Kanserin Moleküler Temeli ve Genel Cerrahi Uygulamalar ndaki Önemi

Transkript

1 BÖLÜM 48 Kanserin Moleküler Temeli ve Genel Cerrahi Uygulamalar ndaki Önemi Dr. Ayfle Ayhan, Dr. Hiroshi Ogawa GENET K ZEDELENME, KANSERE PRERD SPOZ SYON, A LEV KANSERLER Kanserin hücre büyümesi, ölümü, hatta yafllanmas ve DNA tamiri genleri gibi çeflitli genetik de ifliklikler sonucu geliflti i düflünülmekte, karsinojenlere maruziyet sonras ortaya ç kabildi i bilinmektedir. Mutasyonlar kal tsal olabilece i gibi eksojen nedenlerle de olabilir. Genellikle kanser insidans yaflla birlikte artar, çünkü insanlar yaflland kça, hücre transformasyonuna kadar ilerleyen çeflitli genetik zedelenmelerle karfl laflma olas l artar. Bir hücrenin tam transformasyonu için onkogen aktivasyonu ve tümör bask lay c gen inaktivasyonu ya da DNA tamir genleri ve apoptoz genlerini de ilgilendiren birçok genetik de iflikli in oluflmas n n flart oldu u düflünülmektedir (1). Hastalar s k olarak ailedeki kanserli akrabalar n düflünüp kendi kanser olma ihtimalinin ne kadar oldu unu sorar. Bugünkü bilgilere göre her ne kadar toplumdaki kanserlere neden olan genetik de iflikliklerin ço u sonradan kazan lm fl (akkiz) ise de, kanserle ilgili genlerdeki kal tsal mutasyonlar n da kanser nedeni oldu u gayet iyi bilinmektedir, bu tip sorulara çok dikkatli ve iyi inceleyerek cevap vermek gerekir. Örne in akci er kanseri ço unlukla aç k ve seçik olarak sigara ile iliflkili iken, akci er kanserli hastalar n sigara içmeyen ana-baba-kardefllerinde akci er kanseri mortalitesi (bu kiflilerde pasif içiciligin etkisi yads namasa da), kontrollerden dört kat fazlad r. Üstelik kansere neden olan kal tsal mutasyonlar kanser hastalar n n %10 undan az nda bulunur. Buna ra men kanserin kal tsal predispozisyonu, bu hastal n patogenezini anlamam za son derece yard mc olmufltur. Kansere genetik predispozisyonu üç s n fta toparlayabiliriz (2-5): Otozomal Dominant Geçiflli Ailevi Kanser Sendromlar Tek bir otozomal dominant genin kal t m ile tümör geliflen kanser sendromlar nda mutasyonlar, genelde tümör bask lay c genlerde oluflan nokta mutasyonlar d r. Çocukluk ça retinoblastomas bu grubun en iyi örne idir. Kal tsal kanser sendromlar nda genelde tümör seçici olarak baz organ ve dokularda yerleflme e ilimi gösterir, inkomplet penetrans ve de- iflken gen ekspresivitesi olabilir (Tablo 48-1). DNA Tamirinin Defekti Nedeni le Oluflan Sendromlar DNA tamir mekanizmas bozuklu u nedeni ile DNA stabilitesi kaybolur, bu grup hastal klar genellikle otozomal resesif kal t m gösterir. Xeroderma pigmentozum ve Ataksi -Telenjiektazi bu gruptad r. En s k rastlanan kanser predispozisyonu sendromu olan HNPCC (kolon, ince barsak, endometrium ve over kanserlerine yatk nl kla giden Lynch sendromu) otozomal dominant geçifllidir ama bu gruptad r (5). Ailevi Kanserler Yukar da bahsedilen kal tsal sendromlar n d fl nda baz ailelerde kesin geçifl yolu belirgin olmayan bir kanser yatk nl gözlenir. Ailevi kanserleri karakterize eden özellikler erken yaflta görülmeleri, indeks hastan n iki veya daha fazla birinci derece yak n nda ortaya ç kmas ve senkron veya metakron, multipl ya da bilateral kanserlerin görülmesidir. Bu gruptaki kanser yatk nl muhtemelen çok say da düflük penetransl allelin etkisi ile oluflmaktad r (2,4). Bununla birlikte, önemli olmas nedeni ile tekrar etmek istedigimiz bir konu, yukar da tan mlanan kanserle iliflkili genlerin taranmas n n, hangi fertte kanser geliflece inin bilinmesi ve buna karfl önlem al nmas aç s ndan (ailevi medüller tiroid kanser nde ret mutasyonlar n n saptanmas d fl nda) bugün için tedavi ve prognozda yarar sa layamad d r, çünkü bu genlerin penetrans tam olarak anlafl lm fl de ildir. Akkiz kanserlerde oldu u gibi mutasyon tafl y c kiflilerde geliflen ailevi kanserler de ek genetik de iflikliklerin birikimi sonucu geliflmektedir. Hangi organda tümör olaca n kestirmenin mümkün olmamas yan s ra henüz önlem için gelifltirilmifl bir ilaç da yoktur. Kal tsal Olmayan Predizpozisyonlar Ailevi ya da kal tsal olmayan predizpozisyonlara gelince, söylenebilecek en güzel söz kansere yakalanmamak için en kesin yol hiç do mamakt r, yaflamak kansere yakalanma riski ile gider cümlesi olabilir. Baz çevresel, davran flsal ve klinik durumlar kanser riskini art r r. Örne in kronik iltihap ve regenerasyon ile giden durumlar yan s ra pernisiöz anemi, solar keratoz, vulva lökoplakisi gibi baz non-neoplastik durumlar kanser ile çok yak n iliflkili olduklar ndan prekanseröz olarak isimlendirilirler. Kazan lm fl (akkiz) kanserlerde ise genetik de ifliklikler genellikle çevresel etkenlerle olmaktad r ve bu etkenler viral (örne in HPV-serviks kanseri; HBV-hepatosellüler kanser...), kimyasal (metilasyon, deaminasyon, DNA hidrolizi s ras nda endojen mutasyonlar), fiziksel (ultraviyole fl nlar ) olabilir. Ayr ca sigara duman n n da pek çok kansere neden oldu u bilinmektedir. Bununla birlikte kanserlerin ço- unda direkt bir neden-sonuç iliflkisi henüz ortaya konulamam flt r (2). 1

2 2 TEMEL CERRAH TABLO Baz Kal tsal Ailevi Kanser Sendromlar Sendrom smi Gen Kromozom Predominant Kanser Otozomal Dominant Sendromlar Ailevi meme-over Retinoblastoma Familial Polipozis Koli Li-Fraumeni Wilms Tümör MEN2 MEN1 HNPCC (Herediter nonpolipozis kolorektal kanser) Cowden Sendromu Von Hippel Lindau Otozomal Resesif, DNA Tamir Defekti ile lgili Sendromlar Xeroderma Pigmentozum Ataksi telenjiektazi Bloom sendromu Fankoni anemisi Ailevi Kanserler (Ailevi s kl k var ama kal tsal predispozisyon henüz bilinmiyor) Meme Over Pankreas BRCA1 BRCA2 Rb APC p53 WT1 ret hmsh2 hmlh1 hpms1 hpms2 PTEN VHL XP ATM BLM FANC AtoM 17q21 13q12 1q14 5q21 17q13 11p13 10q11 11q13 2p16 3p21 2q31 7p22 10q23 3p25 9q,3p,19q,15p 11q22 15q26 15 farkl gen meme-over, kolon, tuba meme, over, tuba, prostat Retinoblastom, sarkomlar Kolorektal, tiroid Meme, sarkom, beyin, mide, vb. Böbrek Tiroid, feokromasitom Adrenal, pankreas adac k En çok kolorektal, endometrium, over, hepatobilier, ureteropelvik, beyin, deri. hmsh2 ve hmlh1 için ilaveten deri ekleri Hamartoma+endometrium, meme, tiroid vasküler, böbrek-rcc Bazal veya skuamöz, deri, melanoma Lenfoma, lösemi, karsinom Lenfoma, lösemi, karsinom, çocuk ça AML, MDS KANSER N MOLEKÜLER TEMEL Malign tümörler her ne kadar genelde makroskopik, mikroskopik ve genetik materyel bak m ndan farkl l klar gösterseler de, kendi aralar nda büyüme ve biyolojik davran fllar n belirleyen baz -karakteristik- özellikleri paylafl rlar (2,3,6). ster kal tsal ister çevresel etkenlerle olsun, temelde hücrenin genetik materyelini ilgilendirdi i için, kanser genetik bir hastal k olarak kabul edilmektedir. Karsinogenezdeki ana mekanizmalar n özünde, hücredeki öldürücü olmayan genetik zedelenme bulunur. Bu DNA zedelenmesi (yani mutasyon) kimyasal-radyasyon-virusler gibi çevresel etkenlerle sonradan olabilece i gibi, germ hücreleri ile de kal t labilir. Böylece uygun ve yeterli bir genetik zedelenmeye u rayan hücreler klonal olarak ço al r (yani tümörler monoklonaldir) tümörü oluflturan klon içerisindeki hücreler otonom hareket eder ve her hücrede bu s rada instabilite nedeniyle oluflan ilave genetik de ifliklikler aras nda bulunan h zl büyüme, damarlanmay indükleme, invazyon ya da metastaz yapma, konakç direnç mekanizmalar ndan kaçabilme, antineoplastik ilaçlardan etkilenmeme gibi özellikeri olan hücreler di erlerinden daha üstün olup büyüme flans kazanacak ve onlardan oluflan klonlar sayesinde tümör zaman içerisinde klonlar içinde klonlar halinde büyümeye devam edecektir. Bu biyolojik olay, bafllang çta monoklonal olan tümörün art k klinik olarak tespit edilebilir hale geldi inde heterojen bir hücre popülasyonundan oluflmas na neden olur (7). Fonksiyonlar hücre proliferasyonu ile ilgili dört farkl tip gende de ifliklik; k saca proliferasyounu indükleyenlerde aktivasyon, bask layanlarda inaktivasyon; hücrenin programl ölümünü ilgilendiren genler (apoptoz genleri) ve DNA tamir genlerinde bozulma sonucunda oluflturmaktad r. Karsinogenez, çok say da mutasyonun birikimi ile giden, fenotipik düzeyde oldu u gibi, genetik bak mdan da çok basamakl bir olayd r (6) (fiekil 48-1). Normal Hücre Ço almas ve Tümör Büyümesinin Biyolojisi Hücrenin genetik materyelinde oluflan de ifliklikler esas olarak anormal proliferasyona yol açt ve kanserin esasta bir anormal proliferasyon oldu unu düflünerek, normal proliferasyon ve ilgili genler ile, tümör hücresinin büyüme biyolojisini k saca hat rlamak yararl olacakt r. Bir hücre popülasyonunda bulunan hücre say s n etkileyen en önemli faktörler proliferasyon h z ve ölüm h z d r. Anormal proliferasyonun engellenmesi ise DNA sentezinin ve hücre bölünmesinin engellenmesi ile olmakad r. Hücre için ço alman n uygun ya da gerekli oldu u durumlarda ise inhibitör mekanizmalar engellenir ve büyüme/proliferasyon sinyalleri aç a ç kar. Normal Hücre ve Tümör Hücresi Ço almas Karfl laflt rmas Normal hücre proliferasyonu ancak o hücrenin ve o hücrenin bulundu u organ n uygun koflullar nda, çevresel uyaranlar n

3 Bölüm 48 Kanserin Moleküler Temeli ve Genel Cerrahi Uygulamalardaki Önemi 3 fiek L Karsinogenezde temel mekanizmalar TABLO Normal Hücre Proliferasyonu Basamaklar Hücrenin proliferasyon için karar vermesi, ilgili ve gerekli molekülleri sentezlemeye haz rlanmas Büyüme faktörlerinin sentezlenmesi ve yeni sentezlenen büyüme faktörünün -kendisine has- büyüme faktörü reseptörüne ba lanmas Proliferasyon sinyalinin bu reseptörlerden, sinyal iletici moleküller arac l yla nükleusa tafl nmas Nükleusta DNA eflleflmesi/ço almas da uygun oldu u koflullarda hücrenin nükleusu taraf ndan karar verilerek oluflan kontrollü- bir olayd r. Basite indirgeyerek özetleyelim (3,8) (Tablo 48-2). Bu basamaklar incelendi inde flu sonucu ç karabiliriz: Baz hormonlar da dahil omak üzere, hücre d fl yerleflimli büyüme faktörleri; transmembran nitelikteki büyüme faktörleri reseptörleri; intrasitoplazmik sinyal iletici moleküller ve nükleer transkripsiyon faktörleri onkogenik aktivasyon sonucu uyar ld klar nda hücre büyümesini indükler. Görüldügü üzere genin hücre içi lokalizasyonu ile fonksiyonu aras nda bir iliflki yoktur. Yine hücresel lokalizasyona bak lmaks z n proliferasyonu engelleyici genlerde kay p varsa hücre proliferasyonu engellenemeyece inden hücre anormal proliferasyona yönlenecektir. Hücre siklusunda görevli moleküllerden siklinler ve siklin ba ml kinazlar n aktive edici mutasyonlar onkogen, cdk inhibitörleri ise tümör bask lay c gen fonksiyonunu taklit eder. Hücrenin programl ölümünü ilgilendiren apoptotik ve antiapoptotik genler yan s ra DNA tamiri ile ilgili genlerdeki defektler sonucu da benzer de ifliklikler kaç n lmazd r. Di er bir deyimle onkogen dedi imiz genler hangi yerleflimde ya da hangi fonksiyonla olursa olsun afl r uyar lma sonucu, tümör bask lay c genler ise fiziksel veya fonksiyonel olarak kaybolma sonucu hücrede anormal proliferasyona neden olan genler olarak tan mlanabilir. Bu genler asl nda normal proliferasyonda görev almakla birlikte karsinogenez s ras nda oluflan mutasyonlar nedeniyle anormal proliferasyona neden olacak fonksiyon kazanmaktad rlar: Özetle, onkogenlerin bu aktive edici fonksiyonlar genellikle nokta mutasyonu, translokasyon veya gen

4 4 TEMEL CERRAH amplifikasyonlar gibi genetik de iflikliklerle; tümör bask lay - c genlerin ise delesyon veya nokta mutasyonu gibi fonksiyon kayb na neden olan genetik de iflikliklerle olufltu unu söyleyebiliriz (2,3). Tümör Büyümesinin Biyolojisi, Tümör Hücre Büyüme Kineti i Tümör do al hikayesini anlamak, tümör büyümesini etkileyen faktörler ile klinik ve tedavi cevaplar na etkisini ilgilendirdi inden, tümör biyolojisinde oldukça önem tafl r. Bu olay basamaklara ay racak olursak, tümör hücresinin büyüme kineti i, s ras yla hücrenin transformasyonu, ço almas (proliferasyon), damarlanma özellikleri, invazyonu ve metastaz olarak özetlenebilir. Tümör hücre büyüme kineti inden k saca bahsedildikten sonra transformasyon, hücre ço almas ile ilgili faktörler, invazyon ve metastaz sonraki bölümde detayl olarak anlat lacakt r. Tümör Hücre Büyüme Kineti i Tümörler sonsuz ço alan bir dinamo de ildir. Klinik olarak tesbit edildiklerinde hayat sikluslar n n önemli bir k sm n tamamlam fllard r. Bu durum kanser tedavisinde en önemli sorundur ve kanserin erken tan s n n önemli olmas n n esas nedenidir. Tümör büyüme h z ; tümör hücrelerinin bölünme h z, tümör kitlesi içerisinde ço alan hücre fraksiyonu ve tümör hücrelerinin ölüm h z olmak üzere esasta üç ana faktöre ba- ml d r. Hücre siklusu tümörlerde anormal hale gelen Rb, p53, siklinler gibi moleküllerce kontrol edilir, bu nedenle sanki tümör hücrelerinin hücre siklusu normal hücrelerden daha k sa imifl gibi düflünülebilirse de, asl nda tümör hücrelerinin bölünmesi için geçen zaman normal hücreninkine eflit, hatta daha uzundur. Malign tümörlerde tüm tümör hücrelerinin bölünmekte oldu unu düflünmek de bir di er yanl flt r: her ne kadar tümör büyümesinin çok çok erken dönemlerinde durum böyle ise de, klinik olarak tesbit edilebilir hale gelen bir tümörde en h zl büyüyen tümörlerde dahi- büyüyen yani bölünen fraksiyon (büyüme fraksiyonu) %20 ye ancak yaklafl r. Sonuçta tümör büyüme h z, hücre bölünme h z ve kayb aras ndaki denge ile orant l d r. Kayba neden, replikatif havuzu beslenme yetersizli i, farkl laflma ya da istirahat faz na dönme gibi çeflitli nedenlerle terkeden hücrelerdir. Tümör hücre kineti i çal flmalar ndan elde edilen sonuçlar bize h zl büyüyen tümörlerde hem ço alma hem de apoptoz h z n n çok yüksek oldu unu gostermifltir, tabiidir ki tümör büyüdü üne göre proliferasyon h z apoptoz h z ndan büyük olmal d r. Tümörün büyüme h z genelde farkl laflmas ile orant l d r, malign tümörler benign tümörlerden çok daha h zl büyürler. Bununla birlikte bir bebe in ana karn nda büyümesinin, en malign tümörden dahi çok daha h zl oldu unu unutmamak gerekir. Konuya dönersek, hormonal stimulasyon, damarlanma ve bugün için bilemedi imiz pek çok faktör de tümör büyümesini etkiler. Ayr ca antikanser ajanlar n özellikle -bölünen hücrelere- etki etmesi nedeniyle büyüme fraksiyonunun yüksek olmas kemoterapi ve radyoterapiye cevapta önem tafl r (2,9). Tümör Hücresinin Ço almas le lgili Genler Bu bölümde s ras yla hücrenin kendi kendine yeterli büyüme sinyallerini veren genler, yani onkogenler ; büyümenin dizginlenmesine duyars zl a ve yafllanmadan kaç fla neden olan genler, yani tümör bask lay c genler ; apoptozu regüle eden, apoptozdan kaç fla neden olan genler ve s n rs z ço alma potansiyeline neden olan telomerler ve telomeraz genlerinden bahsedilecektir. Hücrenin Kendi Kendine Yeterli Büyüme Sinyalleri: Onkogenler Biraz önce bahsedilen bilgiler do rultusunda onkogenler sadece ve sadece anlat m kolayl sa lamak için yerleflimlerine göre- hücre d fl (büyüme faktörleri), hücre yüzeyi (büyüme faktörü reseptörleri), sitoplazmik (sinyal iletici moleküller) ya da nükleer yerleflimli moleküller olarak s n flan p anlat lacakt r. Büyüme Faktörleri ve Büyüme Faktörleri Reseptörleri Büyüme faktörleri çevre hücrelerden veya bizzat tümör hücresinden salg lanm fl olabilece i gibi endokrin hormonlar da büyüme faktörü olarak görev yapabilirler; mutasyona u ray p tümör geliflimine neden olanlar ONKOGEN, hücrenin proliferasyonundan sorumlu ve mutasyona u ramam fl eflde erleri ise PROTOONKOGEN olarak isimlendirilir. Bir tümör hücresinin hem büyüme faktörünü, hem de o büyüme faktörüne has reseptörü salg lamas o tümör hücresinin OTOKRIN büyümesine; ve otokrin büyüme varl da genelde o tümörün daha agresif biyolojik davran fl na neden olmaktad r (10-18). Büyüme faktöründe mutasyon olmad durumlarda sinyal iletiminde rol oynayan di er genlerdeki mutasyonlar (orn RAS) büyüme faktörü genlerinde daha fazla ekspresyona neden olup afl r miktarda büyüme faktörü üretimine neden olabilir. Ancak bu olay tek bafl na neoplastik transformasyon için yeterli de ildir. Büyüme faktörü reseptörleri yap sal olarak genelde her biri kendine has büyüme faktörünü ba layan hücre d fl parça; hücre zar boyunca uzanan transmembranöz parça ve tirozin kinaz aktivitesi olan sitoplazmik parçalardan oluflmaktad r. Tirozin kinaz aktivitesi uyar lmas ; sinyali, sinyal iletici moleküller arac l yla nukleusa iletir. Reseptörler onkogenik hale gelince, büyüme faktörü ba lanmas n gerektirmeyen kal c bir aktivasyon oluflur, yani mutant reseptörler ard arkas kesilmeyen ço alma sinyalleri verir (2,3,6,11-14,16,17). Çeflitli büyüme faktörleri, kendilerine has reseptörleri ve baz kanserlerde görülen de ifliklikleri Tablo 48-3 te özetlenmifltir. Büyüme faktörü reseptörleri; mutasyonlar, gen rearranjmanlar ya da afl r ekspresyon (over-expression) fleklinde aktive olabilmektedir. Büyüme faktörlerinin normal formlar n n afl r ekspresyonu, mutasyonlar ndan daha s k görülür. Bu afl - r ekspresyon bazen gendeki amplifikasyona -gen kopyas ndaki say ca art fla- efllik eder. En s k görülen afl r ekspresyon, EGF reseptör ailesi fertlerini (EGFR1=c-erb B1; EGFR2=c-erb B2; EGFR3=c-erb B3; cripto, amfiregülin, vb.) ilgilendirmektedir (11-13,16). Örne in c-erbb2 geni (Her2/neu geni) meme, over, akci er, kolon ve mide kanserleri baflta olmak üzere

5 Bölüm 48 Kanserin Moleküler Temeli ve Genel Cerrahi Uygulamalardaki Önemi 5 TABLO Tümörlerde S k Mutasyon Gösteren Büyüme Faktörleri, Reseptörleri, Sinyal leticiler, Nükleer Proteinler ve Siklus Regülatörleri Büyüme Faktörü Mekanizma De ifliklik Gösterdi i Tümör Epidermal büyüme faktörü (EGF) afl r ekspresyon mide, kolorektal cripto, amfiregülin, (CR-1,AR) afl r ekspresyon mide, kolorektal Heregulin-EGFR2 (c-erbb2) afl r ekspresyon over, endometrium, meme Transforming büyüme faktörü-alfa (TGF-α) afl r ekspresyon over, mide Insülin benzeri büyüme faktörleri (IGF-1 2) afl r ekspresyon over, mesane, kolorektal Makrofaj-koloni stimüle edici faktör (M-CSF) afl r ekspresyon endometrial, over Hepatosit Büyüme Faktörü (HGF) afl r ekspresyon mide, serviks, over Fibroblast Büyüme Faktörü (FGF-hst-1) afl r ekspresyon mide, mesane, meme, melanom Büyüme Faktörü Reseptörleri EGFR (erbb1) amplifikasyon astrositom, osteosarkom, özofagus (skuamöz) c-erbb2 amplifikasyon meme, akci er, serviks, endometrium, over, HGFR (c-met) afl r ekspresyon mide, serviks, over M-CSFR (fms) nokta mutasyonu lösemiler, endometrium ret nokta mutasyonu MEN2A, B, FMTC, papiller tiroid Sinyal ileticiler Mekanizma Görüldü ü Tümör GTP ba lay c proteinler (ras) nokta mutasyonu kolon, pankreas, akci er, serviks, endometrium Nonreseptör Tirozin Kinaz (abl) translokasyon KML, ALL Nükleer Regülatör Protein Mekanizma Görüldü ü Tümör myc translokasyon Burkitt, özofagus (skuamöz), serviks Siklus Regülatörü Mekanizma Görüldü ü Tümör Siklin D amplifikasyon meme, karaci er, over Siklin E overekspresyon meme CDK4 amplifikasyon melanom,sarkom p27 kay p over (seröz ca) ve birçok tümör insan adenokarsinomlar n n ço unda amplifikasyon gösterir ve meme, mide, over, endometrium, serviks kanserlerinde kötü prognozun habercisidir. Hatta anti c-erbb2 (Herseptin) bugün klinikte mide ve meme kanserlerinde kullan labilen tedavi seçenekleri aras na giren moleküllerden biridir. Sinyal letici Moleküller Büyüme faktörünün kendine has reseptörüne ba lanmas ile ortaya ç kan prolilferasyon sinyali, sitoplazma boyunca nükleusa kompleks bir sinyal iletim mekanizmas yla ulaflt r l r. ço unlu u hücre d fl ndan gelen sinyalleri nükleusa iletmede stratejik yerleflim olan hücre zar iç yapra nda yer alan, biyokimyasal yap s heterojen bu grup onkogenlere en iyi örnek, kolorektal neoplaziler baflta olmak üzere insan neoplazilerinde en s k rastlanan onkogen olma özelli ini tafl yan ras molekülüdür (2,5,6). nsan tümörlerinin %10-20 sinde mutant RAS proteini saptanmakla birlikte bu oran kolon, pankreas ve tiroid kanserlerinde çok daha yüksektir. RAS molekülü, G proteinleri ailesinden olup normal proliferasyonda inaktif RAS (GDP ba lar) aktive olunca (GTP ba lar) sinyali nukleusa iletip derhal defosforile olarak inaktif forma geçerken, mutasyon nedeniyle inaktive olamad durumlar olan malignitelerde tekrarlayan ve s n rs z bir proliferasyon sinyali iletme durumunda kalacakt r. ras gen mutasyonlar genellikle genin 12, 13 ve 61 kodonlar n ilgilendirmektedir. Ayr ca ras molekülü, yukar da bahsedildi i uzere EGF ve PDGF gibi büyüme faktörleriyle de iliflki içerisindedir, hücre siklusu regülasyonunda da görev yapar. ras a ilaveten, ras sinyal iletim yolunun BRAF ve MAP kinase gibi di er molekülleri de kanser hücrelerinde benzer fonksiyonel de iflikliklerle sonuçlanan mutasyonlara u rayabilir. Pek çok kanserde mutant oldu undan, üzerinde çok çal fl lmas na ra men henüz klinik kullan m için umut verici bir anti-ras moleküler tedavisi mevcut de ildir(27). Reseptör Olmayan Tirozin Kinaz Molekülleri Reseptör tirozin kinazlar gibi reseptör olmayan tirozin kinazlar da kromozom rearranjman ve translokasyonlar ile füzyon geni oluflturarak daimi enzim aktivitesine neden olur, kronik myeloid lösemide görülen ve Philadelphia kromozomunun parças olan abl geni en güzel örnektir: bcr-abl füzyon geninin tirozin kinaz aktivitesini önlemek için tasarlanan imatinib mesilat ise özellikle kronik myeloid lösemilerin tedavisinde kullan lan ve ça de ifltiren ilaçlardan biridir. Nükleer Transkripsiyon Faktörleri Sinyal iletiminde hedef nükleusta DNA replikasyonu oldu una göre, esas görevi DNA replikasyonu ve hücre bölünmesi olan nukleus yerleflimli moleküller de karsinogenezde son derece önemlidir. myc, jun, fos, rel gibi transkripsiyon faktörü olup siklin genleri gibi büyümeyi indükleyen genleri regüle eden bu genler, hücrenin mitotik döngü içerisinde problemsiz ilerlemesini sa layan moleküllere en iyi örneklerdir. Hücrelerin büyüme

6 6 TEMEL CERRAH faktörleriyle iletiflimi sonras nükleer transkripsiyon faktörleri çok k sa sürede artmakta ve uyar ld klar nda, ürünleri özel DNA regülatör bölgelerine ba lanarak DNA replikasyonu ve hücre bölünmesine neden olmaktad r. myc geni amplifikasyon ya da translokasyon fleklinde mutasyona u rar. myc molekülü sentezlenir sentezlenmez nükleusa tafl n r, bu s rada max molekülü ile heterodimer oluflturur. myc-max heterodimerlerinin potent bir transkripsiyon aktivatörü olmalar nedeniyle, myc-max ba lanmas n engelleyen mutasyonlar onkogenik aktiviteyi azaltmaktad r. Üstelik, mad isimli di er bir regülatör protein de max a ba lanabilmekte ve max-mad heterodimerleri transkripsiyonu bask lmaktad r. Di er bir deyimle, transkripsiyon aktivasyonu sadece c-myc e de il, max ve mad proteinlerinin varl ve miktar na da ba l d r. myc molekülü ile ilgili çok önemli di er bir konu da, sadece hücre büyümesini konrol eden bir molekül olmay p apoptoz ile de iliflkili olmas d r. Yaflam sinyallerinin (büyüme faktörlerinin ve hormonlar n) yetersiz kald ya da olmad durumlarda myc aktive olup hücreyi apoptoz ile ölüme de götürmektedir. Bunlar d fl nda myc geni taraf ndan modüle edilen çok say daki hücre fonksiyonu aras nda hücreleraras adhezyon azalmas, motilite art m, telomeraz aktivitesi art m, protein sentezi art m gibi hücrenin h zla ço almas na katk da bulunan metabolik de ifliklikler de bulunmaktad r. K saca, onkojenik myc, persistan ekspresyon oluflturup neoplastik transformasyona efllik etmekte, apoptozla hücre ölümüne giden yola da açamamaktad r. c-myc amplifikasyonu meme, kolon, akci er ve serviks kanserinde görülmektedir (2,3,6). Hücre Siklusu Regülatörleri, Siklin ve Siklin Ba- ml Kinazlar Hücre siklusu regülasyonunu, hücre döngüsünün tüm fazlar nda ortamda bulunmalar, yap m ve y k mlar n n döngüsel olmas nedenleriyle siklin ismi verilen moleküller ile siklusun sadece baz dönemlerinde ortaya ç karak siklinlere ba lanan ve onlar y kan siklin ba ml kinaz (CDK) molekülleri sa lar. Ço alma sinyalleri, siklin+siklin ba ml kinaz kompleksi oluflunca Rb gen ürününü fosforile ederek, ortamda inhibitör moleküllerin bulunmad durumlarda hücre proliferasyonuna neden olurken, hücre proliferasyonunu engelleyen bir durum varl nda cdk inhibitörlerinin (CDKI) ifle kar flmas yla hücre proliferasyonunu engelleyeceklerdir (fiekil 48-1). Di er bir deyimle siklinler CDK art m na neden olurken; CDKI, CDK azalmas na neden olarak hücre döngüsünde negatif kontrol oluflturur. CDKI ailesinin bir grup üyesi (p21, p27, p57-yani CIP/WAF ailesi) tüm CDK lar genel olarak inhibe ederken; p15, p16, p18 ve p19 seçici olarak siklind/cdk4 ve siklind/cdk6 kompslekslerini inhibe eder, ikinci grup INK4 proteinleri olarak adland r l r. Bu k sa bilgilerin fl nda siklin ve CDK aktivitesi regülasyonunu bozan mutasyonlar n hücre proliferasyonuna neden olacaklar aç kt r. SiklinD geni afl r ekspresyonu meme, özofagus ve karaci er baflta olmak ve over kanseri de dahil olmak üzere pek çok kanserde, cdk4 amplifikasyonu ise melanom, sarkomlar ve glioblastomda s k görülmektedir. CDKI molekülleri genellikle bir çok insan malign tümoründe mutantt r ya da susturulmufltur. Ayr ca siklind art fl ile birlikte giden p27 kayb, meme ve over kanserlerinde gerek sa kal m gerekse kemoterapi cevab nda ba ms z bir prognostikatördür. p16ink4a ise serviks non-neoplastik lezyonlar ile intraepitelyal neoplazilerin ay r m yan s ra intraepitelyal neoplazilerin karsinoma progresyonunu öngörmede önem tafl r. Son y llarda p27 molekülünün tümör hücre migrasyonunda da önemli rolü oldu- unu bildirilmektedir (19). Anlafl lan bu moleküller zaman içerisinde daha detayl incelendikçe, iliflkili olduklar di er molekülleri ve bugün bilmedi imiz fonksiyonlar n çok daha iyi anlayabilece iz. Hücre döngüsü regülasyonunu takiben k saca CHECK- POINT ad verilen hücre döngüsü polisleri olan kontrol noktalar na de inelim. Biri G1/S di eri ise G2/M geçisinde olmak üzere iki adet checkpoint vard r. S faz, döngünün geri dönüflü olmayan noktas d r: Hücre ço alma karar verince G1/S noktas nda DNA zedelenmesi olup olmad kontrol edilir, e er zedelenme varsa döngü beklemeye al n p DNA tamir mekanizmalar harekete geçirilir, zedelenmenin tamir edilemedi- i durumlarda ise hücrenin programl ölümü yani apoptoz mekanizmalar devreye girer. E er kromatidler hala ayr lmam flsa DNA zedelenmesi, replikasyondan sonra da tamir edilebilir. G2/M noktas ise DNA replikasyonunun tamamlanm fl oldu unu monitorize eder ve hücrenin emniyetli bir flekilde mitoza girip kromatidlerin ayr lmas na f rsat verir. Radyasyona maruz kalan hücrelerde bu nokta özellikle önem tafl r: Hücre döngüsünün checkpoint noktalar düzgün fonksiyon görebilmek için DNA zedelenme alg lay c (RAD ailesi, Ataksi telenjiektazi gen ailesi) ve bu sinyali iletici moleküller (CHK kinaz ailesi) yan s ra p53, p21 gibi efektör moleküllere ihtiyaç gösterir. Bahsedilen hücre döngüsü checkpoint komponentlerindeki bozukluklar, kanser hücrelerindeki genetik instabilitenin en önemli nedenidir (2,3,6,20). Büyümenin Dizginlenmesine Duyars zl k, Yafllanmadan Kaç fl: Tümör Bask lay c Genler Onkogenler aktive olduklar nda hücre proliferasyonunu uyar rlarken, tümör bask lay c genler hücre proliferasyonunu engellerler, bir anlamda fren olufltururlar. Asl nda ana fizyolojik fonksiyonlar tümör oluflumunu engellemek de il, normal hücre proliferasyonunu durdurmak oldu undan Tümör bask lay c gen tabiri yanl flt r denebilir. Gene de bu terim, söz konusu moleküllerin ilk kez tümörlerde bulunup tan mlanmalar ve kay plar n n tümöre yol açmas nedeniyle hala aynen kullan lmaktad r. Tümör bask lay c genler aras nda ilk kez retinoblastom geni tan mlanm fl, Knudson un iki darbe hipotezi- ile bir tümör bask lay c genin tamamen fonksiyonunu kaybetmesi için her iki allelinin de inaktive olmas gerekti i öngörülmüfltü. Bugün için bu kural n baz tümör bask lay c genler için flart olmad n da biliyoruz (NF-1 ve APC gibi). Rb geni d fl nda üzerinde en çok çal fl lan tümör bask lay c genler aras nda p53 geni, adenomatozis polipozis koli (APC) geni, Nörofibromatozis 1 ve 2 genleri (NF-1 ve NF-2), meme-over kanseri 1 ve 2 (BRCA-1, BRCA-2) vb say labilir (2,3,6,20) (Tablo 48-4). Büyümenin dizginlenmesinde bozukluk, karsinogenezdeki temel de iflikliklerdendir. Asl nda, normal flartlarda bir hücrede onkogen ekspresyonu, o hücreyi tümör bask lay c genler sayesinde ya kal c bir hücre döngüsü

7 Bölüm 48 Kanserin Moleküler Temeli ve Genel Cerrahi Uygulamalardaki Önemi 7 TABLO Baz Tümör Bask lay c Genler, Fonksiyonlar ve Kay plar n n S k Görüldü ü Tümör Tipleri Yerleflim Gen Fonksiyon Somatik Mutasyonundaki Tümör Kal tsal Mutasyonundaki Kümör Hücre yüzeyi Sitoplazmik Nükleus Di er TGF-βReseptör E-kadherin NF-1 NF-2 APC/β-catenin PTEN SMAD2 ve 4 Rb p53 WT-1 p16/ink4a BRCA-1 BRCA-2 FHIT Büyüme dizginleyici Hücre adhezyonu ras sinyal dizginleyici? sinyal iletim dizginleyici PI3K sinyal iletimi TGF-βsinyal iletimi siklus regülatörü siklus/apoptoz regülatörü nükleer transkripsiyon CDKI DNA tamir DNA tamir Fragil Histidin Triad Kolon Mide, meme, kolon Schwannoma Schwannom ve meningiom Mide,kolon,özofagus, pankreas Endometrial ve prostat kolon ve pankreas retinoblastom, meme, kolon, over pekçok kanser Wilms tm pankreas, meme, özofagus, over özofagus, mide? Ailevi mide NF-1 & sarkom NF-2, meningiom FAP/kolon Cowden sendromu? Retinoblastom Li-Fraumeni send. Wilms tm malign melanom /meme ve over / meme, mide? arrestine götürür, ya da ço alma potansiyeli olmayan iyi farkl laflm fl bir hücreye dönüfltürür. Biyokimyasal ve fonksiyonel olarak tümör bask lay c genlerin ifllevleri henüz onkogenlerinki kadar detayl olarak anlafl labilmifl de ildir, ama zaman içerisinde farkl görevleri ve di- er moleküllerle iflbirlikleri konusunda bilgimiz artmaktad r. Yine yerleflimlerine göre inceleyelim. Hücre Yüzey Reseptörleri Hücre yüzeyinde yer al p büyümeyi dizginleyen genler, büyümeyi inhibe eden faktörlerin reseptörleri (örn. TGF-βR), veya kadherinler gibi hücreleraras iliflkiyi sa layan (adhezyon) moleküller olabilir. TGF-β n n reseptörlerine ba lanmas ile CDKI uyar l r ve büyümeyi engelleyici gen ürünleri sentezlenir. TGF-β kuvvetli bir proliferasyon inhibitörüdür, ancak sadece TGF-β molekülünün kendisi de il, bu yolak boyunca bulunan di er moleküller [TGF-β reseptörleri, R-SMAD molekülleri ile efektör CDKI (p21 ve p15)] ya da TGF-β sinyallerinin represe ederek etki gösterdi i siklin ve CDK molekülleri mutasyonlar da benzer sonuca götüren nedenler olacakt r. Kolon, mide ve endometrium kanserlerinde TGF-β Tip II reseptör mutasyonlar izlenirken, pankreas kanserinde SMAD4 inaktivasyonu vard r; pankreas kanserlerinin tamam nda ve kolon kanserlerinin %80 inden ço unda mutlaka TGF-β yola- n n en az ndan bir komponenti mutantt r. Kadherinler de epitelyal hücre adhezyonunda görev alan moleküllerdir ve kay plar hücrenin lokal invazyon ve metastaz n kolaylaflt r r. Özofagus, kolon, meme ve over kanserinde E-kadherin ekspresyon kayb s kt r. Ayr ca E-kadherin kayb ailevi mide kanseri yatk nl na neden olur (2,5,6,20-24). Sinyal letimi le lgili Genler NF-1 ve APC/β-catenin bu kategoride yer al r. Ailevi olarak söz konusu genlerin birer alleli eksik do an kifliler, tümör bask lay c gen kavram na bir anlamda ayk r düflecek flekilde fenotipik olarak normal fertlerden farkl d rlar: NF-1 yoklu unda nörofibromlar APC yoklu unda ise kolonda yüzlerce hatta binlerce adenomatöz polip gelifltirirler; bu benign tümörlerde ayn genlerin ikinci allellerini de etkileyen ilave mutasyonlar ile bu benign neoplazmlar malign neoplaziye dönüflür. APC geni etkisini, sitoplazmadan nukleusa geçerek hücre bölünmesini sa layan myc, siklind gibi ço almay uyaran genlerin sentezlenmesine neden olan β-katenin molekülüne ba lan p onu parçalamakla yapar. APC inaktivasyonu β-katenin düzeylerini art r p hücrenin ço almas na neden olmaktad r. Ayr ca APC proteini hücre adhezyonu ve migrasyonundan da sorumludur. Kromozom 5q yerleflimli bu gen sadece ailevi polipozis sendromlar nda de il, sporadik kolorektal adenom ve karsinomlar n oluflumunda ve kolorektal karsinogenezin erken döneminde de rol oynar (1,2,5,6,21). NF-1geni ürünü olan nörofibromin, ras proteininin sinyal iletimini regüle eder. K saca, normal proliferasyonda GDP ba layan inaktif ras aktive olunca GTP ba lamakta ve sinyali nukleusa iletir iletmez derhal defosforile olarak yeniden inaktif forma geçmektedir. Bu basamakta nörofibromin GTPaz aktive eden bir protein olarak aktive ras molekülünün inaktif hale geçmesinde önemli rol oynar, yani; NF-1 tümör bask lay c gen ürünü yoklu unda ras molekülü aktif halde kalacak ve anormal proliferasyona yol açacakt r (2,3). Yine NF2 genindeki germline mutasyonlar Neurofibromatozis Tip2 ye neden olur. NF2 ürünü merlin (ya da neurofibromin2) eritrosit membran proteini ile benzerlik gösterir. Her ne kadar merlin bozuklu u ile karsinogenez iliflkisi tam olarak bilinmiyor ise de merlini olmayan (ya da bozuk olan) hücrelerde hücreleraras kontakt molekülleri bozuktur ve hücreler, bu yoldaki sinyallerle ulaflan büyüme bask lay c sinyallere de duyars zd r (3). Transkripsiyon/Hücre Siklusu Regülatörü Nükleer Tümör Bask lay c lar Rb, p53, BRCA-1 ve 2, Wilms tümör bask lay c geni gibi önemli tümör bask lay c gen ürünleri nükleer yerleflimlidir. lk keflfedilen, bu nedenle üzerinde en çok çal fl lan tümör bask lay c gen olan Rb bir nükleer fosfoproteindir. Her hücre tipinde mutlaka eksprese olur. Aktif hali az fosfor tafl yan yap - dad r ve E2F ailesi transkripsiyon faktörlerini ba layarak

8 8 TEMEL CERRAH hücre bölünmesini engeller. Fosforu siklin ve CDK komplekslerinden alarak hiperfosforile olmas ile Rb inaktive olmakta ve E2F faktörlerini ba layamamas ; E2F transkripsiyon faktörünün aç a ç kmas na ve hücrenin G1 faz ndan S faz na geçifle imkan vermektedir. Ayr ca normal-hipofosforile Rb, hem histonmetiltransferaz ve histon deasetilaz ve gibi E2F ba ml kromatin biçimleyen proteinlerle de iliflkide oldu undan, kromatini, transkripsiyon faktörlerine yan ts z kalacak flekilde biçimleyerek, hem de hücre bölünmesini engelleyen CDKI proteinlerinden p27 stabilizasyonunun kontrolunda yer alarak hücre döngüsünü durdurmada önemli etki yapar. Hücre bir kere S faz na girerse büyüme faktör stimülasyonu olmasa da bölünmeye devam eder, M faz nda ise Rb molekülünden fosfor al narak tekrar defosforile/az fosforile hale getirilmektedir. Ailevi Rb gen delesyonlar nda erken yaflta, bilateral ve multipl retinoblastomlar, daha az da osteosarkomlar oluflmaktad r. Somatik Rb mutasyonlar ise meme, mesane kanserleri, glioblastom ve akci er küçük hücreli kanserlerinde bildirilmifltir. Her hücrede Rb bulunmas ve hücre siklusundaki önemli görevi göz önüne al nd nda insan kanserlerinde inaktive edici Rb gen mutasyonlar n n neden daha fazla olmad düflünülebilir, ancak bu mutasyonlara çok benzeyecek flekilde RB protein kayb n taklideden di er gen bozukluklar varl nda Rb kayb n n flart olmad gayet aç kt r: asl nda ya siklind/cdk4 gibi RB fosforilasyonunu kolaylaflt rarak veya CDKI inaktivasyonu ile siklin/cdk aktivitesini art rarak etki eden mutasyonlar ya da Rb mutasyonlar insan kanserlerinin hemen tümünde mevcuttur (2,20,23). nsan kanserlerinde en s k de iflikli e u rayan tümör bask lay c gen olan p53 geni 17p13.1 bölgesinde yer al r. p53 nokta mutasyonlar, zaman zaman di er allelde kay plarla ile birlikte giderken, zaman zaman da tek alleli ilgilendirse bile oluflturdu u baz nokta mutasyonlar n n sonucu üç boyutlu (konformasyon) de ifliklikleri ile normal alleldeki fonksiyon kayb na da neden olacak flekilde inaktive eder. p53 mutasyonlar kolon, meme, akci er, over gibi organlar n karsinomlar nda %50 ve daha fazla görülür, ayr ca sarkom, lösemi ve lenfomalar, sinir sistemi tümörlerinde de s k olarak görülmektedir(25). Ailevi defektler Li-Fraumeni sendromu olarak bilinen, erken yaflta ve multipl ailesel kanserlere neden olur. p53 mutasyonlar n n insan tümörlerinin pek ço unda bulunmas, bu genin ürünü olan proteinin (TP53) kanser oluflumunda önemli bir koruyucu görevi yapt n göstermektedir (26). p53 ün birbiriyle çok yak ndan iliflkili üç görevi hücre siklusunu geçici olarak durdurmak, hücre yafllanmas da diyebilecegimiz kal c olarak durdurmak ya da programl hücre ölümü yani apoptozu tetiklemek; sonuçta fonksiyonu, genetik olarak hasar görmüfl hücrelerin ço almas n engellemektir. TP53, p53 geni ürünü protein olup nükleusta yer al r ve hücre proliferasyonu ile ilgili, di er pek çok geni kontrol eder. Rb geninden farkl olarak her hücre proliferasyonunda görev almaz, sadece acil durumlarda, genetik zedelenmelerin varl nda (örne in UV, radyasyon ya da mutajenik kimyasallar gibi nedenlerle DNA hasar oldu unda) ya da hipokside görev bafl na geçer. Hasarda p53 proteni hücrede birikir ve ilgili hücreyi hücre siklusunun G1 faz nda durdurur; hasar onar lana kadar da etkin kal r. Bununla birlikte DNA hasar onar lmam fl ise p53 molekülü, (bir k sm p21 cdki molekülü arac l ile) iliflkide oldu u apoptoz genlerinden bax n uyar lmas na ve DNA s hasarl hücrenin apoptoz ile ölümüne neden olur (2-6,25-30) (fiekil 2). p53 ün son y llarda keflfedilen yeni bir fonksiyonu ise baz proliferasyon öncüsü ya da anti-apopto- fiek L 2. (a,b). Normal (vahfli tip) ve anormal (mutant) p53 muhtemel fonksiyon mekanizmalar

9 Bölüm 48 Kanserin Moleküler Temeli ve Genel Cerrahi Uygulamalardaki Önemi 9 tik genlerdeki represyondur, bu etkiyi mikrorna(mir- NA) lar üzerinden yapar: p53, mir34 ailesinin yap m n aktive eder, mir34 ailesi ürünleri ise siklinler gibi proliferasyon öncüsü ya da bcl2 gibi antiapoptotik genlerin mrnas nda ilgili bölgelere ba lanarak yap mlar n engeller. mir34 micrornalar hem p53 regülasyonu için gerekli, hem de p53 ün bir çok fonksiyonunu tekrarlayan moleküller oldu undan p53 regülasyonundaki önemleri büyüktür (31). K sacas p53, genom bütünlü ü ve sa laml n n sigortas d r. Genom bütünlü ü yukar da da bahsedildi i gibi indirekt olarak sa lan r: DNA hasar varl ve onar m n yeterlili i konular ndak bilgileri ATM/ATR (Ataksi-telenjiektazi genleri); DNA zedelenmesine temel cevap olarak G1 faz sonunda görülen hücre siklusu arresti ile DNA tamiri p21 (CDKI) ve GADD45 (Growth Arrest DNA Damage 45); hücre yafllanmas ile eflde er kal c hücre siklusu arresti CDKI ve E2F hedefi genler, DNA zedelenmesinin ortadan kald r lamad durumlarda gereken apoptoz ise bax, BBC3 gibi genler ile etkileflime girerek baflar l r. E er p53 allellerinden biri kal tsal veya kazan lm fl olarak kaybolmufl, di eri de mutant ise p53 hücrede birikse de anormal protein fonksiyon görmeyece inden hücre proliferasyonuna engel olamayacak ve DNA hasarl bir flekilde hücre proliferasyona devam edecektir. p53 molekülü inaktivasyonu için mutasyon olmas flart de ildir. Adenovirüs E1B proteini p53 molekülüne ba lanarak onun aktive etti i transkripsiyonu engeller, HPV E6 proteini de p53 protein molekülünü y kar ve hasar karfl s nda proliferasyon engelleyici fonksiyonunu ortadan kald r r. Nitekim bahsetti imiz etki ayn virüsün Rb proteinine ba lanarak inaktivasyonuna yol açan E7 molekülü üzerindeki etkisi ile birlikte serviks karsinogenezinde son derece önemli bir basama oluflturmaktad r. K sacas p53 molekülü ya mutasyonlarla inaktive oldu unda, ya da mutant olmamas na ra men viral partiküller taraf ndan ba lanarak parçaland nda fonksiyonunu yitirir. Bunlara ilaveten mutant olmad halde p53 fonksiyon kayb na neden olan di er bir olay MDM2 (murine double minute, insan eflde eri hdm) proteinine ba lanmas d r (32). Bu tip inaktivasyonlarda MDM antagonistleri ile p53 fonksiyonunun geri döndürülmesi bilim adamlar n n yo un çal flma konular ndan birisidir. p53 ailesinin di er fertleri olan p63 ve p73ün keflfi sayesinde p53 kollaboratörleri ile ilgili bilgiler genifllemifl olmakla birlikte kendi aralar nda belirgin bir cross-talk yapan bu kompleks a n oyuncular hakk ndaki bilgiler henüz oldukça s n rl - d r. p63 çok katl yass epitel ve p73 özellikle kemoterapi sonras ortaya ç kt klar ndan etkileri daha doku-spesifik gibi görünmektedir. Meme kanserinden edindi imiz bilgilere göre, her üç molekülün de baz lar transkripsiyon aktivatorü di- erleri ise dominant negatif etki yapan ve kendi aralar nda dengeli ve etkileflen bir koro oluflturan de iflik izoformlar vard r (2,33). 17q bölgesinde BRCA1 geni ve 13q bölgesinde de BRCA2 geni vard r ve isimlerinden de anlafl laca gibi meme ve over kanseri dahil pekçok kanserin oluflumunda önem tafl r. BRCA1 gen mutasyonu tafl yan bir fertte hayat boyunca meme kanserine yakalanma flans %60; over, prostat ve kolon kanserine yakalanma riski de yüksektir. BRCA2 mutasyonu tafl yan kiflilerde ise erkek meme kanseri, over kanseri, pankeras ve larinks kanserine yakalanma flans yüksektir. Bununla birlikte, meme kanserlerinin sadece %5-10 kadar ailevidir ve BRCA1 ve 2 genleri ailevi olan kanserlerin tamam ndan de il %80 kadar ndan sorumludur. Buna karfl l k sporadik meme kanserlerinde BRCA1 ve 2 gen kayb gözlenmez (34-36). BRCA1 ve 2 gen fonksiyonlar da henüz tam olarak anlafl lm fl de ildir. Her iki gen ürünü de nükleusta yer almakta ve transkripsiyonda regülatör görev ald klar düflünülmektedir. Bu genlerin ürünü olan proteinlerin Rad 51 isimli çift sarmal DNA n n radyasyon sonras tamirinin regülasyonunda görev alan bir genle iliflkili olmas, bir anlamda DNA onar m ndan da sorumlu olduklar n düflündürmektedir. Di er bir deyimle bu genler hücre büyüme ve proliferasyonundan direk olarak sorumlu olmasa da mutasyonlar DNA replikasyonunda hatalara neden olaca ndan hücre büyüme ve proliferasyonundan direk olarak sorumlu olan genlerde defektlere neden olur. Son yay nlar, BRCA2 gen ürününün Fankoni anemisinin bir tipinden sorumlu olan FANCD1 oldu unu göstermifltir. Ayr ca di- er Fankoni ürünleri ve ataksi telenjiektazi (ATM) gen ürünleri de BRCA1 proteini ile iliflkiye girmektedir. Bu nedenle konjenital anomaliler, progresif kemik ili i yetmezli i ve kansere yakalanma flans n n artt bir sendrom olan Fankoni anemisinden sorumlu di er genlerin meme kanseri ile iliflkisinin araflt r lmas son günlerde önem kazanm flt r (37,38). Di er Tümör Bask lay c genlerden PTEN, FHIT ve VHL k saca özetlenecek olursa (2): Kromozom 10 uzun kolunda yer alan (Phosphatase and TENsin Homolog) geni endometrium, meme, prostat kanseri ve glioblastomda kay p göstermektedir. Hem protein hem de lipid fosfatazd r. Etkisini PI3K/AKT yolu üzerinden yapar. Bu yol normalde büyüme faktörlerinin reseptör tirozin kinazlara ba lanmas sonras RAS/JAK/STAT yolu ile birlikte uyar l r: PI3K, PDK yi aktive eder, o da fonksiyonlar çok önemli olan serin/threonin kinaz AKT yolunu uyar r: AKT, p53 te ve apoptozda bahsetti imiz BAD ve MDM2 gibi çok say da substrat fosforile etmesinin yan s ra hücrenin yaflam n uzatmakta, ayr ca tüberoz skleroz tümör bask lay c gen kompleksini (TS1/TS2) inaktive etmektedir. Her ne kadar kazan lm fl PTEN fonksiyon kayb çeflitli kanserlerde en çok görülen PI3K/AKT sinyal yolu aktivatörü ise de, PI3K dahil bu yolda bulunan ceflitli elemanlardaki mutasyonlar topluca düflünürsek kanserlerde en s k mutasyon gösteren yol oldu u fikrine ulaflaca m zdan, bu yol ve bu yolu hedefleyen moleküler ilaçlara son y llardaki artan ra betin nedenini kolayca anlayabiliriz (39,40). FHIT: 3p14 yerleflimli bu tümör bask lay c gen frajil bir kromozom bölgesidir (Fragile HIstidine Triad) ve daha ziyade ekzojen karsinojenler taraf ndan delesyon sonucu inaktive oldu u düflünülmektedir. FHIT geninin kodlad protein hidrolaz aktivitesi olan bir oligofosfatt r (ApnA) ve hücre diferansiyasyon ve apoptozunda fonksiyonu olan ekstra ve hücre içi sinyal ileticidir. FHIT gen ekspresyonu kayb n n meme, mesane, serviks, pankreas ve Barett zemininde geliflen özofagus adenokanserlerinde tümörün ilerlemesi ile iliflkili oldu u bildirilmifltir (2,3,41).

10 10 TEMEL CERRAH Von Hippel Lindau (VHL): Üçüncü kromozomun k sa kolunda yer alan bu gen ailevi renal kanserler, feokromasitoma ve ve sanral sinir sistemi hemanjioblastomlar, retina anjiomlar ve renal kistler ile karakterlidir, sporadik renal hücreli kanserlerle de birlikte olabilir. Apoptozu Regüle Eden Genler- Apoptozdan Kaç fl Neoplastik hücrelerin ço alabilmesi icin sadece büyümeyi indükleyen genlerin aktivasyonu ya da büyümeyi dizginleyen genlerin inaktivasyonu yeterli olmaz, ayn zamanda programl hücre olümünü regüle eden genlerde de bozukluk olmas yani kanserli hücrenin ço almak için apoptoz engelini de aflmas flartt r. Normal flartlar alt nda genomu zedelenen hücre, programl olarak ölmeye sürüklenerek mutant hücrelerin ço- almas engellenmektedir. Apoptoz regülatörü genler (ço u b harfi ile bafllayan üç harfli genler) mitokondriden sal nan ve sitokrom C arac l ile apoptozu regüle eden gen gurubudur; apoptozu indükleyen (apoptotik: ölüm agonistleri) ya da engelleyen (antiapoptotik: ölüm antagonistleri) genlerdir. Homodimer ya da kompetitif heterodimerler oluflturan bu iki gen ailesi aras nda antagonistlerin agonistlere oran hücrenin apoptotik bir stimulusa nas l cevap verece ini tayin eder. Apoptotik gen ailesi üyeleri aras nda bax, bak, bcl-x S, apoptozu engelleyen antiapototik gen ailesi üyeleri bcl2, bcl -X L yan s ra bad, bid gibi apoptotik ve antiapoptotik proteinler aras ndaki dengeyi regüle eden genler bulunur. Bir tümör bask lay c olmakla birlikte ayn zamanda apoptoz regülatörü olan p53ün etkisi, düzeltilemeyen DNA hasar varl nda hücre ço almas na engel olmak ve hasarl hücreyi ortadan kald rmak için, apoptotik bax genini indüklemesinden kaynaklanmaktad r. Yine nükleer transkripsiyon faktörü onkogenler aras nda say l rken apoptozla iliflkisinden bahsedilen myc geni ise, ancak ortamda yeterli büyüme faktörü varsa hücreyi proliferasyona götürebilmekte, yoksa proliferasyon olamamakla kalmay p in vitro ortamda hücreler apoptoza sürüklenmektedir. Bununla birlikte apoptoz regülasyonu her zaman mitokondrial proteinler arac l yla olmaz. fas onkogeninin ligand na ya da Tümör Nekroze edici Faktörün (TNF) kendi reseptörüne ba lanmas, sitotoksik T hücrelerinden Garanzim B salg lanmas ; mitokondrial enzimlerin sitokrom C üzerinden indirek uyard bafllang ç ve infazc kazpazlar direkt olarak uyarmaktad r. Kaspaz terimi, bu enzim ailesinin c (cistein proteaz), aspaz (molekülü aspartik asit bölgesinden kesebilme) katalitik özelliklerini gösterir. Kaspaz ailesi hücre ölümündeki yer al fl s ras na göre bafllang ç (apaf-1 molekülünü ba layan kaspaz 9 ile fas-fas ligand iliflkisi ile aktive edilen kaspaz 8) ve infazc bireylerden oluflmaktad r. Bafllang ç kaspaz tetiklenince enzimatik ölüm program h zl ve s ral bir flekilde aktive edilir ve infazc kaspazlar, özellikle kaspaz 3 aktivasyonu ile hücre iskelet proteinleri ile nükleer matriks proteinleri y k l r (1-3,6,23,25,42,43). S n rs z Ço alma Potansiyeli: Telomeraz, Telomer ve Kanser Normal flartlar alt nda hücreler belli bir say da bölünmeden sonra terminal art k bölünmeyen- bir duruma gelir. Bu bir anlamda gençlik ve bölünebilme yafllanma ve bölünememe davran fl n n kromozom uçlar nda bulunan telomer isimli, hücrenin bölünmesini ve ömrünü sayan saat olarak kabul edilebilecek özel yap lar sayesinde kontrol edildi i düflünülmektedir. Normalde her hücre kere bölünebilmekte, daha sonra bölünme kapasitesini yitirerek yafllanma faz na girmektedir; burada fonksiyon her bölünmede telomerlerin k salmas, belli bir k salma sonras ise DNA tamir mekanizmalar taraf ndan çift sarmal DNA hasar olarak alg lan p, p53 ve Rb ürünleri arac l ile hücre döngüsünün durdurulmas yla sa lan r. Buna karfl l k, germ hücreleri gibi bölünmesi sürekli devam etmesi gereken hücrelerde telomeraz enzimi bulundu undan telomer k salmas ile bafl edilebilmekte, hücrelerin ard fl k flekilde ço almas na imkan sa lanmaktad r. Telomerlerin k salmas na ra men hücrenin ço almaya devam etmesi, kromozom instabilitesini art rarak tümor progresyonuna katk da bulunur. p53 ya da Rb mutasyonlar ile hücre döngüsü kontrol noktalar n n inaktif hale getirildi i durumlarda hücreyi korumak için kromozomlar n k sa uçlar ucuca eklenerek hücre kurtar lmaya çal fl l r, ancak bu hatal tamir sistemi daha da yeni DNA hasarlar na yol açar ve kromozom instabilitesi ortaya ç kar. Di er bir tabirle, tümör hücresinin sonsuz ço almas için büyüme kontrolunun kayb yeterli de ildir, ayn zamanda hücre yafllanmas ile bafl edilmesi ve kromozom instabilitesi de gereklidir. E er kriz an nda hücre telomeraz aktivitesini sa layabilirse ölümden kaçabilir, ancak telomeraz aktivasyonu öncesi genomik instabilite s ras nda çok say da mutasyonun birikmesi nedeni ile hücre maligniteye ilerlemekten kaçamaz. Kanserlerin %80 inden ço unda anormal telomeraz aktivitesi sonucu oluflan bir telomer korunmas vard r, baz kanserlerde ise DNA rekombinasyonu arac l ile oldu u düflünülen alternatif telomer uzama mekanizmalar bildirilmektedir, böylece tümör hücreleri uzun yaflar ve daha çok bölünebilir (1-3,6,20,21,23, 44). Tümör Damarlanmas : Anjiogenezis Yukarda sayd m z tüm anormallikler mevcut olsa da, e er solid bir tümörün damarlanmas yoksa 1-2 mm den daha fazla büyümesine imkan yoktur. Gerek oksijen ve besin, gerekse at klar n diffüzyon yoluyla geçmesi maksimum 1-2 mm mesafeye hitabetti inden normal dokularda oldu u gibi, tümörler de oksijen ve besin sa lamak ile at klar n at l m için damarlanmaya ihtiyaç gösterir. Damarlanma hem tümör büyümesi hem de metastaz oluflumunda çok önemlidir, damarlanmas iyi olmayan tümör nekroza gider. Bununla birlikte bu damarlanma, normalde gördü ümüz damarlanmadan farkl l klar gösterir: damar duvarlar kuvvetli de ildir, afl r geçirgendir, dilatedir, iliflkileri rastgeledir (2,6,45). Damarlanma sadece hücre beslenmesini sa lamakla kalmaz, endotelden sal nan çeflitli büyüme faktörleri sayesinde de tümör büyümesi indüklenir. Damarlanma için gerekli faktörler hem bizzat tümör hücrelerinden hem de makrofajlar ve di- er iltihap hücrelerinden salg lanmaktad r. Bu faktörler aras nda özetle insulin benzeri büyüme faktörü (IGF), PDGF say labilir. Tümör büyümesinin erken dönemlerinde damarlanma yoktur ve tümör in situ olarak y llarca kalabilir. Anjiogenik

11 Bölüm 48 Kanserin Moleküler Temeli ve Genel Cerrahi Uygulamalardaki Önemi 11 faktörlerin sal n m ya da inhibitörlerin ortadan kalkmas ile damarlanma bafllar, bu faktörler tümör hücrelerinin kendisi yan s ra stromal hücreler ve makrofajlardan da salg lanabilir. Pek çok proteaz ekstrasellüler matrikste depolanan bfgf salg layabilirken, potent angiogenez inhibitörleri olan angiostatin vaskülostatin ve endostatin s ras ile plazminojen, kollagen ve transthyretin parçalanmas ile ortaya ç kmaktad r. Oksijenin nisbi olarak biraz da olsa azalmas oksijene hassas bir transkripsiyon faktörü olan HIF-α (hipoksinin indükledigi gen) ortaya ç k p VEGF ve bfgf gibi çeflitli angiogenik sitokinlerin salg lanmas n aktive eder. Bu faktörler tümöre do ru endotel büyümesini uyar r. VEGF ayn zamanda dolayl olarak Notch sinyal yolunu da uyararak yeni damarlar n dansitesini ve dallanmas n da regüle eder. Gerek angiogenik gerekse antianjiogenik faktörler, kanserde s kl kla mutasyon gösteren genler tarafindan regüle edilmektedir: Mesela normal hücrelerde mutant olmayan p53, antianjiogenik bir molekül olan trombospondin 1 i indükleyerek ya da VEGF gibi anjiogenik molekülleri bask layarak angiogenezi önler. Bu nedenlerle yukar dan beri bahsedilen p53 özelliklerine ilaveten, burada da p53 kayb n n angiogenezis için uygun bir ortam oluflturdu u görülmektedir. Ayr ca VEGF in mutant RAS-MAPkinaz yolundan da indüklenebildi i anlafl lm flt r. bfgf ve VEGF tümörlerde s kl kla eksprese olduklar ndan BEVACIZUMAB isimli monoklonal anti- VEGF antikoru son zamanlarda kullan ma girmifl ve çeflitli kanserlerde kullan lmaya bafllam flt r. Ayr ca NOTCH aktivasyonunu inhibe eden bir baflka antikor stratejisi daha kabullenilmifltir (1-3,21,23,31,39). Tümör nvazyon ve Metastaz Metastaz, tümör hücrelerinin primer tümörden farkl bir bölgede yerleflip ikincil tümör oluflturmas d r. Bu özellik benign tümörleri malign tümörlerden ay ran en önemli fark olup çok basamakl tümör progresyonunun sonra gelen ama önemli basamaklar ndand r. nsan tümörlerinin ço u primer neoplazm n etkilerinden dolay de il, yayg n metastazlar nedeni ile ölüme neden olmakta ve metastaz, tedavi baflar s zl klar n n baflta gelen nedenini oluflturmaktad r. Asl nda metastaz primer tümörden hücrelerin vücut boflluklar na dökülmesi yoluyla da olabilmektedir ama metastaz denince ço unlukla akla lenfatik yolu ile lenf nodlar na ya da kan yolu ile vücut organlar na olan yay lma gelir. Primer tümörden milyonlarca hücre dolafl ma geçse bile gerçekte bu hücrelerin sadece çok az metastaz yapabilme kapasitesine sahiptir. Metastaz, meme kanserlerinde s kça görüldü ü gibi primer tümörün cerrahi rezeksiyonundan y llarca sonra dahi ortaya ç kabilir, ama kanser hastalar - n n pek ço unda tan s ras nda metastaz mevcuttur; bu da kötü prognoz ile efl anlaml d r. Bu nedenle metastatik potansiyeli belirleyen parametreler klinik olarak son derece önemlidir (2,20,21,46-50). Metastaz Geneti i Tümör hücresinin metastaz yapabilmek için di er hücrelerden ayr lmas, ekstrasellüler matrikse tutunmas ve onu parçalayarak ilerlemesi, bunun için yeterli hareket (migrasyon) kapasitesine sahip olmas, damar veya lenfatik içerisine girdi inde veya dokuda konakç immün sisteminden kaçmak ya da korunmak için yeterli korunmaya sahip olmas gerekir. Kanser metastaz na yol açan olaylarla ilgili yukar daki özetten de anlafl labilece i gibi hücreleraras ve hücre-matriks adhezyonunda, motilitede de ifliklikler oluflturabilen, çevre dokuya invazyon, lenfatik ve vasküler yap lara ulafl m sa layan, bu bölgelerde yaflam sürdürme ve konakç defans mekanizmalar na karfl koyma ya da sekonder bölgelerde konaklama ve yeni kitleler oluflturma için gerekli genlerin aktivasyonu ile oluflur (6,46-49). lgili olaylar n detay ve iliflkili genlerin pek ço u afla da özetlenece i üzere bugün için anlafl lmakla birlikte mikrometastazlar n önceden tayini ve metastatik hastal k için seçici tedavi uygulan m hala onkolojinin önemli problemleri aras nda yer almaktad r (20). Metastazla ilgili genler, metastaz evreleri göz önüne al narak anlat lmaya çal fl lacakt r. Tümör henüz lokalize iken, yukarda detayl olarak anlat ld üzere, önce hücre transformasyonu ve sonra transforme hücrenin ço alarak büyümesi aflamalar ndan geçer. nvazyon ve metastaz için neoplastik hücrelerin di erlerinden farkl özellikler tafl mas flartt r. Primer tümördeki hücrelerin sadece bir k sm n n bu ilave mutasyonlar tafl yabilece i aç kt r. Hücreleraras liflkiler Öncelikle metastaz yapacak bu hücrelerin di erlerinden kopabilmesi gerekir metastatik hücre hücreleraras adhezyonun azalmas ile di erlerinden ayr labilmeli, daha sonra hücreleraras matriks içerisinde ilerleyebilmek için matrikse ba lanma ve onu parçalayabilme özelliklerine sahip olmal d r. Hücreleraras iliflkiler kadherin ailesi taraf ndan sa lan r, epitel hücreleri aras nda yerleflen E-kadherinler hücre içinde β-katenin ve aktin iskeletine ba lan r. Endometrioid endometrium ve over kanserlerinde, baz kolon ve meme adenokanserlerinde oldu- u gibi E-kadherin ekspresyonu azal r ve hücreleraras ba lant gevfler. Ayr ca E-kadherin hücre iskeletine kateninler arac - l ile ba lanarak fonksiyon gördü ü için E-kadherin bozulmasa da katenin gen mutasyonlar varl ayn sonuca götürmektedir (2). Ekstraselluler Matrikse nvazyon Tümör hücrelerinin hücreleraras matriks proteinlerine ba lanmas ve polarizasyonu da bozulmufltur: bu ifllev, bazal membranda bulunan laminin ve fibronektine ba lanan integrinler sayesinde baflar l r. Normal flartlar alt nda hücreleraras adhezyon kayb hücreyi apoptoz ile ölüme gotürmekte ise de tümör hücreleri bu tip ölüme rezistand r. nvazyon için bazal membran ve hücreleraras ba dokusunun parçalanmas, ya tümör hücreleri taraf ndan direk olarak salg lanan, ya da tümör hücrelerinin uyarmas ile stromal /iltihabi hücrelerden salg lanan proteolitik enzimler sayesinde olmaktad r. Ekstrasellüler matriks, bazal membrandaki kollajen tip IV ü parçalayan matriks metaloproteinazlar (MMP), katepsin D, ürokinaz plasminogen aktivatörü gibi moleküller arac l ile olur. Bahsedilen basamakta sadece interstitsyel

12 12 TEMEL CERRAH matriksin y k lmas de il, ayn zamanda ekstrasellüler matriksin parçalanmas ile kemotaktik angiogenik ve büyüme üzerine pozitif etkileri olan faktörlerin de aç a ç kmas söz konusudur (6,51). Metastatik hücre böylece bazal membran parçalar, migrasyon ad verilen yine kompleks ve birçok sinyal molekülü / reseptörünü içeren çok basamakl bir süreçle, parçalanan bazal membran ve proteolize u rayan hücreleraras matriksten lenfatik ve vasküler yap lara gelip, duvarlar n yukar daki ekstrasellüler matriks parçalamas na benzer bir biçimde parçalayarak dolafl ma ulafl r. Vasküler Da l m, Yerleflme (Homing) ve Kolonizasyon Dolafl ma giren tümör hücresi; mekanik bas nç, hücreleraras adhezyon kayb nedeni ile indüklenen ve ANOIKIS olarak adland r lan apoptoz yan s ra immün mekanizmalar gibi çeflitli yollarla ortadan kald r lmaya çal fl l r. Bununla birlikte tümör hücreleri kendi aralar nda (homotipik) ve kan hücreleritrombositler ile (heterotipik) agregatlar oluflturarak yaflamlar n uzatmaya çabalar, koagülasyon faktörlerine ba lan p aktive ederek emboli oluflturabilir. Varaca hedefte metastaz n ilk basamaklar ndakine benzer flekilde gibi integrin, laminin reseptörleri gibi adhezyon molekülleri ve proteolitik enzimlerin yard m yla endotele tutunarak bazal membran aflar (1-3). Metastaz için seçilen organ genellikle primer tümörün tipi ve yerleflimine ba l d r ve ço unlukla dissemine olan hücreler anatomik yol izler, di er bir deyimle, karfl lafl lan ilk kapiller yatak veya lenfatik yolu ile olur. Lenf nodlar na ulaflt - nda tümör hücreleri subkapsüler sinüslerde retiküler fibrillere laminin, fibronektin, kollagen IV gibi yukar da bahsedilen invazyon s ras nda ifllevi olan ekstraselluler matriks molekülleri ile tutunur. Bununla birlikte metastazda bronflial kanserin adrenallere, beyine; meme kanserinin karaci ere, kemik, overlere, prostat kanserinin kemi e ya da melanomun beyine olan metastazlar gibi -yukar da bahsedilenden farkl metastaz yollar için- Stephan Paget 1889 da seed and soil ( tohum ve toprak ) hipotezini ortaya atm flt r: özel kanser hücreleri (tohum) baz özel organlarda yerleflmeye e ilimlidir (toprak). Metastaz olacak organ uygun olmal, yeterli miktar ve uygun tipte büyüme faktörleri içermeli, tümör hücrelerini y k c proteaz inhibitörleri bak m ndan fakir olmal d r. Organ tropizmi için tümör hücreleri hedef organ endotellerine has adhezyon molekülleri eksprese edebilir, hedef organ taraf ndan baz kemoatraktif maddeler sal nabilir ya da tam tersine, baz organlar metastaz için uygun olmayan özellikte maddeler içeriyor olabilir (46). Endotele tutunmada üzerinde en çok çal fl lan molekül, normalde T lenfositlerin görev yapaca bölgeye gitmesinde rolü olan CD44 molekülüdür ve prostat, larinks, serviks ve endometrial kanserlerinde önemli prognostik rolü mevcuttur (1-3,52-54). Neden her tümör metastaz yapmaz? Metastaza neden olan gen de iflikleri nelerdir sorular henüz aç klanabilmifl de ildir, klonal evolüsyon, metastatik signatür modelleri, konakç - n n genetik zemini veya kök hücre hipotezleri ile aç klanmaya çal fl lmaktad r (46-48,50,55). Bugün için tek bir metastatik ya da metastaz bask lay c gen tariflemek mümkün de ildir, yukar da anlat lmaya çal fl - lan metastaz olay n n çeflitli basamaklar nda yer alan moleküller (adhezyon molekülleri, reseptörleri, kollagenazlar, antikollagenazlar, motilite faktörleri, tümör antijenleri, vb) metastaz ile ilgili genler olarak düflünülmelidir ancak bu genlerin ekspresyonunun zamanlanmas tümör hücresinin yaflam için son derece önemlidir. Metastaz bask lay c oldu u iddia edilen genler Tablo 48-5 de özetlenmifltir (3,6,20,39,46-48,55-59). Kanserde Gen Regülasyonu Bozukluklar, Genomik nstabilite, DNA Tamir Bozukluklar Gerçekte çevremizde çok yo un bir DNA zedeleyici etken okyanusu bulunmas na ra men kanserin her bireyde görülüyor olmamas n n nedeni, DNA zedelenmesini tan ma ve e er normale dönebilecek bir zedelenme ise de tamir edebilme yetene- inin var olmas d r. DNA tamir mekanizmalar nda kal tsal defekt bulunan kifliler ya da oluflan sporadik defektler, bu genlerin onkogen niteli inde olmamas na ra men hücre bölünmesi ile ilgili genlerde oluflabilecek mutasyonlara öncelik ederler. Asl nda genom instabilitesi için DNA tamir geninin her iki kopyesi de zedelenmifl olmal d r, bununla birlikte gen dozaj ile (di er bir deyimle haploinsufficiency) ile kansere neden olan DNA tamir genleri de vard r. Genelde 3 tip DNA tamir mekanizmas ; mismatch repair (yanl fl eflleflme tamiri), nükleotid eksizon tamiri ve rekombinasyon tamiri fleklinde TABLO Muhtemel Metastaz Bask lay c ve ndükleyici Genler Bask lay c Gen lgili Kanser Mekanizma nm23 (NDPK) ailesi PTEN E-Kadherin MK4 KiSS-1 BRMS 1 DPC4 Mikro RNA 335 ve 126 ndukleyici Gen SNAIL, TWIST Meme, kolon,larinks, serviks, melanom Prostat, glioma, meme Pek çok adenokarsinom Prostat Melanom, meme Meme Kolorektal, pankreas Meme lgili Kanser Meme G protein sinyal, mikrotübül birleflmesi Migrasyon, fokal adhezyon Hücreleraras adhezyon Strese cevap Sinyal iletimi Hücreleraras iletiflim? Gen ekspresyonu de iflikli i Mekanizma Epitelyal-mezenkimal geçifl

13 Bölüm 48 Kanserin Moleküler Temeli ve Genel Cerrahi Uygulamalardaki Önemi 13 özetlenebilir. Mismatch repair (yanl fl eflleflme tamiri) geninin ailevi bozuklu u durumu Herediter Nonpolipozis Kolon kanseri senderomu (HNPCC); nükleotid eksizon tamiri genlerinde kal tsal bozukluklar XerodermaPigmentozum (XP), homolog rekombinasyon tamiri bozukluklar ise Bloom sendromu, Ataksi-Telenjiektazi-Fankoni anemisi örnekleriyle k saca özetlenecektir. Mismatch Tamir Hatalar : Herediter Non-Poliposis Kolorektal Kanser Ailevi non-polipozis kolorektal kanser sendromu (HNPCC) öncelikle çekum ve ç kan kolonu ilgilendiren kanserlerle belirir ve DNA yanl fl eflleflmesini tamir eden genlerin bozukluklar ile oluflur. Herhangibir DNA dizisinin ço almas gerekli oldu u durumlarda, DNA bazlar n n do rulu unu kontrol eder, varsa yanl fllar düzeltir. Aksi taktirde genomdaki hatal ço alma, zaman içerisinde birikerek yukar da bahsedilegelen kanser oluflumu genlerini de ilgilendirecektir. Mismatch tamir genleri mikrosatellit instabilitesi (2,5) ile karakterlidir. Mikrosatellitler, bir ila alt nükleotidden oluflan ve k saca, genom boyunca rastgele tekrarlayan birimlerdir ve normal bir kiflide uzunluklar sabit kalmakta olmas na ra men HNPCC ailelerinde genlerin stabil olmamalar nedeni ile tümör hücrelerinde uzunluklar artar ya da k sal r ve ayn hastan n normal hücrelerinde bulunmayan alleller ortaya ç kar r. Birçok DNA mismatch tamir geni olmakla birlikte 2p16 yerleflimli MSH2 ile 3p21 yerleflimli MLH1 genlerindeki germline mutasyonlar bu hastalar n en az ndan üçte birinde mutlaka mevcuttur. HNPCC sendromu tüm kolon kanserlerinin %5 inden az n oluflturmakla birlikte, bu genlerdeki de ifliklik sporadik kolon kanserlerinin %15-20 sinde görülmektedir. Genetik isleyifl ve kal t m bak m ndan DNA tamir genleri tümör bask lay c genlere benzemekle birlikte onlardan farkl olarak hücre büyümesiyle direkt iliflki göstermezler. Do rusunu söylemek gerekirse, HNPCC ailelerindeki defektler, TGFβ RII,β-katenin yolundaki baz genler, bax gibi büyümeyi regüle eden di er onkogen ve tümör bask lay c genlerde de hatalara neden olur (2,3,5,20,42,60,61). Nükleotid Eksizyon Tamiri Hatalar : Xeroderma Pigmentozum Günefl fl n ndaki ultraviyole radyasyonun neden oldu u pirimidin çiftlerindeki hatal ba lanma, nükleotid eksizyon tamiri ile düzeltilir, ve bu yolakta bulunan proteinlerden herhangibirinin kal tsal yoklu u Xeroderma Pigmentozum hastal na yol açar (62). Homolog Rekombinasyon Hatalar : Bloom Sendromu (BS), Ataksi-Telenjektazi (A-T) ve Fankoni Anemisi (FA) Bu grup hastal klar otozomal resesif geçifllidir ve defektli hastalar BS ve A-T de oldu u gibi ya iyonize radyasyon, ya da FA deki çeflitli kemoterapotikler gibi DNA ba lay p zedeleyici ajanlara afl r sensitivite gösterirler. Bu gruptaki hastal klar n fenotipleri de oldukça kar fl kt r, kansere predispozisyona ilaveten mesela A-T nöral semptomlar, FA kemik ili i aplazisi, BS ise geliflim defektleri ile gider. Daha önce de belirtildi i gibi, A-T de mutant olan ATM geni iyonize radyasyonun oluflturdu u DNA hatas n tan y p tamir eden bir gendir. BS ilgili geni 15.ci kromozomda yer al r ve homolog rekombinasyon ile oluflan DNA tamirinde görev yapar. Fankoni anemisi gen kompleksinde 13 ayr gen vard r ve herhangi birindeki defekt FA hastal na neden olur. Konumuzla çok ilgili olarak BRCA2 geni de bu hastalar n bir k sm nda defektlidir (63). Epigenetik De ifliklikler ve Metilasyon Genetik de iflikliklerin ço u tümör gelifliminin belirli evrelerine has iken, epigenetik de ifliklikler, mutasyon olmadan gen ekspresyonunda oluflan kal tsal ve geri dönüflümlü de ifliklikleri simgelemektedir. DNA metilasyonu ve histon genlerinde translasyon sonras olan modifikasyon, gen ekspresyonunu etkileyen en önemli epigenetik de iflikliklerdir. Normalde memeli genomundaki farkl laflm fl somatik hücrelerde genomun büyük bir k sm eksprese olmaz, 5 -CpG-3 dinükleotidlerinin bir k sm nda oluflan DNA metilasyonu ile genomun %80 i metillenmifl, modifiye edilmifl ve sessiz hale getirilmifl olup DNA heterokromatin fleklinde kompaktlaflt r lm fl flekildedir. Ancak kanser hücreleri global bir hipometilasyon ve baz promotorlarda seçici olarak hipermetilasyon ile karakterlidir. Kolorektal kanser hücrelerinde ve adenomatöz poliplerde DNA metilasyonunda azalma bulunmufltur (3,22,64). Son y llarda baz tümör bask lay c genlerde mutasyon olmadan, promotorlar nda oluflan hipermetilasyonla inaktif hale getirildikleri anlafl lm flt r. Buna en güzel örnek, iki tane tümör bask lay c y p14/arf ve p16/ink4a y kodlayan CDKN2A da oland r: p14/arf kolon ve mide kanserlerinde, p16/ink4a çeflitli kanserlerde epigenetik olarak susturulmufltur. CDKN2A loküsünün kodlad genler p53 ve RB ile iliflkili olduklar ndan, tek bir epigenetik de ifliklik, iki ayr tümör bask lay c geni birden inaktive etmeye neden olur. Metilasyonla susturulan di er tümör bask lay c genler aras nda meme kanserinde BRCA1, renal hücreli karsinomda VHL, kolorektal kanserde MLH1 DNA tamir geni say labilir. Metilasyon ayn zamanda gen veya kromozomun maternal ya da paternal allelinin metilasyon ile inaktive edildi i genomik imprinting olay nda da yer ald ndan, baz tümör hücrelerinde tersi bir olay yani demetilasyon ile oluflacak imprinting kayb - iki allelin birden ekspresyonu- da söz konusu olabilmektedir. Son y llarda deney hayvanlar nda oluflturulan genom hipometilasyonunun, kromozom instabilitesi ve artan tümör insidans na neden olmas epigenetik de iflikliklerin direk olarak tümör geliflimine katk s n vurgulam flt r, bu nedenle, tümör bask lay - c genlerde DNA bölgelerini demetile eden potansiyel tedavi ajanlar n n gelifltirilmesine yönelik çal flmalar artm flt r (2,3,5,23). Kromatin de iflikliklerinin karsinogeneze katk s daha az anlafl labilmifltir, bugünkü bilgilere göre asetilasyon ve metilasyon gibi çeflitli histon modifikasyonlar transkripsiyonun aktivasyon veya represyonuna neden olur, EZH2 gibi çeflitli kromatin modifikatör enzimleri meme ve prostat kanserleri gibi baz tümörlerde afl r eksprese olmaktad r. EZH2, hücre kültürlerinde p21 gibi tümör bask lay c lar represe etmekle

14 14 TEMEL CERRAH fiek L 3. Kolorektal kanser genetik modeli. Kolorektal kanserlerin büyük bir ço unlu unun adenomatöz polip zemininde on y llar süren bir zaman diliminde gelifltiklerini biliyoruz. Kal tsal ya da somatik genetik de ifliklikler tümör inisiasyon ve progresyonunu etkiler. Bu de iflikliklerde s ralanma fark olabilse de, tümörigenezisin çeflitli evreleri aras nda s k bir iliflki vard r (Fearon ER ve Vogelstein B. Cell 61:759,1990 dan modifiye edilmifltir). birlikte in vivo tümörlerdeki hedefleri henüz anlafl lm fl de ildir. Ayr ca kromatin biçimleyici enzimler ile DNA metilasyon mekanizmas aras nda da henüz tam olarak bilemedi imiz çok önemli iliflkilerin oldu u düflünülmektedir (64,65). ÇOK BASAMAKLI MULT STEP KARS NOGENEZ, KOLOREKTAL ADENOMA-KARS NOMA LERLEY fi Kolorektal karsinogenez, daha önce bahsedilen multipl genetik de iflikli e iyi bir örnek teflkil eder. Kolorektal kanserin adenomdan geliflti ini destekleyen pekçok delil mevcuttur. Kolorektal kanser gelimesi için kabul edilen genetik model fiekil 48-3 de sunulmaktad r (21). zledi iniz genetik model flimdiye kadar bildirilen çeflitli çal flmalar n biraraya getirilmesi ile oluflmufltur, ancak tam olmad n ve afl r basite indirgendi ini kabul etmek gerekir. Ayr ca bu modelde gen ekspresyonu ya da aktivitesi, büyüme faktörüne cevap, angiogenezis, motilite ve kolorektal karsinom hücrelerini normal kolon epitel hücrelerinden ay ran ve son y llarda üzerinde çal fl lan pekçok özelli in mevcut olmad n hat rlatmak gerekir (5,21-23). Kolorektal kanserlerdeki genetik de ifliklikler ve adenomakarsinoma ilerleyifli, afla da spesifik organ kanserlerinden tek tek bahsedilirken, Kolorektal Kanser k sm nda detayl olarak bahsedilecektir. KÖK HÜCRE, EMBR YON K KÖK HÜCRE, ips HÜCRE KAVRAMLARI Güncel bir konu olmas nedeniyle rejeneratif t pta ufuk açan ve bilgi sahibi olman n çok yararl oldu unu düflündü ümüz kök hücre konusunda k saca bilgi vermek istedik. Hücre farkl laflmas ile ilgili bilgilerin geliflmesi sayesinde, bu bilgiler kullan larak kök hücrenin farkl laflmas ve sonuçta kalp, beyin, karaci er ya da kas gibi zedelenmifl insan dokular n n yerini alacak flekilde organize edilmesi, bu dokular n hastal klar n n tedavisinde kullan lmas amac na dayanmaktad r. Kök hücreler kendi kendini yenileme ve farkl laflm fl hücre klonlar oluflturma potansiyeline sahiptir. Normalde embriyonik geliflmenin erken evrelerinde ilerde organizmay oluflturacak kök hücreler embriyonik kök hücre (ES) olarak adland r l r, bilindi i üzere embriyonun blastosist evresindeki bu hücreler pluripotenttir (yani pankreatik adac k hücreleri, hepatositler, nöronlar dahil vücudun her türlü dokusuna farkl laflma ve kendi kendini yenileme potansiyeline sahiptir). Pluripotent kök hücrelerden türeyen bir sonraki jenerasyon multipotent kök hücreler olup, geliflim potansiyelleri daha s - n rl d r; multipotent kök hücrelerden de, en sonra endoderm /mezoderm ya da ektoderm embriyonik tabakalar na ait farkl laflm fl hücreler geliflir. Eriflkinde ise kök hücreler genellikle ER fik N KÖK HÜCRE ya da SOMAT K KÖK HÜCRE olarak adland r lan hücreler olup pek çok dokuda farkl hücre tiplerini oluflturma kapasitesine sahiptir. Deri, intestinal mukoza, kornea ve özellikle kemik ili i dokular nda bu tip hücrelerin mevcut oldu u son y llarda anlafl lm flt r. Eriflkin insan ve hayvanlar n merkezi sinir sistemi dokular nda bile kök hücre varl saptanmas hayret uyand rm flt r(2) da fareden ve 2007 de insan hücrelerinden türetilen Induced pluripotent kök hücreler (ips veya ipscs) sayesinde araflt rmac lar art k hem embriyo kullanmadan pluripotent hücre yapabilme flans na sahip olmufl, hem de hastan n bizzat kendi hücrelerinden geliflirildikleri için tedavi amaçl olarak hastaya geri verildiklerinde graft vs host ya da immün at l m gibi problemlerin de ortadan kalkmas na neden oldu undan ç r aç lm flt r. Bu geliflimi k saca basamak basamak özetleyecek olursak, önce eriflkin dokular n farkl laflm fl hücrelerinden çekirdekleri al narak nükleusu ç kar lm fl bir oosite transferi ve bu melez oositin daha sonra do uracak kiral k anneye (surragate mother) transfer edilmesi ile reproduktif klonlama 1997 y l nda koyun Dolly örne inde baflar ile yap labilmiflti. Bu geliflme sonras nda ayn teknik kullan larak terapötik klonlama ve insan hastal klar n n tedavisi konusunda umutlar