El receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR) representa la alteración más común en el glioblastoma, pero se expresa con altos niveles en una variedad de tumores sólidos incluyendo los gliomas.

Los factores de crecimiento pertenecen a una familia de polipéptidos que se unen a sus correspondientes receptores y estimulan la proliferación y diferenciación celular tanto en las células normales como en las malignas.

Uno de los receptores de factores de crecimiento cuya unión a su ligando específico lleva a la proliferación celular es el EGFR cuyo gen se encuentra en el cromosoma 7 en la región 7p12 .

El producto del gen del EGFR es un polipéptido constituido por 1.186 aminoácidos y cuyo peso molecular es de 170 kDa y su producto se expresa en la superficie celular de la mayoría de las células. La proteína consta de tres dominios:

- Dominio extracelular de unión al ligando que está constituido por cuatro subdominios,de los cuales el dominio III es el responsable de la unión al ligando.

- Dominio transmembrana que contiene una secuencia de carácter hidrofóbico gracias a la cual atraviesa la membrana.

- Dominio intracelular en el que reside la actividad tirosín kinasa del receptor y que también es el encargado de la regulación negativa del receptor.

Posee cinco sitios de autofosforilación, necesarios para la internalización del receptor tras la unión del ligando.

La unión del ligando al EGFR induce cambios conformacionales en el receptor activando la tirosín kinasa intracelular, y conduciendo a una autofosforilación necesaria para su actividad biológica.

Los principales ligandos del EGFR son el factor de crecimiento epitelial (EGF) y el TGF-α. El EGF y el TGF-α son capaces de activar al EGFR por vía auto- o paracrina mientras permanecen unidos a la membrana .

La autofosforilación del extremo C-terminal remueve un sustrato inhibidor y permite el acceso de otros substratos celulares al dominio tirosín kinasa. La tirosín kinasa activada del EGFR fosforila a un amplio número de substratos celulares entre los que se incluyen la fosfolipasa-C-γ (PLC- γ, MAPK (mitogen activated protein kinase) y GAP (ras GTPase-activating protein). La activación de la PLC-γ lleva a la liberación de Ca2+ de los compartimentos intracelulares y se genera diacilglicerol que activa a la proteínkinasa C (PKC) que es una serín/treonín kinasa que hace que el receptor se deslocalice.

También Ras puede ser activada por la tirosín kinasa del EGFR y esto conduce a la proliferación celular y a la síntesis de DNA. En esta vía están incluidos un amplio número de factores de transcripción nucleares y otros factores proteicos. La tirosín kinasa también es la responsable de la progresión del ciclo celular de fase G1 a fase S .

El complejo ligando-receptor activo es endocitado y degradado en los lisosomas o reciclado a la membrana plasmática. La endocitosis y degradación del receptor forman parte de la regulación negativa de la señal transducida por el EGFR. Para que el EGFR sea endocitado se requiere un dominio regulador en el extremo C-terminal de la región intracelular del receptor .

El gen del EGFR se encuentra amplificado en aproximadamente el 40% de los glioblastomas. En la mitad de los casos se dan reordenamientos del gen amplificado que dan lugar a un transcrito y proteínas aberrantes.

Se han descrito un gran número de deleciones del mRNA del EGFR en distintos tipos de neoplasias, entre las que se encuentran los glioblastomas. Las deleciones descritas se dan tanto en el dominio extracelular como en el intracelular, sin embargo no se han descrito deleciones en el dominio transmembrana o en el subdominio tirosín kinasa.

La mayoría de estas deleciones se deben a una alteración del corte y empalme (splicing) del mRNA como resultado de reordenamientos génicos. Los reordenamientos más frecuentes se dan en la región extracelular del receptor y se ha detectado la existencia detres tipos diferentes de deleciones en este dominio extracelular del EGFR

Importancia en neurocirugía

Los inhibidores del EGFR, han demostrado una actividad clínica limitada. Por lo tanto, hay una continua necesidad de desarrollar nuevos inhibidores de EGFR como antitumorales.

Tipos

- EGFRvI: consiste en una deleción total y tiene cierta semejanza a la oncoproteína verb B. Está constitutivamente activa y no se puede regular a través del ligando. Este tipo de alteración ha sido observada en una línea celular derivada de un glioma humano maligno.

- EGFRvII: se ha descrito en gliomas con genes amplificados y/o reordenados y se caracteriza por una deleción de 83 aminoácidos en el subdominio IV. Este tipo de EGFR es capaz de transducir la señal de proliferación celular de la misma forma que el EGFR sin alterar.

- EGFRvIII: es la más común en las neoplasias humanas y, por ello, la mejor descrita de las tres. Resulta de un reordenamiento intragénico que lleva a la sobrexpresión de transcritos que carecen de los exones 2-7 del gen (801 bp). A este receptor le faltan 267 aminoácidos del dominio externo, del aminoácido 6 al 273, y no es capaz de unir al ligando dando lugar a una tirosín kinasa que está activa constitutivamente, por lo que se estimula la proliferación celular de forma independiente a la unión del ligando.

Este tipo de alteración se ha descrito en el 50% de los gliomas tanto de alto como de bajo grado y en otros tumores como meduloblastomas,carcinomas de mama, riñón, cervix, vejiga, ovarios y pulmón. Esta deleción confiere capacidad tumorigénica a las células de glioma en la que la síntesis de DNA no está estimulada por los factores de crecimiento.

Las deleciones en el dominio citoplasmático o intracelular son menos frecuentes y están localizadas en el dominio inhibidor intracelular y en el regulador de Ca2+/internalizador. Todas las deleciones comienzan en el mismo punto, pero tienen distinta longitud. Este tipo de alteraciones dan lugar a un receptor constitutivamente activo que no es internalizado al perder secuencias necesarias para la regulación negativa tras la unión del ligando, por lo que no resulta difícil que se sobrexprese en la membrana.

Se ha estudiado esta región 3´ terminal 9 y se ha realizado el mapa de los exones 22-26. Se vio que la mayoría de los reordenamientos resultan en la pérdida de las bases que codifican los exones 23-25. También se ha hallado que existen dos regiones ricas en CA en el intrón 25 que están asociadas a la inestabilidad genómica. Un amplio número de tumores presentan un EGFR alterado o sobrexpresado que conlleva un crecimiento celular descontrolado y un fenotipo maligno. Al parecer, este tipo de alteración es un evento tardío en la progresión de los gliomas al igual que la pérdida del cromosoma 10. Se ha usado el EGFR como marcador de pronóstico, ya que en algunos tumores se puede correlacionar su sobrexpresión con el mal pronóstico. Actualmente se está estudiando el empleo del EGFR como diana en la terapia génica contra el cáncer, como por ejemplo usar oligonucleótidos antisentido de EGFR envueltos en lipofectina para inhibir el crecimiento de las células de glioma 10. En los tumores cerebrales, la amplificación del gen EGFR es frecuente en gliomas, especialmente en los glioblastomas. Esta amplificación, como ya se ha mencionado anteriormente, se encuentra frecuentemente asociada con el reordenamiento génico. Liu y col 11 detectaron amplificación de EGFR en un 49% de los glioblastomas estudiados, mientras que su frecuencia era mucho menor en los gliomas de grado III. También vieron que no existía correlación entre la incidencia de alteración del gen PTEN/MMAC1 y la de amplificación de EGFR, a pesar de que cabría esperar que se encontraran en distintos tumores por su efecto contrario. Schwechheimer y col 12 estudiaron la amplificación y el reordenamiento del gen EGFR en glioblastomas. Hallaron sobreexpresión de la proteína en la gran mayoría de los casos (17 de 18 glioblastomas estudiados) viendo inmunotinción con anticuerpos frente a EGFR tanto en la membrana como en el citoplasma. En aproximadamente el 50% de los glioblastomas tenían amplificado el gen de EGFR, de los cuales en dos se identificó una deleción de los exones 2-7 perdiéndose 801 bp del dominio externo de la proteína receptor (EGFRvIII) debido a un reordenamiento. Se ha visto que la amplificación del EGFR 13 es menos frecuente en glioblastomas pediátricos (10%) que en adultos (35%). Esto podría significar que existen diferencias en el patrón de alteraciones genéticas entre adultos y niños. Además, en adultos rara vez se encuentran p53 alterado y sobrexpresión de EGFR, mientras que en niños sí que se suele encontrar. Todo esto sugiere distintas vías de génesis de este tipo de tumores en niños y adultos. Goike y col 14 estudiaron los reordenamientos en la región 3´ del gen del EGFR. Encontraron un fragmento aberrante de 4 kb que indicaba un reordenamiento del gen amplificado en la región que codifica para las bases 2801-3832. La secuenciación de este producto mostró una deleción de 325 bases debida a la introducción de un codón stop entre las bases 3464-3466. La truncación se daba al final del dominio tirosín kinasa y resultaba en la pérdida de 228 aminoácidos terminales. Este receptor carecía de los cinco tirosinas que se autofosforilan necesarias para finalizar la señalización proteica. Hunter y col 15 estudiaron 43 gliomas entre los que se encontraban 30 glioblastomas, 7 astrocitomas anaplásicos, 3 astrocitomas de bajo grado, 2 ependimomas y un oligodendroglioma. Observaron que la amplificación del gen EGFR y MDM2 se hallaba limitada al grupo de los glioblastomas dándose con una frecuencia del 40% y 10% respectivamente. Biernat y col 16 vieron que la alteración más frecuente en astrocitomas era la amplificación del gen EGFR, hallándola con una frecuencia del 45% de los casos. Sugawa y col 10 sugirieron que el EGFR aberrante afecta a la malignidad del glioma debido a su capacidad de estimular la proliferación celular y de inhibir la apoptosis. p53 La proteína p53 juega un papel crucial en el control del ciclo celular. El gen que la codifica se sitúa en el cromosoma 17q, y tiene 20 kilobases repartidas en un total de 11 exones, de los cuales el primero no codifica para la proteína. Dicha proteína consta de 393 aminoácidos, y su peso molecular es de 53 kilodaltons 17-19. La proteína p53 presenta un tiempo de vida media muy corto (entre seis y veinte minutos). Como monómero, es una proteína inactiva, que ha de formar tetrámeros para poder actuar. Básicamente, su función es la de un factor de transcripción capaz de activar la transcripción de distintos genes fundamentales en el control del ciclo celular 17,18. Esta proteína responde a señales de daños en el DNA, ante los cuales detiene la progresión en el ciclo celular de dos maneras 17,18: - Deteniendo el ciclo celular en la fase G1, cuando el daño en el DNA es pequeño y puede ser reparado. Aquí, la función de p53 sería impedir la división celular ante la presencia de alteraciones en las hebras de DNA que podrían generar células hijas mutantes, que podrían suponer el inicio del desarrollo de un tumor. Durante esta parada de ciclo, son activados los sistemas de reparación del DNA, que detectan la alteración y la eliminan, pudiendo entonces la célula continuar en su ciclo de división. - Promoviendo la muerte celular programada, cuando el daño en el genoma es irreversible. Hasta el momento, se conocen seis genes activados por p53 17:P21, Waf 1, Cip 1, MDM2, GADD45, Ciclina G1, Bax, IGF- BP3. La proteína MDM2 se une a p53 inhibiendo su actividad. Así, es una forma de regulación por el producto, feed-back o retroalimentación. Se ha encontrado amplificación o sobreexpresión de MDM2 en muchos procesos cancerosos . p53 activa la expresión de p21 y GADD45 cuando el daño en el DNA es detectado en la fase G1 . El ciclo de división celular consta de cuatro fases sucesivas: una fase de síntesis de DNA, o fase S; otra de división celular, mitosis o fase M; y dos fases de transición, una fase G1 entre las fases M y S, y otra G2 entre S y M. La progresión en el ciclo celular responde a señales tanto de regulación positiva como de regulación negativa. Las moléculas que inducen la progresión en el ciclo pueden considerarse oncogenes, puesto que su sobreexpresión puede llevar a la célula a una proliferación incontrolada y, por tanto, a la formación de un tumor. Estas moléculas son, principalmente, las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas (CDKs) 20,21, moléculas que forman complejos que fosforilan otras proteínas de forma que el ciclo de división pueda continuar. En cambio, las moléculas que regulan negativamente el ciclo celular pueden considerarse genes supresores de tumores, puesto que un déficit en éstas puede tener las mismas consecuencias que la sobreexpresión de un oncogén . Al final de la fase G1, los factores de transcripción de la familia E2F, que promueven el paso a la fase S del ciclo, permanecen acomplejados con la proteína pRb (retinoblastoma, un supresor tumoral), y por lo tanto, inactivos. Estos factores son liberados cuando pRb es fosforilado por el complejo ciclina D1/CDK4y, por lo tanto, se activarán todos aquellos genes necesarios para la entrada en la fase S y la progresión en el ciclo celular. p21 responde a la señal activadora de p53 inhibiendo la actividad de los complejos Ciclina/CDK, de manera que pRb no es fosforilado, permanece activo y retiene los factores E2F, impidiendo, por tanto, que prosiga el ciclo celular . GADD45 es una proteína capaz de unir e inhibir la actividad de otra, el PCNA (Antígeno Nuclear de Proliferación Celular), que forma parte del complejo proteico implicado en la replicación del DNA. La expresión de GADD45 es inducida por p53. Asimismo, p21 también es capaz de unir PCNA, inactivándolo, de forma que, entre ambas, contribuyen a la detención del ciclo celular en una fase quiescente, o G0. p53 también es capaz de llevar a la célula hacia la apoptosis cuando el daño en el DNA es irreparable. Ello puede realizarlo induciendo la expresión de dos proteínas: Bax e IGF-3 (Insulin Growing Factor-Binding Protein 3.

La EGFR y su variante EGFRvIII están vinculados a la resistencia al tratamiento del glioblastoma.

Los mecanismos subyacentes de esta asociación, sin embargo, aún no están claros (Zhu 2010).

EGFR es un receptor transmembrana miembro de la familia de tirosín-kinasas que traduce señales tanto del exterior como del interior de la célula y juega un papel importante en numerosos procesos que afectan a la evolución del tumor, crecimiento, progresión, diferenciación, inhibición de apoptosis y al desarrollo de metástasis.

A pesar de no haber encontrado relación con el pronóstico de estos pacientes, la presencia de EGFR es muy importante por el hecho de que existen fármacos y agentes químicos capaces de inhibir su actividad.

Por ejemplo ZD6474 (ZACTIMA, vandetanib),inhibió significativamente el crecimiento y la angiogénesis de los gliomas que expresan EGFRvIII bloqueando específicamente mediadores de señalización activada por EGFRvIII, lo que sugiere una aplicación potencial de ZD6474 en los tratamientos para los glioblastomas que sobreexpresan EGFRvIII (Yiin 2010).

Las mutaciones, ampliaciones o falta de regulaciones del EGFR o miembros de la familia están implicados en el 30% de todos los cánceres epiteliales. Mutaciones que afectan al EGFR podrían dar lugar a su activación constante, que podría provocar una división celular descontrolada - una predisposición al cáncer. En consecuencia, las mutaciones del EGFR se han identificado en varios tipos de cáncer, y es el objetivo de muchas terapias contra el cáncer.

En julio de 2007 se descubrió que la proteína de coagulación de la sangre fibrinógeno activa el EGFR, bloqueando así la regeneración de las células neuronales heridas en la espina dorsal.

EGFRvIII

La detección de EGFRvIII por inmunohistoquímica no parece estar relacionada con la supervivencia en los GBM pero sí con los astrocitomas anaplásicos, lo cual sugiere que la detección de EGFRvIII puede ser utilizada para identificar y/o confirmar la identidad de un astrocitoma que se comportaría como un GBM.

La habilidad de las células tumorales para generar estas formas mutantes funcionales de EGFR puede contribuir a la capacidad de los gliomas para evadir la quimioterapia, así como las mutaciones presentes en el gen también pueden influir en el pronóstico o el tratamiento a utilizar.

Bibliografía

Yiin, Jia-Jean, Bo Hu, Paul A Schornack, Raghvendra S Sengar, Kun-Wei Liu, Haizhong Feng, Frank S Lieberman, et al. 2010. ZD6474, a multitargeted inhibitor for receptor tyrosine kinases, suppresses growth of gliomas expressing an epidermal growth factor receptor mutant, EGFRvIII, in the brain. Molecular Cancer Therapeutics 9, no. 4 (Abril): 929-941. doi:10.1158/1535-7163.MCT-09-0953.

Zhu, Hu, Xinyu Cao, Francis Ali-Osman, Stephen Keir, y Hui-Wen Lo. 2010. EGFR and EGFRvIII interact with PUMA to inhibit mitochondrial translocalization of PUMA and PUMA-mediated apoptosis independent of EGFR kinase activity. Cancer Letters 294, no. 1 (Agosto 1): 101-110. doi:10.1016/j.canlet.2010.01.028.