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Instabilidade Genômica: A Espada de Dois Gumes do Câncer

Mudanças genômicas influenciam o crescimento do câncer e as respostas aos tratamentos.

Soufyan Lakbir, Renske de Wit, Ino de Bruijn, Ritika Kundra, Ramyasree Madupuri, Jianjiong Gao, Nikolaus Schultz, Gerrit A. Meijer, Jaap Heringa, Remond J. A. Fijneman, Sanne Abeln

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O câncer é um negócio complicado, muitas vezes marcado por uma condição chamada Instabilidade Genômica. Isso acontece quando as células têm uma taxa alta de mudanças no seu DNA. Pense nisso como um quarto bagunçado onde tudo tá sendo jogado pra todo lado. Quanto mais mudanças houver, maior a chance de genes e processos essenciais que ajudam a célula a funcionar direito serem afetados. Isso pode dar aos cânceres novas habilidades, contribuindo pra o crescimento do tumor.

O que é Instabilidade Genômica?

Instabilidade genômica se refere à tendência aumentada das células de adquirirem mutações ou mudanças no seu DNA. Essas mudanças podem variar desde pequenas alterações em blocos de construção do DNA, conhecidas como mutações pontuais, até eventos mais significativos, como seções inteiras de DNA sendo copiadas ou deletadas. Quando uma célula tem muitas dessas mudanças, isso pode levar facilmente ao câncer.

Os cânceres que apresentam altos níveis de instabilidade genômica costumam ter características variadas entre suas células. Essa variedade pode ajudar o câncer a escapar do sistema imunológico e resistir a tratamentos, resultando em um desfecho ruim para os pacientes. Infelizmente, essa instabilidade está frequentemente associada a um prognóstico pior, maior probabilidade de espalhar pra outras áreas do corpo e resistência a terapias.

O Lado Bom da Instabilidade Genômica

Mas, como dizem, toda nuvem tem um lado bom! Embora a instabilidade genômica possa tornar os cânceres mais agressivos, ela também pode criar fraquezas que podem ser alvo de tratamentos. Por exemplo, muitas mudanças no DNA podem levar à criação de novas proteínas, conhecidas como neoantígenos, que podem ser reconhecidas pelo sistema imunológico. Esse reconhecimento pode fazer com que a imunoterapia, um tratamento que aumenta a resposta imune contra tumores, seja mais eficaz. Além disso, tumores com certos tipos de instabilidade genômica são mais sensíveis a drogas específicas, criando mais oportunidades de tratamento.

Diferentes Tipos de Mudanças Genômicas

Existem várias maneiras pelas quais a instabilidade genômica pode se manifestar nos cânceres. Os cientistas identificaram três tipos principais de alterações genômicas:

  1. Variações de Nucleotídeo Único (SNVs): Essas são as mudanças mais simples, envolvendo apenas um bloco de construção do DNA alterado.

  2. Aberrações de Número de Cópia Somática (SCNAs): Essas mudanças envolvem seções maiores de DNA onde partes estão faltando (deleções) ou cópias extras são feitas (duplicaçõe).

  3. Variações Estruturais (SVS): Essas são mudanças grandes onde a estrutura física do DNA é alterada, como partes sendo invertidas ou movidas para locais diferentes.

A maioria dos tumores sólidos exibe uma mistura de SCNAs e SVs, conhecida como instabilidade cromossômica (CIN). Outros cânceres, como os com instabilidade de microssatélites (MSI), são caracterizados principalmente por SNVs.

Por que Essas Mudanças Acontecem?

Toda vez que uma célula se divide, seu DNA é copiado. Esse processo geralmente é muito preciso, mas erros podem acontecer. Os fatores que podem levar à instabilidade genômica incluem problemas com os mecanismos que consertam o DNA, estresse durante a cópia do DNA, e o ambiente ao redor das células.

Cada tipo de instabilidade pode estar ligado a diferentes processos biológicos nas células. Por exemplo, cânceres com MSI geralmente resultam de sistemas defeituosos de reparo de erros de DNA, enquanto aqueles com altos níveis de SCNA podem ter dificuldades com a segregação de cromossomos durante a divisão celular.

Medindo a Instabilidade Genômica

Pra entender essas mudanças em um contexto clínico, os cientistas desenvolveram maneiras de medir a instabilidade genômica. Algumas medições chave incluem:

  • Carga Mutacional do Tumor (TMB): Isso mede o número total de SNVs em um tumor. Um TMB mais alto geralmente está associado a uma melhor resposta à imunoterapia.

  • Frações do Genoma Alteradas (FGA): Isso calcula a extensão das SCNAs em um tumor. Embora ainda não seja muito utilizado, dá uma ideia do estado geral do genoma.

  • Carga de Quebras do Tumor (TBL): Essa avaliação foca especificamente em SVs, medindo o número desses quebras estruturais presentes em um tumor.

O Papel das Técnicas

Os pesquisadores usam várias técnicas pra coletar dados genômicos de tumores. Métodos tradicionais, como hibridização de genoma comparativa ou SNP arrays, podem identificar algumas mudanças genômicas. No entanto, eles costumam perder alterações menores ou mais sutis. Por outro lado, o sequenciamento de genoma inteiro se tornou mais acessível e permite que os cientistas analisem melhor o espectro completo de mudanças que acontecem no nível do DNA.

Insights dos Dados de Pesquisa

A análise de grandes grupos de dados sobre câncer mostrou que a instabilidade genômica varia bastante entre os tipos de câncer. Alguns cânceres têm alta TBL, indicando muitas mudanças estruturais, enquanto outros mostram muito menos interrupção genômica.

Os pesquisadores encontraram tipos específicos de câncer com alta TBL que apresentavam características biológicas distintas e perfis de expressão ao comparar tumores com altos e baixos níveis de instabilidade.

Biologia do Tumor e Expressão Gênica

Os cientistas têm um sistema pra avaliar as diferenças na expressão gênica entre tumores com altos e baixos níveis de TBL. Eles descobriram que tumores com alta TBL mostram muita atividade relacionada ao crescimento celular e à reparação do DNA, enquanto têm menor expressão de genes relacionados ao sistema imunológico. Isso sugere que, embora esses tumores possam estar se multiplicando rapidamente, eles não são tão bons em mobilizar as forças imunológicas do corpo contra eles.

Um Olhar nas Implicações do Tratamento

A alta instabilidade genômica apresenta desafios terapêuticos, mas também oportunidades. Nos tumores com alta TBL, pode haver um aumento nos mecanismos de reparo do DNA que ajudam o tumor a sobreviver. Isso os torna mais resistentes a tratamentos destinados a danificar o DNA, mas essas alterações também podem resultar em uma maior probabilidade de responder a terapias específicas.

A Conexão Entre Instabilidade Genômica e Resultados Clínicos

Estudos têm ligado medições de instabilidade genômica aos resultados dos pacientes. Por exemplo, tumores com alta TBL tendem a ter um risco maior de recorrência e frequentemente levam a taxas de sobrevivência geral piores. Isso implica que a TBL pode servir como um indicador valioso para prognóstico em diversos cânceres.

Entendendo Diferentes Tipos de Câncer

Ao olhar como a instabilidade genômica se manifesta em diferentes cânceres, fica claro que cada tipo apresenta seus desafios e características únicas. Por exemplo, câncer de mama, câncer colorretal e câncer de pâncreas mostram diferentes padrões de instabilidade genômica e respostas a terapias com base em seus perfis genômicos únicos.

Conclusão

A instabilidade genômica é um aspecto complexo, mas fascinante da biologia do câncer. Embora apresente desafios significativos em termos de tratamento e prognóstico, também oferece caminhos para descobrir novas opções terapêuticas. Tem muito pra aprender, e os pesquisadores continuam a expandir sua compreensão de como essas mudanças podem ser usadas pra melhorar os resultados dos pacientes com câncer. No fim das contas, enfrentar o câncer pode parecer como tentar controlar gatos—difícil, caótico e muitas vezes imprevisível, mas sempre um desafio que vale a pena encarar!

Com os estudos em andamento, a esperança é aproveitar o conhecimento sobre instabilidade genômica pra melhorar o atendimento aos pacientes e levar a descobertas em tratamentos de câncer que ajudem mais pessoas a vencer essa doença complexa.

Fonte original

Título: Tumor break load quantitates structural variant-associated genomic instability with biological and clinical relevance across cancers

Resumo: While structural variants (SVs) are a clear sign of genomic instability, they have not been systematically quantified per patient. Therefore, the biological and clinical impact of high numbers of SVs in patients is unknown. We introduce tumor break load (TBL), defined as the sum of unbalanced SVs, as a measure for SV-associated genomic instability. Using pan-cancer data from TCGA, PCAWG, and CCLE, we show that a high TBL is associated with significant changes in gene expression in 26/31 cancer types that consistently involve upregulation of DNA damage repair and downregulation of immune response pathways. Patients with a high TBL show a higher risk of recurrence and shorter median survival times for 5/15 cancer types. Our data demonstrate that TBL is a biologically and clinically relevant feature of genomic instability that may aid patient prognostication and treatment stratification. For the datasets analyzed in this study, TBL has been made available in cBioPortal.

Autores: Soufyan Lakbir, Renske de Wit, Ino de Bruijn, Ritika Kundra, Ramyasree Madupuri, Jianjiong Gao, Nikolaus Schultz, Gerrit A. Meijer, Jaap Heringa, Remond J. A. Fijneman, Sanne Abeln

Última atualização: 2024-12-10 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.08.626771

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.08.626771.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

Obrigado ao biorxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.

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