Mecanismos de señalización intracelular en cáncer de tiroides

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www.amc.org.mx www.elsevier.es/circir

CIRUGÍA

y

CIRUJANOS

Ó

rgano

de

difusión

científica

de

la

Academia

Mexicana

de

Cirugía

Fundada

en

1933

INFORMACIÓN

GENERAL

Mecanismos

de

se˜

nalización

intracelular

en

cáncer

de

tiroides

Paul

Mondragón-Terán

a_,e_,_∗

_,

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a_Laboratorio_de_Medicina_Regenerativa_e_Ingeniería_de_Tejidos,_Centro_Médico_Nacional₂₀_de_Noviembre,_Instituto_de_Seguridad

yServiciosSocialesdelosTrabajadoresdelEstado,CiudaddeMéxico,México

b_División_de_{Investigación}_Biomédica,_Centro_Médico_Nacional₂₀_de_Noviembre,_Instituto_de_Seguridad_y_Servicios_Sociales

delosTrabajadoresdelEstado,CiudaddeMéxico,México

c_Laboratorio_de_Bioquímica_y_Medicina_{Experimental,}_Centro_Médico_Nacional₂₀_de_Noviembre,_Instituto_de_Seguridad

yServiciosSocialesdelosTrabajadoresdelEstado,CiudaddeMéxico,México

d_Laboratorio_de_Metabolismo_Experimental_e_{Investigación}_Clínica,_Centro_Médico_Nacional₂₀_de_Noviembre,

InstitutodeSeguridadyServiciosSocialesdelosTrabajadoresdelEstado,CiudaddeMéxicoMéxico

e_{Subdirección}_de_{Investigación}_y_Ense˜_nanza,_Centro_Médico_Nacional₂₀_de_Noviembre,_Instituto_de_Seguridad_y_Servicios_Sociales

delosTrabajadoresdelEstado,CiudaddeMéxico,México Recibidoel22dejuliode2015;aceptadoel27demayode2016 DisponibleenInternetel8deagostode2016

PALABRASCLAVE Cáncerdetiroides; Cinasasdeproteínas activadaspor mitógenosMAPK; MutacionesBRAF Resumen

Antecedentes: Elcáncerdetiroideseseltumormalignomásfrecuentedelsistemaendocrino; la variantepapilarrepresentaentreel80y el90% detodosloscasosdiagnosticados.Enel desarrollodelcáncerpapilardetiroidesestánafectadosprincipalmente2genesllamadosBRAF y RAS,quealteran elsistema dese˜nalización intracelular de lasproteínasconocidas como

«cinasasdeproteínasactivadaspormitógenos»(MAPK,porsussiglaseningléspara mitogen-activatedproteinkinase)yquesecomponende«módulos»deproteínasdese˜nalizacióninterna (Receptor/Ras/Raf/MEK/ERK),quevandelamembranacelularalnúcleoyqueenelcáncerde tiroidesregulandiversosprocesoscelulares,comola diferenciación,crecimiento,desarrollo yapoptosis. Tienenunpapel importanteenlapatogénesisdelcáncerde tiroides,debidoa quesonusadoscomobiomarcadoresmoleculares,comoelementosdediagnóstico,pronóstico ycomoposiblesblancosterapéuticosmoleculares.

Objetivo:Revisarlosmecanismosmolecularesqueintervienenenlasvíasdese˜nalización,en lasqueestáninvolucradaslasproteínasdelosgenesBRAFyRAS,enelcáncerdetiroides.

∗_Autor_para_{correspondencia.}_Laboratorio_de_Medicina_Regenerativa_e_Ingeniería_de_Tejidos,_División_de_{Investigación}_Biomédica,_Centro

MédicoNacional20deNoviembre,InstitutodeSeguridadyServiciosSocialesdelosTrabajadoresdelEstado,SanLorenzo502,3.er_piso,

ColoniadelValle,C.P.03100.DelegaciónBenitoJuárez,CiudaddeMéxico,México,Tel.:+52(55)52005003ext.50162.

Correoelectrónico:[email protected](P.Mondragón-Terán).

http://dx.doi.org/10.1016/j.circir.2016.05.017

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Conclusiones:LasmutacionesenelgenBRAFhansidocorrelacionadasconunapobrerespuesta al tratamiento con quimioterapia tradicional, además de ser un índice de mal pronóstico. La terapiamolecularesdegran interésen estetipodecáncer,yaque sehandesarrollado medicamentos queactúan inhibiendoalguno de los componentes de la víade se˜nalización (RET/PTC)/Ras/Raf/MEK/ERK,conespecialénfasisenlasección(RET/PTC)/Ras/Raf,que cons-tituyeunefectorprincipaldelavíaERK.

KEYWORDS

Thyroidcancer; Mitogenactivated proteinkinaseMAPK; BRAFmutations

Intracellularsignalingmechanismsinthyroidcancer Abstract

Background: Thyroidcanceristhemostcommonmalignancyoftheendocrinesystem,the papi-llaryvariantaccountsfor80-90%ofalldiagnosedcases.Inthedevelopmentofpapillarythyroid cancer, BRAFandRAS genes aremainlyaffected, resultinginamodiﬁcation ofthesystem ofintracellularsignalingproteinsknownas«proteinkinasemitogen-activated»(MAPK)which consistof«modules»ofinternalsignalingproteins(Receptor/Ras/Raf/MEK/ERK)fromthecell membranetothenucleus.Inthyroidcancer,thesesignanlingproteinsregulatediversecellular processes suchasdifferentiation,growth,development andapoptosis.MAPKplayan impor-tantroleinthepathogenesisofthyroidcancerastheyareusedasmolecularbiomarkersfor diagnostic,prognosticandaspossibletherapeuticmoleculartargets.MutationsinBRAFgene havebeencorrelatedwithpoorresponsetotreatmentwithtraditionalchemotherapyandas anindicatorofpoorprognosis.

Objective: ToreviewthemolecularmechanismsinvolvedinintracellularsignalingofBRAFand RASgenesinthyroidcancer.

Conclusions: Moleculartherapyresearchisinprogressforthistypeofcancerasnew molecu-leshavebeendevelopedinordertoinhibitanyofthecomponentsofthesignalingpathway (RET/PTC)/Ras/Raf/MEK/ERK;withspecialemphasisonthe(RET/PTC)/Ras/Rafsection,which isamajoreffectorofERKpathway.

Antecedentes

Elcáncerdetiroideseseltumormalignomásfrecuentedel sistemaendocrino yrepresenta cerca del1% delos casos de cáncer diagnosticados anivel mundial. El cáncer dife-renciadodetiroidesincluyeeltipopapilaryelfolicular.El másfrecuente esel carcinomapapilar, el cual constituye cercadel80-90%detodosloscasosdiagnosticadosyse pre-sentacon mayor frecuenciaen mujeres que enhombres, conunarelaciónde2:1.Suincidenciaanivelmundial pre-sentaunincrementoimportante enlasúltimas 3décadas, probablemente debido a que los sistemas de diagnóstico hanavanzadoconsiderablemente,loquehapermitido esta-blecerdiagnósticosmás oportunos,así comoimplementar tratamientoscadavez másprecisos1---5_._Reportes_recientes

indican que existe una prevalencia similar en las edades de diagnóstico, que sonindependientes del grupo étnico; sinembargo,existendiferenciasenlaprevalenciaporsexo yetnia: seha reportadoque hombres ymujeres caucási-cospresentanunaprevalenciade6.3y7.1%;lapoblación inglesareporta4.3y8.4%;lahispana4.2y6.7%yla asiá-tica3.4 y6.4%,respectivamente6_. _Se_piensa_que_factores

genéticos,inﬂuenciasdelmedioambienteyelaccesoalos

serviciosdesalud puedenserlosfactoresquedeterminen laincidenciadelcáncerdetiroidesenunaregiónparticular. Sinembargo,enlaúltimadécadasehaobservadoun incre-mento sostenido en la tasa de cáncer de tiroides a nivel mundial,principalmenteeldeltipopapilar6_.

Enelaño2008sereportaron3,195 casosdecáncerde tiroides(1,351envaronesy1,844enmujeres),enMéxico,lo querepresentóel2.5%deltotaldeneoplasiasmalignas,con unaincidenciade3por100,000habitantesyunamortalidad de0.6 por 100,000 habitantes, ubicándose como la sexta causademuerteenmujeresyladecimoterceraenhombres, confrecuenciamáxima entrelos41 ylos50 años:el 60% deloscasos acontecen entrelos31 y los60 años.De las enfermedadestiroideas,elcarcinomapapilarysusvariantes representanel80.3%yelcáncerfolicularysusvariantes,el 2.4%7---9_.

Anivelmolecular,elcáncerpapilardetiroides frecuen-temente se presenta con alteraciones metabólicas en los sistemasdese˜nalizaciónintracelular,queinvolucranla acti-vaciónde proteínas conocidas como cinasas de proteínas activadaspormitógenos(MAPK,porsussiglaseningléspara mitogen-activatedproteinkinase)que,enlosúltimosa˜nos, han sido motivo de muchos estudios por su papel en la

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patogénesisdelcáncer detiroidesy suuso como biomar-cadores moleculares, además de su potencial uso como elementosdediagnóstico,pronósticoysuposibleusocomo blancosterapéuticosmoleculares10---12_.

Alteracionesgenéticasenelcáncer

Se sabe que alteraciones en 3tipos de genes pueden ser responsables del inicio y mantenimiento del cáncer: a) oncogenes, b) genes supresores tumorales y c) genes de estabilidad.También sesabe que la célulaposee diversos mecanismosparasalvaguardaryprotegeralorganismodeun efectoletal,potencialmentecancerígeno,comopuedeser unamutacióngenéticay,poreso,solocuandoexisten alte-racionesenvariosgenesescuandosedesarrollacáncer12---14_.

Unamutaciónenunoncogéndacomoresultadoqueun genconstitutivoquedeberíapermaneceractivooinactivo enformanormal,seinactiveoactive.Laactivacióndeun oncogénpuedeser por:translocación cromosomal, ampli-ficación anómala de un gen o por mutación intragénica, que afecta un residuo crucial para la actividad de dicho gen.Unamutaciónenunalelodeunoncogéngeneralmente essuficienteparaconferirundescontrolenelcrecimiento celular.Porsuparte,losgenessupresorestumoralesactúan enformaopuestaaloquepuedeserunamutacióngenética: ensucaso,reducenlaactividaddelgenysuproducto.Tal inactivaciónsurgecomoproductodemutacionesquehacen perderresiduosesencialesparalaactividaddelaproteína codificadapordichogen,loqueasuvezresultaenproteínas truncadasyaseapordeleción,inserciónoporalteraciones epigenéticas.La tercera clase de genes cancerígenos son llamados genes de estabilidad o «vigilantes». Ensu caso, estetipodegenespromuevenlatumorogénesisporcaminos distintos de los otros 2tipos de genes tumorales mencio-nados.En este tipo de genes «vigilantes», se encuentran aquellosqueseencarganprincipalmentedereparartodas aquellasalteracionesqueresultandelareplicacióndelADN, cuandoesta ocurredemanera normaloes expuestoa un mutágeno.Además,otrosgenesdeestabilidadcontrolanlos procesosqueinvolucrangrandesporcionesdecromosomas, talescomolosqueregulanlarecombinaciónysegregación cromosomales que ocurren durante la mitosis. Los genes estabilizadoresmantienenalmínimolasalteraciones gené-ticasy,cuandosoninactivados,existeunaumentoenlatasa demutaciones14---17_.

Todas las mutaciones anteriormente descritas funcio-nan igual que un proceso fisiológico celular normal. El crecimientocelular cancerígenopuede ser provocado por activacióndeoncogenes,quecontrolan el ciclocelularal inhibiralamuertecelular(apoptosis),oincrementandola transición de células del estado G0 a G1 («liberación de arrestocelular»),ofacilitandolaprovisióndenutrientesal aumentarfenómenoscomo laangiogénesis.Esimportante recordarqueunamutaciónsedefinecomocualquier cam-bioenla secuencia delgenoma yque, enestoscambios, seincluyenlosqueafectanaunpardebases,asícomolos quesonpequeñosograndescambioscomoson:deleciones, inserciones,amplificacionesotranslocaciones.Enlascélulas cancerígenassepuedenpresentartodoslostiposde muta-ciones;sinembargo,seconsideracomoenfermedadcuando laocurrencia de unamutación posterior al nacimientoes

patogénica14---17_._Por_otro_lado,_una_vez _que_la_célula_se_ha

hechocancerígena,presentaunaseriedecambios metabóli-cos,molecularesyestructuralesquelepermitensobrevivir, desarrollarse e, incluso, producir metástasis. Dentro de estos cambios generales encontramos una autosuﬁciencia enfactoresdecrecimiento,unainsensibilidadalos facto-resinhibidoresdelcrecimiento,unacapacidaddeinvasióna tejidosvecinosydemetástasis,unpotencialdereplicación ilimitada, unincremento en laangiogénesis y el desarro-llo de mecanismos de evasión de la apoptosis (ﬁg. 1)18_.

Demaneraimportante, lahipótesis deKnudsonha contri-buido alacomprensión delaformaenla quemutaciones engenesinvolucradoseneldesarrollodecáncer,lascuales tienenunaformadeherenciaautosómicadominante,quese debenalapérdidadefuncióndeungensupresordetumor, generando la subsecuente mutación tejido-específica. Sin embargo, estascontribucionesfueron previasal creciente conocimientoqueahorasetienesobrelaregulacióndelos micro-ARN yARN nocodificantes,locualha dadolugar al «modelo continuo» de regulación de genes supresores de tumores,enelcualnosololasmutacionesgenéticas here-dadasylassomáticassonlasquecontribuyenaldesarrollo delcáncer,sinotambiénloselementosepigenéticos,como losonlosmicro-ARN,quecontribuyeneneldesarrollodel cáncerdemanerasignificativa19_.

Sistemasmolecularesderegularización

yse˜nalizaciónintracelular

Enelcáncer detiroidesexisten unnúmeroimportantede alteracionesgenéticasqueserelacionanconlaprogresión yladiferenciacióncelular.Estasalteracionespueden englo-barseen2categoríasprincipales:1)rearreglocromosomal y2)mutaciónpuntual.Ambasalteracionesafectan princi-palmentea2genesllamadosBRAFyRAS.Lasmutacionesde algunodeestos2genessehanencontradoenmásdel80%de loscasosconcarcinomapapilardetiroidesyraramentese encuentrantraslapadosenelmismotumor.Estasmutaciones alteranelsistemadetransduccióndelase˜nalintracelular, quereguladiversasvíasmetabólicas,querepercuten direc-tamenteenprocesoscelularescomosonladiferenciación, expansiónyapoptosis,entreotras.Deacuerdoconlosdatos actuales,lasmutacionesqueafectanaBRAFexisten exclu-sivamente enel cáncer detiroides papilaryen el cáncer detiroidesanaplásico,peronohansidodescritasparaotros tiposhistológicosdecáncerdetiroides,comosonelcáncer foliculardetiroidesyelcáncermedulardetiroides.Porotro lado,sehadescritoquelamutaciónBRAFV600E(sustitución deunavalinaporunácidoglutámicoenlaposición600),se encuentraencercadel60%entodoslostiposdecáncerde tiroides.Lasmutacionesproducenunaactivaciónenlasvías dese˜nalizacióndependientesdeMAP-cinasasque,sepiensa, son unevento tempranoen eldesarrollo yprogresión del cáncerdetiroides20,21_.

La «cascada» de procesos de se˜nalización intracelula-resdependientesdeMAP-cinasassonmuyimportantes,ya que regulan el número y participación de genes impli-cados en la proliferación, diferenciación y sobrevivencia de las células cancerosas. El sistema de MAP-cinasas se compone de «módulos» deproteínas de se˜nalización, que van desde la membrana hasta el núcleo celular y que se

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Insensibilidad a factores inhibidores de crecimiento Potencial de replicación llimitada Autosuficiencia en factores de crecimiento Incremento en angiogénesis Evasión de la apoptosis Capacidad de invasión y metástasis

Figura1 Esquemaqueilustraalgunasdelascaracterísticaspatológicasadquiridasporunacélulacancerígenaqueleayudana sobrevivirenelorganismo.

Fuente:AdaptadodeHanahanyWeinberg18_.

conservan desde las levaduras hasta los vertebrados22---24_.

Este sistema es regulado a través de una «cascada» de fosforilaciones, en donde intervienen otras fosforilasas, localizadas en 2lugares en relación con la MAP-cinasa: 1)«corriente-arriba»y2)«corriente-abajo»20---25_.

El centro de activación de cualquier señal metabólica encadenadaen«cascada»paraactivaraunaMAP-cinasase compone, «corrientearriba», de3niveles decinasas,que seactivanensecuenciaatravésdelaseñaldeactivación deunreceptordemembranaconactividaddetirosincinasa (fig.2A).Encélulasdeeucariontes,existenmúltiplesvíasde señalizacióndependientesdeMAP-cinasas,queson activa-daspordiversosmecanismosdeestímulos.Enlaactualidad, sehandefinidoal menos4diferentestipos desubfamilias deMAP-cinasas,queson:ERK-1/2,JNK-1/2/3,P38-a/b/g/d y ERK-5.De gran importancia en medicina y, sobretodo, para la mejor comprensión de los mecanismos molecula-res de generación yregulación delcáncer detiroides, se encuentralavíadeseñalizaciónERK-1/2MAP-cinasa,yaque espreferentementeactivadacomorespuestaaunestímulo mitogénico,talcomo laactivacióndeunreceptorparaun factordecrecimiento(fig.2B).Lavíadeseñalización ERK-1/2MAP-cinasaseactivainicialmente«corrientearriba»con laactivacióndeunreceptordemembrana,alqueseleha unido suligando. Elreceptor ahoraactiva auna proteína detipo G llamadaRas (que tieneactividad de cinasa), la cual«recluta»mediantefosforilacionessubsecuentesauna familia deMAPKKK llamadas Raf que, asu vez, activan a una serie de MAPKK llamadas MEK-1/2. Finalmente, MEK-1/2 activan a ERK-1/2 el cual es translocado dentro del núcleo, endonde fosforila a factores de transcripción de variosgenes,llevandoacabolaregulacióndesuexpresión. Estatranslocaciónnuclearesrequeridaenrespuestaa estí-muloscomosonlosfactoresdecrecimiento,queregulanla entradaalciclocelularoladiferenciacióncelular.Deahíla importanciadesuestudioparafenómenoscomoelcáncer, endondeexisteundescontroldelosprocesoscelularesya mencionados26---29_. Estímulo

A

B

Receptor Activación de intermediarios MAPKKK MAPKK MAPK Activación de factores de transcripción Respuesta celular Proliferación, diferenciación, sobrevivencia, migración, desarrollo NF-kB/ c-Jun/ Elk-1/ Sap1 ERK1/2 MEK1/MEK2 BRaf Ras Receptor RET/PTC Factores de crecimento, citoquinas

Figura2 A)Esquemadeunacascadadese˜nalización intra-celular activada por receptor de membrana el cual activa

«corrienteabajo»unaseriedecinasasagrupadasunatrasotra ensecuenciaMAPKKK-MAPKK-MAPKyterminaenlaactivación deunfactordetranscripciónqueoriginaunarespuestacelular. B)EsquemadeactivacióndelfactordetranscripciónERK-1/2 atravésdelsistemadese˜nalizaciónintracelulardecinasasen elcáncerde tiroides.La activacióninicial esatravés deun receptordemembranatipotirosincinasa(RET/PTC)y se con-tinúa«corrienteabajo»atravésdelasecuenciadelascinasas Ras/B-Raf/MEK-1/2.

Víadese˜nalizaciónintracelular:

Receptor/Ras/Raf/MEK/ERK,enelcáncer

detiroides

Sehaconsideradoqueelprocesodetumorogénesisrequiere de la presencia de una desregulación de los procesos de se˜nalización intracelular, que involucran a distintos nive-les la cascada de las MAP-cinasas, en donde las células

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cancerosas adquieren diversas capacidades como son: 1)independizarsedelasse˜nalesdeproliferación;2)evadir laapoptosis;3)insensibilizarsealas se˜nales antiprolifera-ción;4) adquirirun potencial ilimitadode replicación;5) invadiryproducirmetástasis a otrostejidosy6) producir angiogénesis, que les proporciona nutrientes y soporte vital30,18_.

Sehareportadoquediferentesneoplasiasmuestranuna alteraciónenlavíadeseñalizaciónintracelular,constituida porlacascadadeactivacionesensecuenciadelascinasas Ras/Raf/MEK/ERK,enlas que elefector últimodela cas-cada(queeslaproteínaERK-cinasa)esactivado«corriente arriba»poralteracionesgénicas (mutaciones)que pueden afectaralas distintascinasaslocalizadasenalgunodelos niveles de la cadena de reacciones, empezando por una sobreexpresióndelreceptortipocinasadetirosinay,lomás frecuente,con mutaciones enlas proteínas Ras y Raf.La cascadadeseñalizaciónintracelularenunacélula cancerí-genaempiezaconlaactivacióndeunreceptordemembrana (conactividaddecinasadetirosina)cuandoeste seunea suligandooporcausadeunestímuloexterno(p.ej. altera-cióndelaósmosis,estrésoxidativo,carenciadenutrientes, etc.). Una vez que el receptor ha sido activado, este «recluta», mediante fosforilaciones específicas, al primer efectordela cascadadeseñalizaciónque esunaMAPKKK quepuede serA-Raf, B-Raf o Raf-1.Estas cinasas fosfori-lanalassiguientesMAPKKquesonMEK-1/2y,finalmente, estascinasasfosforilanaunaMAPK,queesERK-1oERK-2, lascualessontranslocadasalnúcleoparainiciarla activa-ción/inhibiciónde genesespecíficos. Si bien esta cascada deseñalizaciónseencuentradeformaconstitutivaentodas lascélulasnormalesdelorganismo,enlacélulacancerosa cadacomponentedelacadenapuedepresentarmutaciones que favorecen la sobreactivación de su cinasa «corriente abajo», lo queincrementa exponencialmentela actividad celularatravésdelaactivación/inhibicióndegenes especí-ficos.Así,porejemplo,hasidodescritoquelasmutaciones enlascinasasRasyRaf(quesonloscomponentesdelavía intracelularcompuestaporReceptor/Ras/Raf/MEK/ERK),se encuentranentodoslostiposdecáncerdetiroides, princi-palmenteeneldetipopapilar,loqueindicaqueunaúnica alteraciónendichasmoléculaspuedesersuficienteparauna transformaciónmalignadelascélulasdeltiroides.

Deestaforma,sesabequelapresenciadelamutación llamadaBRAFV600E(consistenteenlapresenciadeun resi-duodevalina,enlugar deunresiduodeácidoglutámico, enlaposición600delacinasadeproteínaB-Raf),cuya pre-valenciahasidoreportadaentreel27yel80%endistintas poblacionesdepacientesconcáncerdetiroides,resultaen unincrementodemásde400veceslaactividaddeB-Raf, lo que produce un incremento en la actividad «corriente abajo»delosefectoresERK,queaumentansucapacidad fos-forilantey,conello,laactividaddediversosgenes31_claves

paralaelmetabolismo,proliferaciónyapoptosiscelular. Las mutaciones reportadas como másfrecuentes en el cáncerpapilardetiroidesson:rearreglosenelgenRET/PTC (receptor de membrana con actividad de tirosincinasa) y mutaciones en B-Raf y en Ras (proteínas con actividad de cinasa). Todos ellos están involucrados en la vía de se˜nalizaciónintracelularqueactivaalefectornuclearERK. Estasalteracionesseencuentranexclusivamenteen pacien-tes con cáncer papilar de tiroides, lo que muestra que

cadaalteraciónporseparadopuedesersuﬁcienteparauna transformaciónmalignadecélulastiroideas.El protoonco-gén llamado RET (delas siglasen inglés para rearranged during transfection), codiﬁca para un receptor de mem-branaconactividaddecinasadetirosina,elcualseexpresa de maneraparticular enlas células parafolicularestipo C enelcáncerdetiroides,quederivaenproteínasaberrantes condiferentesformasquiméricasdelreceptor;sinembargo, suexpresiónesmuybajaenlascélulasfoliculares.Aestas formas quiméricas del receptor se les ha dado el nom-bre deRET/PTC (porlas siglasdelingléspara rearranged during transfection/papillar tyroid cancer associate). En la actualidad, han sido descritasmás de 11tipos diferen-tesdeproteínasRET/PTC,endondeRET/PTC1yRET/PTC3 son las más frecuentemente encontradasen el cáncer de tiroides32,33_.

Enlacélulacancerosa,RET/PTCactiva«corrienteabajo» en forma constitutiva a una cinasa llamada Ras. En la actualidad, se sabe que Ras activa una gran cantidad de moléculasqueactúancomosistemasdese˜nalización intra-celular «corriente abajo» e inducen las propiedades de invasióndecélulascancerosas.SehareportadoqueRas tam-biénactivalasproteínasdereacciónaestrés,comolacinasa Raf, la cual es el principal efector citosólico «corriente abajo»deRas.

SehanreportadovariasisoformasdeRaf:A-Raf,B-Rafy Raf-1(tambiénllamadaC-Raf).LaactivacióndeRafincluye una serie depasos metabólicosaltamente regulados, que inician consu reclutamientoa lamembrana interna celu-larporlaproteínaRas.UnavezqueRafse«activa»,pueda asociarse «corrienteabajo» con otras cinasas, entreellas MEK-1yMEK-2.Parasuactivación,ademásdequeRasesté activado, las isoformas de Raf requieren de una enzima conactividaddefosfatasadeproteínasconocidacomo Src-cinasa. Estaproteínafosforilaodesfosforila determinados residuosdeaminoácidos,localizadosdentrodelosdominios de Raf, que regulan su estado de inactivo/activo. Delas 3isoformasconocidasparaRaf,laisoformaB-Rafeslaque presentaunaactividadbasalmáselevadaencomparación con A-RafoRaf-1.Loanterioresmuyimportante, yaque enelcáncerdetiroidessehandescritounagran cantidad demutacionesenlaproteínaB-Raf,encomparacióncon A-RafoRaf-1,loquepermiteusaraB-Rafcomounmarcador tumoral paradiversostipos decáncer,particularmentede tiroides.Por otrolado, B-Rafes elmás potenteactivador «corrienteabajo»delacinasaMEK-1,lacualeselefector deERK.

LaproteínaMEK-1esunacinasadeproteínaconactividad dual,puestoquepuedefosforilar/desfosforilarresiduosde serinaytirosina.UnavezqueMEK-1hasidoactivadapor B-Raf,seproducelaactivación«corrienteabajo»delefector ERK, el cual es una cinasa de serina/treonina que fosfo-riladiversasproteínas,tantocitosólicascomonucleares.De estaforma,lahiperactivacióndelacascadadeseñalización que regula a ERKpuede inducir el arresto delciclo celu-lar. Por otro lado, si existe una aberración encualquiera delas secuenciasdela cascadadeseñalización,sepuede inducirunatrasformacióntumoraldelacélula.Así,la ciné-tica de respuesta y su amplitud ante diversos ligandos o estímulos extracelulares pueden hacerque ERKregule de maneraespecíficadiversosprogramasbiológicoscomo son ladiferenciaciónyproliferacióncelular,olaapoptosis33_.

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Víadese˜nalizaciónintracelularPI3K/Akt/mTOR

enelcáncerdetiroides

Además dela vía deseñalizaciónintracelular yaseñalada con anterioridad, también existe la vía fosfatidilinositol-3 cinasa/proteín cinasa B (Atk)/blanco de mamífero, para rapamicina (mTOR), también conocida como PI3K/Akt/mTOR. Dicha vía de señalización está involu-crada en procesos como: la diferenciación y crecimiento celular,progresióndelciclocelular,endocitosis,motilidad, apoptosisyelmetabolismointermedio(relacionado princi-palmenteconla captacióndeglucosa)34---36_._En_los_últimos

a˜nos,sehandescritoalteracionesendicha víaendiversos tiposdecáncer comoeldetiroides,elgástrico, el neuro-endocrino yel de ovario. Por otro lado, se ha observado quelaactivacióndeestavíaencélulascancerígenaspuede incrementar la resistencia al tratamiento con cis-platino, cabo-platino y paclitaxel, por lo que su estudio puede ayudaraentenderlosmecanismosdegénesisyprogresión delcáncer,asícomolosmecanismosderesistenciatumoral paraserunposibleblanco,parala terapiamolecularyel manejodelcáncerdetiroides34---38_.

La fosfatidilinositol-3 cinasa (PI3K) fosforila a gru-pos 3-OH del anillo inositol de grupos fosfatidilinositoles. Los subproductos de la reacción de la PI3K medían reversiblemente la localización membrana-citoplasma de proteínas, que contienen dominios de unión a lípidos complejos y un incremento en su actividad por arriba de lo normal, asociada con una transformación celular oncogénica37,38_.

Entérminosdese˜nalizaciónintracelular,laPI3Kclase I puedeserunefector«corrienteabajo»yaseadeunreceptor demembranacon actividaddetirosincinasaodeuna pro-teínaGunidaaunreceptor38,39_._Por_otro_lado,_la_proteína

conocidacomoAkttieneunpesomolecularaproximadode 57kDa,queesunacinasadeserina/treoninaquepertenece alafamiliadecinasasendondeseencuentran:la protein-cinasaA,proteincinasaGyproteincinasaC.LaAkttambién esconocidacomoproteincinasaB(PKB)38---42_.

LaproteínallamadamTOResunaserina/treoninacinasa codiﬁcada por el gen FRAP 1 y es el principal efector «corrienteabajo»delcomplejoPI3K/Akt.Existen2distintas isoformasdemTOR,llamadasmTORC1ymTORC2.Cadauna esunmulticomplejoproteicoformadoporvarios componen-tes,endondeelcentroeslaproteínamTORensímisma,ala queseleagreganvariassubunidades.ElcomplejomTORC1 estáformadoporlaproteínamTORasociadaconlaproteína RAPTOR,quefuncionacomoandamioyregulapositivamente a mTOR. También está asociadoa 2reguladores negativos que son PRAS40 y la proteína DEPTOR, mientras que la subunidad mLST8, unida al complejo mTORC1, regula su actividad40---43_._La_vía_de_{comunicación}_intracelular_mediada

pormTORC1estáinvolucradaenelcrecimientoy diferen-ciacióncelular,mientrasqueelcomplejomTORC2conﬁere insensibilidad a la rapamicina42,43_. _La _{desregulación} _de _la

actividad de mTOR está correlacionada con la presencia de hamartomas, esclerosis tuberosa, síndrome de Peutz-Jeghers,asícomo condiversostiposdecáncer enlosque lasalteracionesgenéticasalosgenesreguladoresdemTOR, talescomoTSC1-TSC2yLKB1,presentandiversostipos de mutaciones43---45_.

Por otro lado, durante la formación del hueso,el gen RUNX2es determinante para la diferenciación del osteo-blastoma,asícomolaproliferacióndeloscondrocitosyla diferenciacióne hipertroﬁa endocondral. Seha reportado suparticipacióncomopromotordetumoresenelcáncerde mamaypróstata,ademásdeasociarsecongenesque con-trolanlainvasiónymetástasistumoral,yaquepromuevela expresióndelasmetaloproteinasasMMP2,MMP13,MMP14. Deesta forma, RUNX2 se ha deﬁnido como un factor de transcripciónpromigratorio,proinvasivoyproangiogénico, ademásdeparticiparenloseventosinicialesdela tumoro-génesisydirigirlainvasióndelasmetástasisóseas44---46_.

LaexpresiónylaactividaddeRUNX2esinducidaporAkt, enformadirectaeindirecta.Experimentoshechosinvitro con células cancerosas han demostrado que la activación de la vía de comunicación intracelular PI3K/Akt produce directamenteunincrementodela afinidadalADNpor los factoresRUNX2yRUNX2-dependientedetranscripciónyque las mutaciones que afectan a Akt producen una disminu-ciónenla afinidaddeRUNX2,lo que afecta laprogresión del ciclo celular. En forma indirecta, la activación de la vía PI3K/Akt regula la actividad de RUNX2, ya sea incre-mentandosuestabilidadproteicaoactuandoatravésdeun factordetranscripciónnuclearllamadoFoxO,unactivadoro represortranscripcionaldegenesespecíficosentreelnúcleo yelcitoplasma47,48_.

Mutacionesycáncerdetiroides

Unamutaciónencualquierproteínainvolucradaenla cas-cadadese˜nalizaciónintracelularmediadaporunreceptor deltipocinasadetirosinapuededeterminarqueunacélula normalseconviertaencélulacancerígena.Enesecontexto, sehadescritoquecercadel70%delospacientesque presen-tancáncerpapilardetiroidestienenalmenosunamutación queafectalacascadadeactivacióndeERK;lasmás frecuen-tessonlasqueafectanaRasyB-Rafy,enmenormedida,a RET/PTC.

LaprevalenciademutacionesRET/PTCenelcáncerde tiroidesesvariada, yaqueseha visto que dependedela regióngeográﬁca, pero se puede decirque alrededor del 20%deloscasosdecáncerdetiroidespresentanestas alte-raciones,asícomoqueesmásfrecuenteenpersonasjóvenes oconantecedentesdehabersesometidoatratamientocon radiación.Porotrolado,lasmutacionesenalgúnmiembro delafamiliadegenesquecodiﬁcanparalaproteínaRashan sidodescritasprincipalmente eneladenomafolicularyel carcinomadetiroides,peroúnicamentehansidodescritas encercadel10%deloscasosdecáncerpapilardetiroides34_.

En el caso de B-Raf (que también puede ser escrito como BRaf) se ha observado que se encuentra expresado demaneranormalen:célulashematopoyéticas,neuronas, células testiculares y en las células foliculares del tiroi-des. Al contrario de lo que pasa con las mutaciones en A-RafyRaf-1quesonextremadamenteraras,las mutacio-nesenB-Rafsonlasmásfrecuentesenelcáncerpapilarde tiroides,ademásdequeesla segundamutaciónsomática encontradaentodoslostiposdecáncerqueafectanalser humano.Así,porejemplo,másdel45%detodoslostiposde cáncerqueafectanalhumanopresentanunamutaciónen B-Raf.Cercadel90%deesasmutacionesconsistenenuna

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sustitucióndeunatiminaporunaadeninaenelexon15del nucleótido1799(c.1799T>A),loquedacomoresultadouna mutacióndeB-Raf,endondeunresiduodevalinaes susti-tuidoporunresiduodeácidoglutámicoenlaposición600 delaproteína.DichamutaciónesconocidacomoBRAFV600E (también escrita como B-Raf-V600Eo BRAF-V600E). Se ha descritoquelaprevalenciadeestamutaciónenelcáncer papilardetiroidespuedevariardel29al83%,dependiendo delapoblaciónestudiada,ynohasidodescritaenel cán-cerfoliculardetiroides49_._Estudios _realizados_in_vitro _han

demostradoquelasustitucióndelavalinaporunácido glu-támicoenlaposición600adyacenteaunresiduodetreonina enlaposición599dentrodelaproteínaB-Rafproduceuna conducta«similar»aunafosforilación,loquehace quela estructuraterciariadelaproteínaseveaafectadaendonde lasinteraccioneshidrofóbicasserompenentreelsegmento P(ellugardeactivacióndelaproteínapormediode fosfo-rilación)yelsegmentodeactividaddecinasa,dandocomo resultadoquelaactividaddecinasadeBRAFV600Esea460 veces más alta que B-Raf nativa. Esta elevada actividad constitutivadeBRAFV600Ehaceque seactiven«corriente abajo» todos los efectores de la cascada de se˜nalización hastaERK, loque resulta enlatransformación decélulas normalesencélulascancerígenas,ademásdemantenersu proliferaciónsinnecesidaddelaproteínaRas,parala acti-vacióndelavíadese˜nalización.

Seha demostradoque la presenciadeBRAFV600Eestá relacionadacongenes involucradosenelmetabolismodel yodo,sobretodolosquetienenqueverconlacaptaciónde yodoporlascélulas,paralasíntesisdehormonastiroideas. LapresenciadeBRAFV600E hace quelas célulastiroideas presenten alteraciones en varios de los genes involucra-dos en este proceso, loscuales han sido asociados a una mayoragresividaddeltumor.Deestaforma,lapresenciade mutacionesenelgenBRAFhasidocorrelacionadaconuna pobrerespuestaaltratamientoconquimioterapia tradicio-nal,ademásdeseruníndice demalpronóstico,yaquela mutaciónenBRAFhasidoencontradatantoencélulas ana-plásicascomoencarcinomaspobrementediferenciados,lo quesigniﬁcaqueloscambiosmolecularesenB-Rafse pro-ducentempranamenteenelfenómenodetumorogénesis49_.

RearreglosenPAX8-PPAR␥encáncerdetiroides

ElgenPAX8esunfactordetrascripciónespecíﬁcodetiroides queregulasudesarrolloydiferenciación.Porotrolado,el genPPAR␥actúaenelcontroldelciclocelular,laapoptosis ylacarcinogénesis50_,_además_del_papel_que_desempe˜_na_en

laadipogénesisylasensibilidadalainsulina.

Enconjunto, PAX8yPPAR␥tienenunpapelmuy impor-tanteenel cáncerdetiroides.Latraslocaciónentreestos 2genes produceun nuevogen, cuyasobreexpresión dela proteínadefusiónresultantePAX8/PPAR␥ oPPFPalterala funcióndePPAR␥deinhibidor«corrienteabajo»dela proli-feracióncelulare inductor deapoptosis. La translocación cromosomal PAX8-PPAR␥ ha sido detectada en el 35% del cáncer folicular de tiroidesy en el carcinoma anaplásico de tiroides50_. _Además, _en _el _cáncer _folicular _de _tiroides

lasobreexpresióndePAX8/PPAR␥seasocia alaactivación de MAP-cinasasdependientes de losreceptores de TGFß,

lo cual está íntimamente relacionado con el proceso de tumorogénesis50,51_.

Terapiamolecularenelcáncerdetiroides

Un carcinoma de tiroides, ya sea papilar o folicular, que esté bien diferenciado, tiene un comportamiento clínico bastante prometedor ya que puede ser tratado con ciru-gía,seguidaderadioterapia.Sinembargo,lostumoresque son indiferenciados o aquellos que pierden su capacidad de captaryodoradiactivo nopueden retirarse quirúrgica-mente, por lo que son tumores con un pronóstico poco favorable. Este tipode tumores soncandidatos a ser tra-tadosmedianteterapia molecular,endondela cadenade se˜nalización intracelular (RET/PTC)/Ras/Raf/MEK/ERK es unblancofrecuenteparaestudiosdeterapiamolecular.

La terapia molecular es de gran interés en este tipo de cáncer, yaque se handesarrollado medicamentos que actúan inhibiendo alguno de los componentes de la vía deseñalización(RET/PTC)/Ras/Raf/MEK/ERK;conespecial énfasisenlasección(RET/PTC)/Ras/Raf,yaquedicho seg-mentodelacascadadeseñalizacióneselprincipalefector deERK.Deestaforma,sehadescritouncompuestocomo el ZD6474que esuninhibidordelaactividaddelacinasa deRET/PTC,quehasidoeficazenestudiosinvitroy pre-clínicosparainducirarrestodelciclocelularencélulasde carcinoma papilar humano, lo que impide su crecimiento cuandosoninyectadasenratones52_._También_han_sido

proba-dosenestudiosinvitro,invivoypreclínicosloscompuestos pirazolopiridimidina (PP1 y PP2) yel sunitinib (SU12248), que nuliﬁcanla se˜naldeRET/PTC paraeliminarel efecto tumorogénicoenanimalesdeexperimentación.Tambiénse han reportado resultados prometedores en estudios clíni-cos defaseii paratratarpacientesquesonrefractariosal tratamiento con yodo radiactivo o con tumores irreseca-blesquirúrgicamente,asícomoenlosquepresentancáncer medulardetiroides53---55_.

Porotro lado,seha descritoque loscompuestos GDC-0879yPLX4720inhibenselectivamenteinvitrolaactividad decinasadeBRAFV600E,loquehacequelascélulas tumo-rales disminuyan su proliferación. Sin embargo, solo han probadoserefectivosenestudiospreclínicos.Porotrolado, sehaobservadoquelospacientesquepresentanlamutación BRAFV600E pueden llegar a desarrollar resistencia a este tipo de compuestos, yaque incrementan la expresión de Raf-1pormediodelaactivacióndeRas(quegeneralmente estásobreexpresada),conloquelacascadadeseñalización «corrienteabajo»haciaERKpuedeseguiractiva.Estehecho pone de manifiesto la necesidad de una genotipificación exacta paracada tipodetumor, yaque esnecesario ase-gurarsedequehansidodetectadaslasposiblesmutaciones en alguno o varios de los componentes de la cadena de señalizaciónqueactivanaERK,puestoque,aunqueun com-ponenteseanulificado,otropuedeseractivadoycontinuar conelestímulodeproliferacióntumoral.Loanterior tam-bién pone de manifiesto que el tratamiento debe darse con varios compuestos a la vez, para asegurar un mejor resultadoinhibitoriodelacascadadeseñalización,máxime cuandosehademostradounaresistenciadelostumoresa laquimioterapiaúnicaque,enelcasodequepresentenla

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mutación BRAFV600E,este tipode tratamiento es el más recomendado54,55_.

Porotrolado,lavíadese˜nalizacióndePI3K/Akt/mTOR constituyeotroblancomolecularatractivo,debidoal beneﬁ-cioterapéuticoreportadoparadiferentestumoresmalignos. La vía de PI3K/Akt/mTOR regula procesos celulares críti-coscomo laproliferación,laapoptosis, elciclo celular,el metabolismoylaangiogénesis,mientrasquevariosestudios preclínicos y clínicos apoyan que la inhibición farmaco-lógica de PI3K/Akt/mTOR representa una estrategia bien toleradayexitosaeneltratamientodetumoresmalignos, comoelcáncerdepróstata,mama,colon,ovario,pulmóny melanoma56_._{Aparentemente,}_la_disminución_de_la_actividad

dePI3K/Akt/mTORserelacionaconlainduccióndeefectos de radiosensibilidad tumoral57_, _efectos _{proapoptóticos} _en

célulastumoralesrelacionadosconunamenorautofagia,así comola pérdidadetroncalidadencélulascancerígenas58_.

Respectoalcáncerdetiroidesdetipofolicular,anaplásico avanzado opoco diferenciado,resistentes alyodo radiac-tivoy,porlotanto,conmalpronóstico,porlarespuestaal tratamientoconvencional,variosestudiosanivelpreclínico yclínicose˜nalanquelainhibicióndevíadePI3K/Akt/mTOR representaunblancoestratégicopromisorio,yaseacomo monoterapiaoenterapiacombinada,enestostiposde cán-cerdetiroidesavanzados59_.

Conclusiones

Enlosúltimos 30años,sehanrealizadoimportantes pro-gresos en el campo de la biología molecular para tratar de discernir losmecanismos queestán involucrados enel procesodetransformacióntumoral,principalmentelos estu-dios encaminadosa entenderlossistemas deseñalización intracelular, en los que interviene la cascada de cinasas Ras/Raf/MEK/ERK. Esta cascada de señalización controla la proliferación celular en células normales y en células cancerosas.Además,sonimportantesvíasdedesarrollode resistenciaalosfármacosusadosparaquimioterapia.

Losestudiosactualeshanpuestodemanifiestoquela cas-cadadeseñalizaciónRas/Raf/MEK/ERKpuedepromover la proliferaciónmaligna,yaqueestimulaelcrecimiento celu-lary,almismotiempo,inhibelaapoptosis(muertecelular programada), que esel mecanismo de control natural de la proliferación celular. Por otro lado, el descubrimiento dequelasmutacionesenelgenBRAFpuedenporsísolas pro-moverlatransformaciónyproliferacióncelularendiversos tiposdecáncer, principalmenteel detiroides,hanpuesto demanifiestola necesidadderealizar másestudios sobre losmecanismosdecontrolde estetipo degenesydesus productos,loqueconllevael desarrollodeagentes quími-coseficacesparanulificaraestetipodeproteínasy,deesta forma,controlarelcrecimientoydesarrollo delas células cancerígenas60_. _Lo _anterior_también _pone _en_evidencia _la

necesidaddeunmayorestudiodelagenotipiﬁcacióndelos tumores,porsuimportanciaenelusodeterapiamolecular. Ladescripciónde lasmutaciones enBRAF puedepredecir lasensibilidaddeB-Rafadiversosagentesanticancerosose inhibir«corrienteabajo»aERKy,deestaforma,inhibirel crecimientoyeldesarrollotumoral.Lagenotipiﬁcacióndel tumortambiénesútilparatratardepredecirel comporta-mientoclínicodeltumor,asegurarunaadecuadaaplicación

de medicamentos y evitar confusiones en cuanto a qué tipodemedicamentoaplicar antelaposibilidaddequeel tumordesarrolleresistencia.Estudiosclínicosanivel mun-dialindicanquelaterapiamoleculardirigidaencontradelas mutacionesenBRAFpuedeserprometedora.Sinembargo, aúnfaltamuchoporestudiar,yaquecadacompuesto anti-cancerosodirigidoen contrade cualquiercomponente de lacadenaRas/Raf/MEK/ERKdebeprobarsuutilidadclínica enlospacientesafectadosporel cáncer.Porotrolado,la aplicaciónal mismo tiempo de varios medicamentos para tratardeinhibirlacadenaRas/Raf/MEK/ERKyla combina-cióncon quimioterapiatradicional pareceser elplanmás efectivoparaeltratamientodelcáncerdetiroides.No obs-tante, el riesgo de que se desarrolle resistencia siempre estarálatente,por loque el desarrollodemásy mejores productosparaeltratamientoycontroldelcánceresdealta prioridad,sobretodo,sieldesarrollodeestos medicamen-tospuedepermitirsuusomásgeneralizadoenlapoblación, detal formaque sea un hecho común tenerlos de forma rutinariaen loscentroshospitalarios parael bienestar de lospacientesafectadosdecáncer.

Responsabilidades

éticas

Proteccióndepersonasyanimales.Los autoresdeclaran queparaestainvestigaciónnosehanrealizado experimen-tosensereshumanosnienanimales.

Conﬁdencialidad de los datos.Los autores declaran que hanseguido losprotocolos de sucentro de trabajo sobre lapublicacióndedatosdepacientes.

Derechoalaprivacidadyconsentimientoinformado.Los autoresdeclaranqueenesteartículonoaparecendatosde pacientes.

Conﬂicto

de

intereses

Losautoresdeclarannotenerningúnconﬂictodeintereses.

Agradecimientos

ElDr.PaulMondragónTerányelDr.JoséGutiérrezSalinas agradecen el apoyo del «Programade Investigación Cien-tíficay Tecnológica delISSSTE» (Clave E015). Los autores agradecen al biólogoMiguel Ángel JuárezMancera porsu apoyoenlarevisión bibliográfica; alSr.Sergio Hernández RodríguezporsuapoyoenlaedicióndefigurasyalaSrta. CinthiaSantiago Nicolás (División de Investigación Biomé-dica, CMN 20 de Noviembre, ISSSTE) por su ayuda en el trabajosecretarial.

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