Laboratório de Genômica Médica (LGM)
Laboratório de Genômica Médica (LGM)

Os objetivos principais do LGM incluem: (1) Estudar a presença de microorganismos em tumores humanos, avaliando seu papel no desenvolvimento e progressão tumoral e na resposta terapêutica, buscando avaliar em médio prazo a possibilidade de modular a microbiota como uma abordagem menos agressiva de prevenir a formação de tumores e de contribuir com uma maior resposta à quimioterapia e uma menor quantidade de efeitos colaterais do tratamento (por exemplo, a mucosite); (2) Avaliar os efeitos do uso de álcool e tabaco, cirurgia, radioterapia, quimioterapia na composição da microbiota, e como esta pode ser manipulada visando uma redução do risco e uma melhor resposta terapêutica; (3) Contribuir com a identificação de marcadores de prognóstico e de resposta à quimioterapia neoadjuvante no câncer gástrico; (4) Organizar dados clínicos, cirúrgicos, epidemiológicos de metagenômica e moleculares (exomas, CTCs, DNA circulante e outros) no adenocarcinoma gástrico, visando aplicações de big data e inteligência artificial, para a predição de predisposição, resposta à terapia e prognóstico; (5) Disponibilizar as ferramentas usadas em nosso grupo para apoiar a pesquisa colaborativa intra-muros e extra-muros.

Nossas principais linhas de pesquisa atuais envolvem genômica de câncer, e dentre os projetos atualmente em curso destacamos:

Câncer de estômago
Um dos principais projetos coordenados por nosso grupo envolve a investigação de diversos aspectos deste tumor em um esforço institucional que abrange diversos departamentos deste hospital. Os aspectos epidemiológicos desse câncer serão avaliados sob a coordenação da Dra Maria Paula Curado, e incluem aspectos tais como hábitos alimentares, estilo de vida, consumo de medicamentos. Os dados coletados são armazenados eletronicamente em um conceito de Big Data e irão alimentar a base de dados de todo o projeto fornecendo maior valor aos dados moleculares. Deste projeto, participam dezenas de cientistas que irão avaliar: (1) a microbiota de biópsias e suco gástrico obtidas de centenas de pacientes com lesões malignas e não-malignas, antes e após a quimioterapia; (2) mutações germinativas envolvidas com tumores que ocorrem em pacientes jovens ou com doença familiar (coordenado pela Dra. Dirce Carraro); (3) marcadores de resposta à quimioterapia neoadjuvante, incluindo o estudo de vesículas extracelulares (Dra Vilma Martins) e de células tumorais circulantes (Dra. Ludmilla Chinen), biópsias líquidas (mestrado de Melissa Pool Pizzi e pós-doutorado da Dra Thais Bartelli) e (4) marcadores de prognóstico (doutorado de Helano Freitas). Este projeto encontra-se em seu primeiro ano, com mais de 300 amostras coletadas e a colaboração com grupos em Belém do Pará (Dr. Paulo Assumpção e Dr. Rommel Burbano) e em Fortaleza, Ceará (Dra Rosane Sant’anna). As técnicas empregadas envolvem o sequenciamento completo de exomas e de painéis gênicos, avaliação da microbiota por sequenciamento do gene bacteriano 16SrRNA e shotgun, metilação, estudo de infecção por Helicobacterpylori e pelo vírus de Epstein-Barr

Microbioma do câncer
Esta linha teve início em 2010, onde nosso grupo inicialmente buscou avaliar os efeitos do consumo do álcool e do tabaco na microbiota oral. O estudo, que fez parte do mestrado do aluno Andrew Thomas, mostrou que o consumo destas duas substancias causava uma disbiose e reduzia a riqueza microbiana oral (Thomas et al., BMC Microbiology, 2014). Os resultados permitem especular que esse processo poderia abrir espaços para bactérias que pudessem usar o álcool como fonte de energia, aumentando assim a quantidade do carcinógeno acetaldeído. O grupo tem colaborado nesta área com diversos outros grupos brasileiros e também de fora do país. As possibilidades de estudo do microbioma em câncer envolvem aspectos fascinantes como a ativação do sistema imune (o que pode auxiliar a combater os tumores) ou a possibilidade de induzir ou controlar respostas inflamatórias durante o tratamento radioterápico. Hoje as pesquisas se expandiram, englobando o estudo do microbioma em pacientes portadores de câncer oral, gástrico e colorretal, sendo recentemente financiado por meio de um auxilio à pesquisa do PRONON, cujo intuito é avaliar alterações do microbioma em mais pacientes e nos diferentes tipos de tumores. Para auxiliar e enriquecer o conhecimento do grupo na análise de microbiomas, o laboratório se juntou ao consórcio internacional metasub (metasub.org), liberado pelo cientista Prof. Chris Mason (Weill Cornell, NYC, USA).

miRNAs, células tronco tumorais e HER2
Em um outro projeto do LGM temos como objetivo central avaliar se existe alguma relação entre um determinado microRNA (codificado em um dos introns do gene HER2/ERBB2) e a produção de células-tronco tumorais (CSCs). As CSCs foram descritas como células extremamente importantes e atuantes no processo metastático, e representam um grande desafio na prática clínica devido a serem altamente resistentes aos tratamentos quimioterápicos convencionais. Curiosamente, essas CSCs mostram-se muito mais prevalentes em tumores que apresentam amplificação do oncogene HER2 do que em tumores sem amplificação do mesmo. Havendo de forma concomitante a amplificação de HER2 e miR-4728-3p nesses tumores, buscamos avaliar se esse microRNA desempenha algum papel regulatório na biologia CSCs. Experimentos de superexpressão e knockdown deste microRNA nos ajudarão a avaliar o impacto fenotípico e transcricional nas células testadas, buscando sempre características e genes relacionados com um perfil de células tronco pluripotentes. Como a amplificação de HER2 também é comum em tumores gástricos, a mesma abordagem será realizada em células tumorais de estômago e amostras de pacientes portadores dessa doença.

Vesículas extracelulares (VEs) e câncer
As VEs são como “pacotes mensageiros” revestidos por uma membrana lipídica, que em seu interior carregam proteínas, mRNAs, miRNAs e outras moléculas sinalizadoras. As VEs são produzidas e secretadas por todos os tipos de célula do corpo e parecem estar envolvidas em diversos processos de homeostase e progressão patológica. As moléculas contidas nas VEs podem ser transferidas entre as células, causando mudanças duradouras nas células receptoras e contribuindo para o processo carcinogênico por diversos mecanismos. Por estarem presentes em fluidos corporais de fácil obtenção, como sangue e saliva, as VEs são uma rica fonte de biomarcadores que podem ser utilizados para auxiliar no diagnóstico e prognóstico dos pacientes com câncer, de forma menos invasiva que uma biópsia de tecido tumoral. O grupo LGM iniciou os estudos com VEs em 2011, em um Projeto Regular FAPESP que propôs analisar o papel de VEs circulantes em pacientes com câncer de mama do subtipo HER2+. Neste projeto otimizamos protocolos para o isolamento e a caracterização de VEs provenientes de linhagens celulares em cultura, além de VEs derivadas do plasma de pacientes. Comparamos VEs secretadas por um clone celular que superexpressa HER2 (linhagem C5.2) com a linhagem parental (HB4a) para estudar as alterações proteômicas induzidas pelo oncogene HER2 (Amorim et al., Proteomics, 2014). Os achados deste estudo são relevantes para o entendimento dos mecanismos de resistência à terapia com trastuzumabe, pois foi demonstrado que as VEs contêm uma quantidade substancial de HER2 que talvez atuem sequestrando o anticorpo terapêutico, impedindo a sua ação nas células tumorais-alvo. O estudo de vesículas derivadas do plasma de pacientes é desafiador pela pequena quantidade de VEs que se é possível obter, mas conseguimos padronizar uma metodologia de análise do transcriptoma global das VEs, por sequenciamento em larga escala, que permite a identificação de milhares de RNAs que podem ser potenciais biomarcadores (Amorim et al., artigo submetido). Atualmente o LGM colabora com diversos grupos nacionais e internacionais interessados no estudo de VEs.

Highlights

  • É estimado que para cada célula humana do nosso corpo, temos cerca de 10 células de microorganismos.
  • Estes microorganismos são, em sua imensa maioria, benéficos para a nossa saúde. Ajudam a regular nosso sistema imune e produzem vitaminas e outros elementos fundamentais para a nossa saúde.
  • Estudos demonstram que a presença de certas bactérias é fundamental para um eficiente tratamento quimioterápico no câncer.
  • Dados de nosso grupo mostram que temos cerca de 700 diferentes bactérias em uma boca saudável. Este número é reduzido em cerca de 30% quando a pessoa fuma e bebe, e isto pode ser chave no desenvolvimento de muitas doenças.

Principais colaborações nacionais e internacionais

Prof. Daniel Martins-de-Souza (Unicamp, Campinas, Brasil)
Prof. Eduardo Tarazona-Santos (UFMG, Belo Horizonte, Brasil)
Prof. João Carlos Setúbal (USP, São Paulo, Brasil)
Prof. Ricardo Giordano (USP, São Paulo, Brasil)
Dr. Milton Moraes (Fiocruz, Rio de Janeiro, Brasil)
Dr. Marcel Ramirez (Fiocruz, Curitiba, Brasil)
Prof. Wilson Araújo da Silva Jr (USP, Ribeirão Preto, Brasil)
Prof. Houtan Noushmer (USP, Ribeirão Preto, Brasil)
Dr. Luiz Gonzaga Vaz Coelho (UFMG, Belo Horizonte, Brasil)
Dr. Paulo Assumpção (UFPA, Belém, Brasil)
Dr. Rosane Sant’anna (Fortaleza, Brasil)
Dr. Elmer Fernandez (Universidad Católica de Córdoba, Córdoba, Argentina)
Drs. Renata Pasqualini and Wadih Arap (University of New MexicoCancer Center, Albuquerque, New Mexico, USA)
Prof. Chris Mason (Weill Cornell, New York, New York, USA)
Dr. Jeff Myers (MD Anderson Cancer Center, Houston, USA)
Dr. George Calin (MD Anderson Cancer Center, Houston, USA)
Dra Paula Hylandand Constanza Camargo (National Cancer Institute, NIH, Bethesda, USA)
Dr. Rodrigo Machado-Vieira (National Institute of Metal Health, NIH, Bethesda, USA)
Prof. Daniel Carvalho (Princess Margaret Cancer Centre, Toronto, Canadá)
Prof. Dave Carter (Oxford Brookes, Oxford, UK)
Prof. Stephen Hill (Nottingham University, Nottingham, UK)
Prof. Daniel Lambert (University of Sheffield, UK)
Prof. Kjersti Flatmark (University of Oslo, Oslo, Noruega)
Dr Gastón Gonnet (Swiss Federal Institute of Technology, Zurich, Switzerland)