Akciğer Kanserinin Moleküler Temeli

1. Akciğer Kanserinin Moleküler Temeli Prof. Dr. Neşe Atabey DEU Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji ve Genetik Anabilim Dalı İzmir, Türkiye

2. 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 kinazıve akciğer kanseri • HGF/c-Met yolagımının Grb2 SH2 bölge inhibitörleri ile bloklanmasının kanser hücre dizilerinde hücre haraketi, invazyon ve anjiogenez üzerine etkilerine yönelik çalışmalarımız

3. Genetik Faktörler Germ hattı mutasyonlar (DNA onarım genleri veya TSG ler) (Germ hattı mutasyonlar, Germ polimorfizmleri Cytp450..)etc Edinsel veya çevresel faktörler Sigara.. Normal Hücre DNA onarımı DNA hasarı DNA onarım bozuklukları Onkogen aktivasyonu (EGFR,ras..) Tümör baskılayıcı genlerin inaktivasyonu (p53,FHIT..) Değişmiş gen ürünlerinin ekspresyonu Düzenleyici gen ürünlerinin kaybı Klonal Artış Ek Mutasyonlar Heterojenite Çok Basamaklı Karsinogenez Somatik hücre genomunda geri dönüşümsüz değişiklikler Apoptoz ve DNA onarım genlerindeki değişiklikler (Bcl2, Bax,MDM2..) Malign Neoplazm

4. Known Genetic Alterations for Lung Cancer • Akciğer kanserlerinde genetik değişiklikler - (1950 ler) • Genetik temeli son yıllarda açıklık kazanmaya başladı

5. 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”

6. 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

7. Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler • 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,

8. VEGF, FGF, EGF, TGF, TGF.. BF BFR (EGFR,ERBB1, TGF, K-sam, ErbB2 (Her2/neu),..) RAS P P RAF Sitoplazma MEK PPRR ERK MAPK NFB, Myc, Ets1, COX1, COX2 SiklinD1 Hücre Döngüsü TrF Cdk Onkogenler Hücre proliferasyonu, Farklılaşması Anjiogenez,Invazyon, Metastaz, Büyümenin Durması, Apoptoz Hedef genlerin transkripsiyonu Nükleus

9. Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler • 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)

10. Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler • Akciğer kanserlerinde TSG değişiklikleri • TP53 • P16INK4 • P14ARF • pRB • Akciğer Kanserine Spesifik TSG ler • FHIT • RASSF1A • FUS1 • SEMA3B

11. p53 (önce fosforilasyonSonra asetilasyon) P53+Mdm2 Aktive P53  Arrest/Tamir Apoptoz yolu P53 • DNA hasarının algılanması p53 transkripsiyon faktörü • Normal hücrede çok düşük miktarda Hasar

12. RB fosforillenmesi E2F hedef genlerin transkripsiyonu RB inaktivasyonu E2F salınımı pRB • pRB-Retinoblastoma proteini • CycD-Cdk4 • CycD-Cdk4 • CycE-Cdk2

13. Hücre döngüsü regülasyonunun bozulması

14. Akciğer Kanserinde Epigenetik Değişiklikler Nature Reviews Cancer4; 707-717 (2004); doi:10.1038/nrc1432GENE-PROMOTER HYPERMETHYLATION AS A BIOMARKER IN LUNG CANCER

15. Epigenetik • Konvansiyonel genetiğin dışında • 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

16. Epigenetik Değişikliklerin Mekanizması • DNA metilasyonu • Histon proteinlerinin kovalent modifikasyonu Düzenleyici elemanların tanıyacağı bir “Histon Kodu” oluşturma

17. DNA Metilasyonu • “DNA daki sitozin bazına C5 pozisyonundan bir metil grubu bağlanması” • DNA metil transferazlar (DNMT) • DNMT1 • DNMT2 • DNMT3a • DNMT3b

18. Metilasyon ile oluşturulan histon kodlarının okunması ile bu genin gen ekspresyonunun nasıl olacağını öğrenilir Aktif Kondanse Olmayan Kromatin İnaktif Kondanse Kromatin CpG adaları “Housekeeping”gen “Housekeeping”gen 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

19. 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

20. Histon proteinlerinin kovalent modifikasyonu Kromatin kondansayonunun düzenlenmesinde histon kuyruklarının kovalent modifikasyonları önemlidir • Asetilasyon (Lizin) • Fosforilasyon (Serin) • Metilasyon (Lizin ve Arjinin) • Ubikitinasyon

21. Heterokromatin Ökromatin Asetilasyon, Deasetilasyon ve Kromatin Yeniden Düzenlenmeleri • Histon asetiltransferaz (HATs), • Histon deasetilaz (HDACs), • Histon metiltransferaz (HMTs) • Histon kinaz (HKs)

22. Kanserde Risk Belirleme, Tanı ve Tedavide Epigenetic Hedefler

23. Demetilasyonun Hücresel Etkileri

24. Akciğer Kanserinde Bilinen Genetik Değişiklikler • 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?)

25. 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

26. v • 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?

27. 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)

28. 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

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

30. Yenilikler • Yüksek Çıktılı Analizler • Genomik (genotipleme, SNP, gruplandırma analizleri, DNA array..) • Transcriptomik (cDNA, microarray,..) • Proteomik (MALDI; TOFF protein-protein etkileşimleri..) • Sistem Biyolojisi (interactome)

31. 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

32. Teşekkürler