Metastas Biyolojisi İzzet YELKOVAN PhD Yrd. Doç. Dr. Cumhuriyet Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji AD. [email protected] Konu İçerikleri • Kanser Biyolojisi • Metastas Biyolojisi • Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III • Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Sporadik Kanserler (90% - 95%) Familial (Hereditary) Kanserler (5% - 10%) Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Karsinojenler • Fiziksel karsinojenler – İyonize edici ışınlar: x-ve gamma ışınları, alfa ve beta partikülleri – Non-ionizing ışınlar: UV – Diğer fiziksel faktörler: aspest, oksijen radikalleri • Kimyasal karsinojenler – DNA’ya doğrudan ya da dolaylı zarar veren maddeler/moleküller – Metabolik dengeyi değiştiren maddeler/moleküller – Detoksifikasyonu bozan maddeler/moleküller • Viral karsinojenler – Retroviruses: genom RNA, gag (kor proteinler), pol (revers transkriptaz), env (virion), viral onkogenler – İnsan Papillomavirusları: genom DNA, HPV’nin 16 ve 18 serotipleri, E6 (p53 ile) ve E7 (Rb ile) proteinleri – Hepatit B and C Virusları: (tumor suppressor genler ve onkogenler üzerinden) Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Karsinogenesis Tümörleşmenin Başlaması = Hücrelerin kalıtımla gelen bir genetik değişikliğini uyandıran ajanlarla karşılaşması. Tümörün Promosyonu = Tümörleşmiş hücrelerin proliferasyonlarını destekleyen ajanlarla etkileşmeleri. Bu tarz bir proliferasyon başka spontan mutasyonların ortaya çıkmasına yol açar (malignant transformasyon). Tümöral İlerleyiş = Transforme olmuş hücrelerin sırasıyla lokal büyüme, invazyon, ve metastaz geliştirmeyi başarmaları. Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Kanserin Altı Önemli Özelliği • Proliferatif büyüme sinyal oluşumunda kendi kendine yetme • Büyümeyi inhibe eden sinyallere duyarsızlık • Apoptozdan kaçma • Sınırsız replikatif potansiyel kazanma • Angiogenesisi devam ettirebilme • İnvazyon ve metastasın indüklenebilmesi Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Büyümenin Kontrolü • Sitokinler: Cyclinler, Cyclin bağımlı kinazlar (CDK). • Büyüme faktörleri – PDGF, EGF • Büyüme inhibitörleri. • Kanser/tümör suppressör genler – p53 • Onkogenler – c-onc, p-onc, v-onc vb. Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Kanser Genetiği Genetik değişmeler • onkogenlerin aktive olmaları • tümör suppressör genlerin inaktive olmaları Mekanizmalar • gen amplifikasyonu ve over-expression • nokta mutasyonları • gen delesyonları ve bunların; • kromozomal translokasyonlarında yeniden düzenlenmeler Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Kanser Gelişiminden Sorumlu Genler 1. Onkogenler - büyüme faktörleri - büyüme faktörü reseptörleri: c-erbB reseptörler 2. Tümör suppressör ve apoptosis-ilişkili genler 3. Hücre döngüsü kontrol genleri 4. Hücre adezyonu ve harekette işe karışan genler 5. Extrasellular matrixi bozan enzimler 6. Angiogenik faktörler Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Genetik dengesizlik kansere yol açar Onkogenler Tümör Suppressör Genler Normal Hücre Büyüme Faktörleri Dengenin Bozulması Hücre Proliferasyonunda Artış Apoptosis Azalışı (Programlı Hücre Ölümü) İleri Genetik Hasarlar DNA Tamir Mekanizmalarında Başarısızlık Kanser Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi 1. Onkogenler Protoonkogenler/malignant transformasyon Aslında büyüme ve farklılaşmayı değiştirmede işlevi olan genlerdir, ancak genetik değişmeler nedeniyle düzenleyici mekanizmalar kaybolmuştur. N-myc {transkripsiyon faktör}-Neuroblastoma Erb-B {hücre yüzey reseptörü}-Meme kanseri RAS {hücre içi haberci}-Akut myeloid leukemia BCL { transkripsiyon faktörü / apoptosis }- kronik myeloid leukemia Hücre proliferasyonu • büyüme faktörlerinin membrana-bağlı reseptörlere bağlanması • Reseptör aktivasyonu • Plazma membranı ile çekirdek arasında sinyal transdüksiyonu • DNA replikasyonunun aktive olması Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi 1. Onkogenler Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi 2. Tümör Suppressör Genler • Tümör suppressör genlerin görevi hücresel büyümeyi kontrol altında tutan sistemi korumaktır. 1. İnaktivasyonları ya da olmamaları dengenin regüle edilemeyen hücre replikasyonuna doğru kaymasına neden olur • • • • Rb {Hücre Döngüsü}- Retinoblastoma, Osteosarkoma 13q1.1 p53 {büyüme kontrolü/apoptosis}-sarkomlar, meme, ve beyin BRCA1 ve BRCA2 {DNA tamiri}-meme ve yumurtalık E-Kaderin (hücre adezyonu}- meme, kolon, deri, ve akciğer 2. Etkilenmiş bireyler bir dizi mutasyona da uğrarlar. RB1 mutasyon fenotipinin ortaya çıkması için ikinci alelin somatik bir mutasyonla kaybolması gerekir. “Two-hit” Hipotezi Kanser Biyolojisi 3. Hücre Döngüsü Kontrol Genleri Kanser Biyolojisi 4. Hücre Adezyonu ve Hareket Genleri Kanser Biyolojisi 5. Extrasellular Matrix Bazal Lamina ECM ECM: CAMs: Proteoglikanlar Kollajen Multiadesiv Proteinler MMPazlar Kadherinler Ig Superfamily Selektinler Musinler Integrinler Kanser Biyolojisi 6. Angiogenik Faktörler Angiogenic factors Anti-angiogenic factors Kanser Biyolojisi Karsinogenesis Tümörün Mikroçevresi ile Etkileşimi – – – – – – Konukçu ile etkileşimleri Hücre:hücre etkileşimleri Hücre adeyonlari Angiogenesis Migrasyon(göç)/Hareket etme Extra sellular Matrix’i yeniden şekillendirme 1 mm = 1mg = 106 hücre; 1 cm = 1 g = 109 hücre; 6-10 cm = 1 kg = 1012 hücre Birkaç Yıl Birkaç Yıl Klinik Tanı Konulabilirlik Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Tümör Gelişimi •Seçilme, •Büyüme kontrolünden kaçış, •Kendi kendine büyüme ve bölünme •Apoptoz ve senesens sinyallerine duyarsızlık/direnç, •Bağışıklıktan kaçış, •Angiogenesisin tetiklenmesi, •İnvasion, •Metastasis Tümöral Hücre Populasyonu Katlanma Sayısı Kanser Biyolojisi Non-Neoplastik Proliferasyon Kontrol edilebilir & Geri döndürülebilir • • • • Hipertrofi – büyüklük Hiperplasi – sayı Metaplasi – değişkenlik Displasi – düzensizlik Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Neoplastik Proliferasyon Kontrol Dışı & Dönüşümsüz • Benign – Lokalize, non-invaziv. • Malignant (Kanser) – Yayılıyor, invaziv. İnvazyon Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Yayılma Yolları • • • • Doğrudan çevresine Vücut boşluklarına ve yüzeylere Kan damarlarına (Hematogenous) Lemfatik damarlara (Lymphatic) Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Kanser Biyolojisi Benign • • • • • • Büyüme yavaş, Kapsüllü, Non-invasiv Metastas yok, Farklılaşma iyi, Sonek “oma” ör. Fibroma. Malignant • • • • • • Büyüme hızlı, Kapsül yok, Invasiv & Infiltrate Metastas yapabilir. Farklılaşma zayıf, Sonek “Karsinoma” ya da “Sarkoma” Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Metastasis nedir? Meta = change= değişme; stasis = state = yer Yer Değiştirme Bir tümör hücresi: 1. Orijinal (primary) tümörden ayrılır ve yayılır 2. Diğer organlara taşınır 3. Yeni yerleştiği organda da kontrolsüz bölünür. Metastaslar ikincil tümörlerdir. Metastasis Primary Tümör Tümör Hücresi Invasyon Diğer organlara taşınma • Yayılmış hücreler Mikrometastas Tumorigenesis Metastasis Klinik bulgu düzeyi İkincil Tümörler Metastasis Başka organlarda tümör oluşturan Metastatik kanser hücreleri hedef organ işlevlerini bozar/önler. Büyüyen metastaslar yerleştikleri organları tahrip edebilirler. Yapısı ve işlevleri bozulan organ. Ağrı ve patolojik belirtilere yol açar. Metastas Hücresi Organ Seçer Bazı kanser türlerinin tercih ettikleri metastas yerleri vardır. Metastatik hücre uyumluluk derecesine göre organ seçer Kanser Prostat Meme Kolon Akciğer Metastatik yer Kemik Kemik (karaciğer, beyin, akciğer Karaciğer Beyin Tümör İnvazyonu/Metastas Biyolojisi Transformasyon Büyüme Gampertzion Eğrisi Angiogenes Ayrılma/kopma Invazyon (istila) Intravasation(damara geçiş)/serbest kalış Survival (konukçu etkileşimleri) Varış/durma-durdurulma Extravasation-damardan çıkış/invazyon Büyüme/angiogenesis (mikrometastas) Klinik önemi olan metastas Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Tümör Hücre İnvazyonunda Anahtar Olaylar tümör hücre istilası normal epitel hücre düzeni epitelyum E-kaderin integrin laminin entaktin Bazal lamina (membran) kollagen IV fibronektin kollagen I, III stroma fibroblast Kan damarı kılcalı Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Tümör Hücre İnvazyonunda Erken Evreler epitelyum bazal membran extrasellular matrix invasiv hücre Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Metastas İnvazyon ve Yayılma primer tümör normal epitelial hücre invasiv tümör hücresi endotelyum bazal membran vessel metastatik hücre Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Metastas Damar Dışına Çıkış ve Kolonileşme İkincil tümör yerleşim yeri Tümör hücresinin kılcal duvarına yapışması Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS FAZ II ENZİMLERİ ALDH2 FAZ I ENZİMLERİ ADH3 CYP Tıp Fakültesi, Dönem I, Komite III, Mart 2006- SİVAS