Interplay das Mutações no Desenvolvimento do Câncer de Pulmão
Estudo revela como fumar e as mutações APOBEC interagem no câncer de pulmão.
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Índice
- O Papel das Assinaturas Mutacionais
- Foco no Câncer de Pulmão
- Objetivo da Pesquisa
- Descobertas do Estudo Multi-ômico
- Variáveis do Tabagismo e Mudanças Genômicas
- Impacto da Cessação do Tabagismo na Metilação
- Diferenças na Composição Celular
- Idade ao Diagnóstico e Evolução do Tumor
- Produção de Neoantígenos e Resposta Imune
- Conclusão
- Implicações para Futuras Pesquisas
- Importância da Coleta de Dados
- Considerações Finais
- Direções Futuras na Pesquisa do Câncer
- Agradecimentos
- Fonte original
- Ligações de referência
Mutações somáticas são mudanças no DNA que acontecem nas células do corpo (exceto nas células do esperma e do óvulo) e podem levar ao câncer. Essas mutações podem ocorrer por influências externas (exógenas) como Fumar ou poluição, ou de dentro do corpo (endógenas) devido a processos celulares normais. Um aspecto importante de estudar o câncer é entender os diferentes padrões e fontes dessas mutações.
O Papel das Assinaturas Mutacionais
Os pesquisadores geralmente analisam o que chamam de assinaturas mutacionais em estudos sobre câncer. Essas são padrões únicos de mutações que podem nos contar sobre os mutagênicos envolvidos. Por exemplo, a família de enzimas APOBEC, que ajuda o corpo a combater vírus, também pode causar mutações no câncer de forma não intencional. Cerca de 70% dos cânceres humanos mostram sinais de atividade da APOBEC, o que pode, às vezes, levar a resultados melhores com tratamentos como imunoterapia.
Foco no Câncer de Pulmão
O câncer de pulmão é um grande problema de saúde, sendo o segundo câncer mais comum no mundo e a principal causa de mortes por câncer. Fumar é o maior fator de risco para câncer de pulmão, causando muitas mutações no DNA das células pulmonares. Cerca de 35% a 55% dos tumores de câncer de pulmão mostram sinais de mutações da APOBEC. No entanto, como as mutações relacionadas à APOBEC funcionam junto com as mutações relacionadas ao fumo no câncer de pulmão ainda não é totalmente compreendido.
Objetivo da Pesquisa
O objetivo deste estudo é explorar como as mutações relacionadas à APOBEC e ao tabagismo interagem no desenvolvimento do câncer de pulmão. Usando dados de multi-ômica-que incluem informações genéticas, transcriptômicas e epigenômicas-os pesquisadores analisaram amostras de tecido pulmonar de fumantes.
Descobertas do Estudo Multi-ômico
O estudo analisou amostras de câncer de pulmão de 309 fumantes com histórico detalhado de tabagismo. Uma descoberta importante foi que a combinação dos processos mutacionais da APOBEC e do tabagismo influencia tanto a ocorrência do câncer de pulmão quanto a idade em que as pessoas são diagnosticadas.
Tipos de Tumor e Assinaturas APOBEC
Quando os pesquisadores analisaram os tumores pulmonares, encontraram dois grupos principais com base na presença de padrões de mutação relacionados à APOBEC. Um grupo mostrou uma forte presença dessas mutações (Subtipo Alto de APOBEC), enquanto o outro tinha menos (Subtipo Baixo de APOBEC). Os tumores do subtipo alto de APOBEC tinham padrões de mutação mais complexos e uma frequência maior de mutações.
Diferenças entre Subtipos Alto e Baixo de APOBEC
Os tumores altos em APOBEC foram caracterizados por um padrão específico de mutações ligadas a enzimas conhecidas como APOBEC3A e APOBEC3B. Esses tumores também tinham mais mutações no geral. Em contraste, os tumores baixos em APOBEC apresentaram um padrão diferente, mostrando mais mutações relacionadas ao KRAS, um gene conhecido por impulsionar o câncer.
Variáveis do Tabagismo e Mudanças Genômicas
A pesquisa encontrou uma ligação entre diferentes hábitos de fumar e mudanças genômicas, particularmente em tumores do subtipo baixo de APOBEC. Por exemplo, aqueles que fumavam mais pesadamente mostraram cargas mutacionais mais significativas. Isso sugere que, em tumores com menor atividade da APOBEC, o tabagismo pode ter um efeito mais direto e visível nas mutações.
Impacto da Cessação do Tabagismo na Metilação
Curiosamente, o estudo examinou mudanças de metilação do DNA relacionadas ao tabagismo. A metilação é um processo que pode afetar como os genes são expressos. Nos tumores baixos em APOBEC, mudanças nos padrões de metilação estavam mais claramente associadas aos hábitos de fumar. Notavelmente, algumas dessas mudanças poderiam reverter após parar de fumar.
Diferenças na Composição Celular
Os pesquisadores também analisaram as diferenças na composição celular em tumores altos e baixos em APOBEC. Tumores altos em APOBEC estavam associados a mais células-tronco, que podem se regenerar e complicar a evolução do tumor. Por outro lado, os tumores baixos em APOBEC continham mais células diferenciadas, o que pode levar a um crescimento mais rápido do tumor.
Idade ao Diagnóstico e Evolução do Tumor
Uma das descobertas mais notáveis foi que pacientes com tumores altos em APOBEC foram diagnosticados mais tarde na vida em comparação com aqueles com tumores baixos em APOBEC. Esse tempo prolongado pode ser devido à acumulação mais lenta de mutações no subtipo alto de APOBEC.
Produção de Neoantígenos e Resposta Imune
O estudo também explorou como as mutações contribuíram para a produção de neoantígenos-novas proteínas formadas por genes mutados que podem desencadear uma resposta imune. Tumores com alta atividade da APOBEC produziram mais neoantígenos, o que pode levar a uma melhor resposta a tratamentos que estimulam o sistema imunológico.
Conclusão
Em resumo, essa pesquisa fornece insights importantes sobre como diferentes tipos de mutações, particularmente as causadas por enzimas APOBEC e pelo tabagismo, afetam o desenvolvimento do câncer de pulmão. Entender essas interações pode ter implicações significativas para diagnósticos, tratamentos e estratégias de prevenção no câncer de pulmão e possivelmente em outros tipos de câncer também.
Implicações para Futuras Pesquisas
Estudos futuros devem continuar a examinar como a mutagênese relacionada à APOBEC interage com outros mutagênicos e explorar abordagens terapêuticas potenciais que visem esses mecanismos para melhorar os resultados do tratamento do câncer. Investigações detalhadas sobre históricos de pacientes e exposições ambientais também serão cruciais para entender as complexidades do câncer.
Importância da Coleta de Dados
Este estudo destaca a necessidade de coleta de dados detalhados em pesquisas sobre câncer. Registros abrangentes das exposições individuais dos pacientes podem ajudar os pesquisadores a entender melhor as conexões entre fatores de estilo de vida e o desenvolvimento do câncer.
Considerações Finais
No final das contas, compreender melhor o cenário mutacional no câncer de pulmão pode levar a estratégias de terapia mais eficazes e melhores resultados para os pacientes, especialmente aqueles afetados pelo uso do tabaco. Os insights obtidos a partir de estudos de multi-ômica abrem caminho para abordagens de medicina personalizada, adaptando tratamentos com base nas mutações específicas presentes no tumor de um paciente.
Direções Futuras na Pesquisa do Câncer
Olhando para o futuro, os pesquisadores pretendem desenvolver estratégias que possam efetivamente direcionar os processos mutacionais no câncer de pulmão. Focando nas mutações impulsionadas pela APOBEC e suas interações com outros mutagênicos, há potencial para criar opções terapêuticas mais eficazes. Os pesquisadores também se beneficiariam ao considerar o papel do sistema imunológico em resposta a essas mutações e como elas podem ser aproveitadas no tratamento.
Agradecimentos
Os pesquisadores expressam gratidão a todos os participantes do estudo que forneceram dados e insights cruciais, permitindo uma melhor compreensão da dinâmica mutacional do câncer de pulmão.
Título: APOBEC shapes tumor evolution and age at onset of lung cancer in smokers
Resumo: APOBEC enzymes are part of the innate immunity and are responsible for restricting viruses and retroelements by deaminating cytosine residues1,2. Most solid tumors harbor different levels of somatic mutations attributed to the off-target activities of APOBEC3A (A3A) and/or APOBEC3B (A3B)3-6. However, how APOBEC3A/B enzymes shape the tumor evolution in the presence of exogenous mutagenic processes is largely unknown. Here, by combining deep whole-genome sequencing with multi-omics profiling of 309 lung cancers from smokers with detailed tobacco smoking information, we identify two subtypes defined by low (LAS) and high (HAS) APOBEC mutagenesis. LAS are enriched for A3B-like mutagenesis and KRAS mutations, whereas HAS for A3A-like mutagenesis and TP53 mutations. Unlike APOBEC3A, APOBEC3B expression is strongly associated with an upregulation of the base excision repair pathway. Hypermutation by unrepaired A3A and tobacco smoking mutagenesis combined with TP53-induced genomic instability can trigger senescence7, apoptosis8, and cell regeneration9, as indicated by high expression of pulmonary healing signaling pathway, stemness markers and distal cell-of-origin in HAS. The expected association of tobacco smoking variables (e.g., time to first cigarette) with genomic/epigenomic changes are not observed in HAS, a plausible consequence of frequent cell senescence or apoptosis. HAS have more neoantigens, slower clonal expansion, and older age at onset compared to LAS, particularly in heavy smokers, consistent with high proportions of newly generated, unmutated cells and frequent immuno-editing. These findings show how heterogeneity in mutational burden across co-occurring mutational processes and cell types contributes to tumor development, with important clinical implications.
Autores: Maria Landi, T. Zhang, J. Sang, P. H. Hoang, W. Zhao, J. Rosenbaum, K. E. Johnson, L. J. Klimczak, J. McElderry, A. Klein, C. Wirth, E. N. Bergstrom, M. Diaz Gay, R. Vangara, F. Colon-Matos, A. Hutchinson, S. M. Lawrence, N. Cole, B. Zhu, T. M. Przytycka, J. Shi, N. E. Caporaso, R. Homer, A. C. Pesatori, D. Consonni, M. Imielin _ski, S. J. Chanock, D. C. Wedge, D. A. Gordenin, L. B. Alexandrov, R. S. Harris
Última atualização: 2024-04-03 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.02.587805
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.02.587805.full.pdf
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