üroonkolojinin temel prensipleri ve moleküler biyolojisi

Üroonkolojinin Temel Prensipleri ve
Moleküler Biyolojisi
Dr. Tahsin Turunç
Başkent Üniversitesi Tıp Fakültesi Üroloji
A.D.
DNA

Tüm organizmaların yapı ve fonksiyonlarını tek bir
molekül belirler: Deoksiribonükleik asit (DNA)

DNA 3 unsurdan oluşur

Baz (pirimidin veya pürin)

Şeker (2-deoksiriboz / riboz)

Fosfat
DNA

DNA her bireyin genetik bilgisini kodlar

Germ hücreleri hariç canlıdaki tüm hücreler aynı DNA’ya
sahiptir

DNA nükleer matriks içinde yer alır ve 2 zincirin birbirini
tamamladığı çiftli sarmal yapıdadır

Adenin (A), Guanin(G), Sitozin(C), Timin(T)

A-T, G-C bazları eşleşir
DNA

DNA
RNA: transkripsiyon

RNA
protein: translasyon
Genom

Gen: Hücre içindeki kodlayıcı DNA dizileri

Hücre fonksiyonlarının yürütülmesini sağlayan bilgileri
içerir

Organizmanın şeklinden işlevlerine kadar tüm özellikleri
genetik yapısına (genomuna) bağlıdır

Bir DNA’da 30.000-50.000 gen

Farklı bireylerde genlerin %99.9’u benzer
DNA Mutasyonu

DNA sırasının değişmesi/bozulması: mutasyon

Nokta mutasyon: tek nükleotidin başka nükleotid ile
değişmesi

Delesyon: DNA dizisi kaybı

Insersiyon: DNA dizisi eklenmesi

Translokasyon: DNA dizisinin genomun bir bölgesinden
diğerine yer değiştirmesi
DNA Mutasyonu

DNA mutasyonu sonucu 3 olasılık:
- DNA Tamiri
- Hücre ölümü: Apoptozis
- Hatalı DNA’ya rağmen bölünme
Proteinlerin yapı ve fonksiyonlarında bozulma
Karsinojenez (onkogenler)
Onkogenler

Hücre büyümesi ile ilgili genler (proto-onkogenler)
mutasyona uğrayıp hiperaktif hale gelmeleri durumunda
onkogen olarak adlandırılırlar

İlk olarak malign transformasyona yol açan ve Retrovirüs
olarak adlandırılan RNA virüslerinde tanımlanmışlardır
Protoonkogenler Onkogenlere nasıl
dönüşür?
Proto-Onkogen
1.Mutasyon
(Sıra değiştirme)
Onkogen
2. Anormal
Aktivite
3.Gen Translokasyon 4. Amplifikasyon
Anormal aktivite
(Yer değiştirme) (Kro. Bölünmesinde hata)
Onkogenlerin fonksiyonları
1.
Büyüme faktörleri (Örnek; Epithelium growth factor EGF
ve platelet derived growth factor PDGF)
2.
Büyüme faktör reseptörleri (Örnek; PDGFR)
3.
Sinyal aktarımı (Örneğin; Ras, Raf, & MEK)
4.
Transkripsiyon Faktörleri (Örnek; Jun, Fos, Elk-1 & myc)
Onkogenler
Onkogenlerin kansere yol açma mekanizmaları:
1.
Hücre proliferasyonu (Örnek; Ras, Raf, EGF)
2.
Hücre farklılaşması (Örnek; PML/RAR )
3.
Hücre yaşamı (Örnek; Pl-3/AKT - BCL-2 aktivatörleri
Apoptosis & hücre yaşamının sürdürülmesini inhibe
ederler)
Tümör Supresör Genler

Normalde hücre büyümesinin ve hücre döngüsünün
düzenlenmesinde, DNA tamirinde ve hücre
haberleşmesinde rol alırlar

Bu genlerdeki bozukluk, organizma genetik olarak anormal
hücreleri yok edemediği için kansere yol açar

Kanser oluşması için tümör supresör genin her iki
kopyasının da inaktive olması gerekir
Tümör Supresör Gen Fonksiyonları

Onkogenlerin etkilerinin antagonize edilmesi

Transkripsiyon faktörlerinin düzenlenmesi

Hücre siklusunun düzenlenmesi (p53, Rb, INK-4 geni)

Apoptozis indüksiyonu
Tümör Supresör Genler

Retinoblastoma (Rb)

p53

Wilms’ tümör geni (WT-1)

Von Hippel Lindau (VHL)

PTEN
Hipermetilasyon

Metilasyon CG sıralı dinükleotidlerde oluşur.

CG sıralı dinükleotidler CpG adaları adı verilen
düzenleyici bölgelerde kümeleşir

CpG dinükleotidlerinin metilasyonu
transkripsiyon aktivitesini azaltır

DNA metilasyonu hangi genlerin aktif olacağını
düzenler
Hipermetilasyon

Metilasyon epigenetik bir değişikliktir ve DNA sıralamasını
bozmaz

Metilasyon ile inaktif hale gelen genler demetilasyon ile
tekrar aktifleştirilebilir

CpG metilasyonu tümör supresör genlerin
inaktivasyonuna sebep olarak karsinojeneze yol açabilir

Normalde metilasyonlanan genlerde metilasyonun
bozulması da karsinojeneze yol açabilir
Kalıtımsal Kansere Yatkınlık

Aile öyküsü kanser gelişiminde önemli bir risk faktörüdür

Genetik kalıtım / ortak çevresel etmenler

Tüm kanserlerin ~%1’i kalıtımsal

Belirli malignitelere kalıtımsal yatkınlığı olan hastalarda
yapılan araştırmalar hem kalıtımsal tümör sendromları
hem de sporadik kanserlerle ilişkili genlerin
belirlenmesinde önem taşır
Kalıtımsal Kansere Yatkınlık

Kalıtımsal kanserden sorumlu gen ile sporadik
formdan sorumlu olan gen birbiriyle aynı

Knudson hipotezi: Kalıtımsal ve sporadik
kanserler arasındaki tek fark, kalıtımsal kanser
hastaları tümör supresör geninin iki kopyasının
birinde bozukluk ile doğarlar
Knudson Hipotezi
Spontan Malignite (iki inaktivasyon)
II  II  II
Herediter Malignite (tek inaktivasyon)
II  II
Herediter Mutasyon
Non-herediter
Mutasyon
Polimorfizm

VHL, WT1 gibi genlerde görülen mutasyonlar nadir
görülür

Fakat, genetik anomaliler düşünülenden çok daha sık
(İnsan gen haritasının çıkarılması)

> 10 milyon genetik varyant mevcut

Polimorfizm: Normal insanlarda bulunan genlerin sık
görülen varyantları

Polimorfizm: Kanser de dahil olmak üzere çeşitli
hastalıklara yatkınlığa sebep olabilirler
Polimorfizm
Polimorfik varyantların büyük çoğunluğu fonksiyonel

olarak anlamsız
Toplumda yaygın olarak görülürler, mevcut hastalıkların

seyrine olumsuz yönde katkıda bulunabilirler

İki çeşit polimorfik varyant mevcuttur:
1.
Mikrosatellit tekrarlar

2.
CAG tekrarları (AR-Prostat kanseri ilişkisi)
Single nükleotid polimorfizmler (SNP)

Amino asit sırasında değişikliğe yol açabilir
Hücre Döngüsü

Tek yönde ilerleyen 4 basamaktan oluşan bir süreçtir

Amaç: Hücre genomunun yanlışsız replikasyonu
(kopyalanması) ve iki yavru hücreye aktarılması

DNA hasarı  Hücre döngüsünde duraklama

DNA Tamiri ve Apoptozis

Hücre döngüsünün düzenlenmesindeki bozukluk:
-Hızlı anormal hücre proliferasyonu
-Kanserin büyüme ve yayılması
Hücre Döngüsü

G1:
DNA sentezine hazırlık

S:
DNA sentezi

G2:
Hücre bölünmesine hazırlık

M:
Hücre bölünmesi

G0:
Hücre döngüsünde G1 öncesi sessiz
(RNA sentezi)
(DNA miktarı 2 kat)
(DNA↓, RNA↑)
dönem (terminal farklılaşmasını tamamlamış,
geçici olarak hücre döngüsü duraklamış hücreler)

2 ana kontrol noktası: G1-S ve G2-M
Hücre Döngüsünün Kontrolü

2 kontrol noktasında dururlar: G1-S (DNA sentezinden
önce), G2-M (Mitozdan önce)

Bu dinlenme periyotları CDK ve tümör supresör
proteinlerin aktivitelerinin azalmasıyla olur

Varsa genetik defektler düzeltilir

p53: Hücre döngüsünde yer alan en önemli tümör
supresör gen
Hücre Döngüsü

Hipoksi ve DNA hasarı  hücre döngüsünde duraklama

Siklinler
Hücre siklusunun çeşitli fazlarını aktive eden
proteinler

Siklin bağımlı kinazlara (CDK) bağlanarak onları aktif hale getirirler
(Tirozin kinaz vb.)

Aktif CDK’lar: DNA replikasyonu ve mitoz basamaklarında görev
alan proteinlerin fosforilasyonunu katalize eder (Hücre döngüsü
ilerler)
Hücre Döngüsü

Hücre döngüsünün her fazında bir sonraki faza ilerlemeyi
sağlayan farklı siklin-CDK kinaz kompleksleri görev yapar

CDK aktivitesinin kontrolü 4 yolla olur: siklinlerin
peryodik transkripsiyonu, negatif düzenleyici
fosforilasyon, nükleustan sitoplazmaya taşınma, CDKI’ler

Siklin bağımlı kinaz inhibitörleri (CDKI), siklin-CDK
komplekslerinin negatif düzenleyici proteinleri olarak
işlev görür (p15, p16, p18, p19, p21, p27, p57, pRb)
Hücre Döngüsünün Kontrolü

p53 yolağı hücrenin stres altında olduğu ve hasar gördüğü
durumlarda (radyasyon, hipoksi, kemoterapötikler,
onkogenler) aktifleşir

p53 aktivasyonu bir CDKI olan p21 transkripsiyonunu
tetikler ve hücre döngüsü G1-S fazında duraklar

Bu aşamada DNA tamir edilir veya hücre apoptozise gider
Hücre Döngüsünün Kontrolü

p53 aktivasyonu ile stres halinde DNA replikasyonu
engellenir (gardiyan molekül) ve mutant DNA
replikasyonu olasılığı en aza indirgenir

p53 mutasyonu olması durumunda hücresel koşullar dur
sinyali verse dahi hücre döngüsü devam eder

Çeşitli kanserlerde en sık görülen mutasyon p53
mutasyonudur

Mutasyon sonucu sentezlenen anormal p53, normal
p53’ten çok daha uzun ömürlü

Aşırı miktarda biriken anormal p53 proteini, kısa ömürlü
olan normal p53 ile birleşir

Sonuç olarak normal p53 fonksiyonu engellenir

Mutant p53 (+) olan tümörlerde prognoz kötü ve tedavi
daha başarısız
Hücre Döngüsü ve Kanser
Kanser: Kontrol edilemeyen hücre çoğalması

Çoğalmayı baskılayıcı mekanizmalarda bozukluk

Kontrolsüz çoğalma ve apoptozisin baskılanması
karsinojenez sürecinin iki önemli etkeni

Sınırsız bölünme yeteneği

Metastaz
Hücre İçi Haberci Sistemleri

Hücre dışından gelen uyarıların algılanarak sinyalin hücre
içine iletilmesi ve cevap oluşturulmasında rol alırlar

Karsinogenezde görülen denetimsiz büyüme ve çoğalma
sinyal iletim yollarını ilgilendirebilir

Sinyal iletiminin bileşenleri: reseptör, reseptörü aktive eden
sinyal molekülü (ligand), aktive olan reseptörün başlattığı
sinyal iletim yolağındaki efektör moleküller
Hücre İçi Haberci Sistemleri

Reseptör aktivasyonu sonucu oluşan hızlı etkiler protein
fosforilasyonuyla, uzun süreli ve daha kalıcı etkiler ise gen
transkripsiyonunun etkilenmesi ile ortaya çıkar

Büyüme faktörü gibi ligandlar membran reseptörlerine,
steroid hormonlar ve nitrik oksit gibi ligandlar ise hücre
membranını geçerek hücre içi reseptörlere bağlanırlar
Hücre İçi Haberci Sistemleri

Reseptör tirozin kinaz aracılı iletim yolları

MAP kinaz aracılı iletim yolları

Ras/Raf/MEK/ERK/ sinyal iletim yolağı

PI/3 kinaz aracılı sinyal iletim yolağı

Jak/STAT proteinleri aracılı sinyal iletim yolağı

G protein aracılı sinyal iletim yolağı
Hücre İçi Haberci Sistemleri

Membran yerleşimli proteinlere reseptör tirozin kinazlar (RTK) denilir

İnsulin, büyüme faktörleri (EGF, VEGF, PDGF, FGF) reseptörleri

RTK’ların sitoplazmik kısımda aktivasyondan sorumlu tirozin kinaz
bölgesi bulunur

RTK aktivasyonu ile reseptör kendini fosforile eder

İkinci aşamada fosforlanan bölgeye adaptör proteinler bağlanarak
uyarının hücre içine aktarılmasını sağlar

RTK aktivasyonunun sonlanmasında fosfatazlar rol alır

Sürekli ve kontrolsüz RTK aktivasyonu karsinojenez sürecinde rol alır
Reseptör tirozin kinaz aracılı iletim yolağı
Apoptozis

Apoptozis: (yunanca kökenli) yaprak dökümü

Çok basamaklı programlanmış hücre ölümü

Kemoterapötik ajanlar ve radyoterapi, etkilerini apoptozisi
indükleyerek gösterir

Apoptozis sinyal yolları ve molekülleri önemli tedavi
hedefleri arasında rol alır
Apoptozis

Anormal DNA’lı hücreleri yok eder

Normal doku kaybından sorumludur (Yaşlanmış ve
yararsız hale gelmiş normal hücrelerin ortamdan yok
edilmeleri)

Nükleer büzülme ve DNA fragmantasyonu ile karakterize
Apoptozis

Apoptozise uğrayan hücrenin komşu hücrelerle bağlantısı
kesilir

Hücre büzülür ve hücre yüzeyindeki spesifik yapıtaşları
kaybolur

Çekirdek büzülür ve kromatin yoğunlaşır

Hücre membranı bol kıvrımlı hal alır, ancak intaktır

DNA fragmantasyonu olur

Mitokondri porlarının açılmasıyla litik süreç başlar ve
apoptotik cisimler oluşur

Apoptotik cisimler fagositlerin içine alınır ve lizozomal yol ile
hızla yıkılır
Apoptozis

Mitokondri (intrinsik yolak) ya da ölüm reseptörleri (ekstrinsik yolak)
aracılı olarak başlatılabilir

İntrinsik yolda hücreye gelen dış sinyaller mitokondriden proapoptotik
moleküllerin salınımına yol açar (sitokrom c ve Smac/DIABLO-second
mitochondria derived activator of caspases)

Ekstrensek yolaktaki ölüm reseptörleri TNF reseptör süper-ailesinde yer
alırlar ve sitoplazmik kısımlarında ölüm aktivatörleri taşırlar (TRAIL-TNF
related apoptosis inducing ligand, FAS-L)
Apoptozis

Kaspazlar: proteolitik etkili proteinlerdir ve apoptoziste ortaya çıkan
morfolojik değişiklikleri tetiklerler

Sitoplazma içinde inaktif proenzim halinde bulunurlar (prokaspaz)

Apoptozisi tetikleyen başlangıç sinyalini takiben prokaspazlar aktif
kaspaz haline geçer ve yaklaşık 1 saat içinde birbirini takip eden olaylar
zinciri ile (kaspaz aktivasyonu kaskadı) hücre ölümü gerçekleşir

Başlangıç kaspazları: Kaspaz 8 (ekstrinsik yol) ve 9 (intrinsik yol)

Effektör kaspazlar: Kaspaz 3 ve 7
Apoptozis

Bcl-2 proteinleri kaspaz aktivasyonunda önemli rol oynar

p53 tümör baskılayıcı proteini hücre döngüsünün
durdurulması ve apoptoziste etkin rol oynar

Apoptozisi inhibe eden proteinler (IAP) kaspazlara
bağlanarak kaspaz aktivitesini inhibe ederler

IAP’lar normal dokuda bulunmazlar ancak birçok tümör
dokusunda bulunurlar
Apoptozis – Tümör tedavisi

Kanserli hücrelerde genlerdeki değişiklikler hücrelerin
apoptozis ile yok olma ihtimalini ortadan kaldırarak
yaşam sürelerini uzatır

Apoptozis arttırılarak kanser hücreleri yok edilebilir

Apoptozis reseptör yolağındaki bozukluğun düzeltilmesi

Kemoterapi

Rekombinant ölüm reseptör ligandları (FAS-L ve TRIAL)
Metastaz

Metastaz: Kanser hücrelerinin köken aldıkları bölgeden
farklı doku ve organlara yayılması

Kanserden ölümleri %90’nından sorumlu

Metastaz basamakları 

Anjiyogenez

İnvazyon

Migrasyon-motilite

Ekstravazasyon

Proliferasyon
Normal Hücreler
Kanserli hücreler
Kanser
Anjiyogenez
İnvazyon
Migrasyon
Anjiyogenez

Tümör kitlesi 1-2 mm3 hacime ulaşınca oksijen ve besin
desteği sağlamak için yeni damar yapımını
(neovaskülarizasyon) uyarır

Anjiyogenik ajanlar / inhibitör faktörler arasındaki denge
anjiyogenez lehine bozulur

Anjiyogenik ajanlar tümör hücrelerinden, monosit ve
fibroblast gibi hücrelerden kollajen matriks yıkımı sonucu
açığa çıkabilir
Anjiyogenik ajanlar
Vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF)

En önemlileri ve üzerinde en çok durulan faktör

Yeni kan damarlarının oluşumunu indükler

Tirozin kinaz yapısında 3 reseptörü vardır (VEGF-R1, VEGFR2, VEGF-R3)

VEGF-R aktivasyonu fosfolipaz-C, fosfoinozitol-3 kinaz ve
ras GTPaz aktivatör gibi hücre içi sinyal iletim proteinlerini
fosforile ederek endotel hücrelerinin proliferasyon,
migrasyon ve diferasyonunu sağlar
Anjiyogenik Ajanlar

Nitrik oksit (NO) anjiyogenezin VEGF bağımlı medyatörüdür

VEGF, NO-sentaz enzimini uyarır (endotel hücre
migrasyonunu arttırır)

Hipoksik ortamlarda düzeyi hızla artan hipoxia-inducible
transcription factor-1 (HIF-1) VEGF salınımında etkilidir
Anjiyogenik Ajanlar

Platelet derived growth factor (PDGF)

Fibroblast growth factor-2 (FGF-2)

Transforming growth factor-Beta (TGF-)

Epidermal growth factor (EGF)

Transforming growt factor-alpha (TGF-)

Hepatocyte growth factor (HGF)
İnvazyon

Kanser hücresinin primer tümörden ayrılması (detachment)
 E-kadherin

Kanser hücrelerinin matriks, endotel hücreleri ve
subendotelyal bazal membrana tutunma aşaması
(attachment)  integrin, selektin, Ig benzeri adhezyon mol.

Bazal membran ve ekstraselüler matriks komponentlerinin
yıkımı  (proteolitik enzimler) metalloproteazlar,
plazminojen aktivatörleri (t-PA, u-PA), katepsinler
Metastazın Diğer Aşamaları

Kanser hücresinin migratuar özellik kazanması 
motilite faktörleri (otokrin motilite faktörü)

Ekstravazasyon  proteoliz

Proliferasyon  anjiyogenez
Hedefe Yönelik Tedaviler
Seçici olmaları nedeniyle tümör molekülüne yönelerek

kanser hücresini öldürürken, normal hücrelerin sağlıklı bir
ortamda devamına olanak tanır

Kemoterapi ve radyoterapiye göre avantaj sağlar

Günümüzde 4 temel molekül ile uygulanmakta

Monoklonal antikorlar (mAb)

Küçük moleküller

Peptid mimetikler

Antisens oligonükleotidler
Hedefe Yönelik Tedaviler

Anti-anjiyogenik tedaviler

Anti-invazif tedaviler
Monoklonal Antikorlar

Tümöre özgü yüzey proteinleri (reseptörler) veya sinyal
molekülünü (büyüme faktörleri) hedefleyebilirler
Bevacizumab: anti-VEGF antikoru (Avastin, Avastatin)
renal hücreli karsinom

Prostat özgül membran antijeni (PSMA): proteolitik aktivitesi
olan bir membran glikoproteini, P Ca hücrelerinde (+)
Anti-PSMA antikorlar: görüntüleme, tedavi
Küçük Moleküllü Ajanlar ve Peptid Mimetikler

Tirozin kinazlar :Hücre çoğalması, farklılaşması,
anjiyogenez, hücre siklusunun düzenlenmesi ile ilgili sinyal
iletim yollarına aracılık ederler

Küçük moleküllü ajanlar tümör oluşumu sırasında
düzenlenmesi bozulan bu kinazları hedefler
Sunitinib, sorafenib: VEGFR TK inhibitörleri (RHK)
Antisens Oligonükleotidler

17-22 nükleotid uzunluğunda kimyasal olarak
değiştirilmiş, tek iplikli DNA benzeri moleküllerdir

Belirlenmiş bir genin mRNA’sına tamamlayıcı
olarak tasarlanmıştır

Hedeflenen genin ekspresyonunu engeller

Kanser hücrelerinde membran reseptörleri, sinyal
iletim yolakları, hücre siklüsü ajanları v.b
hedeflenebilir
Anti-anjiyogenik tedaviler

Trombospondin

Anjiostatin

Endostatin

İnterferonlar

Matriks metalloproteinaz inhibitörleri

Maspin
Ürolojik Kanserlerle İlişkili Tümör Sendromları
Sendrome
Tümör
Kromozom
Gen
Wilm’s Tümörü
Wilm’s
11p13
WT1
Von Hippel-Lindau
Berrak hüc. RCC
3p25
VHL
Feokromositoma
Hered Papiller RCC
Papiller RCC
7q31
MET
Birt-Hogg-Dubé
Papiller RCC
7p11.2
FLCN
MEN II
Feokromositoma
10q11
RET
Herediter PCa
Prostat kanseri
1q24-25, 1,8
MSR1
17, 20, X
ELAC2
RNASEL
Von Hippel-Lindau Sendromu

Berrak hücreli RCC, retinal anjiyoma, feokromositoma,
MSS hemanjiomları, epididimal kistadenom, pankreas
adacık tümörleri

3p25: VHL tümör supresör geni

Sporadik berrak hücreli RCC hastalarının %80’ninde de
VHL geninde genetik değişiklikler mevcut
Von Hippel-Lindau Sendromu

VHL proteini

Hücre siklusu ve anjiyogenezin düzenlenmesi

İyi oksijenlenmiş hücrede HIF-’yı yıkar

HIF-  VEGF, PDGF, TGF- ve EPO yapımını
indükler

Anaerob şartlarda yaşam, anjiyogenez, metastaz
Mesane Kanseri

En sık görülen 9p kayıpları (%50-60)
(Bu kromozomun kolları üzerinde normalde tümör baskılayıcı genler
yer alır)

Rb tümör baskılayıcı geni kaybı (%20-30)

p53 mutasyonu (%60)

C-myc onkogeninin aşırı ekspresyonu

H-ras onkogeni

VEGF ↑

EGRF ↑

CD44 adhezyon molekülü kaybı
Prostat Kanseri

Herediter Prostat ca: Bir ailenin 3 bireyinde veya 3
nesilde veya 55 yaşından genç iki bireyde prostat
kanseri görülmesi

%5-10’u herediter

Erken yaşta ortaya çıkanların %40’ı herediter

En sık 1. kromozomda mutasyon

Androjen reseptör geninde nokta mutasyonlar

8. kromozom delesyonu

Ras p21 onkogeni

E-cadherin gen kaybı (adhezyon ↓)

VEGF

Telomeraz

PTEN tümör baskılayıcı geninin kaybı
Böbrek Kanseri
Kalıtımsal ve sporadik görülür
Kalıtımsal: %1-2

Sıklıkla bilateral ve multifokal

3. kromozom kısa kolunda anormallik

VHL hastalığı olanlar

VHL tümör baskılayıcı genindeki kayıplar
Böbrek Kanseri

c-myc onkogeni

p53 mutasyonu

Rb mutasyonu

VEGF ↑

Angiostatin ↓