METASTAZ BİYOLOJİSİ. Dr. İbrahim H. Güllü. Hacettepe ÜniversitesiTıp Fakültesi İç Hastalıkları Anabilim Dalı Medikal Onkoloji Ünitesi

Transkript

1 METASTAZ BİYOLOJİSİ Dr. İbrahim H. Güllü Hacettepe ÜniversitesiTıp Fakültesi İç Hastalıkları Anabilim Dalı Medikal Onkoloji Ünitesi

2 METASTAZ BASAMAKLARI I. Angiogenezis II. İnvazyon: 1- Ayrılma (Detachment) 2- Tutunma (Attachment) 3- Proteoliz 4- Hücre migrasyonu III. İntravasküler faz: Konakçı savunma mek.ları IV. Extravazasyon

3

4 METASTAZ BASAMAKLARI I. Angiogenezis II. İnvazyon: 1- Ayrılma (Detachment) 2- Tutunma (Attachment) 3- Proteoliz 4- Hücre migrasyonu III. İntravasküler faz: Konakçı savunma mek.ları IV. Extravazasyon

5 Normal yapı Anormal yapı 5 Referans: McDonald DM et al. Nat Med. 2003;9:

6 6

7 ANJİOJENEZ BASAMAKLARI 1.Vazodilatasyon 2.Bazal membran ve Extrasellüler matriksin PROTEOLİZİ Anjiojenik faktörlerin salınımı TÜMÖR 3. Endotel hücrelerinin Proliferasyonu ve migrasyonu 4. Lümen oluşumu (tüp formasyonu) 5. Maturasyon

8 ANJİOJENİK MOLEKÜLLER VEGF (A,B,C,D,E... ) VEGF-A: 121, 145, 165, 183,189, 205, PDGF, EGF, bfgf, TGF- Angiotropin, angiogenin IL-3 ve 8 TNF-, TGF- VCAM-1, HGF/SF, Nitric oxide

9 9

10 VEGF VEGF bfgf TGFβ-1 VEGF bfgf TGFβ-1 PLGF VEGF bfgf TGFβ-1 PLGF VEGF bfgf TGFβ-1 PLGF PD-ECGF PD-ECGF Pleiotrophin Sürekli VEGF ekspresyonu 3 10

11 VEGF VEGF reseptörü Damar geçirgenliğini artıırır Endotel hücrelerin çoğalmasını sağlar Endotelyal filizlenme Lamelipodi-filopedi oluşumu başlar

12 VEGF: Anjiogenezde Anahtar Molekül VEGF VEGFR e bağlanma ve aktivasyon P P P P PLC PI3-K FAK Ras PKC AKT IP3 Paxillin MAPK Sağkalım Proliferasyon Migrasyon

13 VEGF Etkisi ENDOTELYAL FİLİZLENMELER 13 13

14 ENDOTELYAL FİLİZLENMELER Uyarlanmıştır, Baluk İzin alınarak basılmıştır, Current Opinion in Genetics & Development.

15 VEGF damar gelişimini indükler 02:30 00:00 00:30 01:00 01:30 02:00 00:00 00:30 01:00 01:30 02:00 02:30 Uyarlanmıştır,Gerhardt İzin alınarak basılmıştır, Rockefeller University Press. Copyright Reference: Gerhardt H et al. J Cell Biol. 2003;161:

16 Endotel Hücresi Mezenkimal hücre (perisit) 16

17 Normal Anormal Perisitler (kırmızı) endotel (yeşil) ile sıkı ilişki içindedir Perisitler düzensiz bir biçimdedir ve endotel ile bağlantısı zayıftır

18 Mevcut tümör damar ağı, tümörü besler 4 18

19 Negatif regülatörler Pozitif regülatörler Anjiojenez Dengesi

20 ANJİYOJENİK DÖNÜŞÜM Küçük tümör (1 2mm çap) avasküler sessiz Büyük tümör vasküler metastatik potansiyel Anjiyojenik geçiş

21

22 METASTAZ BASAMAKLARI I. Angiogenezis II. İnvazyon: 1- Ayrılma (Detachment) 2- Tutunma (Attachment) 3- Proteoliz 4- Hücre migrasyonu III. İntravasküler faz: IV. Extravazasyon

23 Hücresel Adezyon Molekülleri (CAM) 1. Integrin ler 2. Selectin ler 3. lg-like superfamily 4. Cadherin ler 5. Annexin ler CAM : 1. Downregulation (Örn: Cadherin ler ) 2. Upregulation (Örn: İntegrin ler)

24 İNVAZYONDA ADEZYON MOLEKÜLLERİ 1. AYRILMA ( detachment ) Kanser hücresinin primer tümörden ayrılması CADHERİN ler azalarak rol oynar 2. TUTUNMA ( attachment ) Matrikse, subendotelyal bazal membrana ve endotel hücrelerine tutunma INTEGRIN, SELECTIN, ANNEXİN, Ig benzeri adezyon molekülleri vb.ler artarak rol oynar

25 E-CADHERIN (Epitelyal cadherin, uvomorulin) Kateninlerle birlikte invazyonu engeller Meme, mide, kolon, baş-boyun tümörlerinde prognostik faktör E-Cadherin Ab veya antisense RNA invazyon ve metastaz artar

26

27 INTEGRIN ler Transmembranöz proteinlerdir. Alfa ve beta peptid zincirleri vardır. Hücre-hücre, hücre-matrix ilişkilerinde önemli Hücre içinde mikrofilementlere sıkıca bağlıdır Melanom, meme, kolon ca Integrin ekspresyonu ile metastaz arasında korelasyon gösterilmiştir.

28 Soluble Adezyon Molekülleri CAM lerinin soluble formları tanımlanmıştır M. Melanomda metastaz ve kötü prognozla ilişkili bulunmuşlardır Baş-boyun tümörlerinde lokal invazyon - metastazla korelasyon bulunmuştur GİS tümörlerinde, karaciğer ve periton metastazı ile korelasyon gösterilmiştir

29 İNVAZYON BASAMAĞINDA TÜMÖR DAMARLARININ ÖNEMİ Hücre dizilimi düzensiz Heterojen ve anarşik hücreler Anormal bazal membran Geniş porlar 29

30 Tümör damarlarında anormallikler Normal kan damarları Tümör kan damarları Matürasyon faktörleri Büyüme faktörleri (VEGF) Büyüme faktörleri yok Sıkı epitel bağlantısı Destek hücreleri Sızıntılı Daha az destek hücresi Jain R. Nat Med 2003;9: Carmeliet P. Nat Med 2003;9:

31 Tümör damarlarında anormallikler Normal damar* Sıkı endotelyal bağlantılar Tümör damarı Genişlemiş hücreler arası boşluk ve üst üste binen endotelyal hücreler Tümör damarı Altta yatan bazal membran iplikçikleri

32 Güle Güle!! Tümör Hücreleri Proteolitik enzimler Metastatik Hücreler Angiogenik faktörler Endotel İNVAZYON

33 33

34

35 METASTAZ BASAMAKLARI I. Angiogenezis II. İnvazyon: 1- Ayrılma (Detachment) 2- Tutunma (Attachment) 3- Proteoliz 4- Hücre migrasyonu III. İntravasküler faz: Konakçı savunma mek.ları IV. Extravazasyon

36 PROTEOLİZ Proteoliz için gerekli başlıca enzim grupları: A. Metalloproteazlar (MMP) I. Interstisyel kollagenazlar II. Gelatinazlar III. Stromelysinler B. Plazminogen aktivatörleri C. Katepsinler

37 Matrix Metalloproteazlar Collagenazlar MMP-1 Fibriller kollajenler (Tip-I, Tip-III ) Gelatinazlar MMP-2 Tip-IV kollajen MMP-9 Tip-IV kollajen Stromelisinler MMP-3 Fibronektin, laminin Membran tip MT-MMP Prokollajenaz aktivatörü

38 Matrix Metalloproteazlar 1. Collagenase lar MMP- 1, 8, Gelatinase lar MMP- 2, 9 3. Stromelysin ler MMP- 3, 7, 10, 11, 12, 26 4.Membran type(mt) MMP- 14, 15, 16, 17, 24, Non-classified MMP- 19, 20, 21, 23A, 23B, 27, 28

39 MMP İnhibitörleri Tümör hücrelerinin invazyonlarını engellerler.. Anjiojenezi de inhibe ederek tümör büyümesini ve metastazı engellemektedirler

40 Tümör İnvazyonu Anjiojenez Bazal Membran ECM

41 I. Endojen MMP İnhibitörleri TIMP ler Aktive MMP ile kompleks oluşturarak proteolizi dolayısıyla invazyonu ve metastazı engellerler En önemlileri TIMP-1 ve TIMP-2 dir TIMP-1 in rekombinant protein ve gen transferi yoluyla da tedavi amaçlı kullanımları denenmektedir

42 II. Eksojen MMP İnhibitörleri Batimastat ( BB-94 ) Geniş spektrumlu ilk sentetik MMP inhibitörü Marimastat ( BB 2516 ) 2. generasyon MMP inhibitörüdür Neovastat Köpek balığı kıkırdağından elde edilir AG 3340 ( Promastat ) BAY (Baymastat) Oral tetrasiklin anologları

43 PLAZMİNOGEN AKTİVATÖRLERİ Tissue Plazminojen Activator ( t-pa ) Urokinase-type Plazminojen Activator ( u-pa ) İnaktif plasminogeni aktif plazmin enzimine çevirirler. Plazmin, geniş spektrumlu bir proteazdır: Fibrin, fibronektin, laminin, prokollagenaz gibi proteinleri degrade eder

44 CATHEPSİN PROTEAZLAR Cathepsin D: Aspartyl proteaz Cathepsin D, meme kanserlerinde önemli prognostik faktör Cathepsin B ve L: Cystein proteaz

45

46 METASTAZ BASAMAKLARI I. Angiogenezis II. İnvazyon: 1- Ayrılma (Detachment) 2- Tutunma (Attachment) 3- Proteoliz 4- Hücre migrasyonu III. İntravasküler faz: Konakçı savunma mek.ları IV. Extravazasyon

47 HÜCRE MİGRASYONU-I Motilite için epithelial-mesenchymal transition (EMT) kavramı var. TGF-beta anahtar molekül

48

49 HÜCRE MİGRASYONU-I Motilite (Motogenic) faktörleri: Tümör hücresi ve stromal hücrelerce salınır 1- Scatter Factor ( HGF/SF ): Fibroblastlarca sentezlenir. HGF/SF düzeyi metastazla korelasyon göstermektedir

50 HÜCRE MİGRASYONU-II 2- Autocrine Motililty Factor(AMF: Autotaxin) Faktor ve reseptörü tümör hücresince sentezlenir Ençok çalışma melanom hücreleriyle yapılmıştır 3- Epitaxin ( EDMF): epitelyal hücrelerin motilitesini sağlar 4- Sarkotaxin (SDMF) 5- PETA3/CD151 ( Tetrospanin )

51

52 METASTAZ BASAMAKLARI I. Angiogenezis II. İnvazyon: 1- Ayrılma (Detachment) 2- Tutunma (Attachment) 3- Proteoliz 4- Hücre migrasyonu III. İntravasküler faz: IV. Extravazasyon

53 İNTRAVASKÜLER FAZ Konakçı Savunma mekanizmaları: TIL, LAK, IL ler ( IL-10, IL-12* ), IFN lar vb. Metastatik Trombüs ve Anti-koagulan tedaviler İnsanlarda faz III çalışma: Kemoterapi metastaz Kemoterapi + Antikoagulan tedavi metastaz

54 Cytolytic T Lymphocyte (CTL) Tumor cell Killed ( lysed ) tumor cell ± 20 min (in vitro)

55 Konakçı / tümör defans Metastatik hücreler Damar Heparin Warfarin Desmopressin Ancylostoma Caninum Trombüs

56

57 METASTAZ BASAMAKLARI I. Angiogenezis II. İnvazyon: 1- Ayrılma (Detachment) 2- Tutunma (Attachment) 3- Proteoliz 4- Hücre migrasyonu III. İntravasküler faz: Konakçı savunma mek.ları IV. Extravazasyon

58 EXTRAVAZASYON Endotel hücrelerine tutunma Endotel hücrelerinde retraksiyon Bazal membrana adezyon Bazal membrananın dissolusyonu Tümör hücre migrasyonu

59

60

61 Metastaz-organ tropizmi Anotomik ilişkili metastaz: Akciğer Ca. beyin Kolon Ca. Karaciğer Anatomik ilişkili olmayan (organ tropizmi): mide Ca. over Akciğer Ca. surrenal Üveal M. Melanom Karaciğer

62 Metastaz-organ tropizmi A. Lokal solubl faktörler ve reseptörleri Chemoattractant Cytocines, Chemokines CXC, CX3C, CC, C CXCR, CXC3R, CCR, XCR B. Lokal Growth faktörler ve hormonlar Seeds and Soil Hipotezi (metastatic cells and stromal microenviroment)

63 BMS (MDX1338) Anti-CXCR4 mab Blood vessel ne marrow Bone CXCL12 CXCR4 Tumor cell Hematopoietic niche CXCR4 is a transmembrane, G- protein coupled receptor (G- PCR) in the CXC chemokine receptor family. Binding of CXCR4 by its ligand, CXCL12 activates chemotaxis and mediates migration of hematopoietic cells 23 The CXCR4/CXCL12 pathway plays a key role in cancer proliferation, migration and adhesion, invasion and metastasis, angiogenesis, and cell survival 24,25

64 Dinlediğiniz için teşekkürler

65 METASTAZLA İLGİLİ GENLER RAS onkogeni ETS 1, RAF, FOS, FMS: RAS-dependent pathway i kullanırlar

66 METASTAZLA İLGİLİ GENLER CAPL/mts 1: Proteini myosine bağlanır Motiliteyi artırarak etki eder Metastatik meme Ca hücrelerinde yüksektir.. Çalışma: Normal meme epitel hücrelerine CAPL/mts-1 gen nakli ile metastatik fenotip oluşturulmuştur

67 METASTAZLA İLGİLİ GENLER Osteopontin (OP): Ca bağlayan glikoprotein, Gly-Arg-Gly-Asp-Ser sekansı integrine bağlanır: adezyon artar.. Çalışma: Fibroblast osteoblastlara OP gen nakli adezyon ve migrasyon artar..

68 TÜMÖR / METASTAZ SUPRESSOR GENLER 1. Nm 23 (nm 23 H1) 2. p53 (p21 waf1/cip1) 3. RB geni 5. WDNM-1 6. FHIT Çalışma: Melanoma ve meme Ca hücrelerine nm23 nakli, P53 defektif kanser hücrelerine wt p53 nakli ile metastaz azalır

69

70 SON Dinlediğiniz için teşekkür ederim