Laboratório de Genômica e Biologia Molecular
Laboratório de Genômica e Biologia Molecular

Pesquisador Principal
Dirce Maria Carraro

Pesquisadores
Adriana Miti Nakahata
Giovana Tardin Torrezan
Rodrigo Ramalho

Tecnologistas
Bruna Durães F. Barros
Claudia Andrade de Paula

Mestrando, Doutorandos e Pós Docs
Ana Carolina Kerekes Miguez
Bianca de Sá
Kivvi Duarte de Mello Nakamura
Isabella Tanus Job e Meira
Vanessa Karen de Sá
Rafael Canfield Brianese
Felipe Fidalgo de Carvalho
Diogo Lago Morbeck
Eliana Vanina Elias

Alunos de Graduação
Juliana Neves Gonçalvez
Livia Cavalcante de Morais Gama
Nathalia De Angelis de Carvalho

Conheça o Grupo

O Laboratório de Biologia Molecular e Genômica (LGBM), liderado pela Dra. Dirce Carraro, iniciou suas atividades em 2006 e vem desenvolvendo projetos de pesquisas com foco na descoberta e caracterização de genes drivers (oncogenes e supressores de tumor) em diferentes cenários de risco, surgimento e progressão do câncer. O grupo tem três grandes pilares – genética/genômica,biologia celular e análise de dados de alto rendimento, liderados por diferentes pesquisadores: Giovana Torrezan, Adriana Nakahata e Rodrigo Ramalho, respectivamente. O grupo conta ainda com o apoio tecnológico de Bruna Barros e Cláudia de Paula.

Biologia Tumoral, Medicina Personalizada e Variantes Germinativas

Quadro representativo do grupo LGBM e das linhas de pesquisa nos diferentes tipos de tumores.

Atualmente, a tecnologia principal usada nas pesquisas é o sequenciamento de próxima geração (NGS – do inglês next generation sequencing) que, juntamente com outras tecnologias de biologia molecular (PCR em tempo real, PCR digital, microarray, entre outras) e celular, são essenciais para o desenvolvimento dos projetos. A área de genômica, um de nossos pilares, tem sofrido avanços significativos que, ao longo dos últimos anos, impactaram não somente as pesquisas na área de câncer, mas também no diagnóstico e tratamento. Neste cenário, nosso grupo que utiliza abordagens genômicas vem atuando em três principais linhas de pesquisa.

Linhas de Pesquisa

Variantes genéticas germinativas de predisposição ao câncer e farmacogenômica
As características biológicas e metabólicas dos indivíduos são determinadas por um balanço entre a informação genética (contida no DNA das células) e as influências ambientais. Nesse sentido, o desenvolvimento do câncer, assim como a eficiência em metabolizar um fármaco, pode ter grande influência da genética.

Câncer hereditário é aquele que ocorre por uma predisposição genética herdada e representa cerca de 10% de todos os cânceres. Nestes tumores, variantes patogênicas no DNA germinativo podem ser transmitidas de pais para filhos, levando a um maior risco de desenvolver câncer nos indivíduos portadores do que o risco da população em geral. A identificação destas variantes patogênicas em genes associados com as síndromes genéticas trazem benefícios aos pacientes portadores pela adoção de medidas de vigilância para diagnóstico precoce e de prevenção, além do aconselhamento familiar.

Nosso grupo tem trabalhado em estreito contato com o grupo de oncogenética e outros grupos clínicos, em diversas síndromes de câncer hereditário, incluindo Câncer de Mama e Ovário, Melanoma, Lynch e Polipose Familiar. Mais recentemente, iniciamos um estudo em Câncer Gástrico Hereditário, que é uma das linhas prioritárias de nossa instituição. Nestes últimos anos, temos contribuído de forma significativa na definição das mutações patogênicas, nos genes associados com cada síndrome e de suas frequências na população brasileira. Como nas demais populações estudadas, nossos dados mostram que mutações patogênicas em genes associados são identificadas em menos da metade dos pacientes com características clínicas de câncer hereditário. Assim, grande parte destes pacientes é negativa para mutações, sendo que uma fração destes é portadora de variantes genéticas nestes genes cujo impacto clínico é desconhecido, ou ainda é portadora de variantes patogênicas em genes que ainda não são associados com as síndromes.

Assim, neste cenário atual do câncer hereditário, nosso grupo tem se dedicado em descobrir novos genes associados ao risco de desenvolver câncer, e também na interpretação do impacto clínico de variantes genéticas desconhecidas. Para isso, colaborações com outros grupos de pesquisas nacionais e internacionais são importantes, assim como divulgação e compartilhamento dos dados, para que as descobertas e as interpretações dos achados genéticos possam ser utilizadas na prática clinica em benefício dos pacientes. Nesta linha de pesquisa, todo o conhecimento gerado de importância clínica tem sido utilizado em benefício do paciente, impactando na qualidade do tratamento. Com todos estes projetos e iniciativas, pretendemos, a médio/longo prazo, contribuir com a definição de um painel de genes capaz de detectar a causa genética em pacientes suspeitos de terem câncer hereditário, que apresente alta taxa de acerto (alta especificidade e sensibilidade) em pacientes brasileiros

Colorretal, Mama e Ovário, Melanoma, Câncer Gástrico: Pacientes Negativos + Sequenciamento de Exoma = Novos genes de predisposição ao Câncer

Quadro dos percentuais de mutações patogênicas identificadas em pacientes com critérios clínicos para as diferentes síndromes de câncer hereditário estudadas pelo grupo. Os respectivos genes rastreados nas diferentes síndromes são apresentados. Pacientes negativos: Pacientes não portadores de mutação patogênica nos genes rastreados. Sequenciamento de exoma: método capaz de rastrear variantes em todos os genes codificadores de proteínas mapeados no genoma.

Além da influência na susceptibilidade individual ao desenvolvimento do câncer, as variações genéticas de cada indivíduo podem estar associadas à resposta e à toxicidade de medicamentos, o que tem despertado interesse na área de oncologia nos últimos anos. O estabelecimento de associações entre variantes genéticas (polimorfismos) com a absorção, distribuição, metabolismo e eliminação de drogas – a chamada farmacogenômica - é crucial no tratamento do câncer, pois a gama de agentes quimioterápicos disponíveis é bastante restrita e apresenta níveis de toxicidade extremamente altos. Neste contexto, nosso grupo está iniciando um projeto científico que busca identificar associações entre polimorfismos germinativos e metabolização e toxicidade aos principais agentes quimioterápicos usados nos tratamentos oncológicos de tumores relevantes no Brasil, como mama, pulmão, colorretal e cabeça e pescoço. O objetivo é descobrir associações que possam, no futuro, impactar nas decisões clínicas de pacientes tratados com agentes quimioterápicos e contribuir para a democratização do tratamento oncológico personalizado.

Análises genômicas e moleculares para a compreensão da biologia tumoral e descoberta de biomarcadores:
O grupo tem desenvolvido projetos em vários tipos de câncer: mama, tumor de Wilms (tumor renal pediátrico), colorretal, próstata, pulmão, melanoma e tumores raros (tumor desmóide, mesoteliomas e outros). Nestes projetos utilizamos prioritariamente ferramentas genômicas para descobrir genes potencialmente envolvidos com o surgimento e progressão do tumor e estudar seu papel funcional e mecânico nestes processos, como forma de contribuir com a compreensão da biologia tumoral. Além disso, como nossos estudos são prioritariamente desenhados para contribuir com a resolução de problemas clínicos relevantes do tratamento oncológico, nós enfocamos na seleção de biomarcadores, vislumbrando sua utilização no cuidado oncológico.

Exemplos de projetos desse tipo, em câncer de mama e em tumor de Wilms, que estão em desenvolvimento no grupo estão descritos a seguir.

Câncer de Mama
No câncer de mama, nós temos nos dedicado a estudar dois aspectos: 1) a progressão do carcinoma ductal in situ (CDIS), (tipo não invasivo de câncer de mama) e 2) a relação entre mutações germinativas no gene BRCA1 e o câncer de mama triplo-negativo (CMTN), um dos subtipos mais agressivos.

No CDIS, é de grande interesse conhecermos quais os eventos moleculares são necessários para que as células epiteliais do tumor adquiram a habilidade de invadir o tecido adjacente. Aproximadamente 30% dos tumores de mama são diagnosticados no estágio pré-invasivo, ou seja na forma CDIS. Esse tumor é considerado bastante indolente, com pouco risco de progredir. No entanto, como não há biomarcadores disponíveis que auxiliem na identificação daqueles tumores CDIS que teriam risco de progredir para formas mais agressivas, para a grande maioria das pacientes ainda é oferecido o tratamento convencional, que inclui radioterapia e hormonioterapia (para alguns casos). Atualmente, é de consenso no meio científico e médico que, para a grande maioria das mulheres, um tratamento mais ameno seria suficiente, poupando a maior parte delas dos efeitos colaterais do tratamento convencional. Neste contexto, nosso grupo tem se dedicado a identificar alterações moleculares que ocorrem nas células epiteliais da mama durante a progressão do CDIS durante o estágio pré-invasivo. Esse conhecimento pode nos ajudar a identificar biomarcadores que ajudem a predizer os tumores que tenham maior risco de progredir para doença invasiva. Neste sentido, temos contribuído com a descoberta de genes ativados/desativados nas diferentes células do tumor (epiteliais/mioepiteliais) e na investigação de seu papel funcional neste processo usando tecnologias sofisticadas para ter acesso a este tipo de informação. Nosso objetivo final é que através dessa caracterização biológica e dos biomarcadores selecionados nós possamos identificar tumores indolentes que poderiam ser tratados com abordagens menos agressivas, garantindo a cura das pacientes da mesma forma dos tratamentos convencionais, com a grande vantagem da diminuição dos efeitos colaterais indesejáveis.

Ainda em relação ao câncer de mama, nosso grupo está envolvido na caracterização hereditária e esporádica do câncer de mama triplo negativo (CMTN), devido à alta associação entre mutações germinativas em BRCA1 e o subtipo de CMTN.

O câncer de mama triplo negativo (CMTN) recebe essa denominação por ser negativo para os 3 principais biomarcadores usados na rotina clínica, que são o Receptor de Estrógeno (RE), Receptor de Progesterona (RP) e o Receptor 2 do Fator de Crescimento Epitelial Humano (do inglês, HER2). Assim, esses tumores, que correspondem a cerca de 15% de todos os casos, não apresentam os alvos das principais terapias dirigidas utilizadas no tratamento do câncer de mama, e o tratamento é baseado na quimioterapia sistêmica. Adicionalmente, esses tumores acometem principalmente mulheres jovens e apresentam um comportamento bastante agressivo, com recidiva em intervalos menores, metástases em órgãos sólidos (cérebro, pulmão) e pior prognóstico e sobrevida das pacientes quando comparado com outros subtipos de câncer de mama.

Em dados gerados por estudos do nosso grupo, em concordância com outros estudos internacionais, observamos que grande percentual (70% nos nosso dados) das mulheres que apresentam mutação no gene BRCA1 desenvolvem câncer de mama triplo negativo. Além disso, aproximadamente 12% das pacientes diagnosticadas com CMTN têm mutação germinativa nesse gene, independentemente do histórico familiar de câncer, e este percentual aumenta para 28% quando a paciente é diagnosticada com este subtipo de tumor antes dos 40 anos (publicação em análise). Nosso grupo tem adquirido grande experiência na caracterização dos tumores triplo negativos em hereditários (aqueles com mutação germinativa em BRCA1 (responsável pela grande maioria) e BRCA2) e esporádicos. Além disso, subclassificamos os CMTN esporádicos em BRCA1 deficiente e proficientes, incorporando às nossas análises o status de metilação do promotor do gene BRCA1 em amostras de DNA tumoral, além da analise de mutações somáticas (raras). Nossa proposta é entender o processo tumorigênico dos diferentes subgrupos de CMTN no contexto de proficiência e deficiência de BRCA1. Para isso, diferentes ferramentas de genômica e transcriptômica (sequenciamento do exoma, metilação global, sequenciamento de RNA e proteômica) vêm sendo aplicadas para definir os diferentes aspectos dessa conexão. A avaliação integrada destes diferentes aspectos pode nos ajudar a entender os mecanismos genéticos e moleculares que constituem a base das formas hereditárias e esporádicas do CMTN. Estudos recentes tem mostrado que pacientes diagnosticadas com tumores deficientes em BRCA1 podem se beneficiar do tratamento com novas drogas, como os inibidores de PARP1 e drogas que causam dano ao DNA. Com este projeto nós vislumbramos gerar dados que possam auxiliar tanto no âmbito familiar das pacientes acometidas pelas formas hereditárias da doença como também auxiliar na indicação dos melhores tratamentos.

Análise do câncer de Mama triplo negativo BRCA1

Tumor de Wilms
Outro tipo de tumor no qual nosso grupo vem desenvolvendo importantes estudos é o tumor de Wilms (TW) esporádico. O TW é um tumor renal pediátrico que surge durante o processo de diferenciação do rim embrionário, a partir de células blastematosas do rim que não conseguem completar a transição epitélio-mesenquima, resultando em um tumor composto por três diferentes componentes – epitélio, estroma e blastema. Neste sentido, nosso grupo tem contribuído para a compreensão dos mecanismos envolvidos na formação do TW sob a perspectiva do diferenciação do rim nos estágios fetais. Para esta análise, nós utilizamos nossa expertise em análise de expressão gênica para identificar modificações transcricionais envolvidas na regulação dos processos de desenvolvimento renal normal e na tumorigênese de WT. Neste estudo demonstramos que apenas o componente blastematoso preserva os eventos moleculares envolvidos no início do TW, e não no tumor como um todo. Além disso, por uma análise detalhada de células blastematosas, o grupo definiu importantes genes que, quando mutados, levam ao TW, especialmente aqueles pertencentes à via WNT e outras vias associadas. Nosso grupo foi pioneiro na identificação de uma mutação somática recorrente no gene DROSHA (p.E1147K) e outras mutações somáticas não recorrentes em outros genes da via de biogênese de microRNAs. Nós demonstramos que esta mutação somática leva a uma predominante baixa expressão de microRNAs maduros, sugerindo que microRNAs específicos possam agir como genes supressores de tumor. Atualmente, quanto aos mecanismos de formação do TW, nosso grupo vem investigando o impacto da diminuição da expressão de alguns destes microRNAs nos potenciais oncogenes alvos. Na pesquisa mais translacional, o grupo vem se dedicando à definição de um painel de genes de alta sensibilidade para o diagnóstico de TW através de rastreamento de DNA do tumor em urina e plasma. A avaliação do potencial uso de urina e plasma para a detecção de DNA tumoral e monitoramento de resposta à quimioterapia está em desenvolvimento. Os resultados promissores do uso de urina como biópsia líquida, que é um método menos invasivo, nos levaram a explorar seu uso em câncer de rim, próstata, bexiga e outros cânceres geniturinários.

Monitoramento do Tumor


Outros tumores (cabeça e pescoço, gástrico, renal, sarcomas e tumores raros)
Projetos abordando outros problemas clínicos estão em desenvolvimento nesta linha de pesquisa e estão alinhados com os planos estratégicos da nossa instituição. Nosso grupo está priorizando esforços e utilizando seu conhecimento e experiência para promover descobertas de grande relevância de maneira integrativa com outros grupos clínicos e de pesquisa.

Medicina personalizada para definição e monitoramento de terapia oncológica usando ferramentas genômicas
Os avanços na chamada medicina de precisão e o desenvolvimento de múltiplas drogas alvo na oncologia estão revolucionando o tratamento oncológico atual. O conceito de terapia-alvo baseia-se na utilização de drogas que podem bloquear a ação de proteínas específicas (codificadas por genes denominados drivers). Estas proteínas geralmente estão alteradas no tumor - devido a presença de mutações genéticas nos genes que as codificam - e causam principalmente aumento da proliferação e da sobrevivência celular. Existem hoje inúmeros exemplos de mutações capazes de predizer, com certa limitação, o prognóstico dos pacientes e a suas respostas às terapias-alvo. Atualmente, a avaliação de mutações acionáveis para guiar tratamentos oncológicos com drogas direcionadas a genes-alvo, é uma realidade e tem apresentado resultados promissores identificando pacientes que se beneficiariam e poupando aqueles que não se beneficiaram com determinados tratamentos. Assim, a capacidade de identificar o perfil de mutações clinicamente acionáveis através de técnicas de sequenciamento de próxima geração tem proporcionado uma visão mais ampla e assertiva para o procedimento terapêutico, sendo esta uma prática cada vez mais empregada em grandes centros oncológicos.

Adicionalmente, temos nos dedicado em estabelecer a abordagem da Biópsia Líquida com detecção de mutações de ponto específicas e/ou rearranjos genômicos em DNA tumoral livre circulante (ctDNA) em vários fluidos corporais (sangue, urina, escarro, etc) e avaliamos a sensibilidade dessa técnica para o uso de biomarcadores de monitoramento de resposta a tratamento e recidiva, tanto na pesquisa como na clínica médica.

Liberação do ctDNA e suas aplicações

Biópsia líquida na prática clínica: A origem do ctDNA presente no sangue pode ocorrer por uma via ativa (vesículas extracelulares) ou passiva (morte celular programada e necrose tumoral). Uma das principais aplicações da biópsia líquida está na detecção de mutações somáticas do tumor a partir da análise do DNA tumoral circulante (ctDNA). As informações genéticas obtidas com a análise do ctDNA podem auxiliar em diversas etapas do tratamento oncológico, como no diagnóstico precoce, a determinação da indicação de um tratamento específico e no monitoramento da doença.

O grande compromisso do grupo LGBM em transferir os conhecimentos adquiridos na aplicação da genômica e interpretação dos dados para a rotina clínica tem acelerado de forma substancial a disponibilização de testes de vanguarda na Oncologia, que atualmente são oferecidos aos pacientes pelo Laboratório de Diagnóstico Genômico (LDG) do A.C.Camargo Cancer Center, laboratório com fins assistenciais que oferece um grande repertório de testes genômicos de utilidade clínica. Além disso, os dados obtidos no LDG também contribuem para fornecer informações valiosas para o estudo da oncologia, gerando novos conhecimentos sobre mecanismos genéticos e moleculares do câncer e assim estabelecer novas abordagens para diagnóstico e prognóstico a fim de trazer benefícios aos pacientes.