Histon Deasetilaz İnhibitörleri (HDACi)

Asetilasyon ve deasetilasyon arasındaki denge gen ekspresyonunun regülasyonunda önemli bir faktördür ve bu nedenle hücrenin akıbetinin kontrolüyle ilişkilidir. HAT inaktivitesi ve HDAC yüksek aktivitesi tümörogenezle ilişkilidir. Genetik mutasyonların aksine epigenetik değişiklikler geriye çevrilebilir olduğundan tedavi için ilgi çekici bir potansiyel hedeftir. Farmakolojik olarak, bir enzimi aktive etmektense inaktive etmek daha kolaydır. Bu nedenle, HDAC inhibisyonu antikanser stratejisi, klinik olarak büyük ilgi kazanmıştır. Bununla birlikte, HAT ve HDAC arasındaki dengesel bozukluk tümör gelişimi için tek histon modifikasyonu değildir. HAT’lar ve HDAC’ler gen ekspresyonunda, proliferasyonda, migrasyonda, hücre ölümünde, DNA tamirinde, anjiyogenezde, inflamasyonda ve immün yanıtta görev alan histon-olmayan proteinlerin asetilasyonunu ya da deasetilasyonunu da değiştirirler. Bu histon-olmayan protein hedefleri, tümör ilerlemesi ve tedaviye dirençle muhtemelen ilişkili olabilmektedir. HDAC inhibitörlerinin (HDACi), hücre-döngüsü durdurulması, intrinsik ve ekstrinsik apoptotik mekanizmaları, mitotik hücre ölümünü, otofajik hücre ölümünü, reaktif oksijen ürünlerinin oluşumunu, anjiyogenezin inhibisyonunu, NK hücre-aracılı tümör immünitesinin artışını içeren çoklu mekanizmalar yoluyla efektif antikanser ajanı olabileceği gösterilmiştir (Shabason vd 2011) (Şekil 2.15).

HDACi’ler kimyasal yapılarına göre 4 gruba ayrılmaktadır. Bunlar; “hidroksimatlar”, “sislik peptidler”, “benzamidler” ve “alifatik asitlerdir” (Bezecny 2014). HDACi’lerinin

temel etki mekanizması, HDAC’ların katalitik fonksiyonu için gerekli olan Zn2+ _iyonuna

bağlanmaları ve HDAC’ların katalitik etkinliğini baskılamalarıdır (Bezecny 2014). Her HDACi, aynı ölçüde tüm HDAC’ları inhibe edemez, bu nedenle HDACi’ler pan- veya class I-spesifik inhibitörler şeklinde gruplanabilir (Zhang ve Zhong 2014). Her 4 grupta da birçok HDACi bulunmaktadır fakat “Food and Drug Administration (FDA)” tarafından, kutenöz T-hücre lenfomanın tedavisi için bir hidroksimat grubu olan “vorinostat” 2006 yılında onaylanmıştır. Yine aynı hastalığın tedavisi için FDA tarafından 2009 yılında bir sislik peptid HDACi olan ve sınıf I HDAC üzerine etki gösteren “romidepsin” adlı ajan onaylanmıştır (Ververis vd 2013). Tablo 2.4’de HDACi sınıfları ve bu sınıflardaki HDACi’ler özetlenmiştir.

Tablo 2.4 HDACi sınıfları ve bu sınıflara ait üyeler (Hrabeta vd 2014, Lee vd 2015, Shen

vd 2016, Zhang vd 2017’den derlenmiştir).

Sınıf HDACi HDAC Hedefi

Hidroksimatlar Trichostatin A (TSA) Sınıf I, II ve IV SAHA (vorinostat)* Sınıf I, II ve IV PXD-101 (belinostat) Sınıf I, II ve IV 4SC-201 (resminostat) Sınıf I, II ve IV LBH589 (panobinostat) Sınıf I, II ve IV Quisinostat Sınıf I, II ve IV PCI24781 (Abexinostat) Sınıf I, II ve IV ITF2357 (Givinostat) Sınıf I ve II CBHA HDAC 3

Siklik Peptidler Depsipeptid (Romidepsin- FK228)*

Sınıf I

Apicidin Sınıf I

Alifatik Asitler Valproik asit Sınıf I ve IIa Fenil bütrat Sınıf I ve IIa

Bütrat Sınıf I ve IIa

Benzamidler MS-275 (Entinostat) Sınıf I

MGCD0103 (mocetinostat) Sınıf I ve IV CI-994 (Acetyldinaline) Sınıf I

HDACi’lere hücresel cevap transkripsiyonel ve transkripsiyonel olmayan yönden gerçekleştiği için karmaşık bir süreçtir. HDACi’ler histonların ve histon olmayan proteinlerin asetilasyonlarını HDAC’leri baskılayarak arttırırlar. Bunun sonucunda, hücrede artan ya da azalan gen ekspresyonu meydana gelmektedir. HDACi’ler transkripsiyon faktörleri ya da ısı-şok proteinleri gibi histon olmayan proteinlere etki ederek, transkripsiyonu indirekt yoldan değiştirebilir ya da apoptoz, hücre-döngüsünün durdurulması, nekroz, otofaji, farklılaşma, migrasyon gibi hücresel süreçleri düzenleyebilmektedir (Ververis vd 2013).

HDACi’lerin malign hücre hatlarında, siklin-bağımlı kinaz inhibitörü p21’i upregüle ederek ve sonrasında siklin/CDK komplekslerinin oluşumlarını engelleyerek, hücrenin G1 fazında durmasına neden olduğu bulunmuştur. Ek olarak, HDACi’ler siklinlerin downregülasyonu yoluyla, siklin-bağımlı kinaz aktivitesinin azalmasına neden olarak, Rb defosforilasyonuna ve indirekt olarak E2F transkripsiyon aktivitesine etki etmektedir. Birçok in vitro çalışmada, HDACi’ler ile DNA’ya hasar verici ajanlar veya iyonize radyasyonun kombine uygulamasının DNA çift-zincir kırıklarına neden olduğu gösterilmiştir (Ververis vd 2013).

HDACi’lerin solid ve hematolojik malignansilerin her ikisinde de apoptozu hem transkripsiyon-bağımlı hem de transkripsiyon-bağımsız mekanizmalarla indüklediği gösterilmiştir. HDAC inhibisyonu hücre ölümünde pro- ve anti-apoptotik proteinler arasındaki dengede rol oynamaktadır. Ekstrinsik apoptoz yolağındaki ölüm reseptörleri ve ligandları HDACi’ler tarafından upregüle edilerek, TRAIL-dirençli malign hücrelerde TRAIL duyarlılığını arttırmaktadır. HDACi’ler, intrinsik apoptoz yolağında Bcl-2 ve Bcl-1 gibi mitokondriyal bütünlüğü sağlayan proteinleri downregüle ve Bim, Bak, Bax gibi pro- apoptotik proteinleri upregüle etmektedir. Malign hücrelerdeki hiperasetilasyon durumu p53 stabilizasyonuna, hücre döngüsünün durmasına ve pro-apoptotik genlerin ekspresyonlarının artmasına neden olduğu belirtilmektedir (Ververis vd 2013).

Yukarıda belirtilen etkileri gerçekleştirme yeteneği olan HDACi’ler malign hücrelerde apoptoza, DNA hasarına ve hücre döngüsünün durdurulmasına neden olduklarından dolayı efektif anti-kanser ilaçlar olarak kullanılabilirler. Dikkate değer bir şekilde, HDACi’lerin normal hücrelerden ziyade tranforme olmuş hücrelere seçicilik gösterdiği rapor edilmiştir. Tümör hücrelerine doğrudan etkilerinin yanında, konağın immün yanıtını

ve tümörün damar oluşumunu regüle ederek tümör büyümesine indirekt olarak etki göstermektedir (Ververis vd 2013). Hücre döngüsünün durdurulması, farklılaşma, senesens, intrinsik ve ekstrinsik apoptoz, mitotik hücre ölümü, otofajik hücre ölümü, reaktif oksijen türlerinin üretiminin indüklenmesi ve anjiyogenez, metastaz, tümör immünitesinin inhibisyonuna neden olmalarından dolayı HDACi’ler efektif terapötik anti- kanser ajanı olarak düşünülmektedir. Kanser hücrelerindeki bu farklı etkiler, HDACi’lerin tek ya da diğer terapilerle kombine olarak uygulanması yönünden çokça ilgi çekmektedir (Lee vd 2017). GBM’in de içinde bulunduğu farklı tümör tiplerinin tedavisi için, HDAC inhibitörlerinin tekli ve diğer ajanlarla kombine uygulaması deneme aşamasındadır.