departamento de Ginecologia e Obstetrícia. Faculdade de Medicina. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Rua Dr. Barros Cassal, 411/22. Porto Alegre, RS, Brasil. CEP: 90.035-003. E-mail: [email protected] (^2) Serviço de Ginecologia e Obstetrícia. Hospital de Clínicas de Porto Alegre. Porto Alegre, RS, Brasil. (^3) Gerar - Núcleo de Reprodução Humana do Hospital Moinhos de Vento. Porto Alegre, RS, Brasil. (^4) Departamento de Fisiologia. Instituto de Ciências Básicas da Saúde. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, RS, Brasil.
Abstract Carcinogenesis involves several steps. Disorders of the cytogenetic balance occur during the evolution from normal epithelium to cervical cancer. Several studies support the hypothesis that the Human Papiloma Virus (HPV) infection is associated to development of premalignant and malignant lesions of cervical cancer. In this review we show the basis to understand cervical oncogenesis. The cell cycle is controlled by protooncogenes and supressive genes. This orchestrated cell cycle can be affected by virus such as HPV. Of special interest in the cervical carcinogenesis are the HPV subtypes 16 and 18. How HPV immortalizes cervical cells is not fully under- stood. Advances have been made in the application of molecular biology techniques in the understanding of this mechanism. Once established, these techniques will lead to a better assessment of cervical neoplasias and help the development of new therapies, hopefully less invasive and more effective. Key words Molecular biology, Cervix carcinoma, Human papiloma virus
Resumo A carcinogênese é um processo de múltiplas etapas. Alterações no equilíbrio citogenético ocorrem na trans- formação do epitélio normal a câncer cervical. Numerosos estudos apoiam a hipótese de que a infecção por HPV está associada com o desenvolvimento de alte- rações malignas e pré-malignas do trato genital inferior. Neste trabalho são apresentadas as bases para a compreensão da oncogênese cervical. O ciclo celular é controlado por proto-oncogenes e genes supressores. Quando ocorrem mutações, proto-oncogenes tornam-se oncogenes, que são carcinogênicos e causam multipli- cação celular excessiva. A perda da ação de genes supressores funcionais pode levar a célula ao cresci- mento inadequado. O ciclo celular também pode ser alterado pela ação de vírus, entre eles o HPV (Human Papiloma Virus), de especial interesse na oncogênese cervical. Os tipos de HPV 16 e 18 são os de maior inte- resse, freqüentemente associados a câncer cervical e anal. O conhecimento das bases moleculares que estão envolvidas na oncogênese cervical tem sido possível devido a utilização de técnicas avançadas de biologia molecular. A associação destas técnicas aos métodos diagnósticos clássicos, poderão levar a uma melhor avaliação das neoplasias cervicais e auxiliar no desen- volvimento de novas terapias, talvez menos invasivas e mais efetivas. Palavras-chave Biologia molecular, Carcinoma cervical uterino, Papiloma vírus humano
Ciclo celular e oncogenes
O ciclo celular é composto por quatro estágios. Na fase G1 (gap 1 = interfase), a célula aumenta de tamanho e prepara-se para copiar seu DNA. A cópia (replicação) ocorre na fase seguinte, chamada de S (síntese), e permite que a célula duplique precisa- mente seus cromossomos. Depois de replicados os cromossomos, inicia a fase G2 (gap 2), durante a qual a célula prepara-se para a fase M (mitose) - fase na qual a célula-mãe, aumentada, finalmente se divide ao meio, para produzir duas células-filhas, com igual número de cromossomos. As células- filhas imediatamente entram em fase G1 e podem reiniciar o ciclo celular. Alternativa, também, é parar o ciclo temporária ou definitivamente3,5^ (Figura 1). A fase G1 possui um ponto de checagem, G1/S, controlado pela via do pRb (proteína do retinoblas- toma). Uma vez que a célula passe este ponto, ela é compelida a replicar seu DNA. Caso ocorra cópia incorreta do DNA durante S ou lesão do DNA, a célula não passará o ponto de checagem G2/M, e ocorrerá parada de crescimento e apoptose (senescência e morte programada) induzidos pelo gene p 53.^8
Várias proteínas inibidoras podem parar o avanço deste ciclo. Entre elas p 15 e p 16, que atuam bloqueando componentes essenciais para progressão do ciclo celular, como CDK (cyclin-dependent kinases) e ciclinas, impedindo o avanço do ciclo da fase G1 para S. Outros inibidores são p 21, associado
Figura 1 Ciclo celular.
Fontes: Alberts et al^3 e Stanley.^8
Introdução
Existe forte evidência clínica e experimental de que o papiloma vírus humano (HPV) tem papel central no desenvolvimento e crescimento do câncer cervical. Contudo, é sabido que a carcinogênese é um processo de múltiplas etapas. Alterações no equi- líbrio citogenético ocorrem no momento da transfor- mação do epitélio cervical normal em câncer. Numerosos estudos apoiam a hipótese de que a infecção por HPV está associada ao desenvolvi- mento de alterações malignas e pré-malignas do trato genital inferior.1,2^ Neste trabalho são apresentadas as bases biomoleculares para a compreensão da oncogênese cervical.
Proto-oncogenes e genes supressores
Os genes são compostos por moléculas de DNA, no núcleo celular. Eles especificam seqüências de aminoácidos que devem ser ligados uns aos outros para formar determinada proteína, que deverá realizar o efeito biológico do gene. Quando um gene é ativado, a célula responde sintetizando a proteína codificada. Mutações em um gene podem perturbar a célula, alterando a quantidade de proteína ou a atividade desta.3- Duas classes de genes, pequenas em relação ao total de genes, têm papel chave no desenvolvimento do câncer. Em suas configurações normais, elas dirigem o ciclo celular em uma intrincada seqüência de eventos, pelos quais as células crescem e se dividem. Proto-oncogenes estimulam, enquanto genes supressores inibem os processos de divisão celular. Coletivamente, essas duas classes de genes são responsáveis pela proliferação descontrolada, encontrada nos cânceres em humanos.6, Quando ocorrem mutações, proto-oncogenes tornam-se oncogenes, que são carcinogênicos e causam multiplicação celular excessiva. Essas mutações levam o proto-oncogene a expressar em excesso sua proteína estimuladora do crescimento ou a produzir uma forma mais ativa. Os genes supres- sores de tumores, em contraste, contribuem para o desenvolvimento de câncer quando são inativados por mutações. O resultado é a perda da ação de genes supressores funcionais, o que priva a célula de controles cruciais para a inibição de crescimento inapropriado.
Rivoire WA et al.
M=Mitose Divisão celular
Ponto de checagem G1/S Integridade do DNA? Forma e tamanho?
Ponto de checagem G2/M Integridade do DNA? Forma e tamanho?
Rivoire WA et al.
Considerações finais
A integração do DNA viral ao genoma da célula hospedeira é, provavelmente, o passo mais impor- tante na carcinogênese cervical. A combinação da perda da regulação transcripcional viral e a ativação da transcrição do DNA viral integrado podem levar a super expressão de genes, que são essenciais ao desenvolvimento do carcinoma cervical. Alterna- tivamente, a integração do DNA do HPV pode estar associada ou a um proto-oncogene ou a um gene supressor de tumor. O efeito dessa associação poderia levar a progressão de um fenótipo maligno. O conhecimento dos mecanismos que estão envolvidos na oncogênese cervical tem sido possível devido à utilização de técnicas avançadas de biologia molecular. Algumas dessas técnicas permitem identificar grupos de HPV de alto ou baixo risco (captura híbrida) ou identificação de tipos virais específicos ( Polymerase Chain Reaction - PCR).^20 São técnicas de fácil utilização, em labo- ratórios devidamente equipados, mas ainda com custo elevado. A associação dessas técnicas aos métodos diagnósticos clássicos, poderão levar a uma
ser essencial para o desenvolvimento carcinogênico, uma vez que estas regiões variam muito. Das proteínas codificadas pelo genoma do HPV, principalmente as produzidas pela expressão dos genes E6 e E7 estão relacionadas com a carcinogê- nese mediada pelo HPV. Contudo, o mecanismo exato pelo qual o produto desses genes age ainda não foi completamente esclarecido. É possível que a ação ocorra através de interação com proteínas regu- ladoras do ciclo celular. Em particular, foi demon- strado que E6 interage com a proteína p 53 e E7 com a proteína pRb , causando desregulação do ciclo celular.^18 Essas duas proteínas atuam prevenindo a transformação celular, interrompendo sua divisão e proliferação15,19^ (Tabela 1). As diferenças entre células normais e neoplásicas podem ser sutis, mas existem. As carac- terísticas únicas destas células as tornam excelentes alvos para a intervenção. O desenvolvimento de terapêuticas anti-carcinogênicas ainda é incipiente. Em breve, serão utilizados delineamentos racionais e acurados de biologia molecular e terapêutica gênica como adjuvantes no tratamento do câncer cervical e outros.
Tabela 1 Descrição das funções dos genes do papiloma vírus humano.
Gene Função
E1 Atividade de DNA helicase, ligação de ATP DNA dependente, atividade de ATPase. Papel na replicação e na repressão da replicação. E2 Regulador da transcrição e replicação viral, controle da região de expressão precoce (Early), necessária para replicação viral eficiente junto com E1. E3 Sem função conhecida (presente apenas em uma minoria de papiloma vírus). E4 Expresso primariamente em epitélio em diferenciação, associado ao citoesqueleto de queratina de células epiteliais em cultura. Papel na liberação de vírus. E5 Atividade de transformação em HPV16 in vitro. Possivelmente estimula o início da proliferação celular in vivo, mas pode ter um papel na iniciação da carcinogênese. E6 Papel no processo de transformação junto com E7. Propriedades de ativação transcripcional. E6 dos HPVs de alto risco inativa p53 através de degradação rápida através da via da ubiquitina.^18 Junto com E7 propicia um ambiente celular para a replicação viral. E7 Induz síntese de DNA em células em repouso. E7 se liga à forma hipo-fosforilada da proteína do retinoblastoma (pRb), resultando em sua inativação funcional permitindo progressão funcional para a fase S do ciclo celular. Proteína E7 dos tipos de baixo risco HPVs 6 e 11 se liga menos eficientemente do que a proteína E7 dos tipo de alto risco HPVs 16 e 18. E8 Sem função conhecida (presente apenas em uma minoria dos papilomas vírus). L1 Proteína maior do capsídio (expressão tardia, Late). L2 Proteína menor do capsídio.
Fonte: Sanclemente & Gill.^9
Biologia molecular do câncer cervical
são as chaves para o sucesso de novas estratégias para combater o câncer cervical. No Brasil, como de resto, nos países emergentes, só se faz prevenção oportunística, que, infelizmente, não altera a curva de mortalidade. Cabe aos governos desses países, como do nosso, promover programas permanentes de rastreamento populacional. O câncer de colo uterino deixou de ser um problema médico, na medida em que a ciência propicia todos os meios para sua prevenção. Sua solução depende de meios econômicos e vontade política.
melhor avaliação das neoplasias cervicais e auxiliar no desenvolvimento de novas terapias, talvez menos invasivas e mais efetivas, como o uso de vacinas. Em breve, serão utilizados delineamentos racionais e acurados de biologia molecular e terapêutica gênica, como adjuvantes no tratamento do câncer cervical e outros. A educação para saúde do público em geral através de campanhas de esclarecimento e adesão aos programas de acompanhamento e prevenção, associadas a eficácia destes métodos diagnósticos
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Recebido em 05 de maio de 2005. Versão final apresentada em 16 de fevereiro de 2006 Aprovado em 1 de março de 2006
