KARSİNOGENEZİS

Doç. Dr. D. Sema ARICI
KARSİNOGENEZİS
NORMAL HÜCRE SİKLUSU
Normal bir hücre siklusunda presentetik faz G1, DNA sentez fazı S, premitotik faz G2
Mitotik faz M fazı olarak bilinir. Labil ve stabl hücrelerde rejenerasyon kapasitesi vardır ve
bu düzenli olan siklusta her zaman mümkün olmaktadır. Parankim hücrelerinin bulunduğu
stroma özellikle bazal membran(BM) organize rejenerasyon için gerekir. BM bozuksa normal
orijinine benzemeyen gelişigüzel hücre çoğalması gerçekleşir.
Hücre büyümesinde moleküler olaylar growth faktörün(GF) (büyüme faktörünün) normal
büyüme kontrol yoluyla ilişkili genlerin salınımını etkileyerek hücre proliferasyonuna yol
açtığının anlaşılmasından sonra aşama kaydetmiştir. Ki büyüme kontrol yoluyla ilişkili bu
genler protoonkogen olarak tanımlanır. Bu genlerin salınımı normal büyüme ve rejenerasyon
boyunca sıkı kontrol altındadır. Bu tür protoonkogenlerin yapısında değişiklik onların
kanserin karakteristiği olan kontrolsüz hücre büyümesini sağlayan onkogenlere dönüşümünü
sağlar.
Gerek normal hücre siklusu için gerekse kanser oluşma basamaklarında önemli olan 3 sistem
vardır.
1) Hücre yüzey reseptörleri
2) Sinyal (uyarı) iletim sistemi
3) Transkripsiyon faktörleri
1)HÜCRE YÜZEY RESEPTÖRLERİ
Hücre büyümesi uyarı alan ajanın (çoğunlukla bu GF’dür) spesifik reseptörlere bağlanmasıyla
başlar. Reseptör proteinleri hedef hücrenin sitoplazmasında,hücre yüzeyinde veya
nükleusunda olabilir. Üç tip hücre yüzey reseptörü hücre büyüme ve gelişmesinde önemlidir.
Bu reseptörler ile alınan uyarı, uyarı iletim aracılığıyla nükleusa iletilir.
1) İntrinsik kinaz aktivasyonu ile ilişkili resptörler
Bu yolla çalışan reseptörler Epidermal büyüme faktörü, Fibroblast büyüme faktörü, Platelet
kökenli büyüme faktörü vb. dir. Bu reseptörlerin bir ligand bağlanması için ekstraselüler
zincir kısmı vardır. GF’ün bağlanması ile reseptör dimerize olur ve reseptör ligand kompleksi
oluşur. Reseptörün dimerizasyonunu reseptör otofosforilasyonu takip eder ki ki bu
fosforilasyon sitozolik proteinlerin bağlanması için bölge oluşturur.
Reseptör ligand kompleksi dimerize ve fosforile olduktan sonra köprü (Bridging) proteinlere
bağlanır ve fosforile reseptör sitoplazmada bulunan ve bir protoonkogen olan ras’ı aktive
eder. Ras GTP’az(Guanozintrifosfataz) ailesindendir. İnaktif ve aktif formu vardır. İnaktif
formunda GDP’ye (Guanozindifosfat) bağlıdır. Aktive olduğunda GTP’ye döner. Ras’ın aktif
formdan inaktif forma dönüşmesini sağlayan GAP(GTPaz aktive eden protein ) dır. Aktive
olan ras diğer protein olan raf’a bağlanır buda MAP kinaz(Mitojen aktive eden protein kinaz)
uyarı sistemi yolunu aktive ederek uyarı nükleusa iletilir. Uyarı nükleusa girince
transkripsiyon faktörleri olan c-jun ve c-fos’un fosforile olur. Bu uyarılarla siklusun S fazına
girmesi sağlanır.
2) İntrinsik katalitik etkisi olmayan reseptörler
3) İntrinsik kinaz aktivitesi yok. Ligand bağlanmasını takiben sitoplazmadaki bir veya daha
fazla protein kinazı aktive eder. Sitokinler bu yolla etkilidir.
4) G proteinine bağlı reseptörler
Hücre büyümesinde pek katkısı yok.
2)UYARI İLETİM SİSTEMİ
Ekstraselüler uyarılar alınıp intraselüler uyarıya dönüyor ve hücresel cevap oluşturuyor ve
tipik olarak protein kinaz sistemi ile çalışıyor. Hücre büyümesinde önemli olanlar
1) Mitojen aktive eden protein kinaz(MAPkinaz)
2) PI-3 Kinaz(Fosfoinozitid-3kinaz)
3) IP-3 (İnositol lipid)
4) C AMP yolu
5) JAK/STAT(Janus kinaz) sistemi
Bunlardan en önemlisi ve sık kullanılanı MAP kinaz sistemidir. GF uyarı sisteminde etkili
olan yoldur ve ras bu yolda bilinen protoonkogendir. Inositol lipid yolu proteinkinaz C’yi
aktive eder bu da çeşitli hücresel komponentleri fosforile ederek siklusun S fazına girmesini
sağlar. CAMP yolu ise adenilat siklaz aktivasyonu sağlanır cAMP artar ve protein kinaz A
aktive olur sonuçta hedef genlerin ekspresyonu stimulasyonu sağlanır. JAK/ STAT yolunda
örnek sitokinlerdir. Bunların intrinsik kinaz aktivitesi yok. Reseptör sitoplazmadaki protein
kinazları aktive eder.
2
3)TRANSKRİPSİYON FAKTÖRLERİ
Uyarı iletim yolu ile uyarılar nükleusa iletilir. Nükleusda regülasyon transkripsiyon gen
düzeyinde yapılır ve transkripsiyon faktörleri ile kontrol edilir. Hücre proliferasyonunu
ayarlayan faktörler c-myc, p53 ve Rb (retinoblastom geni) dur. Transkripsiyon faktörleri
fosforile olduktan sonra subselüler lokalizasyonu veya DNA’ya afinitesi değişir, bu da gen
ekspresyonunu değiştirir.
SONUÇ; Büyüme faktörleri reseptörlerine bağlanır ve onları aktive eder, uyarı iletiminde
görevli proteinler fosforile olur, kinazlar serisi aracılığıyla sinyal nükleusa iletilir.,
transkripsiyon faktörlerinin aktivasyonuyla DNA sentezi başlar ve S fazına giriş sağlanmış
olur.
HÜCRE SİKLUSU ve HÜCRE BÖLÜNMESİNİN REGULASYONU
Büyüme faktörleri moleküler olaylarda etkili ama bunların hücre siklusuna girmesini sağlayan
kim? İşte bu olayları regüle eden 2 kontrol mekanizması var.
1) Siklinler
2) Kontrol noktaları; Gerekirse progresyonu geciktirip sonraki siklusa bırakıyor.
1)SİKLİNLER
Hücrenin siklusa girmesi ve progresyonları siklinlere bağlı. Siklinler etkilerini siklin bağımlı
kinazlarla kompleks yaparak gerçekleştirir. Siklusun her fazında etkili siklinler değişiktir.
Örneğin G1’den S’e geçişte siklin D, G2’den M’e geçişte siklin B’ler etkindir. Hücre
siklusunda G1’den S fazına geçiş önemli noktadır. Bu dönemde hücreye çoğalması için veya
durması için uyarı gider. Bunun kontrolünü sağlayan ise tümör süpresör bir gen olan
retinoblastomdur. G1 progresyon gösterirse siklinlerden Dgrubu birikir. Bunlar siklin
bağımlı kinazları(SBK) aktive eder. Oluşan siklin/SBK kompleksi Rb’un fosforile olmasını
sağlar. Rb fosforile olunca E2F proteinlerini serbest bırakır. Serbest kalan E2F S fazına giriş
için gerekli genlerin transkripsiyonunu sağlar ve hücre S fazına girer. DNA sentezi
gerçekleşir.
Siklin/SBK kompleksinin etkileri SBK inhibitörleri ile ortadan kaldırılır. Bunlar p21, p27,
p16, p57, p16, p15, p18, p19’dur. Siklusta bu inhibitörlerle siklusun normal dengesi
sağlanmaya çalışılır. Uyarı çoğalma yönünde ise siklinler aktive olur. Durma yönünde ise
inhibitörler aktive olur.
3
2)KONTROL NOKTALARI
Kontrol noktalarının aktivasyonu hücre siklusunu durdurur. Tamir için zaman verilir. Ve
mutasyon olmaması için olanak tanınır.
P53 geni DNA hasarında aktive olan ve siklusun inhibisyonunu sağlayarak hücreyi son ana
kadar korumaya çalışan tümör süpresör gendir ve en önemli kontrol noktasını oluşturur.
Hücre büyümesinin bir diğer ucu büyüme inhibisyonudur ve bunu regüle eden TGF beta dır.
Hücre siklusunu S fazına girmeden durdurur.
KARSİNOGENEZİSDE TEMEL NOKTALAR
1) Letal olmayan genetik hasar karsinogenezisin kalbidir. Bu tip genetik hasar çevresel
faktörler, radyasyon, virusler veya germ hattındaki kalıtım ile kazanılabilir.
2) 3 tip regulatuar gen büyümeyi teşvik eden PROTOONKOGEN, TÜMÖR SÜPRESÖR
GEN, ve APOPTOZİS genetik hasarın temel hedefidir. Protoonkogenlerde mutant aleller
dominant olarak kabul edilir çünkü normal alel olmasına rağmen hücreleri transforme
edebilir. Ancak
tümör süpresör genlerde her 2 alellin mutant olması gerekir ki
transformasyon devam edebilsin.
3) DNA hasarını regüle eden genler. Hücre proliferasyonunu direkt etkilemez. Diğer
genlerdeki nonletal hasarı organizmanın tamir etmesi için etki yaratarak yapar.
4) Karsinogenezis multistep olaylar zinciridir. Moleküler düzeyde progresyon genetik
lezyonların birikimi sonucu olur.
PROTOONKOGENLER
Protoonkogenler hücre büyüme kontrol yoluyla ilişkili genlerdir. Protoonkogen grubunda
sayılan genler hücre yüzeyinde etkili, uyarı iletim sisteminde etkili olanlar ve nükleusta
görevli olanlar diye 3 grupta incelenir.
1) Hücre yüzeyinde etkili protoonkogenlerden en önemlisi GF’lerdir. Bu gruba ait olanlar
sis, hst 1, int 2 ,ve GF reseptör ailesinden
c-erb-B1, c-erb-B2, c-erb-B3 ve ret
protoonkogenleridir.
2) Uyarı iletim sisteminde etkili olanlar
Ras ve abl ‘dir.
3) Nükleusta lokalize olanlar
Myc(N-myc, L-myc vb)
Bu ürünlerin tümü normal siklusta belli düzen içerisinde çalışırken nasıl düşman haline
geliyor ve hücreye zarar veriyor?. İşte protoonkogenler retroviral transdüksüyon ile veya
4
insitu davranışlarını değiştirerek selüler ONKOGENLERE dönebiliyor ve onkojenik
potansiyel kazanıyor. Onkojenik potansiyel kazanan genler hücre yüzeyi, uyarı iletim yolu
veya nükleusta görevli olanlardan herhangi birinde olabilir. Buna göre hücre yüzeyinde
gerçekleşen onkogen olayları;
Hücre yüzeyinde gerçekleşen olaylar; GF ve GF Reseptörleri
GF’ ü kodlayan genlerde mutasyon onları onkogen haline getirir. Örneğin platelet kökenli
GF’ü kodlayan prtoonkogen c sis dir, fibroblast GF’ü ise hst-1 ve int-2 kodlar; bu ürünlerde
mutasyon ile onkojenik potansiyel gelişir. Transforme hücrelerde otokrin stimulasyon GF
üretimini arttırır fakat neoplastik oluşum için yeterli değildir. Yoğun hücre proliferasyonu
hücre populasyonunda spontan veya indüklenmiş mutasyonu artırarak malign fenotipe katkıda
bulunur.
GF’lerin
reseptörlerinin
onkojenik
versiyonları
persistan
dimerizasyonu
ve
GF’e
bağlanmaksızın aktivasyon kazanmasına neden olur. Mutant reseptörler hücreye sürekli
mitojenik sinyaller gönderir. Mutasyon dışında bu reseptörler aşırı eksprese edilerek veya gen
yeni düzenlenmesi yoluyla da onkojenik etki yaratırlar. Örneğin, GF reseptörlerinden c-erb
B1,2,3 aşırı ekspresyon yoluyla hücreye zarar verirler.
Sitoplazmada gerçekleşen uyarı iletim sistemi;
GF’ler ile aktive olan hücre yüzey reseptörleri aktive olunca sinyaller membrandan alınıp
hücre nükleusuna iletilir. Uyarı iletim sisteminde en iyi bilinen protoonkogen RAS’tır. Ras
protein mutasyonu %10-20 tümörlerde olur. İnsan tümöründe tek en sık dominant
onkogen anormalliği ras geninde mutasyondur. GF ile indüklenen mitogenez olayında ras
önemli rol oynar. Ras blokajı GF’lerin proliferatif cevabını önler. Ras GF ile aktive olunca
GDP’den GTP’ye döner aktive olur ve raf’ı hareketlendirir. Raf MAP kinaz yolunu uyararak
mitogenez başlatılır. GTP’az aktivitesi ile GTP, GDP’ye döner ve ras sakin hale gelir. Ras’ın
düzenli işlemesi GDP ile GTP arasındaki olaylara bağlıdır. Bu olaylar enzimatiktir. Daha
önemli bir olay aktif ras ile ilişkisi olduğu bilinen GTPaz aktive eden protein(GAP) varlığıdır
ve GAP’ın fonksiyonu ras aktivitesinin kontrol edilemeyen hareketini önlemektir. Eğer ras
mutasyonu olursa GAP’ın önleyici etkisi ortadan kalkar ve GTP aşırı olur ve mitojenik
sinyaller artar.
Nükleer transkripsiyon faktörleri
Tüm sinyaller nükleusa girer ve mitotik siklusa doğru regülasyon yapar. Nükleusta lokalize
onkogen ürünleri myc-myb- jun ve fos’tur. En önemlisi myc protoonkogenidir. Uyarıyı alan
myc max adı verilen protein ile dimer oluşturuyor. Oluşan bu kompleks DNA’ya bağlanıyor
ve potent transkripsiyonel aktivatör fonksiyonda bulunuyor. Myc’in diğer üyesi mad ile de
5
max birleşebiliyor ve hücre büyümesinde inhibitör görevi yapıyor. Dolayısı ile myc’in
transkripsiyonel aktivitesi sadece myc ile ilgili değil max ve mad proteinlerine de bağlı. Mycmax hücre proliferasyonunu sağlarken max-mad hücre büyüme inhibisyonu yapıyor.
Myc’in ayrıca apoptozisi regüle etme fonksiyonu da var. GF ile sinyal gelmez ise ve myc
aktive olursa hücreler apoptozise gidiyor. Myc’in onkojenik versiyonu persistan ekspresyonu
ile ilgili, sabit transkripsiyona yol açarak neoplastik gelişim oluyor.c- myc bozukluğu Burkitt
Lenfomada genlerde translokasyon sonucu oluyor.
Buraya kadar sayılan faktörler protoonkogen grubundan olan gen ürünleri olup onkogen
haline dönebilen ve neoplastik transformasyonda önemli basamakları oluştururlar. Bu ürünleri
hücre siklusuna sokmada etkili faktörlerden siklinlerde gerek normal gerekse onkojenik
olaylarda söz sahibi faktörlerdir. Kısaca siklinlerin özelliklerine değinecek olursak;
Siklinler ve Siklin Bağımlı Kinazlar
Siklin bağımlı kinazlar siklus boyunca eksprese edilir ama inaktiftir. Siklinlere bağlanarak
aktivite kazanır. Siklinler siklusun belli dönemlerinde sentezlenir amaçları siklin bağımlı
kinazları aktive etmektir. Amaçlarına ulaşınca siklin düzeyi düşer. Siklinler siklin bağımlı
kinazları artırırken inhibitörleri siklin bağımlı kinazları inhibe ederk hücre siklusunu kontrol
altında tutarlar. G1’den S fazına geçiş en önemli basamaktır.
Hücre büyüme sinyali alınca siklinler(siklin D) birikir ve SBK’lara bağlanır. Siklin/SBK
kompleksi retinoblastomu aktive eder. Ve hücre siklusa girer. S fazından G2’ye ilerleme ise
başka siklinlerin (SiklinA) birikmesi ve up regulasyonu ile olur. G2 nin erken döneminde ise
B siklinler aktive olur ve G2 den M fazına geçiş sağlanır. Siklinlerin fonksiyonunu ise siklin
bağımlı kinazlar(SBK) ile regüle edilir. Siklin ve SBK larda mutasyon hücre proliferasyonunu
teşvik eder.
Braya kadar sayılan bu protoonkogenlerin mutant formları nasıl büyümeyi stimule eder ve
hangi mekanizmayla protoonkogen haline döner? Önemli 2 değişiklik;
1) Genin yapısında değişklik olur anormal gen ürünü sentezlenir ve aşırı fonksiyona sahiptir.
2) Gen ekspresyon regulasyonunda değişim olur, yapısal olarak normaldir ama artmış veya
uygunsuz üretimi söz konusudur.
a) Nokta mutasyon, en iyi örnek ras mutasyonudur.
b) Kromozomal yeni düzen;2 tip kromozomal yeni düzen protoonkogeni aktve eder. 1)
translokasyon ve inversiyon
Translokasyon sonucu normal fonksiyona sahip gen ürünü Ig ağır zincirine yaklaşır ve bu gen
kontrol dışı kalacağı için amaçsız stimulasyona neden olur. Bazı durumda ise translokasyon
6
sırasında mutasyon olur ve genin normal fonksiyonu olmaz. Translokasyon indüklü aşırı
salınıma en iyi örnek Burkitt Lenfomadır. Bu lenfomada myc taşıyan segment olan kromozom
8’in kromozom 14q band 32’ye göçü söz konusudur. Bu yer c-myc’i Ig ağır zincirine
yaklaştırır ve aşırı ekspresyonuna neden olur.
Sonuç olarak spesifik translokasyonlar ile gen ürünleri
regulatuar elemanların altına
getirilerek protoonkogen aşırı ekspresyonu olur.
Genleri bir diğer aktivasyon sebebi DNA sentezi sırasında
amplifikasyondur. Bazı
tümörlerde amplifikasyon kötü prognoz ile ilişkilidir.
Karsinogenezis temelinde protoonkogenler dışında tümör süpresör genlerinde rolü büyüktür.
Protoonkogenler hücre büyümesini teşvik eden proteinleri kodlarken, süpresör gen
ürünleri hücre proliferasyonunu frenler
TÜMÖR SÜPRESÖR GENLER
Fizyolojik fonksiyonları hücre büyümesini kontrol etmektir.Tümör oluşumunu engellemek
değildir. Knudson adlı araştırmacı 2 mutasyon teorisini destekliyor. Buna göre herediter olan
olgularda bir genetik değişiklik ebeveyinlerden birinden gelir ve tüm somatik hücrelerde
vardır, İkinci mutasyon ise retinal hücrelerin herhangi birinde olur ki bu ilk mutasyonuda
taşımaktadır. Sporadik vakalarda ise her 2 mutasyon aynı tek hücrede somatik olarak vardır.
Buna en iyi örnek retinoblastom geninde açıklanmıştır. Mutant kalıtsal Rb geni taşıyan çocuk
normaldir(Rb lokusu için heterezigot olduğundan), sadece kanser gelişme riski yüksektir.
Mutant allel homozigot olursa kanser gelişir.
Tümör süpresör genlerde protoonkogen gibi hücrenin değişik yerlerinde , hücre yüzeyinde,
sitoplazmada, nükleusta etkili olanlar şeklinde gruplara ayrılır. Buna göre
1) Hücre yüzeyinde etkili tümör süpresör genler
Hücre büyüme ve davranışını regüle eden hücre yüzeyinden salınan çeşitli tipte moleküller
vardır. En önemlileri Transforming Growth Faktör(TGF) beta, Kadherin ve Deleted kolon
kanser geni (DCC)sayılabilir. TGF beta büyümeyi inhibe edici faktördür. Kadherin hücresel
adezyonu sağlar. DCC geni ise hücre hücre ve hücre matriks ilişkisini sağlar çevreden aldığı
uyarı ile hücre büyüme ve difensiyasyonunu regüle eder.
TGF beta büyüme inhibisyonu yapan genlerin transkripsiyonunu regüle eder. Bunu SBK
inhibitörleriyle yapar ve hücre siklusu engellenir. TGF beta’da mutasyon pek çok tümörde
görülür.
7
2) Uyarı iletim sistemini regüle eden süpresör genler(Sitoplazmada)
Tümör süpresör genlerin bir diğer etkili olduğu alan büyüme sinyalini azaltmaktır.
Nöröfibromin 1 (NF1) geni ile Adenomatoz polipozis geni(APC) bu kategoridedir. NF1’de ve
APC’de germ çizgi mutasyonu benign tümörlerle ve karsinom prekürsörleriyle ilişkilidir.
APC geni vakaları ile doğan bir kişide 1 mutant allel vardır. Yaşam sırasında yüzlerce polip
gelişir. Malignite gelişmez , ancak tümör gelişimi için 2 kopyenin de kaybı gerek.
Adenomdan kanser gelişimi ek mutasyonlarla mümkün. APC geni sitoplazmada lokalize ve
diğer proteinlerle ilişkide ki bunlardan biri beta katenindir. Bu nükleusa girip transkripsiyon
faktörlerini etkileyebiliyor. APC’nin görevi katenini yıkmak ve sitoplazmada az bulunmasını
sağlamak. APC inaktivasyonu veya kaybı katenin seviyesini artırır ve selüler proliferasyon
olur. Katenin mutasyonu da olabiliyor. Mutant katenin APC’nin yıkıcı etkisine direnç
gösteriyor.
NF1 geni de APC gibi davranıyor. 1 mutant alleli olanda sayısız nöröfibrom gelişiyor, 2:
kopyesinde kayıp olunca veya ek mutasyonlarla malign tümör olabiliyor. NF1 geni uyarı
iletimini protoonkogenlerden ras ile yapıyor. NF GTPaz aktive eden proteindir, aktif ras’ı
inaktif ras’a çevirir. NF1 kaybı olunca ras aktif kalır ve sürekli sinyal iletilir.
3) Nükleusta etkili tümör süpresör genler
Nükleusta lokalize olan tümör süpresör genler retinoblastom(Rb), p53 ve Wilms tümör(WT1)
dür.
Retinoblastom(Rb);
İlk tanınan tümör süpresör gendir. Hücre siklusunda anahtar rolü vardır. Her hücre tipinde
eksprese edilir. Aktif, inaktif formu vardır. Aktif formunda hücre siklusunda G1’den S’e
geçerken fren görevi vardır. Hücreler GF ile fosforile olunca Rb inaktifleşir ve fren ortadan
kalkar. S fazına giren hücreler bölünmeye başlar. Rb’un bu etkilerinde önemli rol oynayan bir
faktörde E2F proteinidir. E2F ile sıkı bağlantıda iken fosforile olunca E2F’yi serbest bırakır
ve serbest kalan E2F transkripsiyon faktörlerinin aktivasyonu ile hücrenin S fazına girmesini
sağlar. Rb proteini olmazsa veya E2F’nin regülasyonu bozulursa hücre siklusunun moleküler
freni bozulur ve hücreler sürekli S fazına girer. Ayrıca Rb görev yaptığı sürece dolaylı yolda
onun fonksiyonunu regüle eden ürünler örneğin siklinler ve SBK’lar da ve hatta SBK
inhibitörlerinde mutasyon Rb kaybının yarattığı etkileri taklit ederek hücreye zarar verir.
Sonuç olarak hücre siklusunun kontrolünün kaybı malign transformasyonun merkezidir ve
siklusun 4 anahtarından en azından birinin mutasyonu gerekir. Bunlar Rb, siklinler, SBK’lar
ve SBK inhibitörlerinden p16 dır.
8
P53 Geni
İnsan tümöründe tek en sık genetik değişiklik için hedeftir. %50’den fazla bu tümörlerde
genetik mutasyon olur. P53’ün homozigot kaybı hemen her tip kanserde görülür. Daha nadir
olarak bazıları p53’ü kalıtsal şekilde mutant allel olarak bulundurur. Rb geni gibi 1 mutant
allelin kalıtımı kişinin malign tümör geliştirmesi için predispozandır çünkü sadece ek bir tek
arıza normal olan ikinci alleli bozar.
P53 kritik kapı bekçisi gibidir. Moleküler polis de denir. Nükleusta lokalizedir diğer genlerin
transkripsiyonunu kontrol etmek primer görevidir. Rb aksine hücre siklusunun bekçiliğini
yapmaz. P53’ün acil fren için çağırılması ancak DNA hasarı, radyasyon, mutajenik
kimyasallarla temas olduğunda söz konusudur. Genetik materyal zedelenince uyuyan p53
harekete geçer. 2 ana hedefi vardır.
1) Hücre siklusunu durudurmak
2) Apoptozisi indüklemek.
p53 ile indüklenen siklus durması G1 fazının geç döneminde olur ve p53 bağımlı SBK
inhibitörleri aracılığı ile olur. SBK’inhibitörlerinden bu işte görevli olanı p21 dir. p21 geni
siklin/SBK kompleksini inhibe ederek S fazına girme için gerekli Rb fosforilasyonunu
engeller.
Hücre siklusunda durma hoş karşılanır ve DNA hasarı tamiri için zaman tanınır. DNA hasarı
başarı ile tamir edilirse p53 mdm2’ye bağlanıp etkisi sona erer. Eğer DNA hasarı tamir
edilemezse son bir umutla apoptozis indükleyen genlere haber gönderir. Bax ve ınsulin like
GF(IGF) p53 duyarlı 2 gendir. Bax bcl-2’ye bağlanır ve onu antagonize eder. p21 bax ve
growth arrest and DNA damage geni (DNA tamiri sırasında provake edilen) p53
fonksiyonunda anahtar olan genlerdir. p53 bu özellikleri ile genomun gardiyanı olarak da
tanımlanır.
p53 homozigot kaybı DNA’nın tamir edilememesine neden olur ve mutasyon hücrelerde
birikir ve malign transformasyon oluşur.
P53’ü aktive eden bir başka faktörde hipoksidir. P53 genleri normal ise hipoksik hücreler
apoptozise gidiyor. P53 mutant ise hipoksik hücreler apoptozise direnç gösteriyor. Bu nedenle
hipoksi p53 geni inaktif olan hücreleri seçiyor ve hipoksinin artmasına neden oluyor.
P53 geni somatik ve kalıtsal mutasyon dışında başka mekanizmalarlada inaktif olur. HPV E6
proteini p53’ü yıkabiliyor.
1997’de p53e benzer p73 geni bulunmuş.
9
BRCA1ve BRCA2 geni
Diğer süpresör genler gibi bu genleri kalıtsal olarak mutant biçimde taşıyan kişide meme
kanseri gelişme riski yüksek. BRCA-1 ve2'nin’ fonksiyonu tam anlaşılamamış. Protein
ürünleri nükleusta lokalize ve transkripsiyon faktörleri ile ilgili. Bazı veriler bu genlerin DNA
tamiri ile ilişkili olduğunu söylüyor. BRCA geninde mutasyon hücre büyümesini direkt
etkilemiyor, DNA replikasyonunda hatalara neden oluyor ve hücre siklusunu etkileyen
genlerin mutasyonuna yol açıyor. Hücre siklusunu p21 aracılığı ile regüle ediyor.
APOPTOZİSİ REGÜLE EDEN GENLER
Apoptozis enerji bağımlı olaylarda son noktadır ve 4 komponent içerir
1) Uyarı sistemi
2) Kontrol ve integrasyon
3) Ortak infaz fazı
4) Fagositoz
Kontrol ve integrasyon dönemi spesifik proteinlerle olur. Bu proteinler ölüm sinyalini infaz
programına bağlar. Direk infaz sistemine uyarının gitmesi Fas-Fas ligand ile oluşur. 2. Yol ise
bcl-2 ile ilgili olan bölümdür. Mitokondriyal fonksiyonu regüle ederek çalışır. Mitokondri
permeabilitesini regüle eden çeşitli proteinler vardır. En önemlisi bcl-2’dir. Bcl-2 dış
mitokondri membranında ER’da ve nükleer zarda bulunur. Ailenin diğer üyeleri ile regüle
edilir. Bu üyeler bcl-2’ye bağlanarak aktivitesini artırır veya inhibe eder. Apoptozisi teşvik
eden bax ve bad, inhibe edenler ise bcl-XL dir. Apoptozis için önemli basamak mitokondriden
sitokrom C salınımıdır. bax sitok C salınımını teşvik eder ve permeabilite artışına neden olur.
Ölüm sinyali ile sitok C salınınca Apaf-1’e bağlanır. (proapoptotik aktive eden protein) ve
aktive eder,buda kaspas denilen protein ürününü kamçılar ve hücreyi öldüren sinyaller gider.
bcl-2ise sitokrom C salınımını engelleyip mitokondri membranında permeabilite artışını
önler. Bu olaylar dengededir. Ancak bazı tümörlerde translokasyon sonucu bcl-2 yer değiştirir
ve sürekli eksprese edilir. Örnek B hücreli lenfoma. Burada prolifere hücre olmuyor bunun
aksine hücre ölümünün azlığı söz konusu. bcl-2’nin p53 ve c-myc ile de yolları kesişiyor.
p53-bax ve c-myc aktivasyonu apoptozisi stimule ediyor.
DNA TAMİR GENLERİ
Dışardan gelen olası DNA hasarı ile birlikte DNA normal bölünen hücrelerde spontan olarak
DNA replikasyonu sırasında oluşan hatalara da duyarlıdır. Genomun bütünlüğü açısında DNA
10
tamiri önemlidir. DNA tamir geninin kanser predispozisyonunda rolü herediter nonpolipozis
kolon kanser(HNPCC) sendromunda gösterilmiştir. Bu familyal kolon kanseri ile
karakterizedir. HNPCC mismatch tamir genlerinde defekt sonucu oluşur. Mismatch tamir geni
DNA replikasyonu sırasında kontrol görevi görür. Örneğin guanin timin çiftleşmesinde hasar
varsa tamir geni bunu düzeltir. Bu tip düzeltmeler olmazsa hatalar yavaş yavaş çeşitli
protoonkogen ve süpresör genlerde birikir. Ve mutasyonlara izin verir.
Mismatch tamir genlerinde bu hatalarla tümör hücrelerinde bu tekrarlar genişler ve normal
hücre allellerinde olmayan alleller ortaya çıkar. Bu tür dengesizlik hatalı mismatch tamir
geninin göstergesidir.
Defektif DNA hasarı ile giden bazı hastalıklar vardır. Bunlar; Xeroderma pigmentozum,
Fanconi sendromu,Ataksi telenjiyektazi vb. Ataksi telenjiyektazi (AT)geni DNA hasarına
karşı koruyucu görevi var. Hasar olunca p53 aktive olur ve siklusu durdurur. AT geni yoksa
p53’ün indüklediği siklus durması olmaz. DNA hasarlı hücreler çoğalmayı sürdürür.
TELOMER ve KANSER
Hücre birtakım bölünmelerden sonra normal hücre bölünmeyen sakin hücre haline geçer.
Hücreler bölünmelerini nasıl hesaplar bilinmiyor. Ama bilinen şudur ki kromozomların
sonunda bulunan ve telomer denilen özel bir yapı her hücre bölünmesinde kısalmaktadır.
Telomer kısalınca telomerin fonksiyon kaybı olur bu da kromozomun uç uca füzyonuna ve
hücre ölümüne neden olur. Bu nedenle telomer kısalması hücre büyümesini sayan saat gibidir.
Germ hücrelerinde telomer kısalması telomeraz ile inhibe edilir. Çoğu somatik hücrede bu
enzim bulunmaz bu yüzden telomerlerde progresif kayıp olur. Son çalışmalar telomerazın
insan hücresine konulmasıyla hayat uzaması olacağını destekliyor. Telomeraz kaybı
hücrelerin yaşamını sonlandırıyor ise tümör nasıl yaşıyor. Kanser hücreleri bir yol bularak
telomerin kısalmasını engelliyor, bunu da telomerazı reaktive ederek yaptığı düşünülüyor.
Telomeraz aktivitesi çoğu tümörde görülüyor. Bu nedenle telomer kısalmasının tümör
süpresör etki edeceği düşünülüyor.
MULTİSTEP KARSİNOGENEZİSİN TEMELİ
Her insan kanseri multipl genetik alterasyon gösteriyor, pek çok onkogenin aktivasyonunu
sağlıyor ve bir veya daha fazla supresör gen kaybı oluyor. Bu değişikliklerin herbiri malign
tümöre gidişte basamak oluyor. Bu olay en iyi kolon kanserinde açıklanmış (Adenomkarsinom ilişkisi) İlk önce APC süpresör geninde inaktivasyon oluyor, bunu ras aktivasyonu
izliyor,ve daha sonra p53 ve bazı tanımlanamayan supresör gen kaybı ile malign
transformasyon gerçekleşiyor.
11
TÜMÖR GELİŞİMİNİN BİYOLOJİSİ
Malign tümörün doğal hikayesi 4 fazda incelenir.
1) Hedef hücrede malign değişim,transformasyon
2) Transforme hücrenin büyümesi
3) Lokal invazyon
4) Uzak metastaz
Bunların bir kısmı tümöre bağlıdır,örneğin ikiye katlanma zamanı gibi, birkısmı ise
anjiogenezis gibi kişinin cevabını gösterir. Tümör büyümesini etkileyen faktörler;
1) Hücre büyümesinin kinetiği
2) Tümör anjiogenezisi
3) Tümör progresyon ve heterojenitesi
TÜMÖR HÜCRE KİNETİĞİ
Orijinal transforme hücre en az 30 populasyon 2’ye katlanması gerkir ki 10 üzeri 9 hücre
olsun. Bu klinik olarak tanınabilir en küçük boyuttur. Buna karşın sadece 10 ileri katlanma
tümörün 10 üzeri 12 olması için gerekir. Solid tümör klinik olarak tanındığı anda hayat
siklusunu tamamlamış demektir. Tümöral hücrelerin bulunduğu 2 ortam vardır. Proliferatif
veya replikatif havuz denilen kısım ve nonproliferatif havuz.. Proliferatif havuzdaki hücreler
ve tümöral hücreler büyüme fraksiyonunu oluşturur. Erken fazda tümörün büyümesi
prolifertif havuzda olur. Tümör büyümeye devam ettikçe proliferatif havuzu terkeder. Bu
terketme besinlerini kaybetmesi veya dökülmesi nedeniyle olur.Nonprolifertaif havuzda G
sıfır fazındadır veya diferensiye durumdadır. Kanserli hücrenin çoğu G-sıfır veya G1
fazındadır. Böylece klinik olarak fark edilen tümör proliferatif havuzda değildir. Tümörün
hangi hızda büyüdüğü hücre üretiminin ölümüne oranına bakılarak yapılır.
Tümör hücre kinetiğinde önemli noktalar
1) Tümör büyüme hızı büyüme fraksiyonuna bağlıdır ve hücre üretimi ile ölümü arasındaki
denge önemlidir.
2) Tümör hücresinin büyüme fraksiyonu kemoterapiye duyarlılığı ile de ilişkilidir. Çünkü
çoğu kemoteropatikler hücre siklusuna etkilidir. Yani nonproliferatif havuzdaki tümöral
hücreler yavaş gelişir ama ilaç tedavisine dirençlidir. Prolifertaif fazda olanlar hızlı büyür
ve ilaçlara duyarlıdır. Bu nedenle tümörlerde tedavi yaparken amaç onları hücre siklusuna
sokmak yani G sıfır fazından çıkarmaktır.
12
TÜMÖR ANJİOGENEZİSİ
Tümör kinetiğinden başka tümörün büyüme hızını modifiye eden faktörlerden biri kan akım
dır. Tümörler kanlanmadıkça 1-2 mm’den öteye gidemezler ve bu çapın üzerinde tümör
büyüyemez çünkü hipoksi p53’ü aktive ederek apoptozisi indükler. Neovaskülarizasyon çift
etkiye sahiptir. Hem dokunun gıda ve oksijen ihtiyacını sağlar hem de yeni damarların
endotel hücrelerinden tümör hücrelerinin büyümesini sağlayacak polipeptitler salgılanır.
PDGF,İGF,GM-CSF gibi. Angiogenezis sadece tümör gelişiminde değil metastazda da
önemlidir. Büyüyen tümörler kan akımını nasıl temin ederler. Tümörler ilişkili anjiogenik
faktörler tümör hücresi tarafından veya inflamatuar hücrelerden gelişebilir. En önemli
anjiogenik faktörler VEGF ve bFGF dir. Son çalışmalar tümör hücrelerinin hem anjiogentik
hem de antianjiogenetik faktörleri indüklediğini ortaya koymuştur. Antianjiogenezis faktörleri
Trombospondin 1 dir.
Deneysel ve klinik çalışmalar pek çok tümör gelişiminin erken döneminde anjiogenezisin
indüklenmediğini göstermiştir. İn situ olarak yıllarca kalır, daha sonra muhtemelen
mutasyonların birikimine bağlı bazı tümörler anjiogenik fenotipe döner.
Moleküler temelde de anjiogenik faktörlerin artışı veya inhibitör mekanizmaların kaybı söz
konusudur.
Kan damarları 2 yolla yapılır
1) Vaskulogenezis; Primitif vasküler ağ embryonik gelişim süresince anjioblast denen
endotel hücre prekürsörlerinden yapılır.
2) Anjıogenezis veya neovaskülarizasyon; Önceden var olan damarların yeni damar
oluşturmak üzere kapiller tomurcuk geliştirmesi
Anjiogenezis Basamakları;
1) Bazal membranın proteolitik yıkımı
2) Endotel hücresinin anjiogenik stimulusa göçü
3) Endotel hücre proliferasyonu
4) Endotel hücre maturasyonu, kapiller tüp oluşumu
5) Periendotelyal hücrelerin endotelyal tüpleri desteklemek için toplanması ve damarın
fonksiyon görüp devamlılğının sağlanması
Bu basamakların her biri GF’ler, vasküler hücreler ve ekstra selüler matriks ile kontrol edilir.
Vaskülogenezisde en çok rolü olan VEGF’dir(Vasküler endotelyal GF). Ve anjiopoetindir.
Erken vasküler gelişim de VEGF anjioblastlar üzerindeki reseptörüne bağlanır ve endotel
13
hücre proliferasyonu gerçekleşir. Bunu takiben ikinci reseptör ile bağlantı kurulur ve
kapillerin tüp formasyonu indüklenir. Anjiopoetin 1 endotel üzerindeki reseptörler ile ilişkiye
girer ve periendotelyal hücreleri toplar ki yeni oluşan damarlar stabilize olsun. Anjiopoetin
damarın basit endotelyal tüpten daha vasküler yapı alması için çalışır.
TÜMÖR PROGRESYON ve HETEROJENİTESİ
Çoğu malign tümör monoklonal olmasına karşın klinik olarak tanındıkları anda heterojen
olurlar. Moleküler düzeyde tümör progresyonu ve heterojenitesi değişik hücrelerde multipl
mutasyonların birikiminden kaynaklanır ve farklı karakterde subklonlar oluşur. Orijinal
transforme hücrede ek genetik hasarı indükleyen nedir?. Transforme hücre genetik olarak
stabl değildir, bup53 kaybından veya DNA tamirinden sorumlu genlerin kaybından
kaynaklanabilir. Buve belirlenemeyen pek çok olay tümör hücresini klonal yayılım boyunca
spontan mutasyona maruz bırakır. Tüm bu olaylar immun ve nonimmun baskılara cevap veren
subklonlar oluşumuna neden olur. Heterojenite tümör klinik olarak belirgin olmadan başlar.
14
METASTAZ BİYOLOJİSİ
Malignitenin biyolojik belirteçleri invazyon ve metastazdır. Metastatik olay 2 basamakta
incelenir.
1) Ekstraselüler matriks invazyonu(ECM)
2) Vasküler yayılım
Ekstraselüler Matriks İnvazyonu
Dokular bir seri kompartmanlar içinde organize olmuştur ve 2 tip ECM ile birbirinden
ayrılmıştır. 1) Bazal membran
2) İnterstisiyel bağ dokusu
ECM’in herbir komponenti kollogen,glikoprotein ve proteoglikanlardan oluşmıştur. Tümör
hücresinin metastatik olaylarda ECM ile değişik aşamalarda temasa geçmesi gerekir. Kanser
hücresinin ilk önce alttaki bazal membranı parçalaması, daha sonra interstisiyel bağ dokusunu
geçmesi ve dolaşıma karışması söz konusudur. ECM invazyonu birkaç basamakta gerçekleşir.
1) Hücrelerin biribirinden ayrılması
2) Matriks komponentlerine yapışma
3) ECM yıkımı
4) Tümör hücrelerinin migrasyonu
Normal hücreler birbirine ve çevrelerine çeşitli adezyon molekülleri ile tutunmuştur.
Bunlardan kadherin önemlidir. Epitelyal dokuda homotipik adezyonu düzenler ve epitel
hücrelerini birarada tutar. Tümör hücrelerinde kadherin sekresyonu azalır ve hücreler
birbirinden ayrılır.
Tümör hücrelerinin birbirinden ayrılmasını matriks komponentlerine yapışma izler. Çevre
ECM’e penetre olabilmek için tümör hücrelerinin önce matriks komponentlerine yapışması
gerekir. İnvazyon ve metastaz için önce laminin ve fibronektine tümör hücrelerinin yapışması
gerekir. Bazal membran veya interstisiyel ECM’e tümör hücrelerinin yapışmasının ardından
migrasyon için geçiş yolu arar. Matriks invazyonu sadece pasif büyüme basıncıyla değil aynı
zamanda ECM komponentlerinin enzimatik yıkımı ile olur. Tümör hücreleri kendileri veya
konakçı hücresini indükleyerek proteolitik enzim salgılar ve proteazlar artar. Normalde
proteaz ile antiproteaz aktivitesi dengededir. İnvazyon kenarında denge proteaz lehinedir. 3
tip proteaz vardır. 1) Matriks metalloproteinaz 2) Serin 3) Sistein
Bu proteazlar kollojeni epitel ve vasküler bazal membrandan ayırır ve tümör hücrelerinin
migrasyonu için yol açılmış olur.
15
İnvazyonun bir diğer aşamasında tümör hücrelerinin parçalanmış bazal membran ve proteoliz
zonundan itmektir. Migrasyon 2 molekülle idare edilir. 1) Tümör motilite faktörleri
3) Matriks komponentlerinin klivaj ürünleri(laminin)
Motilite faktörleri içinde Hepatosit growth faktör vardır. ECM yıkımının ardında motilite
faktörleri ile tümöral hücreler invaze olacağı bölgeye doğru itilir. Klivaj ürünlerinin büyümeyi
teşvik eden,anjiogenik ve kemotaktik etkileri vardır. Kemotaksiyle tümör hücreleri ECM’e
taşınır
Vasküler Yayılım
Dolaşımda tümör hücreleri kümeler yapar. Buna homotipik adezyon denir. Tümör ve kan
hücre arasındaki agregasyon heterotopik adezyondur. Platelet tümör agregatları tümörün
yayılımı ve implantasyonunu arttırır. Tümör embolisinin ekstravazasyonu endotele invazyonla
ilişkilidir. Bunu bazal membran yıkımı izler. Her organ metastazı doğal drenaj yolunu takip
etmeyebilir, bazılarının metastazı organa özeldir.. Bunun nedenleri;
1) İlk etapta ekstravazasyon için endotele tutunmalıdır. Tümör hücreleri adezyon molekülleri
salgılar ki bu moleküllerin ligandları hedef organın endotelyal hücrelerinde salınır.
2) Bazı hedef organlar kemoçekiciler salabilir tümör hücrelerini o bölgeye toplar.
3) Bazı vakalarda hedef organ çevreye geçirgen değildir. Ekim için ve tümör büyümesi için
iyi bir ortam değildir,tüm kolonisinin oluşumunu engelleyebilir. .
Metastazın Moleküler Genetiği
Metastatik hücrelerin pek çok özelliğinin olması gerekir. Adezyon reseptör salımı,kollojenaz
üretimi,motilite faktörleri gibi. Kadherini kodlayan gen veya metalloproteinaz inhibitörü
metastaz süpresör gen olarak tanımlanır. Nm23 antimetastatik gen olarak bilinir ve bunu
eksprese edenlerin düşük metastaz potansiyellerinin olduğu belirtiliyor.
16