Prof. Dr. Hilal Koçdor dokuz eylül üniversitesi onkoloji enstitüsü

KARSİNOGENEZDE GÜNCEL KAVRAMLAR
VE ARAŞTIRMA METODOLOJİLERİ
Prof. Dr. HİLAL KOÇDOR
DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ ONKOLOJİ ENSTİTÜSÜ
TEMEL ONKOLOJİ A.D.
Sivas Biyokimya Günleri 2016
1
ZOR VE ÖNGÖRÜLEMEYEN HASTALIKLA BAŞA ÇIKMAK İÇİN EN İYİ
YOL ÖZÜNDE;
NEDENLERİ VE TETİKLEYİCİLERİ ANLAMAKTIR.
 Bazı normal hücreler NEDEN ve NASIL "asi" ve “saldırgan” hale
geliyor? normal hücrelerin malign neoplazm içine dönüşümünü
yöneten herhangi ortak süreçler ve kurallar var mı?
 Kanserin çeşitlilik ve bireyselliğin ana nedenleri nedir?
 Neden bazı kanserler metastaz yaparlar, kimisi yapmaz?
 Benign ve malign lezyonlar arasında örtüşme vardır.
 Gerçekten doğru bir kanser tanımlayabilir miyiz?
 İyi huylu ile yavaş ilerleyen malign neoplazmı ayıran bir kriter var
mı?
Sivas Biyokimya Günleri 2016
2
KANSER ORİJİN TEORİLERİ:
EN YENİLERİ
 Kanser ,bugünkü bakış açımıza göre bir
kerede gelişmez!
 Karsinogenez kavramı çok basamaklı bir
süreci tanımlar.
Sivas Biyokimya Günleri 2016
3
KANSERİN MOLEKÜLER BELİRTEÇLERİ
(Molecular Hallmarks of Cancer)
 Hücreler aşırı ve zamansız
metabolik ve davranışsal
değişiklikler gösterirler.
 Genetik değişiklikler,
 Hücre döngü programı
değişiklikleri,
 Kromatinlerin
konformasyon değişiklikleri,
 DNA okuma, kopyalama ve
tamir mek. değişiklikleri vb.
 Tüm bu değişikliklere
epigenetik değişiklikler
adı verilir.
Sivas Biyokimya Günleri 2016
4
Sivas Biyokimya Günleri 2016
5
• Büyüme Sinyallerindeki Bağımsızlık,
• Antigrowth Sinyallere Duyarsızlık,
• Apoptoza Karşı Çıkma
•Limitsiz Replikasyon Potansiyellerinin Varlığı,
•Sürekli Anjiyojenez,
•Doku İnvazyonu Ve Metastaz,
•Genomun İstikrarsızlığı.
Sivas Biyokimya Günleri 2016
6
Sivas Biyokimya Günleri 2016
7
Sivas Biyokimya Günleri 2016
8
Sivas Biyokimya Günleri 2016
9
Sivas Biyokimya Günleri 2016
10
Sivas Biyokimya Günleri 2016
11
Sivas Biyokimya Günleri 2016
12
Viral/Mikrobial Teori:
Virusler/mikroorganizmalar neoplastic process için uzun
bir süreçde olsa da tetikleyicidir.
İlk bulgu, tavuklarda lösemi bir nedeni olan avian lökoz
virüsüdür.
Bazı "onkovirüsler", örneğin, insan papilloma, hepatit B
ve hepatit C virüsü, Epstein-Barr virüsü, vb. insan kanser
insidansında artış ile ilişkilidir.
Bununla birlikte, çok sayıda kanser gelişimi virüs, mantar
veya bakterilerden bağımsız meydana gelir..
Sivas Biyokimya Günleri 2016
13
Sivas Biyokimya Günleri 2016
14
Karsinogenezde; somatik mutasyon teorisi
•20. yüzyılın başından beri egemen olmuştur.
•Kanser hücresi genomlarının DNAlarında somatik mutasyonlar taşıdığı biliniyor
•Kanser hücresi genomlarında:
Baz değişiklikleri,Baz eklemeleri ve silinmeleri, yeniden düzenlemeleri
(rearrangements) ve kopya sayısı değişiklikleri içerir.
Tümör ilerledikçe, mutasyonlar birikir ve hücre sonunda kanserli hale gelir.
Genetik materyaldeki germ-line mutasyonlar, ailesel yatkınlığa neden olabilir.
•DNA'daki belli kusurların: Polipozis Koli, Bloom Sendromu, Ataksi Telenjiektazi,
Fanconi Anemisi dahil olmak üzere çeşitli kalıtsal kanser yatkınlık sendromlarından
sorumlu olduğu bilinmektedir.
Gen mutasyonları ve malignite arasında hiçbir sıkı bir korelasyon yoktur: yanı
sıra, bu faktörlerden hangisinin neoplaziyi tetikleyebildiği hala belirsizdir.
Aslında, genomik instabilite malign tümörü başlatmak için yeterli değildir.
Life-Cycling of Cancer: New Concept
Marina Shaduri and Marc Bouchoucha
Sivas Biyokimya Günleri 2016
15
Kanser Kök Hücresi Teorisi
(CSC)
 CSC kavramı ilk olarak lösemide gösterildi.
 Özgün yüzey antijeni profillerine sahip olan "kök
hücreleri" ile ilişkili.
 Son yıllarda hücreler, beyin, meme, kolon, pankreas
ve diğer dokuların insan kanseri içinde bulunmuştur.
 Kornelia Polyak (Dana-Farber Kanser Enstitüsünden
(Boston, ABD)) arasında kök hücre benzeri ve daha
farklılaşmış tümör hücrelerinin belirteçlerinin pozitif
sıklığının tümör alt tipi ve histolojik evresine göre
değiştiğini gösterdi.
Acaba malignite; normal kök hücrelerin gelişiminin
durması nedeniyle, olgun hücrelerin
CSC’ne dönüşümümüdür?
 Soru: hala açık!
Sivas Biyokimya Günleri 2016
16
Sivas Biyokimya Günleri 2016
17
Sivas Biyokimya Günleri 2016
18
FACS ile CSCs izolasyon basamakları
Sivas Biyokimya Günleri 2016
19
Embriyonal Teori

Embriyogenez ve karsinogenez
arasındaki benzerlik “Unitarian
Trofoblastik Teorisi”ni ileri sürülen
John Beard, tarafından dile
getirilmiştir.

Teorisindeki ana fikir, belirli fetal
hücreler veya atavistik genlerin
neoplazma doğuran olmasıdır.

Embriyonal teori savunucularına göre
bazı immatür hücreler (fetal dokuların
kalıntıları gibi) en sonunda örneğin,
mekanik doku travmaları, besin ve
oksijensizlikle (izolasyonu) malign
hale gelebilir.

“host-cells” i üreten malign prosess !!
Sivas Biyokimya Günleri 2016
20
“Complex Adaptive Systems” (CAS) Teorisi

Tümör mikro çevresinde bir çok kompleks sistem vardır:
endotel hücreleri ve bunların öncüleri,, fibroblastlar, granülositler, lenfositler,
makrofajlar vs.
 CASs kabul edilmiş yaygın ortak karakteristikleri vardır:
1-Varolma yeteneğini dinamik seviyede tutmak için Sağlamlık
2- esneklik – çabuk toparlanma özelliği:tüm CASs çeşitli tedirginlikler sonrasında
denge durumunu geri kazanma yeteneğine sahiptir;
3- Karmaşık yapısal ve fonksiyonel hiyerarşi açısından çoklu-seviye organizasyonu
4- kendi kendine -örgütlenme, dış kaynaklar veya bilgi olmadan daha karmaşık iç
yapılarının oluşturulması
5- Adaptasyon Herhangi bir CAS göre strateji veya taktiğin değişmesi durumunda
Hücreler ve karmaşık biyolojik sistemlerin diğer unsurları işlevsel birbirine bağlı işaretleri bir belli bir hiyerarşi içinde sergilerler.
Kanser hüc. ayrılmaz ve adaptif organizmalar ise, bu hücrelerin eylemleri kesinlikle
koordine edilmelidir. Nitekim, malign hücreleri arasındaki mekaniksal korelasyon
çeşitli araştırmacılar tarafından tespit edilmiştir.! Qunatum mekaniği!!
Albert Szent-Györgyi
Sivas Biyokimya Günleri 2016
21
Sivas Biyokimya Günleri 2016
22
Sivas Biyokimya Günleri 2016
23
TERAPÖTİK MANİPÜLASYON İÇİN POTANSİYEL;
NÜKLEER RESEPTÖRLER
Sivas Biyokimya Günleri 2016
24
Sivas Biyokimya Günleri 2016
25
DNA HASAR CEVABI (DDR) PROTEİNLERİ, KÜÇÜK
MOLEKÜL MODÜLATÖRLERDİR!
Sivas Biyokimya Günleri 2016
26
DNA Hasar Cevabı (DDR) ve Terapötik Fırsatlar
Sivas Biyokimya Günleri 2016
27
TELOMERAZ
Sivas Biyokimya Günleri 2016
28
Sivas Biyokimya Günleri 2016
29
KANSER HÜCRELERİ DÜZENSİZ EPİGENOMLA
BÜYÜME AVANTAJI YAKALAR!






Kolon kanserlerinin 1/3ünde hipometilasyon
saptandı.
2000 den beri “microarrays” ve “nextgeneration sequencing technologies” nin
kombinasyonuyla biyolojide yazılı dataların
değerlendirilmesi mekanizmaların içyüzünün
kavranmasını daha kolaylaştırdı.
“epigenetic stability”nin kaybı; yaygın tümörogenez
ile kendini gösterir.
Theodor Boveri, ışık mikroskobunda kanser
hücrelerindeki abnormal kromatini keşfetti. (1929)
Euchromatin genler; Genlerin transkripsiyona
dolayısı ile postranslasyonel modifikasyona
daha açık olduğunu,
Heterochromatin genler ise bunun tersini ifade
eder.
Sivas Biyokimya Günleri 2016
30
Sivas Biyokimya Günleri 2016
31
EPİGENETİK
MODİFİKASYON VE
MUTASYONUN İŞBİRLİĞİNİN
KANSERDEKİ İŞARETLERİ
Large Organized Chromatin Lysine
Modifications (LOCKs) and Laminassociated Domains (LADs)
Kanserdeki düzensiz
epigenom,
hücresel büyüme
avantajını sağlar.
Sivas Biyokimya Günleri 2016
32
Sivas Biyokimya Günleri 2016
33
KARSİNOGENEZDE KANSER «NİCHE» KAVRAMI
Kanser hücreleri ve stromal hücreleri arasındaki etkileşim kanserin önemli bir
belirleyicisidir!
Particular cytokines, such as transforming growth factor-β, interleukin 6 and stromal-derived factor 1, can be produced by bonemarrow-derived cells, cancer-associated fibroblasts (CAFs), IMC, immature myeloid cell or tumour cells, and seem to support
niche expansion and maturation.
34
Sivas Biyokimya Günleri 2016
GELİŞMEKTE OLAN NİŞLE KLASİK ÇOK ADIMLI KARSİNOGENEZ
KAVRAMI BİRBİRİNE PARALEL SÜREÇLERDİR!
Sivas Biyokimya Günleri 2016
35
UYUYAN NİŞİN HEDEFLENEREK METASTAZIN
ÖNLENMESİ
Sivas Biyokimya Günleri 2016
36
Sivas Biyokimya Günleri 2016
37
Sivas Biyokimya Günleri 2016
38
Tanaka, Crit Rev Hematol/Oncol, 1997)
GELİŞMEKTE OLAN TEKNOLOJİLER
Sivas Biyokimya Günleri 2016
40
BİYOMARKER GELİŞTİRMEK İÇİN NEDEN İYİMSERİZ?
 Human Genome Project







(Tamamlandı)
Gelişmiş biyoinformatikler
Array analizleri (DNA, RNA,
protein)
Mass-spectrometry-based
profiling and identification
Laser-capture microdissection
Databases of single
nucleotide polymorphisms
Comparative genomic
hybridization
Yüksek verimli sekanslama
NATURE CLİNİCAL PRACTİCE ONCOLOGY KULASINGAM AND DIAMANDIS october 2008 vol 5 no 10
Sivas Biyokimya Günleri 2016
41
Sivas Biyokimya Günleri 2016
42
KLİNİK KULLANIMDAKİ KANSER BİYOBELİRTEÇLERİ
Sivas Biyokimya Günleri 2016
43
BİYOBANKALAR
Sivas Biyokimya Günleri 2016
44
 The Organization for Economic
Cooperation and
Development’ın (OECD)
tanımına göre biyobanka;
Bir popülasyona veya belirli bir
hastalığa özel olarak, düzenli bir
sistem çerçevesinde toplanmış
biyolojik örnekleri ve bunlarla ilişkili
veri ve bilgileri kapsayan birimdir.
Sivas Biyokimya Günleri 2016
45
BİNA DONANIMI
LAB. DONANIMI
+4, -20, -80 Soğutucular
Azot tankları ve Sıvı Azot T
Su banyosu
•
Soğutmalı santrifüj




Vorteks
Spinner

Laminar Flow (Class II)
Distile ve Bidistile su cihazı
Mikroskoplar (Dijital ve
manuel)


Boyama Setleri
Kimyasal ve Kimyasal
Dolapları
Etüv
Mikropipet Seti
Otoklav

Alarm sistemi
Güvenlik sistemi (
Kameralı ve 24 saat
kayıt altında)
Departmanlar arası
geçişte chipli-kart
kullanımı
sıvı azotlu-depolama
bölümüne geçişte
parmak izi okumalı
sistem
Yangın Merdiveni
Yangın Söndürme
Sistemi ve ekstra
yangın tüpleri
Bina deprem
yönetmeliğine uygun
olmalı
İŞLEYİŞ-AKIŞ
Hastanın ya da Bireyin
Başvurusu
İsteğin DinlenmesiFiyatlandırma için
Bilgilendirme
İşlem Sürer ise Onam Formu
Doldurma
Örnek Kabul / Steril Ortamda
ya da Ameliyat günü belirleme
Ön Tanı/Ön Analiz
Enfeksiyon ve Mikrobiyolojik
Analiz
İstenirse Genetik Analiz
Sonuçların Bilgilendirilmesi ve
Saklamaya Geçiş
TC Kimlik No ile 2D-Barcode
sistemine geçiş ve deidentification !!!
Sivas Biyokimya Günleri 2016
46
Hacettepe Üniversitesi DNA/Doku Bankası
Türkiye'deki hastalığa özgül biyobankaların
ilk örneğidir.
Bankanın misyonu; uluslararası
standartlara uygun olarak kalıtsal
hastalıklardan etkilenmiş ailelerden
biyolojik örnekleme yapmak ve
klinik/genetik veri tabanlarını oluşturarak
bu altyapının biyomedikal araştırmalar
için kullanılmasını sağlamaktır.
Sivas Biyokimya Günleri 2016
47
Mayıs 2014 itibariyle H.Ü. DNA/Hücre Bankası,
“European Network of DNA, Cell, Tissue Banks
for Rare Diseases” (EuroBioBank)ağı üyeliğine
kabul edilmiştir.
Sivas Biyokimya Günleri 2016
48
. Ülkemizde söz konusu doku
bankalarının çalışma esasları genel olarak
Sağlık Bakanlığı tarafından belirleniyor.
Ülkemizde biyobankalar için özel yasalar ve
çerçeve kuralları mevcut değildir.
Sivas Biyokimya Günleri 2016
49
LABORATUVAR BİLGİ
YÖNETİM SİSTEMİ (LIMS)
BİYOBANKA BİLGİ VERİ
YÖNETİM SİSTEMİ (BIMS)
Sivas Biyokimya Günleri 2016
50
BİYOBANKA VERİ ENTEGRASYONU
Jan-Eric Litton, “Biobank Informatics: Connecting Genotypes and Phenotypes” Methods in Biobanking
p.343-361
Sivas Biyokimya Günleri 2016
51
Sivas Biyokimya Günleri 2016
52