BÜTÜN DERSLER İÇİN KAYNAK OLARAK KULLANILAN KİTAPLAR

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "BÜTÜN DERSLER İÇİN KAYNAK OLARAK KULLANILAN KİTAPLAR"

Ayşe Akpınar
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 BÜTÜN DERSLER İÇİN KAYNAK OLARAK KULLANILAN KİTAPLAR Basic Clinical Radiobiology, 4.baskı Ed. Michael Joiner ve Albert van der Kogel Radiobiology for the Radiologist, 6.baskı Eric J. Hall, Amato J. Giaccia

Michael Joiner ve Albert van der Kogel Radiobiology

2 İyonizan Radyasyona Bağlı Hücre Ölümü DNA tamir mekanizmaları Sağkalım eğrisi Klinik Radyobiyoloji Kursu Şubat 2010 Ankara Dr. Beste M. Atasoy

3 Dersin Başlıkları Radyasyonun hücresel düzeyde etkileri DNA ile etkileşimi DNA tamir mekanizmaları Hücre ölüm mekanizmaları Sağkalım eğrisinin tanımı

4 Kursun konusu, insanda habis hastalıkların iyonizan radyasyon ile tedavisinin biyolojik temel ve kanıtlarını incelemektir.

5 İYONİZAN RADYASYONLA ZAMANDA ve DOKULARDA YOLCULUK saniye Fiziksel Kimyasal Biyolojik Fiziksel etkiler s Enerji birikimi, iyonizasyon/eksitasyon Kimyasal etkiler s İndirekt etkiler/serbest radikal oluşumu (OH, H ) Biyolojik etkiler 10 0 s 10 5 s Hücresel etkiler (DNA nın tamiri) gün Doku üzerine etkiler - erken dönem gün Doku üzerine etkiler - geç dönem

10-1 s İndirekt etkiler/serbest radikal oluşumu (OH, H ) Biyolojik etkiler 10 0 s 10 5 s Hücresel etkiler

6 İYONİZAN RADYASYON SEÇİCİ DEĞİLDİR. NORMAL MALIGN DOKU DOKU

7 H 2 O HEDEF?

8 Hasar küçük enerji paketleriyle gerçekleşir. Küçük enerji paketleri Spur: <100 ev - 3 iyon çifti içerir -4nm Blob: ev 12 iyon çifti 7 nm Bir paketle aynı anda 20 baz hasarı Blob: Nötron, alfa partikülerde Spur: X-, gamma DNA Büyük paket = Büyük hasar!!!

Blob: 100-500 ev 12 iyon çifti 7 nm Bir paketle aynı anda 20 baz

9 Radyasyona bağlı hücre ölümünde DNA hasarının kritik önemi vardır. 1- Kısa menzilli RA izotopla DNA içinde hasar oluşturan deneylerlerden elde edilen veriler Sitoplazma ışınlaması ile hücre ölümüne neden olmak için daha yüksek doz gerekmesi 2- Kromozom aberasyonları ile hücre ölümü arasında var olan doğru orantı

edilen veriler Sitoplazma ışınlaması ile hücre ölümüne neden olmak için daha

10 Product No. of molecules/10 5 DNA bases Fold increase over background FaPy Guanine Hydroxyguanidine hydroxyhydantoin Thymine glycol Fapy Adenine hydroxyadenine hydroxyadenine hydroxycytosine ,6-dihydroxycytosine hydroxymethyluracil hydroxyuracil İyonizan radyasyona maruziyet sonrası 20 ye yakın baz hasar çeşidi görülebilmektedir; baz kayıpları da oluşabilir. M Dizdaroğlu Mutation Research,1992

9 2 5-hydroxycytosine 4.7 2 5,6-dihydroxycytosine 4.1 13 5-hydroxymethyluracil 2.8 4 5-hydroxyuracil 1.

11 Radyasyonun DNA üzerinde oluşturduğu hasar şekilleri (Bir hücrede 1 Gy düşük LET li radyasyondan sonra) Baz hasarı ~3000 Şeker hasarı ~1000 DNA da iyonizasyon ~2000 DNA da eksitasyon ~2000 DNA-DNA crosslinks ~30 DNA-protein crosslinks ~150 Tek sarmal kırığı ~1000 Çift sarmal kırığı ~40 SSB ya da DSB oluşturmak için gerekli en düşük enerjiler SSB: 20 ev DSB: 50 ev McMillan & Steel, 1993

DNA-DNA crosslinks ~30 DNA-protein crosslinks ~150 Tek sarmal kırığı ~1000 Çift sarmal kırığı

12 DNA hasarı Endojen DNA hasarı (hücre/gün) SSB 10 DSB UV ve iyonizan radyasyon karşılaştırması baz hasarı = 40 DSB

13 Clustered (kümelenmiş) hasarlar Basit hasar Clustered (küme) hasar B * B * B * Tek bir baz hasarı İki baz hasarı Tek bir sarmal kırığı Her iki sarmal üzerinde kırık B* 2 tek sarmal 1 baz hasarı JF Ward, Radiat Res JF Ward, Radiat Res B* B* 3 tek sarmal 1 baz hasarı

iki sarmal üzerinde kırık B* 2 tek sarmal 1 baz hasarı JF Ward,

14 Radyasyon ve diğer ajanlara bağlı oluşan lezyonların miktarları Agent DNA lesion Number of lesions per cell per D 37 Ionizing radiation ssb 1000 dsb 40 LMDS 440 DPC 150 Bleomycin ssb 150 dsb 30 UV light T<>T dim er 400,000 ssb 100 Hydrogen peroxide ssb 2,600,000 Benzopyrene(a)pyrene 4,5-oxide adduct 100,000 Aflatoxin adduct 10,000 1-Nitropyrene adduct 400,000 Methylnitrosourea 7-methylguanine 800,000 O 6 -Methylguanine 130,000 3-Methylguanine 30,000 2-(N-acetoxy-N-acetyl)amino-fluorene adduct 700,000 JF Ward Prog Nucleic Acid Res Mol Biol 1988

Benzopyrene(a)pyrene 4,5-oxide adduct 100,000 Aflatoxin adduct 10,000 1-Nitropyrene adduct 400,000 Methylnitrosourea 7-methylguanine

15 Işınlanan DNA için senaryolar Gen ekspresyonları Gen mutasyonları Kromozomal değişiklikler Genomik instabilite Hücre ölümü TAMİR DNA DAMAGE RESPONSE DDR

16 HÜCRE SİKLUSU G1: GAP 1 S: DNA REPLİKASYONU G2: GAP 2 M: MİTOZ GO: DİNLENME Cdk kompleksi

17 Kurz & Lees-Miller, 2004

18 DNA hasar sensörleri: PARP, MRN, ATM proteinleri DNA hasarı DSB HÜCRE SİKLUSUNDA DURMA/GECİKME DNA tamiri DNA tamiri: HR, NHEJ TAMİR VAR TAMİR YOK TAMİR YOK / HATALI MUTASYON HÜCRE SİKLUSUNA DEVAM GENOM KUSURU YOK HÜCRE ÖLÜMÜ HÜCRE SİKLUSUNA DEVAM ONKOGENESİS

TAMİR VAR TAMİR YOK TAMİR YOK / HATALI MUTASYON HÜCRE SİKLUSUNA

19 Radyasyon sonrası DNA tamiri üzerine etkili faktörler Zaman (genellikle IR sonrası 6 saat içinde) Hücre siklusu, fazı (S fazında tamir oranı yüksek) Doz hızı Fraksiyon dozu/toplam doz Radyasyonun tipi/kalitesi

20 TAMİR MEKANİZMALARI BAZ EKSİZYON TAMİRİ (BER) YANLIŞ EŞLEŞMİŞ BAZLARIN TAMİRİ (MMR) SSB TAMİRİ (SSBR) DSB TAMİRİ (DSBR- HR NHEJ) NÜKLEOTİD EKSİZYON TAMİRİ (NER) Heleday 2008; Lieberman 2008; Powell & Bindra 2009; Jackson & Bartek, Nature, 2009

(DSBR- HR NHEJ) NÜKLEOTİD EKSİZYON TAMİRİ (NER) Heleday

21 DNA nın tamiri: 1. Homolog rekombinasyon 5 3 Tek homologda DSB Memeli hücresindeki önemi az Hücre çevriminin S ve G2 fazlarında etkin, Doğru tamir ihtimali yüksek BRCA1/2, RAD51 Ekzonukleaz aktivitesi Eksizyon Homolog sarmalın invazyonu Yeni DNA nın sentezi

22 DNA nın tamiri: 2. Non-homologous endjoining (NHEJ) Memeli hücresi için önemli yoldur. Özellikle hücre çevriminin G1 fazında etkindir. Hata ihtimali yüksek: DSB nin en az %25 i tamir olmaz ya da hatalı tamir olur. Ku70/Ku80, Artemis, XRCC4, Ligase, DNA-PKcs

23 Tamir kusuru olan mutantlarda radyosensitivite CHO-9 (wild-type) EM-C11 (XRCC1) XR-C1 (Ku80 XRCC5) Cell Survival (%) Dose (Gy) DSB tamir kusuru olan mutantlar wild type a göre ~ 3 kat daha radyosensitif

24 DNA HASARININ TAMİRİ NORMAL DOKUDA GERÇEKLEŞSİN. TOKSİSİTE AZALSIN. MALIGN DOKUDA GERÇEKLEŞMESİN. TEDAVİNİN ETKİSİ ARTSIN.

25 PARP1 İNHİBİTÖRÜ- OLAPARIB (RZD2281)

26 Irradyasyon sonrası hücre nasıl ölür? 1. Apoptosis (tip 1 PCD): Ekstrinsik (Kaspaz) / intrinsik 2. Otofaji (tip 2 PCD) 3. Nekroz 4. Hücresel yaşlanma: Replikatif (premature)senescence (metabolik olarak yaşayan ancak bölünmeyen) 5. Mitotik katastrof: Mitotik arrest!!! 6. Bystander (death) ölüm

27 Hücre ölüm modelleri REC:myc hücreleri 9.5 Gy IR dan 40 saat sonra; mavi: uniform hücre membranına sahip hücreler, pembe: apoptotik hücreler ve parçaları HB Forrester, Cancer Res 1999

28 Apoptosis TRAIL TNF-related apoptosis inducing ligand Kaspazlar Bcl-2

29 Irradyasyon sonrası hücre ne zaman ölür?

30 Irradyasyon sonrası hücre ne zaman ölür? 1.Erken: pre-mitotik ölüm İnterfaz ölümü; timosit, lenfosit, spermatogonia SOLİD TÜMÖRDE ÖNEMİ AZ 2. Geç: post-mitotik ölüm Reprodüktif / mitotik hücre ölümü Neredeyse tüm proliferatif hücrelerin radyasyona verdiği cevap geç dönem mitotik arrest şeklindedir. EPİTELYAL HÜCRE İÇEREN DOKULAR

31 Mitotik ölüm (arrest-katastrof) Hücrenin proliferatif durumuna ve hızına bağlıdır. Erken ya da geç dönemde olabilir. Hücre birkaç bölünme daha yaşayabilir. DNA tamir kapasitesinden etkilenir. Arrest sonrası hücre herhangi bir nedenle ölebilir.

32 Kromozomal aberasyonlar= mitotik katastrofi nedeni (Incorrect segregasion) Karşılıklı değişimler (RE) Tam değişimler (CE) translokasyon Disentrik trisentrik sentrik ring insersiyon Tam olmayan değişimler (IE) Kırıklar Tam olmayan translokasyon Tam olmayan disentrik terminal ve interstitial delesyonlar

33 Mikronükleus oluşumu

34 TEMOZOLAMİD Apoptosis ve otofaji

35 APOPTOTİK İNDEKS VE PROGNOZLA İLİŞKİSİ 6 çalışmada AI in yüksek olması iyi 8 çalışmada AI nin yüksek olması kötü 13 çalışmada anlamsız Brown & Wilson, Cancer Biol and Ther 2003

36 Bystander death Suzuki & Tsuruoka Biol Sci Space 2004

37 ÖZETLE Irradyasyon sonrası hücre DNA hasarı ve mitotik katastrof nedeniyle; nekroz, otofaji, yaşlanma ve apoptosis yollarından birini veya birkaçını kullanarak ölür.

38 Kolonojenik assay ve hücre sağkalım eğrisinin çizimi Matematik modellere giriş

39 Sağkalım eğrisinin elde edilişi S.F. = exp(-kd) (k: radyosensitivite)

40 Memeli hücresinde (in vitro) hücre sağkalım eğrisi HeLa hücre kültürü TT Puck ve MI Marcus, J Exp Med 1956

41 Dersten öğrendiklerimiz Hedef molekül: DNA Çift sarmal kırığı (DSB) DSB tamiri: HR, NHEJ DNA damage response sistemi Mitotik arrest (katastrof) Hücre sağkalım eğrisi

42 ASTRO BOARD SORULARINDAN SEÇMELER

Benzer belgeler

Veriler ışığında iyonizan radyasyonun normal popülasyon üzerindeki etkisi

Veriler ışığında iyonizan radyasyonun normal popülasyon üzerindeki etkisi Klinik Radyobiyoloji Kursu 19-20 Şubat 2010 Ankara Dr. Beste M. Atasoy bmatasoy@marmara.edu.tr RADYASYONLA İLGİLİ NELER HATIRLIYORUZ?