Genómica del cáncer

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El diagrama de Circos visualiza datos del Atlas del Genoma de Cáncer (TCGA)

El diagrama de Circos visualiza datos del Atlas del Genoma de Cáncer (TCGA) y permite a los científicos explorar las interrelaciones entre los puntos diferentes de datos.

Por qué es crítica la investigación de genómica para el progreso contra el cáncer

El estudio de los genomas del cáncer ha revelado anomalías en los genes que impulsan la formación y el crecimiento de muchos tipos de cáncer. Este conocimiento ha mejorado nuestro entendimiento de la biología del cáncer y nos ha llevado a nuevos métodos de diagnosticar y tratar la enfermedad.

Por ejemplo, el descubrimiento de cambios genéticos y epigenéticos que causan cáncer en los tumores ha permitido la formulación de terapias que se dirigen a estos cambios así como de exámenes de diagnóstico que identifican a pacientes que pueden beneficiarse con estas terapias. Uno de estos fármacos dirigidos es el vemurafenib (ZELBORAF®), el cual fue aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) en 2011 para el tratamiento de algunos pacientes con melanoma que tienen una mutación específica en el gen BRAF después de ser detectado por una prueba aprobada por la FDA.

En la última década, proyectos de investigación a gran escala empezaron a revisar y a catalogar los cambios genómicos asociados con un número de tipos de cáncer.  Estos programas han revelado semejanzas genéticas inesperadas a través de diferentes tipos de tumores. Por ejemplo, las mutaciones en el gen HER2 (distintas de las amplificaciones de este gen, para las que se han formulado terapias para los cánceres de seno, de esófago y de estómago) se han encontrado en algunos cánceres, incluso de seno, de vejiga, de páncreas y de ovario.  

Investigadores han indicado también que un cierto tipo de cáncer, como de seno, de pulmón y de estómago puede tener varios subtipos moleculares. En algunos tipos de cáncer, la existencia de ciertos subtipos no se había conocido hasta que los investigadores empezaron a perfilar los genomas de las células tumorales.

Los resultados de estos proyectos ilustran el panorama diverso de alteraciones genéticas en el cáncer y proporcionan un fundamento para entender la base molecular de este grupo de enfermedades.

Oportunidades en la investigación de la genómica del cáncer

Aunque se han identificado por medio de estudios de investigación un gran número de alteraciones genéticas que impulsan la formación y el avance de muchos tipos de cáncer, no se han caracterizado con profundidad algunos tipos de tumores. Se podrían usar nuevas tecnologías y conocimientos obtenidos de estudios genómicos previos para definir el conjunto completo de mutaciones impulsoras y otras alteraciones al ADN y al ARN en muchos cánceres. Estudios que comparan la información genómica de tumores y de tejido normal del mismo paciente permiten a los investigadores descubrir cambios genómicos que pueden impulsar el cáncer.

Otra oportunidad es extender el uso actual de los métodos genómicos para investigar la base molecular de fenotipos clínicos. Este método podría ayudar a los investigadores a identificar los cambios genéticos que pueden distinguir a los cánceres agresivos de los de crecimiento lento, por ejemplo. Métodos semejantes podrían usarse para estudiar la base molecular de reacción a una determinada terapia, así como mecanismos de resistencia a tratamiento.

La riqueza de datos que emergen de los estudios del genoma de cáncer se integrarán cada vez más con los historiales médicos y datos clínicos de pacientes. Estos resultados integrados podrían usarse para formular métodos más afines para el diagnóstico y tratamiento del cáncer, así como para mejorar los métodos de predicción de riesgo de cáncer, pronóstico y reacción al tratamiento.

Las herramientas genómicas serán también esenciales para analizar resultados de estudios clínicos de medicina de precisión, como los que se llevan a cabo por la Red Nacional de Estudios Clínicos del NCI.

Desafíos en la investigación de genómica del cáncer

Un análisis completo de los genomas del cáncer ha revelado mucha diversidad en las anomalías genéticas entre los cánceres de un solo tipo. Más aún, las alteraciones genéticas recurrentes dentro de esos cánceres están incluidas en solo un pequeño porcentaje de casos. La identificación de los cambios genéticos que inician la formación de cáncer y el descubrimiento de alteraciones genéticas raras que impulsan los cánceres son, por lo tanto, un reto para el campo. 

Otro reto es la adquisición de muestras biológicas de alta calidad necesarias para estudios genómicos, en particular para tipos de tumores que son poco comunes o raros, o los que no son tratados principalmente con cirugía.

La preparación de estirpes celulares y de modelos animales que captan la diversidad del cáncer humano es una necesidad insatisfecha. Los modelos de subtipos raros de cáncer pueden no existir o tener muy poca representación, y no  hay modelos para muchas lesiones genéticas recurrentes en el cáncer humano.

El manejo y control de grandes cantidades de datos que comprenden los estudios genómicos son desafíos adicionales para el campo. Esta área de investigación requiere una eficiente infraestructura de bioinformática e implica cada vez más contribuciones de datos y pericia de equipos interdisciplinarios.

Papel del NCI en la investigación de la genómica del cáncer

La búsqueda de los fundamentos genéticos del cáncer es una parte vital de la investigación actual del NCI. En sus programas establecidos de investigación en genómica, el NCI está usando técnicas de alto rendimiento para identificar y estudiar mutaciones, grandes reordenaciones del genoma, aumentos y disminuciones en el número de copias del ADN, y modificaciones químicas del ADN, así como cambios en la expresión de ARN y proteínas. Varios programas del NCI apoyan la investigación y los programas relacionados para traducir esos resultados en avances clínicos para pacientes.

Centro para Genómica del Cáncer (CCG)

Al reconocer la importancia de la genómica para mejorar nuestro entendimiento del cáncer y de cómo tratarlo, el NCI estableció el Centro para Genómica del Cáncer (CCG) para concebir herramientas genómicas y aplicarlas con el fin de mejorar el diagnóstico y tratamiento de pacientes con cáncer. Por ejemplo, por medio del CCG, el NCI apoya la investigación para identificar los impulsores genéticos del cáncer, para acelerar el traslado de conocimientos genómicos a la atención de pacientes, y para proteger la confidencialidad sin impedir el tratamiento o la investigación.

Programa de Descubrimiento de Impulsores del Cáncer (CDDP)

Este programa tiende a caracterizar los eventos genéticos impulsores que ocurren en 2 % o más de los casos de adenocarcinoma de pulmón, de cáncer colorrectal y de cáncer de ovario. Estos casos se obtienen de estudios clínicos terminados y de un banco biológico con información clínica exhaustiva, lo que permitirá al programa determinar si las características moleculares de los tumores influyeron en la reacción al tratamiento. Al ordenar en serie números más grandes de casos, el CDDP tendrá el poder estadístico para descubrir genes mutados en forma recurrente en el cáncer que puedan impulsar el proceso oncogénico.

Iniciativa de Caracterización del Genoma de Cáncer (CGCI)

Esta iniciativa concibe y aplica la secuenciación de ADN y otros métodos para caracterizar los cambios genómicos en tumores. El proyecto se enfoca en la identificación de vías fisiológicas que se interrumpen en ciertos cánceres al descubrir el completo espectro de alteraciones en tumores, lo que podría conducir a mejores diagnósticos y tratamientos. La CGCI completó el trabajo sobre meduloblastoma y linfoma no de Hodgkin y está concentrándose en la actualidad en el linfoma de Burkitt y en los cánceres asociados con el VIH.

Red de Descubrimiento y Formulación de Blancos de Cáncer (CTD2).

CTD2 apoya la investigación que usa información de proyectos del genoma de cáncer para identificar blancos potenciales con el fin de formular nuevos diagnósticos y tratamientos de cáncer. La red trata de cerrar la brecha entre los volúmenes de datos generados por estudios de caracterización genómica y la habilidad para usar esos datos con el fin de formular terapias de cáncer. 

Por medio de colaboraciones robustas a través de la red, CTD usa bioinformática innovadora y biología funcional para explotar los datos con el fin de encontrar alteraciones que influyen potencialmente en la biología de tumores, caracterizar los papeles funcionales de alteraciones candidatas en cánceres e identificar novedosos métodos que se apuntan a alteraciones causativas directa o indirectamente. Se puede encontrar una lista de todos los proyectos en el Portal de Datos de CTD2.

Datos Comunes Genómicos del NCI (GDC)

El GDC es una plataforma con capacidad de expansión de la participación de datos genómicos de cáncer establecida por la CCG para almacenar e integrar los conjuntos diversos de datos de programas del NCI y de contribuidores externos. El GDC elimina las barreras para los descubrimientos genómicos al reunir datos, al hacer compatibles entre sí los conjuntos de datos aportados y al proveer un portal de búsqueda de datos con instrumentos analíticos. Los usuarios pueden extraer los datos del GDC y combinarlos con datos de sus propias investigaciones o de terceros, para incrementar el poder estadístico de sus estudios.

Atlas del Genoma de Cáncer (TCGA)

Investigadores de la Red de Investigación del TCGA han llevado a cabo grandes estudios genómicos de más de 30 tipos de cáncer, incluso 10 cánceres poco comunes. Este programa ha sido instrumental en la identificación de impulsores genómicos y en el descubrimiento de subtipos moleculares en muchos cánceres diferentes. Más de 1000 trabajos se han publicado que han usado este poderoso conjunto de datos. El TCGA es un programa conjunto del NCI y del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano.

Investigadores del TCGA publicaron un análisis de tumores de 12 tipos de cáncer, llamado Análisis Pan-Cancer, el cual ha reunido a más de 250 colaboradores de 30 instituciones para analizar el mismo conjunto de datos. Algunos de los resultados apuntan a usos nuevos de fármacos existentes según blancos moleculares compartidos a través de tipos de cáncer.

Habiendo ayudado a establecer las normas para caracterizar los fundamentos genómicos de docenas de cánceres en gran escala, el TCGA está evolviendo hacia su siguiente fase.  Un comunicado de prensa reciente incluye una breve descripción de la historia del programa y un resumen del futuro de la genómica del cáncer dentro del CCG.

Investigación Aplicable Terapéuticamente para Generar Tratamientos Efectivos (TARGET)

Investigadores con el programa TARGET han llevado a cabo análisis genómicos de varios cánceres de la niñez, incluso de leucemia linfoblástica aguda, leucemia mieloide aguda, tumores de riñón, neuroblastoma y osteosarcoma. Los resultados de los estudios TARGET se han dirigido a usos nuevos de terapias dirigidas existentes y han identificado blancos posibles para nuevas terapias, e influyeron en el diseño de estudios clínicos del Grupo de Oncología Infantil (COG).

La información preparada por TARGET y por TCGA está almacenada en el GDC y con acceso y posibilidad de análisis para toda la comunidad investigadora oncológica, aun antes de que se hayan publicado los informes relacionados con esos datos.

Otros proyectos del NCI en investigación de genómica del cáncer 

Estudios Genómicos en la División de Epidemiología y Genética del Cáncer (DCEG)

Investigadores de la DCEG estudian la base biológica de variantes genéticas heredadas y adquiridas relacionadas con la susceptibilidad al cáncer mediante el uso de estudios de asociación a través del genoma, de secuenciación del exoma y de estudios de genes candidatos. Su objetivo es identificar la causa genética de un cáncer específico, entender cómo los genes contribuyen a la enfermedad y usar esos conocimientos para ayudar a formular mejores estrategias de prevención y de tratamiento.  

Iniciativa de Pacientes con Reacción Excepcional

La Iniciativa de Pacientes con Reacción Excepcional busca explorar las bases genéticas de reacciones dramáticas positivas en una pequeña fracción de pacientes tratados con una terapia que normalmente no beneficia a la mayoría de los pacientes que la reciben. Los médicos proponen casos a la Iniciativa de Pacientes con Reacción Excepcional acerca de pacientes que han recibido tratamiento con una terapia sistémica, ya sea que el paciente haya estado en un estudio clínico o que haya recibido atención ordinaria. El tejido de tumores, y tejido, normal, si está a disposición, están sujetos al exoma completo y a la secuenciación de ADN en el blanco, así como a la secuenciación del ARN mensajero, y estos resultados son analizados con relación al tratamiento recibido por el paciente. El proyecto es una iniciativa conjunta de la División de Tratamiento y Diagnóstico del Cáncer y del CCG.

Consorcio Internacional del Genoma del Cáncer (ICGC)

Investigadores del ICGC están generando un catálogo de anomalías genómicas en tumores de 50 tipos diferentes de cáncer o subtipos de importancia clínica o social en todo el mundo. TCGA, TARGET y CGCI todos son miembros de ICGC.

Proyecto de Secuenciación de Estudios Clínicos (CTSP)

El CTSP aplica ciencia genómica a estudios clínicos de la Red Nacional de Estudios Clínicos (NCTN) patrocinados por el NCI. Al estudiar los genomas de pacientes que han recibido tratamiento como parte de un estudio de la NCTN, este programa busca el entendimiento de por qué algunos pacientes responden bien a un tratamiento determinado mientras que otros con el mismo tipo de cáncer experimentan un avance de la enfermedad. Los investigadores preguntarán, ¿cuál es la diferencia entre las características genómicas de este tumor que puedan haber causado una respuesta precaria, o la formación de resistencia al fármaco? Con esta información, los científicos y médicos pueden empezar a predecir mejor las reacciones y a concebir estrategias para ajustar el tratamiento. El CTSP es una colaboración entre el CCG y la División de Tratamiento y Diagnóstico del Cáncer (DCTD). 

  • Actualización: 17 de febrero de 2017

Este texto puede copiarse o usarse con toda libertad. Sin embargo, agradeceremos que se dé reconocimiento al Instituto Nacional del Cáncer como creador de esta información. El material gráfico puede ser propiedad del artista o del editor por lo que tal vez sea necesaria su autorización para poder usarlo.