KOLON KANSERĐNDE FARMAKOGENOMĐ Dr. Yasemin BASKIN DEÜ Onkoloji Enstitüsü Temel Onkoloji AD Farmakogenomi nedir? Bir molekülün ilaç olarak tanımlanabilmesi için etkin ve güvenli olduğu belirlenmelidir. Bu değerlendirme, insan popülasyonlarında Faz çalışmalarında istatistiksel olarak yapılmaktadır. 1
Farmakogenomi nedir? Đlaca yanıt her bireyde aynı olmayabilir. Bazı bireylerde istenen yanıt elde edilirken, Bazılarında yanıt, yetersiz ya da hiç olmayabilir. Diğer yanda, ilaca yaşamsal tehlike yaratabilecek şiddette reaksiyon veren bireyler de bulunmaktadır. Farmakogenomi nedir? Đlaçlara yanıtta çeşitli faktörler rol oynar (yaş, cinsiyet, diyet, hasta uyumu, çevre, yaşam biçimi, diğer ilaçlar vb) Ancak son yıllarda en önemli faktörün genetik farklılık olduğu ortaya konulmuştur 2
Farmakogenomi nedir? Đlaç etkisi; farmakolojide farmakodinamik (PD) ve farmakokinetik (PK) olarak incelenir. Farmakogenomi nedir? Farmakodinamik, ilacın vücuttaki hedef doku ve hücrelerine etki edebilmesinde görev alan proteinleri ve hücrelerin içinde ilaçla etkileşen tüm proteinleri, yani ilacın vücuda olan etkilerini kapsar. (Faz I enzim ve proteinler) Farmakokinetik ise ilacı metabolize eden ve vücuttan uzaklaştırılmasında rol alan tüm enzim ve proteinleri, yani vücudun ilaca olan etkilerini kapsar. (Faz II enzim ve proteinler) 3
Farmakogenomi nedir? Farmakogenetik, insanlarda ilaçlara yanıtta görülen çeşitliliğin genetik temellerini ortaya koymaya yönelik araştırmaları kapsamaktadır. Đlaç yanıtında birden fazla gen ürününün rol aldığının ortaya konması, incelemelerin gen boyutundan genom boyutuna kaymasına ve farmakogenetik yerine farmakogenomik teriminin kullanılmaya başlanmasına yol açmıştır. Farmakogenominin klinik katkısı Günümüzde hastalıkların sağaltımında iki ana yöntem uygulanmaktadır. Bunlardan ilki deneme-yanılma yöntemidir. Burada, etkin olduğu bilinen bir grup ilaç, etki görülünceye dek sırayla uygulanır (hipertansiyon, romatizma depresyon gibi). 4
Farmakogenominin klinik katkısı Diğer bir yaklaşım protokol yöntemidir, Burada belirli bir tanı alan her hastaya ilaçlar, bir protokole (guidelines) uygun olarak verilir (kanser, kalp yetmezliği gibi). Farmakogenominin klinik katkısı Farmakogenomik çalışmaların klinikte iki temel uygulaması bulunmaktadır; Bir ilaca iyi yanıt veren ve vermeyen hastaları ayırabilmek, Yan etkilerin ve toksisitenin ortaya çıkabileceği hastaları belirleyebilmektir. 5
Farmakogenominin klinik katkısı Bir ilaca iyi yanıt vereceklerle vermeyeceklerin ayırt edilebilmesi, özellikle deneme-yanılma yöntemi ile sağaltılan hastalıklarda, yararlı olmayacak ilacın denenmesi ile zaman kaybını önleyecektir. Đlaç konsantrasyonlarının plazma veya dokularında toksik düzeylere ulaşacağı önceden belirlenebilen hastalarda, doz indirimi yapılabilecektir. Farmakogenominin klinik katkısı Farmakogenetik ve farmakogenomik çalışmalarının (PGx) sonucu; bireysel genotipe/fenotipe dayanan sağaltım uygulamalarını (tailored therapy/personalized therapy) yapılabilmektedir. Günümüzde PGx, sağaltıma yön vermek amacıyla onkolojik, hastalıklar gibi kalıtsal ve sporadik genetik değişikliklerin hastalığın gelişim sürecinde rol aldığı alanlarında kullanılmaktadır. 6
Sonuçta Đnsanlar farklıdır. Her insanın kanseri de farklıdır. Her bir tümör farklı bir genetik değişim setine sahiptir. Histolojik görünümleri benzer olsa da tümör davranışları ve sağaltıma yanıtları farklı olacaktır. 7
Her kanser kişiye özgü sağaltılabilmelidir. Tanısı aynı olan hastalar Đlaca iyi yanıt vermesi beklenenler Đlaca yanıt vermeyenler Toksisite gelişen hastalar Farmakogenomi Genetiğin, Kişiye özgü sağaltım seçimlerinde kullanılmasını sağlamaktadır. 8
Kolorektal kanserlerde farmakogenomi Đlacın hedef aldığı molekül yada yolakta oluşan genetik değişiklikler Đlacın metabolizmasını etkileyen enzim/proteinlerin genlerinde oluşan değişiklikler Kolorektal kanserlerde farmakogenomi Sağaltımında kullanılan; Fluoropirimidinler (5-FU, capecitabine) Irinotecan Oxaliplatin Hedefle yönelik ilaçlar EGFR inhibitörleri (cetuximab, panitumumab) VEGFR inhibitörü (Bevacizumab) Đlaçların etki ve toksisitelerini öngören farmakogenomik testler klinik olarak onaylanmıştır. 9
5-Fluorouracil (5-FU) 5-FU metabolizması, birçok gen ile ilişkili; polimorfiktir. 5-FU sağaltımı için değerlendirilen temel belirteç dihidropirimidin dehidrogenaz (DPD) enzimini kodlayan dihidropirimidin dehidrogenaz (DPYD) genidir. DPD enzimi, aktif 5-FU metabolitlerini inaktif dihidro-5-fu e dönüştürerek zehirsizleştirir. Bir nokta mutasyonu sunucu olaşan mutant protein hızla yıkılır yada ekspresyonu azalmıştır ve düşük enzim aktivitesi 5-FU toksisitesine yol açar. 5-Fluorouracil (5-FU) DPD geni için 17 varyant saptanmıştır. Đnsidansı % 3 olarak bildirilmiştir. Ölümcül hematolojik, gastrointestinel veya nörolojik toksisitelerin ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Hastayı bu türlü istenmeyen durumlardan korumak amacıyla United States Food and Drug Administration FDA, 5-FU içeren sağaltım planlanmasından önce DPD farmakogenetik testinin yapılmasını önermektedir 10
5-Fluorouracil (5-FU) Thymidylate synthase TS, DNA sentezinin temel enzimidir. Aktif 5-FU metabolitleri, enzimle kompleks oluşturarak timin ve DNA sentezini inhibe ederler. TS geni promoter bölgesinde bir polimorfizm, enzimin ekspresyonunu arttırır. Bu genotipteki hastalarda, 5-FU etkisi azalır. 5-Fluorouracil (5-FU) Thymidylate synthase TS geninde görülen bir diğer polimorfizmde (TS-3 UTR) TS ekspresyonu 4 kat azalır. Bu genotipteki hastalarda, 5-FU sağaltımında grade 3 /4 toksisite 20 kat fazla görülür. 11
Capecitabine (Oral 5-FU) Aktif metabolitlerine dönüştüren enzimlerden birisi de thymidine phosphorylase TP dır. Bazı tümörlerde TP ekspresyonu artmıştır. Bu tümör-selektif bir sağaltım avantajı sağlar. Capecitabine (Oral 5-FU) Timidilat sentaz (TS) ekspresyonunun artması, etkinliğini azaltır. Timidilat sentaz (TS) ve dihidropirimidin dehidrogenaz (DPD) aktivitesinin azaldığı genotiplerde, toksik etkiler artmaktadır ( 5-FU gibi) 12
Irinotecan Topoizomeraz-1 inhibitörü olan irinotecan Karboksilesterazlar ile kendinden daha kuvvetli bir inhibitör olan SN-38 e dönüşmektedir. SN-38 metaboliti, UDP glukuronil transferaz 1A1 (UGT1A1) enziminin yer aldığı glukuronillenme işlemi ile inaktif SN-38G ye dönüşmektedir. Yabanıl tip UGT1A1 promoter bölgesinde 6 adet ikili nükleotid tekrarı (TA6), Varyant gen ise 7 adet ikili nükleotid tekrarı (TA7) içermektedir. Popülasyonda UGT1A1 mutasyonunun % 10 olduğunu gösterilmiştir. Irinotecan Đn vitro deney ortamı verilerinde, homozigot varyantlarda (TA7/7) SN-38 glukuronidasyonunun azalması gösterilmiştir. Kinikte grade 4 nötropeni ve uzun süreli diyare gibi toksik etkilerin arttığı gösterilmiştir. Kemoterapide doz modifikasyonunu öngören ilk testtir. Bu bağlamda, US FDA, irinotecan ile sağaltım planlanmasında UGT1A1 farmakogenetik testi ile olası toksisite riskinin belirlenmesini önermektedir. 13
Oxaliplatin (OX) Üçüncü kuşak platin derivesi olan oxaliplatin kolorektal kanserlerde 5-FU ve leucovorin (LV) ile birlikte yapılan çoklu sağaltımlarda kullanılmaktadır. OX, tamamlayıcı deoksiribonükleik asit (DNA) iplikleri arasında çapraz bağlar oluşturarak sitotoksik etki göstermektedir. Bu etki hücrenin programlı ölümüne (apoptoz) neden olmaktadır. Nükleotid eksizyon tamir mekanizmaları ile çapraz bağların kaldırılması OX direnci ile sonuçlanmaktadır. Oxaliplatin (OX) Nükleotid eksizyon tamirinde hız sınırlayıcı basamaktan sorumlu olan excision repair cross-complementing rodent repair deficiency, complementation group 1 (ERCC1) geninin fazla ekspresyonu DNA tamirinin artmasından sorumlu olarak OX a karşı direnç oluşturmaktadır. ERCC1 geni dışında kseroderma pigmentozum grup D geni de (XPD) bu yolağın çalışması için gerekli olan helikazın kodlanmasından sorumludur. 14
Oxaliplatin (OX) Glutatyon-S-transferaz enzimleri (GST) ise OX un detoksifikasyon yolağında yer almaktadır. OX detoksifikasyonunun yapılamadığı durumlarda ilk olarak Akut nörotoksisite ve nöropati ortaya çıkmaktadır. GSTP1-105G allelindeki bir hata, 5-FU/LV/OX (FOLFOX-4) birleşimini alan hastalarda artmış nörotoksisite ile ilişkilendirilmiştir (Beyaz ırkın %33 ünde). Oxaliplatin (OX) Metastatik kolorektal kanseri hastalarında 5-FU ve LV ile birlikte OX (FOLFOX) veya irinotecan (FOLFIRI) birleşimlerinin birinci sıra sağaltım olarak planlanması sırasında ERCC1, XPD ve GST farmakogenetik testleri onkologlara yardımcı olmaktadır. 15
Hedefe Yönelik Sağaltımlar Cetuximab ve Panitumumab EGFR inhibitörü olarak tasarlanan monoklonal antikorlardır ve EGFR a bağlanarak reseptöre özgü ligandların bağlanmasını engellemektedir. Böylece reseptör tirozin kinaz aktivitesi ve bununla bağlantılı alt yolakların aktivasyonu inhibe edilmektedir. EGFR yolağında yer alan KRAS proto-onkogenine fonksiyon kazandıran mutasyonlar; Tümör hücre çoğalması, apoptoza karşı direnç, invazyon, metastaz ve anjiyogenez gibi hücre içi sinyal yolaklarının EGFR ünden bağımsız olarak çalışmasını sağlar. 16
Cetuximab ve Panitumumab KRAS geni, kodon 12 ve 13 de yer alan bu mutasyonlar kolorektal kanserlerde yaklaşık % 40 (% 20-50) oranında saptanmaktadır ve hedefe yönelik anti-egfr sağaltımlarının başarısız olmasına neden olmaktadır. KRAS mutasyonları ile hedefe yönelik antikor sağaltımları arasındaki ilişkinin belirlenmesinin ardından American Society of Clinical Oncology (Amerikan Klinik Onkoloji Derneği- ASCO) ve US FDA tarafından sağaltımdan yararlanacak hastaların moleküler bir testle belirlenmesi önerilmiştir. theranostic (Therapy-diagnostic) belirteç olarak ilk tanımlanan testtir. Kişiselleştirilmiş tıp uygulamaları kolon kanserinde etkisiz sağaltım oranını azaltmıştır. KRAS TESTĐ Erbitux sağaltımı Langreth, R. (2008), Imclone s Gene Test Battle, Forbes.com, 16May Yanıtsız olgular Erbitux sağaltımı Başarılı Sağaltım 17
KRAS test uygulaması kolon kanserinde sağaltım maliyetlerini ve yan etkiyi azaltmıştır. %60 başarılı olgu başına maliyet azalması, %40 etkisiz ilaç uygulamasından kaynaklı yan etkilerde azalma sağlamıştır. Sağaltımdan yarar gören hasta oranı değişmemiştir. Langreth, R. (2008), Imclone s Gene Test Battle, Forbes.com, 16May Bevacizumab Vascular endothelial growth factor VEGF reseptör inhibitörü olarak, anti-anjiyogeniktir. VEGF reseptörü ve dolaşımda ki VEGF ile olan etkileşimi henüz çalışma aşamasındadır. 18
Sonuç olarak; Farmakogenomik testlerle hastanın yarar göreceği sağaltım çeşidi belirlenirken, gereksiz yan etkilerden ve toksisiteden hasta uzak tutulmaktadır. Bu yol, hem sağaltımın etkinliğini arttırmakta hem de sağlık masrafları için harcanan bütçenin azalmasına sebep olmaktadır (Farmakoekonomi). Sonuç olarak; Daha fazla örneğin aynı anda uygulamasına yönelik omic teknolojilerinin gelişmesi ve ucuzlaması yanında, Yöntemlerin ve uygulamaların validasyon süreçlerinin tamamlanması bu alanın gelişmesi için önemli basamaklar olacaktır. 19
Sonuç olarak; Hastaların moleküler yapılarının ilaç ve doz seçiminde, yan etkilerin önlenmesinde kullanıldığı; yeni sağaltım olanaklarının geliştirilmesinde önemli olacağı, yeni bir tıp anlayışının uygulama dönemi başlamıştır. DEÜ Onkoloji Enstitüsü Temel Onkoloji AD Laboratuvarları Kişiselleştirilmiş Tıp Uygulamaları 20
Baskın Y. Tıpta teknolojik gelişimin neden olduğu kavram değişimleri: Kişiselleştirilmiş tıp. Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi, 2007; 64 (2): 54-59. Baysal K. Farmakogenomik: Genetiğin kişiselleştirilmiş ilaç tedavisinde kullanılması. Đyi klinik uygulamalar, 2004; 9: 13-16. Baskın Y, Çalıbaşı G, Kayacık N, Sarıoğlu S, Canda E, Yılmaz U. Pharmacogenomics of Anticancer Agents: Using Predictive Biomarkers to Select Patients with Colorectal Cancer for Treatment with Anti-EGFR Therapies. 5th International Conference Of Asian Pacific Organisation For Cancer Prevention. April,3-7, Đstanbul-Turkey. 2010. 28. Baskin Y. Kolorektal kanserlerde moleküler biyoloji ve klinik sonuçları. Aydın Onkoloji Günleri Klinik Onkolojide Güncel Tedaviler Sempozyumu, Kolorektal Kanser Kurs Programı, Lecture. Nisan, 9-12, Kuşadası-Türkiye.2009. Baskın Y, Çalıbaşı G, Kayacık N, Canda E, Sarıoğlu S, Yılmaz U. Kolorektal kanserlerde KRAS geni mutasyonlarının saptanmasında Mikroarray yönteminin kullanımı. KBUD 6. Ulusal Kongresi. Eylül, 22-25, Đzmir-Türkiye.2010. BaskınY, Çalıbaşı G, Akman T, Sarıoğlu S, Canda E, Sağol Ö, Ellidokuz H, Öztop Đ, Yılmaz U. Kolorektal Karsinomlu Hastalarda Anti-EBFR Tedavisine Yanıtın Öngörülmesinde KRAS Mutasyon Testi: Farmakogenpmik Teranostik Bir Belirteç. VII. Ulusal Tıbbi Onkoloji Kongresi. Eylül, 22-26, Antalya-Türkiye. 2010. Baskın Y, Çalıbaşı G, Canda E, Sarıoğlu S, Yılmaz U. KRAS Mutation Screening In Colorectal Cancer: A Comparison Between ARMS PCR and DNA Sequencing (as a gold standard). 22.Ulusal Biyokimya Kongresi Hastalıkta ve Sağlıkta Biyomoleküllerin Yeri ve Đzlemi. Ekim, 27-30, Eskişehir-Türkiye.2010. Baskın Y, Çalıbaşı G, Kayacık N, Sarıoğlu S, Canda E, Yılmaz U. K-RAS Mutation Detection In Colorectal Cancer Using The Real-Time Polymerase Chain Reaction With Melting Curve Analysis. 5th International Conference Of Asian Pacific Organisation For Cancer Prevention. April,3-7, Đstanbul-Turkey. 2010. Baskın Y, Çalıbaşı G, Kayacık N, Canda E, Sarıoğlu S, Yılmaz U. Optimisation and Validation of KRAS Mutation Testing in Colorectal Carcinomas. III. Multidisipliner Kanser Araştırma Sempozyumu, Teorik Metot Çalıştayı. Mart, 14-17, Bursa-Türkiye.2010. 21