Akciğer Kanserinin Moleküler Temeli

Prof. Dr. Neşe AtabeyDEU Tıp Fakültesi Tıbbi

Biyoloji ve Genetik Anabilim Dalıİzmir, Türkiye

Sunum Planı Akciğer kanserindeki bilinen genetik ve epigenetik

değişiklikler ve oluşum mekanizmaları Onkogen aktivasyonu TSG inaktivasyonu Epigenetik değişiklikler Telomeraz aktivasyonu RER anjiogenez, mikroçevre ..)

Tirozin kinazlar ve akciğer kanseri HGF reseptör tirozin kinazı ve akciğer kanseri HGF/c-Met yolagımının Grb2 SH2 bölge inhibitörleri

ile bloklanmasının kanser hücre dizilerinde hücre haraketi, invazyon ve anjiogenez üzerine etkilerine yönelik çalışmalarımız

Çok Basamaklı Karsinogenez

Edinsel veya çevresel faktörler

Sigara.. DNA hasarı

DNA onarımı

Somatik hücre genomunda geri dönüşümsüz

değişiklikler

DNA onarım bozuklukları

Onkogen aktivasyonu

(EGFR,ras..)Apoptoz ve DNA onarım genlerindeki değişiklikler

(Bcl2, Bax,MDM2..)

Tümör baskılayıcı genlerin

inaktivasyonu (p53,FHIT..)

Değişmiş gen ürünlerinin ekspresyonu Düzenleyici gen ürünlerinin kaybı

Malign Neoplazm

Ek Mutasyonlar

Klonal Artış

Heterojenite

Normal Hücre Genetik FaktörlerGerm hattı mutasyonlar (DNA onarım genleri veya TSG ler)(Germ hattı mutasyonlar,Germ polimorfizmleriCytp450..)etc

Known Genetic Alterations for Lung Cancer

Akciğer kanserlerinde genetik değişiklikler - (1950 ler)

Genetik temeli son yıllarda açıklık kazanmaya başladı

Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler

Sitogenetik ve DNA kopya sayısı değişiklikleri Sayısal ve yapısal genetik değişiklikler

(1p, 3p, 4p, 4q,9q,17p, 18q, an19p) Genomik dengesizlik DNA kopya sayısı değişiklikleri

“bu genetik değişiklikler non-spesifik olabilir”

           

                      

Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler

Onkogen Aktivasyonu Tümör Baskılayıcı Gen İnaktivasyonu Telomeraz Aktivasyonu Mikrosatellit İnstabilitesinin Varlığı

Hücre Döngüsü Bozuklukları: Bölünme sinyallerine duyarsızlık, kendi kendine büyüme sinyali oluşturma, apoptozdan kaçma

Anjiogenez Doku invazyonu ve Metastaz

Onkogen /Protoonkogen aktivasyonu Hücre proliferasyonu ve farklılaşmasının kontrolü Dominant etki (Genin bir tek allelindeki mutasyon

karsinogenezi tetiklemek için yeterli)

Onkogen Aktivasyonu Amplifikasyon, Ekspresyon artışı, translokasyon, mutasyon,

Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler

Onkogenler

Nükleus

Sitoplazma

Hedef genlerintranskripsiyonu

Cdk

Hücre Döngüsü

SiklinD1

RAS

RAF

MEK

ERK

BFR (EGFR,ERBB1, TGF, K-sam, ErbB2 (Her2/neu),..)

PP

Hücre proliferasyonu, FarklılaşmasıAnjiogenez,Invazyon, Metastaz, Büyümenin Durması, Apoptoz

BF VEGF, FGF, EGF, TGF, TGF..

MAPK

TrFNFB, Myc, Ets1,

COX1, COX2

PPRR

TSG inaktivasyonu

Büyümeyi durduran sinyalleri alır ve işlemlerler Hücre döngüsü için “fren” görevi görürler Resesif etkilidirler (fenotipik etki için iki allelinde kaybı veya

inaktivasyonu gereklidir)

LOH, Mutasyon, Inaktivasyon (genetik veya epigenetik sessizleştirme)

Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler

Akciğer kanserlerinde TSG değişiklikleri TP53 P16INK4 P14ARF

pRB Akciğer Kanserine Spesifik TSG ler

FHIT RASSF1A FUS1 SEMA3B

Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler

P53

DNA hasarının algılanması p53 transkripsiyon faktörü Normal hücrede çok düşük miktarda

p53

(önce fosforilasyonSonra asetilasyon)

Hasar

P53+Mdm2 Aktive P53

Apoptoz yolu

Arrest/Tamir

pRB

pRB-Retinoblastoma proteini

CycD-Cdk4 CycD-Cdk4 CycE-Cdk2

RB fosforillenmesi

RB inaktivasyonu

E2F salınımıE2F hedef genlerin transkripsiyonu

Hücre döngüsü regülasyonunun bozulması

                                                                                                                                                                    

        

Nature Reviews Cancer 4; 707-717 (2004); doi:10.1038/nrc1432GENE-PROMOTER HYPERMETHYLATION AS A BIOMARKER IN LUNG CANCER

Akciğer Kanserinde Epigenetik Değişiklikler

Epigenetik

DNA diziliminde herhangi bir değişiklik olmaksızın mitoz ya da mayoz bölünme yolu ile kalıtılabilen gen fonksiyon değişiklikleri

Normal bir biyolojik süreç Gen ekspresyonlarının, uyarılara göre

düzenlenmesinde çok önemli

Konvansiyonel genetiğin dışında

Epigenetik Değişikliklerin Mekanizması

DNA metilasyonu Histon proteinlerinin kovalent

modifikasyonu

Düzenleyici elemanların tanıyacağı bir “Histon Kodu” oluşturma

DNA Metilasyonu

“DNA daki sitozin bazına C5 pozisyonundan bir metil grubu bağlanması”

DNA metil transferazlar (DNMT) DNMT1 DNMT2 DNMT3a DNMT3b

DNA Metilasyonu CpG adaları

(Memelilerdeki metilasyon bölgeleri -500 bp)

Genlerin promotör bölgelerinde veya 1.eksonlarında ya da 3’ ucuna yakın

CpG adaları → Metilasyon→ Kromatin Kondansasyonu→ Genin transkripsiyonunun önlenmesi →genin sessizleştirilmesi

Metilasyon ile oluşturulan histon kodlarının okunması ile bu genin gen ekspresyonunun nasıl olacağını öğrenilir

İnaktif Kondanse Kromatin

Aktif Kondanse Olmayan Kromatin

“Housekeeping”gen “Housekeeping”gen

CpG adaları

Normal Metilasyon Paterninin Bozulması

Hipermetilasyon ( örn APC, BRCA1, hMLH1, TIMP3, RB, p16..gibi TSG)Sunuç: Mutasyon olmamasına karşın TSG inaktivasyonu

Hipometilasyon(örn RAF, c-MYC, c-FOS, c-HA-RAS..)Sonuç: Mutasyon olmamasına karşın onkogen aktivasyonu

Histon proteinlerinin kovalent modifikasyonu

Kromatin kondansayonunun düzenlenmesinde histon kuyruklarının kovalent modifikasyonları önemlidir Asetilasyon (Lizin) Fosforilasyon (Serin) Metilasyon (Lizin ve Arjinin) Ubikitinasyon

Asetilasyon, Deasetilasyon ve Kromatin Yeniden Düzenlenmeleri

Histon asetiltransferaz (HATs), Histon deasetilaz (HDACs), Histon metiltransferaz (HMTs) Histon kinaz (HKs)

Heterokromatin Ökromatin

Kanserde Risk Belirleme, Tanı ve Tedavide Epigenetic Hedefler

Demetilasyonun Hücresel Etkileri

Telomeraz genlerinin reaktivasyonu- senesensten kaçış

Telomerler: Kromozomların uçlarındaki özgün DNA dizileri, her hücre bölünmesinde kısalırlar

Belli bir boydan daha fazla kısalırlarsa hücreler ölür Germ hücrelerinde telomerlerin kısalmasına karşı

koruyucu telomeraz enzimi var, bu enzimin geni normal somatik hücrelerde kapalı

Telomeraz RNA (hTR) ekspresyonunda artış Telomeraz aktivitesinde artış

(bronşiyal lavaj veya epitelde tanısal marker?)

Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler

Genetik instabilite (mikrosatellit instabilitesi-MSI) Mikrosatellitler DNA

daki genom boyunca tekrarlayan–bir, -iki, üç nükleotidlik tekrar dizileri

DNA onarım bozukluklarında bu dizilerin miktarı artıyor

Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler

Akciğer kanserlerindeMSI 13-44% Distinct clinopathologic and genetic profiles

MSI-H (Yüksek) MMR (hMLH1, hMLH2, hMSH3, MSH6)

MSI-L (Düşük) MSS (Sabit)

Tumör yerleşimi Sınıflandırma Erken Belirteç Erken Tanı?

v

Genetik Yatkınlık

Bazı genlerde veya gen ailelerindeDNA polimorfizmleri Metabolik enzimler

Cytp450s, GSTM1, GSTT1, MPO Mukozal koruma DNA metilasyonu DNA onarımı Sigara ile ilgili genler

CytP1A -3801C , 1MPO -463G genotiplerinde sigaraya bağlı akciğer

kanseri gelişme riski artıyor)

Sigara ve Akciğer Kanser Gelişimi Arasındaki Moleküler İlişki

DNA eklentileri-Mutasyon- RER Epitel hücre proliferasyonuna etki Apoptozu artırma (hücre turnover artışı)) Hücre döngüsünde ilerleme Epitel hücre sinyal iletimi

Sorunlar

Farklı grupların yaptığı çalışmalar arasındaki farklılık Tümör dokusun olmayan doku kontaminasyonu Sınıflandırmadaki hatalar Bireysel farklılıklar Yöntemler

•Yüksek Çıktılı Analizler

•Genomik (genotipleme, SNP, gruplandırma analizleri, DNA array..)

•Transcriptomik (cDNA, microarray,..)

•Proteomik (MALDI; TOFF protein-protein etkileşimleri..)

Sistem Biyolojisi (interactome)

Yenilikler

Sonuç olarak

Moleküler Analizler Akciğer kanserinin biyolojisi anlaşılmasına

Akciğer kanserininin yeni ve güvenilir tanı ve tedavi yöntemleri

geliştirilmesine korunmaya Genetik yatkınlığın belirlenmesine Genetik olarak tiplendirme, sınıflandırma

kadar geniş açılımlar getirmekte

Teşekkürler