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UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. A mis padres Por mostrarme un mundo lleno de sueños y siempre acompañarme para hacerlos realidad. Dra. Pilar y Jorge Por adentrarme en el mundo de la biología molecular y el “pipeteo”, por dedicarme tiempo, por sus enseñanzas y sobre todo por su paciencia. A mis maestros Por el tiempo, apoyo y enseñanzas brindadas. Nestor Por convertirte en mi mejor amigo, confidente y mayor apoyo durante esta travesia. No te rindas que la vida es eso, continuar el viaje, perseguir tus sueños, destrabar el tiempo, correr los escombros y destapar el cielo. Benedetti. EXPRESIÓN DE MICRORNAS EN TUMORES DE WILMS CON ANAPLASIA ÍNDICE 1. RESUMEN .............................................................................................................. 5 2. INTRODUCCIÓN. ................................................................................................... 6 3. MARCO TEÓRICO Y ANTECEDENTES. ............................................................. 10 4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................. 16 5. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ....................................................................... 16 6. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................... 16 7. OBJETIVOS ......................................................................................................... 17 8. HIPÓTESIS ........................................................................................................... 17 9. MATERIAL Y MÉTODOS ..................................................................................... 18 11. PLAN DE ANÁLISIS ESTADÍSTICO .................................................................... 20 12. DESCRIPCIÓN DE VARIABLES .......................................................................... 20 13. RESULTADOS. .................................................................................................... 21 14. DISCUSIÓN. ......................................................................................................... 26 15. CONCLUSIONES: ................................................................................................ 26 16. LIMITACIONES DEL ESTUDIO ............................................................................ 28 17. CRONOGRAMA. .................................................................................................. 29 18. BIBLIOGRAFÍA. ................................................................................................... 30 1. RESUMEN Los microRNAs (miRNAs) tienen un papel muy importante en el desarrollo del riñón y las funciones específicas de sus componentes celulares. Se cree que el nefroblastoma y las neoplasias embrionarias renales en niños se originan de restos nefrogénicos, semejantes morfológicamente al riñón en desarrollo. Los microRNAs son pequeños fragmentos de RNA no codificante que actúan a nivel de RNA mensajero con mecanismos post transcripcionales. Particularmente, en el tumor de Wilms, la participación de elementos epiteliales, mesenquimatosos y blastemales indican el involucro de múltiples miRNAs. Estos actúan en diferentes genes favoreciendo el desarrollo de la neoplasia. El tumor de Wilms con anaplasia es considerado una variedad particular con pronóstico pobre y resistencia al tratamiento. El objetivo del estudio es comparar la expresión de los microRNAs miR-21 y 221 en pacientes con tumor de Wilms sin anaplasia y tumor de Wilms con anaplasia en nuestro hospital. Material y métodos: se incluyeron 8 tumores de Wilms con anaplasia y 6 tumores de Wilms trifásicos sin anaplasia de tejido fijado en formol e incluido en parafina. En cada caso se incluyó tejido renal no tumoral adyacente al tumor. La expresión de cada microRNA se obtuvo mediante PCR en tiempo real con sondas comerciales TaqMan. Resultados: en los casos de TW con anaplasia la expresión de miR- 21 fue menor en 6 casos (75 %), por el contrario en el TW sin anaplasia la expresión de miR-21 fue mayor en 4 casos (66 %). En el caso de miR-221 la expresión de miR-221 fue. Análisis: De acuerdo a los resultados obtenido y a la información donde sabemos que miR- 21 se encuentra normalmente expresado en el tejido renal no tumoral, lo cual sugiere que la sub expresión de este confiere el comportamiento altamente agresivo, por otro lado miR- 221 en la mayoría de las neoplasia que se ha descrito se encuentra sobre expresado y en nuestro estudio se mostró de la misma manera en ambos muestras (con y sin anaplasia). Conclusiones: Los resultados demuestran que son microRNAs que pueden participar en la patogenia del TW con anaplasia y por lo tanto en el tratamiento y pronóstico. 2. INTRODUCCIÓN. Las neoplasias en la edad pediátrica son en su mayoría de origen no epitelial, la principal en esta categoría son las neoplasias linfoides. Sin embargo, las neoplasias sólidas son también un rubro importante que afectan a este grupo etario. En particular el nefroblastoma es la neoplasia renal más frecuente y constituye el 6% de las neoplasias pediátricas, la edad de presentación oscila entre 1-4 años (Tabla 1). Se puede presentar en forma esporádica o hereditaria, algunos tumores presentan cariotipo normal, pero más del 50% presentan deleciones del brazo corto del cromosoma 11. El 10% de estos tumores se asocian a síndromes dismórficos y solo el 5% de ellos son de presentación bilateral, existen factores que conceden características de mal pronóstico uno de ellos es la anaplasia la cual consiste en tres características histológicas: hipercromacia nuclear, agrandamiento nuclear y mitosis multipolares (Stocker 2011). Tabla 1. Clasificación de tumores renales y frecuencia de presentación (Stocker, 2011) TUMOR FRECUENCIA Tumor de Wilms con histología favorable 80% Tumor de Wilms con Anaplasia 10% Nefroma mesoblástico 5% Sarcoma de células claras 4% Tumor Rabdoide 2% Misceláneos Neuroblastoma Tumor neuroectodermico primitivo Sarcoma sinovial Carcinoma de células renales Angiomiolipoma 4% Linfoma <1% 2.1. Desarrollo de riñón normal El riñón deriva del mesodermo para-axial, de la placa lateral y de la fusión de tres estructuras: pronefros, mesonefros y metanefros el riñón definitivo deriva directamente del metanefros (Imagen 1). Las señales del mesénquima metanéfrico inducen el nacimiento de la yema ureteral que será el primordio del uréter. La condensación del mesénquima es necesaria para la nefrogenia y esto se da cuando las células mesenquimatosas se agregan alrededor de las puntas de la yema ureteral, posterior a esto se hace la remodelación de la vesícula y al final se adquiere la forma de “s” y es cuando se concreta la unión del blastema mesenquimal y el brote ureteral y con esto se comienza la ramificación del brote (Cherñawsky 2002). Imagen 1. (Moore, 2013). Muestra las etapas de desarrollo normal renal en las que se observan las tres estructuras básicas que son el pronefros, mesonefros y metanefros. 2.2. Regulación molecularde la nefrogénesis Hay una interacción de varios tipos celulares en la que intervienen factores de transcripción, factores de crecimiento, proteasas, receptores de genes, moléculas de adhesión y componentes de la matriz extracelular, de todos ellos destacan los que son punto de control en este proceso como GDNF- c- RET y cascada de GDNFR del receptor alfa, se describió como un gen que promueve la sobrevida de las neuronas dopaminérgicas y actualmente se sabe que es importante para el crecimiento del brote ureteral, se expresa principalmente en el conducto de Wolf y después en las puntas de las ramificaciones ureterales; Los factores de transcripción Pax 2 y Pax 8 participan determinando el linaje de las primeras células embrionarias renales, inducción del riñón metanéfrico, y diferenciación de la nefrona. Pax-2 se expresa en el conducto mesonéfrico, en el brote ureteral y en el mesénquima metanéfrico; Pax-8 se distribuye igual que Pax-2 y además en vesículas renales y en los cuerpos en forma de “s”. En tumores renales ambos genes se han encontrado sobre-expresados promoviendo proliferación y plasticidad celular (Sharma 2015). WT1 es un gen supresor de tumor que actúa como factor de transcripción de las células del mesénquima que inducen el brote uretral, su expresión es necesaria para el desarrollo de los túbulos mesonéfricos caudales; las mutaciones en este en particular se han asociado con tumores de Wilms y con el síndrome de Denysh-Drash; la familia de genes Wnt contribuye a la diferenciación del mesénquima durante el desarrollo, de esta familia específicamente el Wnt-4 está implicado en el desarrollo renal glomerular, el Wnt- 11 participa en la ramificación del brote ureteral; Emx 2 y BF2 son factores de transcripción, el Emx es un homeobox que está implicado en la ramificación del uréter y el BF2 se expresa inicialmente en las células del mesénquima; TGF-B1 es un factor de crecimiento que se expresa en el mesénquima metanéfrico (Chernawsky 2002). 2.3. Nefroblastoma (tumor de Wilms) Es el tumor renal primario más frecuente en la infancia y la cuarta neoplasia pediátrica maligna más frecuente. Alrededor del 5 % de los nefroblastomas surgen en ambos riñones de forma simultánea o metácrona. La biología molecular de este tumor ilustra varios aspectos importantes de las neoplasias infantiles como son la relación entre la organogénesis y la oncogénesis, teoría de los dos golpes, papel de las lesiones premalignas y las posibilidades de tratamiento que pueden influir de manera importante en el pronóstico y evolución (Robbins 2010) 2.3.1. Características clínicas Las principales características clínicas que se presentan en niños por orden de frecuencia son masa abdominal (75%), dolor abdominal (25%), hematuria microscópica (24%), fiebre (22%) y hematuria macroscópica (18%). En los estudios de imagen se realiza ultrasonido abdominal, telerradiografía de tórax, tomografía computarizada con doble contraste; la tomografía computarizada es el estudio de elección, ya que da el diagnóstico de certeza en el 82% de los casos; se deben realizar además estudios moleculares y genéticos en busca de WT1, WT2, WT3 Y P53 (Robbins 2008). 2.3.2. Patología. El tumor de Wilms tiende a presentarse como una masa abdominal, solitaria, bien circunscrita, solo el 10% de los tumores son bilaterales o multicéntricos; al corte el tumor es sólido, homogéneo, blando, marrón a gris, con focos de hemorragia y formación de quistes y necrosis. Microscópicamente se caracteriza por que presenta diferentes momentos de la nefrogénesis, la presentación clásica es trifásica en la que se encuentran las células con diferenciación blastemal, estromal y epitelial (Imagen 2), el porcentaje de cada uno de los componentes es variable, es muy raro encontrar elementos heterólogos tales como epitelio escamoso o mucinoso, músculo liso, tejido adiposo, cartílago, tejido osteoide y neurogénico. Solo el 10% de estos tumores presentan características de anaplasia la cual se define por tres características específicas que es la presencia de núcleos grandes, hipercromáticos, pleomorficos y mitosis multipolares, (Imagen 3.) esta característica es de mal pronóstico y se asocia con mutaciones de p53 (Ackermann, 2010). Imagen 2. Nefroblastoma trifásico sin anaplasia, en el que con las flechas se indica cada uno de los componentes que lo conforma. El componente mesenquimal constituido por células fusocelulares, componente epitelial representado por formación de tipo tubular y por último el blastema que es la parte más primitiva de este tumor constituido por células de pequeño tamaño, redondas con núcleos basófilos. Imagen 3. Nefroblastoma con anaplasia se muestran las tres características necesarias para que este tumor, mitosis multipolares o atípicas, hipercormasia nuclear y aumento más de tres veces del tamaño nuclear. 2.3.3. Histogénesis La lesión precursora de este tumor es la presencia de restos nefrogénicos y se observan en el parénquima renal adyacente aproximadamente en el 40% de los tumores unilaterales y esta frecuencia aumenta hasta casi el 100% en los tumores bilaterales, el aspecto de estos restos es desde formas expansivas (restos hiperplásicos), restos escleróticos y algunas veces restos de glomérulos y túbulos inmaduros, es importante mencionar su hallazgo ya que aumenta el riesgo de presentar tumor contralateral (Junghanns, 2015). 3. MARCO TEÓRICO Y ANTECEDENTES. 3.1.1. Genética El gen clave en el desarrollo del Tumor de Wilms es el WT1, en la actualidad se han descrito alteraciones más específicas, pero antes de describir éstas es necesario entender cómo actúa este gen. WT1 es un gen crítico para el desarrollo gonadal y renal codifica un factor de transcripción que se expresa en el desarrollo gonadal del feto humano, funciona como activador y represor de la transcripción (Rakheja 2015). El análisis genético molecular también ha mostrado que aproximadamente el 20 % de los TW esporádicos contienen mutación o deleción de WT1 y cerca del 15 % presentan mutación en β-catenina componente fundamental de la vía de señalización Wnt. Otro hallazgo importante es que cerca del 80 % de TW con mutación en WT1 también presentan mutación en β-catenina, sugiriendo que la mutación de WT1 junto con alteraciones en la vía Wnt participan en el desarrollo del TW (Lu 2015). En otros casos el tumor de Wilms se ha asociado con pérdida de la impronta del alelo materno del gen IGF2 (factor II de crecimiento semejante a la insulina), lo que ocasiona sobre-expresión de la proteína IGF-2 y con ello se activa la fosforilación de varias moléculas de la vía ERK1/2 (Rakheja 2015). En el caso de los TW con anaplasia se ha encontrado sobre-expresada HDAC7 promoviendo la progresión del ciclo celular. En modelos animales el knockdown de HDAC7 bloquea el ciclo celular debido a que se suprime la expresión de cMyc y se incrementan los niveles de p21 y p27 (Lu 2015) Existen nuevas alteraciones que únicamente se encuentran en 1/3 de los tumores de Wilms, entre ellos los genes WTX, CTNNB1, TP53 y DICER1, de las cuales en el 44% de los tumores de Wilms con anaplasia se encuentra alteración del TP53, mutación somática en los factores de Remodelación en la cromatina SMARCA4 y AR1D1A, y del c-MYC en el codón 44 (Rakheja 2015). También es importante hacer mención que el 10% de los tumores se asocian a síndromes dismórficos que son el síndrome de WAGR (aniridia, anomalías genitales, retraso mental y tumor de Wilms), estos pacientes presentan deleciones constitucionales de 11p13, con ellos se descubrió el primer gen asociado a WT1 y del gen autosómico dominante causante de la aniridia PAX 6, con esto se puede explicar la teoría del primer golpe cuando existe deleción en la línea germinal del WT1, que generalmente se relaciona con una mutación de “sentido” o de desplazamiento en el segundoalelo del WT1, explicando con esto la teoría del segundo golpe (Rakheja 2015). El segundo grupo en riesgo son los pacientes con Síndrome de Denys-Drash (pseudohermafrodistismo masculino, nefropatía de inicio precoz con lesión glomerular de esclerosis mesangial difusa, tumor de Wilms y gonadoblastoma), estos pacientes muestran alteración en la línea germinal WT1 con anomalía genética “secuencia anormal”; y el síndrome de Beckwith-Wiedemann (organomegalía, macroglosia, hemihipertrofia, onfalocele y células grandes anormales de la corteza suprarrenal) en este la lesión se encuentra en el cromosama 11p15.5, denominándose por el locus específico WT2. 3.1.2. Pronóstico Actualmente el pronóstico es bueno basándose en el tratamiento combinado de nefrectomía y quimioterapia, la tasa de supervivencia a dos años es de hasta 90%; los tumores con anaplasia difusa, en especial los que tienen afección extrarrenal, presentan una evolución menos favorable. La supervivencia a 4 años para la fase III es del 56 % y para la fase IV del 17 % (Murphy 2004). 3.2. MicroRNAS Los miRNAs son moléculas de RNA no codificante de 18 a 24 nucleótidos que regulan la expresión de genes a nivel post-transcripcional. (Mendell 2005; Zeng 2009). Se estima que el genoma de los vertebrados codifica más de 1,000. Se han identificado cerca de 1424 miRNAs en el genoma humano (http//microRNA.sanger.ac.uk versión 17). Este número se ha incrementado rápidamente en los últimos años, sin embargo, poco se conoce acerca de sus blancos específicos y las funciones biológicas que desempeñan en el desarrollo del cáncer y otras enfermedades. (Cho 2007; MacFarlane 2010). 3.2.1. Biogénesis Los miRNAs se transcriben inicialmente como transcritos largos conocidos como miRNAs primarios (pri-miRNA) cuya longitud va de 3 a 4 kb, aunque algunas moléculas pueden medir hasta 10 kb (Saini 2007). Los pri-miRNAs son reconocidos en el núcleo por el complejo compuesto por la enzima RNAsa III Drosha y DGCR8 (proteína con un dominio de unión a RNA de doble banda). Este complejo corta la estructura en horquilla denominándose ahora miRNA precursor (pre-miRNA) con una longitud de 60 a 80 nucleótidos. El pre-miRNA es reconocido por la exportina 5 (factor de exportación nuclear) y la proteína nuclear Ran-GTP, ambas transportan el pre-miRNA hacia el citoplasma. La enzima Dicer y TRBP (proteína con dominio de unión a RNA) realizan un segundo corte en la base del tallo-asa y se genera una molécula de RNA de doble banda de 18 a 24 nucleótidos (Lynam 2009). Un gran complejo proteínico conocido como complejo de silenciamiento inducido por RNA (RISC) se asocia con el RNA duplex y separa ambas cadenas. RISC es un complejo tetramérico compuesto de Dicer, TRBP (proteína con un dominio de unión a RNA), PACT (proteína de activación) y Ago2 (proteína de la familia Argonauta) (MacFarlane 2010). Ago2 identifica el RNAm blanco basándose en la complementariedad con el microRNA de una sola banda asociado. Las secuencias reconocidas del RNAm blanco se ubican principalmente en la región 3´ no traducida (3´UTR). Generalmente solo una banda es incorporada dentro de RISC y la otra es degradada. El miRNA guía a RISC hacia el mensajero blanco inhibiendo su traducción (Chang 2009; Zeng 2009 Imagen 4. Biogénesis y función de miRNA. El microRNA es transcrito por una RNA polimerasa II o III para generar un transcrito de RNA primario dentro del núcleo. La estructura tallo-asa del pri-miRNA es reconocida y cortada por un complejo microprocesador compuesto por Drosha y DGCR8, para producir un microRNA precursor de 60 a 70 nucleótidos de longitud. El pre-miRNA es exportado al citoplasma a través del poro nuclear por la exportina-5 y procesado en el citoplasma por Dicer-TRBP. La molécula de RNA de doble cadena es separada por una helicasa de RNA. Una de las bandas del dúplex miRNA/miRNA* (la banda guía o antisentido) es incorporada preferencialmente dentro de RISC y guiará el complejo miR-RISC hacia el RNA mensajero que alberga una secuencia complementaria al miRNA. Una vez que el RNAm es reconocido, RISC puede regular la traducción inhibiendo el paso de iniciación o elongación. En algunos casos el complejo miR-RISC puede regresar al núcleo (Modificado de Mendell 2005). 3.3. MicroRNAS y su relación con cáncer Calin y col. (2002) fueron los primeros en encontrar evidencia acerca de la relación entre los miRNAs y el cáncer, demostrando que los miR-15 y miR-16 están localizados en una región mutada, en más de la mitad de las leucemias linfocíticas crónicas de células B (Calin 2002). Varios estudios posteriores han mostrado que los perfiles de expresión de varios miRNAs están alterados en diversos tipos de tumores (Volinia 2006, Nicoloso 2007). Por esta razón algunos de ellos se consideran como genes supresores de tumor u oncogenes (Chung-sean 2009). 3.3.1. MicroRNAs en el tumor de Wilms La biología molecular actual intenta describir diferentes vías moleculares involucradas en el desarrollo de estos tumores, varios estudios se han enfocado en resaltar la participación de los microRNAs en el tumor de Wilms, actualmente se sabe que participan en el control de la proliferación celular, diferenciación celular y apoptosis, de manera específica en este tumor se han encontrado alteraciones en varias enzimas relacionadas con la maduración de los microRNAs, destacando las mutaciones en la región E1147K de DROSHA (12 %), en DICER1 (2.6 %), DGCR8, XPO5 y TARBP2 (Senanayake, 2012; Wu, 2013; Torrezan, 2014). Existen microRNAs específicos que se expresan durante el desarrollo renal como miR194, miR-204, miR-215, miR-200c, miR-141, estos se encuentran en ACVR2B (Activin receptor tyoe 2B) localizado en el cromosoma 2 brazo largo; juega un rol importante en la activación de la activina, siendo esta un elemento crucial de TGF-B y todos ellos en unión son importantes para poder llevar acabo la ramificación de la cresta ureteral, el ACVR2B induce la ramificación y aumenta la proliferación en la cresta ureteral y al mismo tiempo frena la proliferación en el mesénquima metanéfrico , el miR-200 se expresa en las células de origen mesenquimal y epitelial durante el desarrollo renal. Se han encontrado otras alteraciones genéticas como la deleción del cromosoma 2q37.1 causando disminución en la expresión de miR-562, localizado en la región EYA1; la sobreexpresión del miR483-3p se ha correlacionado con la sobreexpresión IGF2 y alteración en el miR-185 que funciona como un gen tumor supresor involucrado en el desarrollo del riñon (Senanayake, 2012). 2.5.2 Características de miR-21 y miR-221 MiR21 El gen que codifica para el miR-21 se encuentra localizado en el cromosoma 17q23.1. La sobre-expresión de este miRNA se describió por primera vez en el GBM y posteriormente en otros tipos de tumores sólidos (Chan 2005, Volinia 2006). Existen varios blancos importantes que contribuyen a su acción antiapoptótica y proliferativa como algunas moléculas involucradas en las rutas supresoras de tumor de p53, TGF-β (factor de crecimiento transformante β) y ruta apoptótica mitocondrial (Papagiannakopoulos 2008, Novakova 2009, Silber 2009). Se ha descrito su participación de manera ubiquitinizada en los tejidos y células normales, así como en proliferación oncológica. De manera fisiológica se ha descrito en la formación de peroxisomas, función mitocondrial, migración celular, angiogénesis, apoptosis y como inhibidor de metaloproteasas (Nelson, 2012); así como la sobreexpresión en tumores estómago, vejiga, riñón, próstata, pulmón, colon, colangiocarcinomas y glioblastomas (Lin, 2014). En el riñón normalmente se encuentra la expresión de este microRNA, pero en casos de obstrucción uretral e isquemia, (Lin, 2014). La vía TGF-B/Smad es una de los mecanismos por los que miR21 se expresa para generar fibrosis. De manera particularen el riñón se ha identificado su participación en hipertrofia glomerular y en nefropatía diabética temprana (Sydwell, 2015). La invasión tumoral facilitada por miR21 está dada por la vía especifica postranscripcional 3´-UTR, lo cual lleva a una regulación negativa del PDCD4 ocasionando invasión a tejidos adyacentes e invasión vascular (Asangani, 2008). A pesar de los estudios que existen el miR21 no es tejido especifico y tiene un rol pivote dependiendo del órgano en el que se exprese (Sydwell, 2015).Tiene además un rol importante en la progresión de enfermedades malignas y enfermedades renales. miR221 MiR-221/222 se localizan en el cromosoma Xp11.3 su expresión es co-regulada y tienen la misma especificidad de blancos debido a que la región denominada “semilla” es la misma en ambos casos y se encuentran sobre-expresados en astrocitomas, (Lewis, Burge, & Bartel, 2005). Gillies y colaboradores describieron a p27kip1 como un blanco directo de miR-221/miR-222. P27kip1 es una proteína reguladora del ciclo celular, su función es inhibir a la cinasa dependiente de ciclina (CDK), de tal forma que hay un arresto en el ciclo celular en la fase G1, evitando la proliferación celular (Gillies & Lorimer, 2007). Medina y colaboradores estudiaron la participación de varios microRNAs en la regulación del ciclo celular y observaron que la expresión de miR-221 y miR-222 se incrementó en células humanas quiescentes que son estimuladas para proliferar. Predijeron y comprobaron dos blancos: p27 y p57, ambos suprimen el crecimiento celular porque inhiben cinasas dependientes de ciclina. La sobre-expresión de estos miRs está estrechamente relacionada con el control del ciclo celular, que asegura la supervivencia de la célula por una competencia coordinada entre la entrada en la fase S y rutas de señalización del factor de crecimiento que estimula la proliferación celular(Medina et al., 2008) Ciafrè y colaboradores identificaron al miR-221 como uno de los miRNAs con mayor sobre-expresión en comparación con valores obtenidos en cerebro normal y muestras de tejido sano adyacentes al tumor (Ciafrè et al., 2005). El miR-221 se ha encontrado sobre-expresado en heces de pacientes con lesiones pre- invasoras epiteliales de colon, surgiendo como una opción prometedora para su exploración en el carcinoma colorectal (Yau et al, 2014). 4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El tumor de Wilms es el tumor abdominal más frecuente en la edad pediátrica; la variante histológica con anaplasia representa 10% de los tumores renales y es considerado una variedad diferente del tumor de Wilms, con resistencia al tratamiento y pronóstico pobre en estadios II a IV. Las vías moleculares involucradas en esta variante se encuentran poco estudiadas, su diagnóstico se basa en características de morfología histológica específica; lo que sugiere una naturaleza genética diferente al tumor de Wilms sin anaplasia. En los tumores renales la alteración en la expresión de los microRNAs se considera una herramienta potencial para el pronóstico y diagnóstico, además se considera que puede definir subtipos tumorales dentro de una misma entidad. Las diferencias en su expresión puede reflejar alteración en diferentes vías moleculares y puede delinear un mecanismo de regulación post-transcripcional poco explorado en el tumor de Wilms. 5. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN En el tumor de Wilms con anaplasia, la expresión de miR-21 y miR-221 se encuentra alterada de manera diferencial con respecto al tumor de Wilms sin anaplasia?. Dichos cambios pueden reflejar un comportamiento biológico distinto entre ambos subtipos tumorales? 6. JUSTIFICACIÓN El pronóstico de supervivencia de los pacientes con tumor de Wilms es de aproximadamente 90 %, dependiendo del estadio clínico, que disminuye a 63 % si el tumor se presenta después de los 5 años, edad en la cual la presencia de anaplasia es más frecuente. La expresión de microRNAs en este tipo de tumores es un campo poco explorado con un número reducido de investigaciones, pero que han mostrado la participación de los microRNAs en la patología del tumor de Wilms. En el tumor de Wilms con anaplasia se pretende describir la expresión de miR-21 y miR-221 y comparar con respecto a la expresión en el tumor de Wilms sin anaplasia. MiR-21 es uno de los microRNAs más estudiado, su expresión esta alterada en un amplio número de tumores en los que se ha descrito como un oncogén. El miR-221 también tiene un papel importante en el cáncer debido a que induce proliferación celular (Catto 2011) 7. OBJETIVOS Objetivo General: Determinar el perfil de expresión de microRNAs en pacientes con tumor de Wilms con anaplasia. La meta es determinar la relevancia de los microRNAs en el TW con anaplasia y describir un grupo de microRNAs que constituyan biomarcadores potenciales. Objetivos específicos: Comparar el perfil de expresión de microRNAs en pacientes con tumor de Wilms con anaplasia, Wilms sin anaplasia y riñón no neoplásico mediante arreglos de baja densidad. Meta: mostrar diferencias en la expresión de los microRNAs en cada grupo. La duración de esta etapa será de seis meses y corresponde a la etapa 1. Seleccionar un grupo de microRNAs con cambios significativos en su expresión y confirmar en un número mayor de casos. Meta: demostrar la relevancia de los microRNAs y relacionar con las características clínicopatológicas de cada paciente para definir su posible papel como biomarcadores. Duración de 1año y corresponde a la etapa 2 y 3. Determinar las principales moléculas blanco de los microRNAs alterados. Meta: A través de conocer la función de sus moléculas blanco (RNAm) explicar los cambios que se observan en los TW con anaplasia a diferencia de lo que ocurre con los que no tienen anaplasia. Duración de 6 meses y corresponde a la etapa 3. 8. HIPÓTESIS Existen microRNAs que son característicos del tumor de Wilms con anaplasia y que pueden contribuir a establecer un comportamiento biológico más agresivo a diferencia de lo observado en la variedad de Wilms sin anaplasia y riñón sin alteración. Esta información permitirá proponer microRNAs que participen en la patología de este tumor. 9. MATERIAL Y MÉTODOS Estudio transversal, comparativo y observacional. 9.1. Criterios de Selección Muestra de tejido incluidos en parafina, con diagnóstico de Tumor de Wilms con criterios de anaplasia y sin anaplasia. Muestras con 80 % de tejido libre de necrosis, con patrón histológico íntegro. 9.2. Tamaño de la muestra a estudiar El tamaño de la muestra será por conveniencia, se incluirán en la primer parte 8 tumores de Wilms con anaplasia, 5 tumores de Wilms sin anaplasia y 12 controles (tejido renal adyacente al tumor). Estos casos se utilizarán para determinar el perfil de expresión de microRNAs. 9.3. Procedimiento Todos los casos serán revisados por tres patólogos, uno quien emitió el diagnóstico y dos revisores más. Los TW se dividirán entre los que no tienen anaplasia y los que tengan anaplasia difusa. En este último caso, las laminillas en donde se identifique la anaplasia serán de las que se extraerá el RNA. Para determinar la expresión de miR-21 y miR-221, se seleccionaron ocho casos con tumor de Wilms con anaplasia, seis tumores de Wilms sin anaplasia y como control en cada caso se incluyó riñón no neoplásico adyacente al tumor, por lo que se incluyeron en total 14 controles. En cada caso, a partir del bloque de parafina se realizaron 4 cortes cada uno de 10 micras y se colocaron en micro tubos de 1.5 ml. Material en el que se realizó procesamiento para desparafinar que consistió en: o Eliminar la parafina agregando 1 mL de xilol y agitar en vortex, incubar por 5 minutos a 45°C. Repetir una vez más. o Eliminar xilol realizando tres lavados con 1 mL de etanol absoluto y agitar en cada ocasión. Centrifugar1 minuto y decantar. o Abrir los tubos para que se evapore el etanol y agregar la mezcla de digestión que consiste de 15µL de la enzima proteinasa K y 335µL de buffer de digestión, posteriormente se colocó el tubo en incubación en un termoblock a 45 °C, de 24 a 48 horas, agitando ocasionalmente. o Para la extracción de RNA total se utilizó el reactivo trizol. Se realizó tratamiento con DNAsa en todas las muestras. Se determinó la concentración y pureza del RNA total de cada muestra en un Nanodrop-1000 (Thermo Fisher Scientific Waltham, MA, USA) y se incluyeron las que tuvieron una relación de A260/A280 de 1.7 a 2.1. A continuación se realizó la reacción de transcriptasa reversa con 200ng de RNA total usando el kit TaqMan microRNA reverse transcription kit (Applied Biosystem, Manasas Ca) en un volumen total de 10µl. Se utilizaron sondas de hidrólisis (TaqMan) para amplificar los microRNAs miR-21 y miR-221 utilizando como gen de referencia a RNU48. Las muestran se amplificaron en un termociclador Stratagene 3500 (Agilent) con el programa de amplificación: 50°C 2min, 95 °C 10 min, posteriormente 40 ciclos a 95 °C 15 seg (desnaturalización) y 60 °C 1 min (alineamiento/extensión). Se realizó una cuantificación relativa mediante el método Ct comparativo (Delta Ct). Los valores de expresión de los microRNAs se compararon contra los valores de expresión de los controles (tejido renal normal) y el resultado se representó como el número de veces que la expresión se encontró alterada, para ello se tomaron en cuenta los siguientes parámetros: sobre-expresión cuando el número de veces fue mayor o igual a dos en el tumor en comparación con el control, sub-expresión cuando el número de veces fue dos veces menos en el tumor, en comparación con el control; se consideró expresión sin cambios cuando el número de veces fue menor de dos. Imagen 5. Reacción de RT-qPCR. Paso 1. Oligonucleótido tallo asa se sintetiza el cDNA e incluye en su terminación 3´ la secuencia específica de cada microRNA. Paso 2 inicia la reacción de qPCR, donde la sonda TaqMan, secuencia específica del microRNA, hibrida en una región intermedia del producto de cDNA. La sonda incluye en 5’ un fluoróforo reportero y en 3’ un apagador no fluorescente (NFQ). Reportero (R), non-fluorescent quencher (NFQ), and minor groove binder (MGB) 10. CONSIDERACIONES ÉTICAS El presente protocolo es una investigación sin riesgo para los pacientes ya que el universo a estudiar son tejidos almacenados en el Departamento de Patología, no se harán intervenciones directas en pacientes. El presente estudio no traerá beneficios directos para los propietarios de las muestras, sin embargo es un beneficio social porque podrá aportar conocimiento nuevo a cerca del comportamiento biológico del tumor de Wilms. Confidencialidad: nos comprometemos a asignar números seriados consecutivos con el fin de ocultar el numero biopsia asignado (número que vincula la biopsia con los datos clínicos de los pacientes) esto para guardar absoluta confidencialidad de los datos del paciente. 11. PLAN DE ANÁLISIS ESTADÍSTICO Se utilizó como control endógeno RNU48 y como calibrador el riñón adyacente al tumor. Se utilizará el método de cuantificación relativa mediante la fórmula 2-∆∆Ct. Se analizarán los datos mediante el programa computacional Graph Pad Prim 5. 12. DESCRIPCIÓN DE VARIABLES Variable Definición conceptual Definición operacional Tipo de variable Unidad de medición Edad Tiempo transcurrido entre el nacimiento y la presentación del tumor El consignado en el estudio de patología Cuantitativa discreta Meses Sexo Fenotipo de los pacientes El consignado en los expedientes Cualitativa nominal Femenino o masculino Localización tumoral Localización espacial en el riñon y lateralidad Derecho, izquierdo, bilateral y si es Cualitativa nominal Derecho o izquierdo, bilateral, 13. RESULTADOS. El número de muestra utilizado fueron 14 pacientes (100%) (Lista 1.) donde 5 (35.7%) correspondían al sexo masculino y 9 (64.28%) corresponden a sexo femenino (Gráfica 1) Gráfica 1. Distribución por sexo del Tumor de Wilms. El rango de edad abarcó desde los 2 hasta los 8 años; la edad presentada con mayor frecuencia fue “≥4 años”, donde se encontraron 5 pacientes, que equivalen a poco más de un tercio de la población estudiada; el siguiente grupo etario es el de “3 y 2 años” con 4 pacientes cada uno de ellos (25%) y por último el grupo de“7-8 años Joven” con 1 paciente en cada uno (8.3%) (Gráfica 2). 0 10 Gráfica 1. Sexo femenino masculino central o en los polos. polo inferior, superior o central Tipo de histología Aspecto histológico del tumor Mediante estudio histológico determinar el tipo Cualitativa nominal Sin anaplasia, con anaplasia Expresión de miR-21 Valor de expresión en PCR Medición con PCR en tiempo real Cuantitativa continua Valor numérico Expresión de miR-221 Valor de expresión en PCR Medición con PCR en tiempo real Cuantitativa continua Valor numérico Gráfica 2. Distribución pore dad del Tumor de Wilms El cuadro clínico que se presentó con mayor frecuencia fue masa abdominal en 8 pacientes (50%), diagnosticada por estudios de gabinete; después hematuria en 4 pacientes (33.3%), dolor abdominal en 3 pacientes (25%), disuria en 2 pacientes (16.66%) y por último pérdida de peso, fiebre e hipertensión arterial en 1 paciente (8.33%). (Gráfica 3). Gráfica 3. Clínica mas frecuente diagnóstica En la muestra analizada el riñón más afectado fue el izquierdo el cual se encontraba afectado en 8 pacientes (58.33%), el riñón derecho en 3 (25%) y únicamente 2 (16.66%) fueron casos donde se encontraron afectados de forma bilateral (Gráfica 4). 0 2 4 6 8 Gráfica 2. Edad CASO 1 CASO 2 CASO 3 CASO 4 CASO 5 CASO 6 0 1 2 3 4 5 6 Gráfica 3. Clínica dolor abdominal perdida de peso fiebre masa renal hematuria disuria hipertensión Gráfica 4. Localización más frecuente. Las biopsias analizadas fueron clasificadas de acuerdo a las características histológicas para poder encasillarlos en la categoría de TW con anaplasia y sin anaplasia, en cada uno de los casos sin importar la categoría histológica en la que se encontraba, se pesó cada espécimen quirúrgico, el peso promedio fue de 965.5 g. (1650g a 220g), el promedio de tamaño en el eje mayor del tumor se observó de 12.85 cm. En seis de los tumores se documentó infiltración al seno renal de los cuales 5 de ellos estaban dentro de la categoría con anaplasia (Gráfica 5), tres con invasión a capsula renal, dos de ellos dentro de la categoría con anaplasia; tres con infiltración vascular dos de ellos se en la categoría TW sin anaplasia (Tabla 5); todos los casos analizados se informaron sin tumor en límite quirúrgico, se reportaron tres de catorce casos con infiltración a ganglios linfático peri- renales; dos casos con metástasis uno de ellos a pulmón y uno más con implantes peritoneales ambos se encontraron dentro de la clasificación de TW con anaplasia. Gráfica 5. Prevalencia de infiltración a seno renal. 13.1 Expresión cuantitativa de micro RNAs en 14 muestras de riñón con tumor de Wilms con anaplasia y sin anaplasia. 0 10 Gráfica 4. Riñón afectado IZQUIERDO DERECHO BILATERAL 0 1 2 3 INFILTRADA CON ANAPLASIA INFILTRADA SIN ANAPLASIA Gráfica 5. Infiltración al seno renal INFILTRADA CON ANAPLASIA INFILTRADA SIN ANAPLASIA Tabla 2. Número de veces que la expresión se observó aumentada o disminuida con respecto al tejido adyacente al tumor. Los valores negativos indican los casos que tienen una expresión menor a la del control (tejido adyacente al tumor). miR21 miR221 1 -1,9 -2,2 2 -1,3 -2,4 3 -24,5 2,54 1,6 5,7 5 -1,7 3,0 6 2,8 29,1 7 -1,1 16,0 8 -3,6 -1,8 13.2 Expresión cuantitativa de microRNAs en tumor de Wilms con Anaplasia y Tumor de Wilms sin anaplasia. La expresión de miR-21 y miR-221 fue analizada en los Tumores de Wilms con anaplasia y tumores de Wilms sin anaplasia y se comparó mostrando diferencia significativa en la expresión de ambos microRNAs. (Gráfica 7,8, 9 y 10). Gráfica 7. Expresión de miR-21 en tumor de Wilms sin anaplasia Expresión miR-21 (TW sin anaplasia) -2 -1 0 1 2 3 4 E x p re s ió n ( n ú m e ro v e c e s ) Gráfica 8. Expresión de miR-21 en tumor de Wilms con anaplasia Gráfica 9. Expresión de miR-221 en tumor de Wilms sin anaplasia. Expresión miR-21 (TW con anaplasia) -30 -20 -10 0 10 E x p re s ió n ( n ú m e ro v e c e s ) Expresión miR-221 (TW sin anaplasia) -20 -10 0 10 20 30 E x p re s ió n n ú m e ro v e c e s Gráfica 10. Expresión de miR-221 en tumor de Wilms con anaplasia miR-21 en las muestras de tumores de Wilms sin anaplasia se mostró sobreexpresado en cuatro de los casos con el mayor valor de sobreexpresión de 2,89 veces más, mir-221 en la mitad de las muestras se sobrexpresó pero una de ellas se sobrexpresó 20.97 veces más de lo normal y en la el resto de los casos sobreexpresado con uno de ellos que se expresó 14 veces menos. En los tumores de Wilms con anaplasia miR-21 en 6 de las muestras mostro subexpresión con una de ellas que está por debajo de la expresión 24 veces y miR-221 se sobre expreso en 5 de las muestras con un valor máximo de sobre expresión de 21. 14. DISCUSIÓN. La presentación más frecuente fue con masa abdominal, seguido de hematuria y dolor abdominal, se informaron otras formas de presentación menos frecuentes como disuria, dolor abdominal, pérdida de peso e hipertensión arterial sin que alguno de estos se presentara de manera específica en alguno de los tipos del tumor ni mostrando un indicio para clasificarlo previo a la histología, de igual forma en las muestras analizadas la neoplasia es más frecuente en el sexo femenino con una relación 2:1 (mujer: hombre), en este caso se presentaron con mayor frecuencia en el riñón izquierdo en polo superior, ¼ de los casos se presentaron de forma central aunque esta localización es poco común. Los TW clasificados con anaplasia presentaron mayor invasión al seno renal, a la cápsula de Gerota así como metástasis pulmonares e implantes peritoneales, lo cual confirma el Expresión miR-221 (TW con anaplasia) -40 -20 0 20 40 E x p re s ió n ( n ú m e ro v e c e s ) carácter de mayor agresividad que le confiere el tener anaplasia al tumor. El tamaño de la masa tumoral no presenta cambios en las dimensiones que resulten significativos en los grupos de TW con y sin anaplasia. En las muestran analizadas se encontró un Síndrome de Beckwith-Wiedemann el cual a presenta TW sin anaplasia con presentación bilateral. Por otro lado es importante mencionar que en el siglo XXI los microRNAs comenzaron a tomar importancia en su participación en el crecimiento tumoral, invasión, angiogénesis y evasión inmune, en el Nefroblastoma sin importar si es con anaplasia o sin anaplasia no se ha descrito como es que se comportan el miR-21 y miR-221 en el riñón con tumor particularmente nefroblastoma, existe bibliografía que menciona la actividad de estos en la tubulogenesis y proliferación celular; miR-21 específicamente se encuentra sobre expresado para regular la diferenciación mesenquimal a epitelial. Esto nos convierte en el primer estudio que describe el comportamiento de estos microRNA´s en el Tumor de Wilms. El gen que más se ha estudiado en el nefroblastoma es WT que está bien descrito que participa en proliferación, diferenciación, adhesión polaridad y morfogénesis además de otros puntos clave en la oncogénesis de esté tumor . De acuerdo a los resultados obtenidos y a la información incluida de la literatura sabemos que miR-21 se encuentra normalmente expresado en el tejido renal no tumoral, lo cual sugiere que la sub-expresión de éste confiere el comportamiento altamente agresivo en el TW con anaplasia; podemos decir que la sobre-expresión de este microRNA en los tumores de Wilms sin anaplasia no agrega características de peor pronóstico como se ha descrito en otros tipos de tumores (Nelson,2012 ); parece ser que para el desarrollo celular normal renal la expresión alta de miR-21 es favorable; por otro lado miR-221 en la mayoría de las neoplasias que se ha descrito se encuentra sobre-expresado (Lin, 2014) y en nuestro estudio se mostró de la misma manera en ambos muestras (con y sin anaplasia). 15. CONCLUSIONES: El nefroblastoma en México es un problema de salud oncológica pediátrica importante, ya que al ser la neoplasia sólida abdominal más frecuente es la causa de un gran porcentaje de la morbi-mortalidad en nuestro país, en este estudio se confirmaron algunos parámetros clínicos publicados en la literatura universal, como la prevalencia de sexo y edad así como que el lado izquierdo es generalmente el más afectado, se confirmó de igual forma que el TW es una neoplasia que se desarrolla en los polos renales, aunque pude llegar a presentarse en el centro del riñón. Por otro lado se observa el carácter de mayor agresividad que presenta el TW con anaplasia al observarse mayor incidencia en la infiltración a seno renal y metástasis a otros sitios. La genética del TW sin anaplasia está siendo entendida y en la actualidad han aumentado los estudios para descifrar los que confieren la característica de anaplasia, lo cual causará un efecto negativo en cuanto a la respuesta al tratamiento. En conclusión, nuestro estudio encontró alteración en la expresión de miR-21 y miR-221 en Nefroblastoma. La expresión de miR-21 no había sido explorada en Nefroblastoma, sin embargo al igual que otras neoplasias reportadas en la literatura su expresión está alterada. Lo cual lo perfila como posible biomarcador de este tumor, y probable blanco terapéutico, y confirmaría la diferencia en la patogenia y oncogénesis que diferencia y da las características específicas al tumor de Wilms con anaplasia. La sobre-expresión de miR- 221 en el nefroblastoma coincide con lo reportado previamente en la literatura, lo cual confirma su importancia en el desarrollo y progresión de este tumor. Las vías a través de las cuales ejerce su efecto son múltiples. La interacción con vías moleculares que alteran el ciclo celular son complejas, se necesita seguir investigando más al respecto para poder aplicar estos conocimientos en un futuro y poder realizar cambios tanto en el tratamiento como en pronóstico de este tumor y otras neoplasias. En la actualidad se ha descrito un poco más de las actividad de ellos en muchas neoplasias es necesario poseer mayor conocimiento de los mecanismos por los que ejercen efecto en el desarrollo, crecimiento y progresión tumoral para poder aplicarlos como biomarcador en cáncer y como blancos terapéuticos. Al ser uno de los primero estudios en describir los microRNA´s claves en el Nefroblastoma con anaplasia y Nefroblastoma sin anaplasia nos permite formar más incógnitas sobre estos y su comportamiento oncogénico en este tumor. 16. LIMITACIONES DEL ESTUDIO Que no exista los bloques de parafina y/o laminillas teñidas con hematoxilina y eosina. 90% de necrosis en el material estudiado Muestras con material genético insuficiente. 17. CRONOGRAMA. Cronograma de actividades del protocolo de Investigación SEMESTRE1 2 3 4 Obtención de insumos X Inclusión de pacientes X Estandarización de técnica X Arreglos de baja densidad X Análisis de los arreglos y selección de miRs relevantes X X RT-qPCR de miRs seleccionados en la muestra total X Hibridación in situ, sondas LNA X X Análisis in silico de RNAm blanco X Presentación de resultados X X Elaboración de manuscritos X Publicación X 18. BIBLIOGRAFÍA. 1. Bhatt K., Mi Q. microRNAs in kidneys: biogenesis, regulation, and pathophysiological roles. Am J Physiol Renal Physiol 300: F602–F610, 2011. 2. Calin G, Dumitru C, Shimizu M, Bichi R et al. Frequent deletions and down regulation of micro-RNA genes miR15 and miR16 at 13q14 in chronic lymphocytic leukemia. 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