ESTRATÉGIAS PARA TERAPIA DO CÂNCER Genética Humana Molecular Profa. Dra. Ana Elizabete Silva QUIMIOTERAPIA CIRURGIA RADIOTERAPIA TERAPIAS DO CÂNCER TERAPIA GÊNICA IMUNOTERAPIA TERAPIA MOLECULAR Medicina de Precisão NANOTERAPIA CIRURGIA É uma forma local de tratamento, com a retirada de um tumor. Pode ser: • Curativa: remoção do tumor primário com margem de segurança. Ex.: câncer de pele (melanoma) • Paliativa: visando reduzir o tumor, retardar a evolução da doença ou controlar sintomas e complicações • Reconstrutiva: reconstrução e/ou restauração de aparência ou função. Ex.: câncer de mama, quando utilizada a mastectomia RADIOTERAPIA Consiste na utilização de radiações ionizantes para destruir células tumorais. Emile Grube (1896): usou raio X para tratar câncer de mama • A radiação destrói preferencialmente as células que se dividem rapidamente células cancerosas •A radiação também pode lesar tecidos normais especialmente os tecidos nos quais as células normalmente se reproduzem rapidamente, como: • a pele, os folículos capilares, • o revestimento dos intestinos, •os ovários ou os testículos •a medula óssea. •Efeitos colaterais: -imediatos: Azoospermia, anovulação, leucopenia, plaquetopenia -tardios: Atrofias e fibroses Radioterapia Radiação Ionizante Lesão no DNA Ionização do meio Cél. Tumorais Déficit de proteínas reparadoras do DNA Cél. Normais Reparam dano causado pela RI Inviabilização da reprodução celular Formação de radicais livres Morte Sobrevivem Radioterapia é realizada com um equipamento denominado acelerador linear. Os raios (fótons: X e Gama; íons: carbono e prótons) são direcionados com bastante precisão sobre o tumor. •Em geral, o tratamento é feito de maneira fracionada. •A radioterapia pode ser realizada basicamente de duas formas: Teleterapia ou radioterapia externa: Quando uma fonte externa é colocada à distância do paciente, através de um aparelho emissor de radiação. É a forma mais comum de tratamento radioterápico. Terapia fracionada: -câncer de pulmão: tratamento em 12 dias 1,5 Gy/dia -doses fracionadas devem ter intervalo de pelo menos 6-8 horas reparo intracelular -mais trabalhosa e difícil implementação http://www.lip.pt/experiments/medica/radioterapia.html Braquiterapia ou radioterapia de contato Quando utiliza isótopos radioativos em contato direto com o tumor. Infusão transperitoneal semi radioativa na próstata controlada por ecografia transretal Múltiplos catéter http://www.brachiterapia.it/ita/html/carci.ht RADIOTERAPIA Direciona os raios para atingir somente células tumorais Radioembolização em microesferas de vidro injetadas nos vasos sanguíneos do tumor QUIMIOTERAPIA Utilização medicamentos chamados de quimioterápicos ou antineoplásicos Sidney Farber (1948): uso de antifolato para tratar leucemia em crianças Atuam no organismo combatendo as células doentes, destruindo ou controlando o seu desenvolvimento. A maioria dos pacientes toma uma combinação de medicamentos. Por exemplo: drogas que destroem células tumorais combinadas com drogas que estimulam o sistema imune do organismo contra o câncer. Câncer de mama: combinação oral de ciclofosmamida, metotrexato e fluorouracil, versus Agente único intravenoso: doxorubicina ou paclitaxel QUIMIOTERAPIA São agrupados em várias categorias: •agentes alquilantes: mostarda nitrogenada, cisplatina •antimetabólitos: interferem na síntese de DNA/RNA (metotrexato) • inibidores mitóticos: interrompem a divisão celular (vincristina, vimblastina ) •antibióticos antitumorais: lesam o DNA (mitomicina C, bleomicina) •hormônios: elevam ou reduzem a concentração de determinados hormônios antiestrógenos (Tamoxifeno câncer de mama ), antitestosterona (câncer de próstata) •modificadores da resposta biológica: interferon sarcoma de Kaposi QUIMIOTERAPIA Finalidades da quimioterapia: 1- Curativa: usada com o objetivo de se conseguir o controle completo do tumor. Ex.: doença de Hodgkin, leucemias agudas, carcinomas de testículo, etc 2- Neoadjuvante: indicada para se obter a redução parcial do tumor, antes da cirurgia e/ou radioterapia. Ex: quimioterapia pré-operatória em caso de sarcomas de partes moles e ósseos. 3- Adjuvante: após à cirurgia curativa, com objetivo de eliminar células residuais locais ou circulantes, diminuindo a incidência de metástases à distância. Ex.: aplicada em caso de câncer de mama 4- Paliativa: não tem finalidade curativa. Usada para melhorar a qualidade da sobrevida do paciente. IMUNOTERAPIA Tratamento imunoterápico: se baseia na ativação do sistema imune (células T) contra as células malignas. •Produção de alguns tipos de proteínas reconhecidas pelas células de defesa do organismo destruição das células do tumor. MECANISMOS: •Transferência de genes de citocinas: IL-12 hapatocarcinoma •anticorpos monoclonais: contra proteínas específicas encontradas nas paredes das células neoplásicas •vacinas: separam antígenos específicos da célula tumoral reinjetam no paciente, que teria seu sistema imune ativado IMUNOTERAPIA A resposta imune regular não é suficiente para erradicar células tumorais CÉLULAS CANCEROSAS ESCAPAM DO SISTEMA IMUNE: •Secreção de fatores imunossupressivos •Baixa expressão de antígenos ou moléculas MHC (principal complexo de histocompatibilidade) •Falta de co-estimulação IMUNOTERAPIA Avanços: anticorpos aprovados para tratamento do câncer (alvejam moléculas envolvidas na regulação de células T): 2011: anticorpo contra CTLA-4 (ipilimumab)- melanoma, câncer renal, próstata, urotelial e ovário 2014: dois anticorpos contra PD-1 (pembrolizumab e nivolumab) - melanoma, câncer renal, pulmão e bexiga Combinação de Terapias e Sobrevida Sharma; Alison, 2015, Cell IMUNOTERAPIA CTLA-4: homologia CD28 Inibe resposta imune PD-1: Indutor apoptose células T Bloqueio dos checkpoints imune para aumentar a resposta de células T: 1-Após ativação de células T, elas expressam checkpoints imune como CTLA-4 and PD-1, que induz vias inibitórias (atenua a resposta das células T). Biópsia do tumor retirada do paciente antes do tratamento com imunoterapia (antes da infiltração de células T ativadas no tumor) mostram a falta de expressão de PD-L1 (ligante de PD-1). 2-Após ativação de células T, que podem traficar para o tumor, ocorre super expressão de checkpoints imune como CTLA-4 e PD-1, e produção de citocinas (IFN- γ ), que leva a expressão de PD-L1 sobre as células tumorais e outras células, como as células T, dentro do tecido tumoral. Sharma et al., 2015, Cancer Immunology and Immunotherapy IMUNOTERAPIA: Tumor imunogênico x não imunogênico A- Tumor imunogênico: -apresenta infiltração de células T e expressão de diferentes citocinas e mediadores inflamatórios. B- Tumor não-imunogênico: -falta esses componentes, precisam receber uma combinação de terapia para se tornar imunogênico e se beneficiar da terapia checkpoint imune, como o tratamento combinado : anti-CTLA-4 e PD-1 ou antiPD-L1 Sharma et al., 2015, Cancer Immunology and Immunotherapy INIBIDORES DE ANGIOGÊNESE (VEGF) Representação esquemática da angiogênese normal Angiogênese: essencial no desenvolvimento de órgãos, cicatrização de ferimentos e processos inflamatórios INIBIDORES DE ANGIOGÊNESE •Bloqueio da angiogênese inibição de fatores de crescimento angiogênicos bloqueio do crescimento do tumor Angiostatina e Endostatina (inibe proliferação de células endoteliais) •Alvos: -fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) -receptor do fator de crescimento endotelial vascular (VEGFR) inibidor SU5416 -integrinas: reguladoras da angiogênese mediadoras de adesão celular, migração e indução de eventos sinalizadores Inibidores de integrinas: •Vitaxin: anticorpo monoclonal humanizado •Cilengitida: antagonista de integrinas INIBIDORES DE ANGIOGÊNESE Angiogênese é necessária para a sobrevivência do tumor. Tratamento com Bevacizumab (Avastin): anticorpo monoclonal humanizado Se liga ao VEGF impedindo ligação com os receptores (VEGFR) Tem importante função terapêutica no tratamento de pacientes com câncer metastático. Ex.: câncer de ovário Weng et al., 2014, Int. J. Cancer TERAPIA ANTIANGIOGÊNESE Antes do tratamento, com a irrigação sangüínea normal Depois: Com a irrigação sangüínea bloqueada, o tumor diminui de tamanho http://www.hospcancer-icc.org.br/conteudo.php?cid=35 TERAPIA MOLECULAR Medicina de Precisão Desenho de drogas que alvejam e seletivamente interferem com vias de sinalização oncogênicas Alvos de estudo: proteínas tirosina-quinases transferem grupos fosfatos do ATP para aminoácidos específicos fosforilação de proteínas transmissão de sinais crescimento, diferenciação e morte celular Desregulação níveis de expressão aumentado câncer Alvos para inibidores farmacológicos Drogas alvo-dirigidas (mutação específica) LEUCEMIA MIELÓIDE CRÔNICA • Espressão desregulada de proto-oncogenes Translocação cromossômica: Leucemia mielóide crônica: t(9;22)(q34;q11) proteína quimérica (truncada) abl/bcr atividade de quinase aumentada TERAPIA MOLECULAR: Leucêmia mielóide crônica (LMC) Gleevec= imatinib – inibidor de tirosina quinase (2a. Geração: nilotinib e desatinib) Substrato ativado por fosforilação Proliferação celular - Leucemia Domínio quinase Substrato não pode entrar no sítio quinase Célula tumoral não prolifera Resposta em 12-18 meses tratamento Imatinib liga-se ao sítio da proteína -Resposta hematológica: no. células T anormais -Resposta citológica: remove as células c/ cromossomos anormais CÂNCER DE MAMA anticorpo monoclonal humanizado bloqueador do Her-2/Neu (ERBB2) câncer de mama metastático HERCEPTIN (trastuzumab): em combinação com paclitaxel http://www.roche.com/pages/facets/9/herc.htm CÂNCER DE MAMA anticorpo monoclonal humanizado bloqueador do Her-2/Neu câncer de mama metastático HERCEPTIN (trastuzumab): http://www.gene.com/gene/products/information/oncology/herceptin/moa.jsp http://www.roche.com/pages/facets/9/herc.htm TERAPIA MOLECULAR •Gefitinibe (Iressa) inibidor do receptor do fator de crescimento epidérmico (EGFR) inibe ligação do ATP da tirosina quinase ao receptor intracelular câncer de pulmão •Erlotinib (Tarceva) inibidor potente de EGFR câncer de pulmão associado a quimioterapia •Cetuximab ou C225 (Erbitux) anticorpo monoclonal contra sítio de ligação extracelular do EGFR câncer colorretal (resistência a terapia e eventos adversos) •Bevacizumab (Avastin) anticorpo humanizado ação antiangiogênica bloqueio do fator de crescimento endotelial vascular circulante (VEGF) – previne a ligação com VEGFR câncer de pulmão e colorretal (efeitos colaterais) •Combrestatina A-4 fosfato (CA4P) induz supressão seletiva da vascularização do tumor pela apoptose de células endoteliais e necrose hemorrágica •Vemurafenib: Inibidor BRAF, pacientes com melanoma com mutação BRAFV600E TERAPIA MOLECULAR •Drogas que promovem apoptose: TRAIL recombinante humano (ligante via extrínseca da apoptose) ativação das caspases carcinoma tireoidiano •Inibidores do hTERT (telomerase): nucleotídeo AZT redução da atividade da telomerase e comprimento dos telômeros câncer de mama desvantagem lentidão na obtenção de resultados OBJETIVOS: •Bloqueio de vias de sinalização que favorecem o crescimento do tumor •Destruição específica das células malignas •Modificações genéticas corretivas inibição da expressão de genes anormais ou reexpressão de genes silenciados TERAPIA GÊNICA DO CÂNCER TERAPIA IMUNOLÓGICA TERAPIA MOLECULAR Gene suicida Genes imuno estimulantes (citocinas) VACINA CELULAR Manipulação ex vivo de cel. apresentadora de antígeno VACINAS Antioncogene Terapia pró-droga VACINA GÊNICA Gene codificador antígeno Supressor tumor Apoptose parada ciclo celular (TP53) Oligo antisense Alvo RNAm (siRNA, Ribozimas) Oligo antigene Alvo DNA TFO Silenciamento siRNA shRNA miRNA TIPOS DE TERAPIA GÊNICA Oligo antisense moléculas sintéticas RNA ou DNA : alvejam aa, drogas, proteínas... K. Wang et al. / Pharmacological Research 114 (2016) 56– ESTRATÉGIAS PARA TERAPIA GÊNICA DO CÂNCER Liu et al., 2014 – WJG 1997: ONYX-015 e Gendicine: câncer de cabeça e pescoço 2004: China aprovou 1º terapia gênica comercial para câncer de cabeça e pescoço 2011: Pensilvania (CTL019) terapia de leucemia linfoblástica aguda 2012: Europa aprovou o Glybera – terapia da pancreatite (lipoproteína lipase) 2013: 1970 ensaios clínicos de terapia gênica (Liu et al., 2014, WJG) 64,2% (1624) em câncer. http://www.biotecnologia.com.br/revista/bio28/28_terap.pdf BARREIRAS PARA EPARIA DO CÂNCER ACS Biomater. Sci. Eng. 2015, 1, 64− Barreira para Terapia Gênica - Entrega do Gene 1- Estabilidade do vetor que carrega o gene durante transporte 2-Penetrar o tecido e ser captado pelas células alvo 3- Após endocitose, escapar de degradação lisossomal 4- Transporte para o núcleo 5- Manter atividade transcricional no núcleo 6- Evadir a resposta imune TERAPIA GÊNICA DO CÂNCER introdução de genes supressores de tumor para restaurar a função perdida. Ex.: inserção do gene TP53 normal em tumores de pulmão bloquear a progressão tumoral e apoptose 2004 (China): vetor Adenoviral/TP53 Câncer de cabeça e pescoço -Combinação com quimio e terapia molecular TERAPIA IMUNOGENE Vacinas de células tumorais A: Terapia imunogene com células cancerosas alteradas colhidas dos pacientes (células autólogas) ou de linhagem celular cancerosa (alogênica) cultivada e inativada para produzir uma vacina. B: Terapia imunogene com transferência do gene in vivo. C: Terapia imunogene usando células imune alteradas. (Liu et al., 2014, WJG, TERAPIA GÊNICA DO CÂNCER Terapia pró-droga ou gene suicida: transferência de um gene (HSV-tk) → tirosina quinase → que ativam pródrogas (não tóxica) → droga letal → tornam as células em divisão sensíveis a drogas selecionadas Glioma é um tipo de tumor cerebral que afeta as células da glia que suportam e interagem com os neurônios; Célula da glia pode se dividir e cancerosa se divide muito rápido; Um gene suicida na presença de um droga é ativado e mata as células que o contêm. Ex.: câncer cerebral, cabeça e pescoço, ovário, mama, pulmão, cólon e pele TERAPIA GÊNICA SUICIDA PRÓ-DROGA Ganciclovir monofosfato HSV-tk Ganciclovir trifosfato Inibe DNA pol http://www.scielo.br/pdf/ea/v24n70/a04v2470.pdf TERAPIA BASEADAS EM OLIGONUCLEOTÍDEOS Usada para o bloqueio da expressão de oncogenes Terapia "antisense“: bloqueia a tradução de mRNA transcritos por genes tumorais (Ex:VEGF, c-Fos, Bcl-2, c-MYC, Ras) Ribozima: moléculas de RNA → clivam RNA RNA interferência: siRNA, shRNA, miRNA TERAPIA ANTISENSE (AS): 15-20 pb ou complementar ao mRNA inteiro bloqueiam os fatores de iniciação da tradução ou interação do mRNA e ribossomos. Ex.:K-ras-ASODN AS Oligos nucleasesresistentes TERAPIA ANTISENSE Oligonucleotídeo antisense: VitraveneTM Vários oligos AS em triagem clínica fase III doenças infecciosas e câncer Ex.: Genasense alvo gene Bcl-2 (vários tipos de câncer) Aprovado em 1998 contra retinite induzida por citomegalovírus injeção local C-Raf, H-Ras, c-Myc, cMyb, TP53, VEGF ainda não aprovados pelo FDA Validação dos efeitos dos oligos AS: -imuno -Western blotting -RT-PCR Ribozimas: moléculas de RNA que catalizam a clivagem sítioespecífica de RNA (geralmente sítio 3’- códon GUN do mRNA) Ex.: fusão BCR-ABL: trinca GUU extremidade 3’ adjacente ao sítio de fusão →ribozima cliva mRNA quimérico mRNA K-Ras: (mutação códon 12) GGU→GUU Triagem clínica: OZ1 para HIV e Angiozyme câncer Nenhuma aprovada pelo FDA NANOTECNOLOGIA É o estudo de manipulação da matéria numa escala de nanômetros (1 milímetro é igual a 1 milhão de nanos) Tamanho: 5-500nm (um bilionésimo de metro) - minúsculas partículas: variadas formas tubos, conchas, espirais -materiais: polímeros, dendrímeros, lipossomos, nanotubos de carbono e metais (ouro e óxido de ferro) Transporte de medicamentos Fonte: site PUC-Rio NANOTECNOLOGIA - APLICAÇÕES Nanopartículas para entrega de drogas anticâncer Nanopartícula - Lipossomo -partículas esféricas (25nm-10um), membrana bicamada fosfolipídica -limitações: curto tempo de circulação sangue rápida remoção pelos macrófagos -2a. geração de lipossomos: tempo de circulação sangue maior (3 dias) Nanopartícula - polímero Polímeros naturais: heparina, dextran, albumina, gelatina, colágeno, alginato Formação: duas partes -núcleo hidrofóbico recipiente p/droga -Concha hidrofílica estabilização em ambiente aquoso Nanopartículas para entrega de drogas anticâncer Nanopartícula – Ouro e Óxido de ferro -Ouro: inerte em ambiente fisiológico, mas sua toxicidade a longo prazo é questionada -Nanorod ouro: terapia fototermal gera calor quando irradiado laser infra-vermelho aquecido 43oC localmente no tumor destrói apenas o tumor Óxido de ferro: usado clinicamente para MRI -potencial carreador de droga e retém sua função de imagem -Vantagem: pode ser entregue de maneira dirigida para região desejada aplicando campo magnético externo NANOTECNOLOGIA Nanoconchas - esferas microscópicas núcleo de sílica, recoberto com uma finíssima camada de ouro e, em segundo lugar, luz com comprimento de onda na faixa do infravermelho. •injetaram nanoconchas na corrente sangüínea de camundongos com câncer de cólon as nanoconchas se acumulam preferencialmente nos tumores (vasos mal formados e permeáveis) irradiação dos tumores com fonte de laser 82% dos camundongos sobreviveram TERAPIA -Entrega de Nanopartículas terapêuticas Ex.: Abraxane nanopartículas de paclitaxel (Taxol) câncer de mama metastático melhor eficácia Passiva: baseado no tamanho das nanopartículas e vasculatura defeituosa do tumor (falhas 600-800nm entre as células endoteliais) pobre drenagem linfática permeabilidade aumentada e efeito de retenção nanopartículas acumulam seletivamente no interstício do tumor -vascularização do tumor afeta acúmulo das nanopartículas: tumor pobremente vascularizado, tumores pré-angiogênicos pequenos e tumores necróticos grandes baixo acúmulo de nanopartículas TERAPIA - Entrega de Nanopartículas terapêuticas liberação controlada da droga Ex.: MCC-465 Doxorrubicina-encapsulada c/ imunolipossomo (anticorpo GAH) reconhece moléculas de superfície celular vários tipos de células tumorais Ativa (nanopartículas alvo-dirigidas): através de ligantes/anticorpos específicos ao tumor sobre as nanopartículas ligação a antígenos ou receptor associado ao tumor entrega das nanopartículas intracelular (apenas células tumorais) melhor efeito terapêutico Nanopartículas alvo-dirigidas em estudos préclínicos e clínicos SGT-53: lipossomo - plasmídeo com o gene TP53 alvo receptor de transferrina (presente em grande número na superfície das células cancerosas) alta expressão em células cancerosas ativa apoptose •Terapia nanopartícula-p53: melhorou o tratamento do câncer por quimioterapia e radiação morte das células danificadas nanocomplexo atinge somente as células cancerosas Nanopartículas: doxorrubicina + 5-aza-dC câncer mama Eficácia terapêutica de nanopartículas- gene TRAIL em modelo de glioblastoma A- Injeção de NP–TRAIL–CTX. B- Volumes do tumor (T98G cells) no camundongo tratado (NP–TRAIL–CTX) C- TUNEL: significante apoptose no tumor tratado (NP–TRAIL–CTX) K. Wang et al. / Pharmacological Research 114 (2016) 56 Nanopartícula Multifuncional: Imagem e Terapia Nanopartícula de óxido de ferro carregando fluoróforo (imagem guiada) e droga terapêutica, após injeção intravenosa para alvejar câncer de cólon em ratos. Annu Rev Biomed Eng, 2007 Adv Mater . Author manuscript; available in PMC 2012 September 22. NANOPARTÍCULAS PARA IMAGEM E TERAPIA DO CÂNCER Adv Mater . Author manuscript; available in PMC 2012 September 22. Barreiras na Nanomedicina A- Fagocitose: adsorção por proteínas do plasma (albumina, fibrinogênio, etc) não específicas sobre a superfície das nanopartículas (opsonizationmarcadas) e fagocitose por leucócitos; B- Interação não específica: nanopartícula-membrana celular (eletrostática ou hidrofóbica) C- Pinocitose: fase fluída D- Retenção em órgão reticuloendotelial (fígado e baço) Tamanho ideal 10 -100 nm Nanomedicine (Lond). 2010 June ; 5(4): 523–528. doi:10.2217/nnm.10.23. Nanopartículas e toxicidade -há poucas informações sobre os possíveis efeitos tóxicos para a saúde humana e o meio ambiente -Nanopartículas de ouro: capacidade de mover-se através da placenta da mãe para o feto quando injetadas em ratas grávidas -Nanopartículas de prata: Granulomas em ratos e camundongos após a exposição aguda -Nanotubos de carbono: causam acelerado estresse oxidativo na pele -Nanopartículas grandes: efeito tóxico para o SNC (danos neuronal, neuroinflamação e mudanças pró-oxidativas) -Avaliar a toxicidade (ativação do complemento, imunogenicidade, carcinogenicidade, teratogenicidade) devem ser não tóxicos e biodegradáveis evitar acúmulo no organismo (fígado, baço e medula óssea) OUTRAS TERAPIAS Outras formas de tratamento, chamadas de tratamento complementar e alternativo existem há muitos séculos, mas apenas em 2000 foi publicado um guia sobre o assunto da Sociedade Americana do Câncer. Terapia complementar: São métodos de suporte que podem complementar o tratamento clássico, ajudando a promover o equilíbrio emocional e a reintegração psicossocial do paciente. Ex. acumpuntura, fisioterapia, fonoaudiologia, psicoterapia, musicoterapia etc. OUTRAS TERAPIAS Terapia alternativa: As terapias alternativas não tem comprovação científica e, por isso, os médicos são proibidos de utilizá-las para tratar o câncer, pelo Conselho Federal de Medicina. Existem mais de 122 métodos alternativos e complementares • cristais • cogumelo do sol • lavagem intestinal • hidroterapia • uso de vitaminas e chás • alguns alimentos • picada de abelha • babosa • cartilagem de tubarão / boi (etc)