BRCA1: Recombinación homóloga, riesgo heredado y HRD

La cascada de señalización ATM-BRCA1 en las roturas de doble cadena del ADN

Cuando el complejo MRN (MRE11-RAD50-NBS1) detecta una rotura de doble cadena de ADN (DSB), la quinasa ATM se activa rápidamente y fosforila la histona H2AX (γH2AX) a través de los dominios de cromatina de megabase que flanquean la rotura. ATM fosforila directamente BRCA1 en Ser1387 y Ser1423 (dentro del dominio BRCT), lo que permite que el reclutamiento de BRCA1 rompa sitios a través de la vía γH2AX→MDC1→RNF8/RNF168→ubiquitina-H2A→RAP80/ABRAXAS. Este eje de señalización ATM→BRCA1 es el primer paso en la cascada de recombinación homóloga y la base molecular de la supresión del tumor BRCA1.

ATM también fosforila CHK2 (Thr68), que luego fosforila BRCA1 en Ser988, proporcionando una segunda entrada de quinasa que refuerza la activación de BRCA1. Esta señalización redundante ATM→BRCA1 y ATM→CHK2→BRCA1 garantiza un reclutamiento robusto de BRCA1 incluso en el contexto de una pérdida parcial de ATM. Las mutaciones de la línea germinal BRCA1 que alteran el dominio BRCT (que contiene los motivos de unión a fosfoserina de BRCA1 y es la región mutada con mayor frecuencia en el cáncer asociado a BRCA1) anulan específicamente este reclutamiento mediado por ATM, conectando la pérdida de la función HR de BRCA1 directamente con la falla de la señalización ATM ascendente para activar la cascada de reparación.

Recombinación homóloga: vía supresora de tumores central de BRCA1

En el sitio DSB, BRCA1 realiza dos funciones críticas en la cascada HR. En primer lugar, BRCA1 promueve la resección del extremo del ADN (la degradación nucleolítica de 5′ a 3′ que genera salientes de ADN monocatenario (ssDNA) 3′ esenciales para la HR) al antagonizar la vía competitiva 53BP1-RIF1 que, de otro modo, dirige las rupturas hacia la unión de extremos no homólogos (NHEJ). En segundo lugar, BRCA1 recluta BRCA2 en el sitio de ruptura a través de su interacción con PALB2 a través del dominio en espiral de BRCA1; Luego, BRCA2 carga la recombinasa RAD51 en el ADN ss 3' recubierto de RPA, lo que permite la invasión de la hebra en la plantilla de cromátida hermana intacta para una reparación de alta fidelidad.

La pérdida de la función BRCA1 puede desplazar la reparación de roturas de doble hebra hacia vías que tienen más probabilidades de dejar deleciones, reordenamientos u otras cicatrices genómicas. Los ensayos HRD intentan capturar aspectos de ese fenotipo, pero las plataformas utilizan diferentes métodos y límites. Una puntuación HRD por sí sola no identifica el gen causal, no prueba la deficiencia funcional actual ni establece el beneficio del tratamiento fuera de la población y el ensayo en el que se validó.

Letalidad sintética del inhibidor de PARP: explotación del defecto de recombinación homóloga

La explotación terapéutica de la pérdida de BRCA1 se basa en la letalidad sintética: la interrupción simultánea de dos vías de reparación celular a las que se puede sobrevivir individualmente pero que son letales en combinación. Las células cancerosas con deficiencia de BRCA1 no pueden realizar la FC, ya que dependen de la reparación de rotura de una sola hebra (SSB) mediada por PARP1 como respaldo principal para el daño del ADN asociado a la replicación. Los inhibidores de PARP (olaparib, niraparib, rucaparib, talazoparib) atrapan PARP1 en el ADN como complejos covalentes estables de PARP-ADN en sitios SSB en lugar de permitir la liberación catalítica después de la reparación.

Cuando la replicación encuentra una lesión que atrapa PARP, la alteración de la horquilla puede crear estructuras de ADN que requieren recombinación homóloga y funciones de protección de la horquilla. Por lo tanto, las células tumorales con deficiencia de BRCA1 pueden ser más vulnerables que las células con capacidad de reparación. Sin embargo, las indicaciones regulatorias difieren según el cáncer, el estado de línea germinal versus somática, la línea de terapia, la combinación y la prueba complementaria; Un diagrama mecanicista no sustituye a la etiqueta actual.

Resultados del riesgo heredado y seguimiento clínico

Un resultado de BRCA1 de línea germinal patógeno o probablemente patógeno puede cambiar las discusiones sobre la detección, las opciones de reducción de riesgos y las pruebas de familiares. El plan adecuado depende de la edad, el sexo, los antecedentes personales y familiares, el tratamiento previo, los objetivos reproductivos y la orientación local. El NCI recomienda que los resultados sean interpretados por un médico capacitado en genética; una variante de importancia incierta no debe tratarse como variante patogénica.

Una alteración de BRCA1 encontrada por primera vez en pruebas de tumores no se hereda automáticamente. El NCI recomienda discutir si las pruebas de línea germinal son apropiadas porque el resultado de un tumor puede ser somático o de línea germinal. Por el contrario, un resultado negativo puede resultar poco informativo cuando no se conoce ninguna variante patogénica familiar. Esta página no prescribe intervalos de detección ni cirugía.

BRCA1 vs BRCA2: funciones distintas, diferentes espectros de cáncer

Aunque tanto BRCA1 como BRCA2 son esenciales para la recombinación homóloga, actúan en diferentes pasos. BRCA1 funciona en sentido ascendente: promueve la resección del extremo DSB para generar salientes de ADNss 3' (al antagonizar el NHEJ mediado por 53BP1) y recluta BRCA2 en el sitio de ruptura a través de su interacción con PALB2 a través de un dominio en espiral. BRCA2 funciona en sentido descendente: carga directamente RAD51 en los salientes de ADNss 3' recubiertos con RPA a través de sus ocho repeticiones BRC y un dominio de unión a RAD51 C-terminal, lo que permite la invasión de la cadena y la reparación dirigida por plantilla. La pérdida de cualquiera de las proteínas afecta la FC, pero en pasos mecánicamente distintos.

Sus espectros de cáncer reflejan estas funciones moleculares. Las mutaciones de BRCA1 predisponen predominantemente al cáncer de mama triple negativo (TNBC): aproximadamente entre el 70 y el 80 % de los cánceres de mama asociados a BRCA1 son ER/PR/HER2 negativos, en comparación con ~15 % en la población general, y al cáncer de ovario seroso de alto grado. Las mutaciones de BRCA2 predisponen a un cáncer de mama ER positivo más similar a una enfermedad esporádica, un riesgo de cáncer de mama masculino sustancialmente mayor (~7 % durante la vida frente a 0,1 % de la población masculina general) y riesgo de cáncer de páncreas (~5 a 7 % durante la vida). Las mutaciones de la línea germinal BRCA2 también ocurren en ~5% de los cánceres de próstata y confieren una biología de la enfermedad más agresiva, lo que explica por qué las pruebas de BRCA2 ahora son estándar en el cáncer de próstata avanzado.

BRCA1 en cáncer de mama triple negativo y sensibilidad al platino

El TNBC es el subtipo de cáncer de mama clínicamente más desafiante, caracterizado por una alta tasa de proliferación, metástasis visceral temprana y ausencia de receptores hormonales seleccionables o amplificación de HER2, lo que deja a la quimioterapia como la principal opción sistémica para la mayoría de los pacientes. Las mutaciones de la línea germinal BRCA1 representan aproximadamente 15 a 20 % de los TNBC, y la metilación o mutación del promotor somático de BRCA1 representa aproximadamente un 10 a 15 % adicional, lo que crea un subconjunto sustancial de "BRCAness" con deficiencia de recursos humanos más allá de los portadores de la línea germinal. El TNBC con mutación BRCA1 tiene puntuaciones altas de deficiencia de recombinación homóloga (HRD) y patrones de cicatrización genómica característicos (grandes eliminaciones, duplicaciones en tándem) que sirven como biomarcadores de la deficiencia de HR.

El ensayo OlympiA evaluó un año de olaparib adyuvante en una población definida con variantes de línea germinal BRCA1/2 y cáncer de mama temprano HER2 negativo de alto riesgo; la publicación primaria debe usarse para los criterios de elegibilidad y las definiciones de resultados. Ensayos metastásicos separados estudiaron olaparib o talazoparib en el cáncer de mama HER2 negativo con mutación BRCA1/2 de la línea germinal. Estos resultados no deben combinarse en una declaración universal sobre cada alteración del BRCA1 o entorno de enfermedad.

Conclusiones clave

• ·La ATM quinasa se activa a los pocos segundos de la detección de DSB y fosforila directamente BRCA1 (Ser1387/1423), iniciando la cascada de señalización ATM→BRCA1. Luego, BRCA1 organiza la recombinación homóloga en sentido ascendente, promoviendo la resección del extremo DSB y reclutando BRCA2 a través de PALB2, mientras que BRCA2 actúa en sentido descendente, cargando directamente RAD51 en ssDNA para la invasión de la cadena.
• ·El NCI estima que más del 60% de las mujeres con un cambio dañino hereditario en BRCA1 o BRCA2 desarrollan cáncer de mama; Las estimaciones de cáncer de ovario difieren para BRCA1 y BRCA2 y deben leerse de la fuente fechada.
• ·La letalidad sintética del inhibidor de PARP explota la dependencia de las células con deficiencia de BRCA1 en la reparación de SSB mediada por PARP1: la captura de PARP convierte las SSB en DSB en las bifurcaciones de replicación, que no pueden ser reparadas por células con deficiencia de HR.
• ·La evidencia de inhibidores de PARP es específica del cáncer, la definición de biomarcador, el estadio de la enfermedad, la terapia previa, el régimen y la indicación regulatoria.
• ·La gestión del riesgo hereditario requiere atención basada en la genética; Los resultados exclusivos del tumor, los resultados de la línea germinal y las variantes de significado incierto no deben tratarse como equivalentes.