Kanser Genetiğinde Temel Kavramlar

Somatik mutasyon: Germ hücreleri dışındaki vücut hücrelerinde, yani somatik hücrelerde ortaya çıkan mutasyonlar somatik mutasyon olarak tanımlanmaktadır. Bu tür mutasyonlar sonraki kuşağa aktarılmadığı için biyolojik sonuçları yalnızca ortaya çıktıkları bireyi etkilemektedir. Kalıtsal özellik göstermeyen, sporadik kanserlerin gelişiminde somatik mutasyonlar rol oynamaktadır. Kanserin somatik genetik değişikliklerden kaynaklandığı ilk olarak Burkit lenfoma üzerinde yapılan çalışmalarda gösterilmiştir(39).

Germline mutasyon: Gonadlardaki germ hücrelerinde (eşey hücresi; sperm ya da ovdum) ortaya çıkan mutasyonlar germline mutasyon olarak tanımlanmaktadır. Bu tür bir mutasyon taşıyan bireyler bunu çocuklarına aktarabilirler. Mutasyonu alan çocuk yalnızca germ hücrelerinde değil, vücudunun tüm hücrelerinde bu mutasyonu taşıyacaktır. Kalıtsal kanserlerden germline mutasyonlar sorumlu tutulmaktadır(39).

Protoonkogen: Hücre çoğalması normalde fizyolojik gereksinimlere göre ve kontrollü olarak yürütülmektedir. Protoonkogenlerhücre

çoğalmasında itici rol oynayan genlerdir. Protoonkogenlerin hücredeki belli başlı işlevleri aşağıdaki gibi sıralanabilir(39).

• Transkripsiyon faktörleri

• Büyüme faktörü ve büyüme faktörü reseptörleri • Apoptozisin bask_ılanması

• Kromatinin modifiye edilmesi • Hücre içi sinyal iletimi

• Membranla ili_{şkili G proteinleri}

Onkogen: Bir protoonkogen, aktive edici bir mutasyona uğrayarak devamlı (konstitüsyonel) bir etkinlik durumu içine girebilir; böyle bir protoonkogen onkogen olarak tanımlanmaktadır (39).

Onkogen aktivasyonuna neden olan temel mekanizmalar nokta mutasyonu, kromozomal yeniden düzenlenmeler, gen amplifikasyonu ya da aşırı gen ekspresyonu olarak sayılabilir. Bu mekanizmaları kısaca özetlemek gerekirse;

Nokta mutasyonu: Protoonkogenlerde belirli bir kodonda meydana gelen tek bazdeğişikliğidir. Meydana gelen nokta mutasyon nedeni ile hücrede transkripsiyon faktörü, büyüme faktörü, büyüme faktör reseptörü gibi görevleri olan bu proteinler mikroçevredeki sinyallerden bağımsız olarak sürekli çoğalma yönünde çalışmaya başlamaktadır. Bunun en bilinen örneği hücre proliferasyonunda rol oynayan RAS genindeki nokta mutasyonlar sonucunda proteinin devamlı aktif durumda kalması ve hücrenin devamlı çoğalmasıdır.

Bütün insan tümörlerinin %30’u mutasyona uğramış RAS geni türleri içermektedir (1). Kolon kanseri gibi bazı tümörlerde RAS mutasyon sıklığı daha fazla bulunmakla birlikte hem solid hem hematolojik malignitelerde RAS geninde mutasyon gösterilmiştir (40). RAS geni mutasyonu insan tümörlerinde en sık görülen tek onkogen anomalisidir. RAS protein ailesi iyi bilinen G proteini olan guanozin difosfat (GDP) ve guanozin trifosfat (GTP) ile bağlanabilmektedir. İnaktif durumda RAS proteinleri GDP’ye bağlı durumda bulunmaktadır. Hücreler büyüme faktörleri ile uyarıldığında inaktif RAS,

GDP’yi GTP olacak şekilde değişikliğe uğratmaktadır ve bu değişiklik ile birlikte hücrede proliferasyonu ve transkripsiyonu uyaran yolak aktif hale gelmektedir. Normal RAS proteinin intrinsik guanozin trifosfataz (GTPaz) aktivitesi ile çok kısa sürede GTP’yi tekrar GDP’ye hidrolize etmesi ile hücre kısa sürede tekrar sessiz döneme girmektedir. Normal RAS proteini uyarılmış sinyal ileten durum ve sessiz durum arasında rahatlıkla gidip gelebilirken mutasyona uğramış RAS proteini sürekli GTP bağlı halde kalmaktadır ve hücreyi sürekli çoğalmaya zorlamaktadır(1).

RAS geni sıklıkla nokta mutasyon ile aktive olmaktadır. RAS geninde 12.,13. ve 61. kodonlar bu nokta mutasyonların görüldüğü sıcak bölgelerdir. Kodon 12 ve 13 ile kodlanan aminoasitler GTP cebi ile bağlanırken kodon 61 GTP hidrolizi için gerekli bölgeyi kodlamaktadır(1,40).

Kromozomal yeniden düzenlenme: Dengeli translokasyonlar, bazen bir protoonkgonenin, başka bir kromozoma taşınmasına ve aşırı ekspresyonuna yol açmaktadır. Bunun en güzel örneği Burkit lenfomada görülen t(8;14) translokasyonudur. Burada kromozom yeniden düzenlenmesi sırasında kromozom 8q24.13’te bulunan MYC protoonkogeni kromozom 14q32’de bulunan immunglobulin ağır zincir lokusunun distaline yerleşmektedir. MYC bu yeni konumunda, transkripsiyonu arttırıcı bazı dizilerin etkisi altında kalmaktadır ve ekspresyonu artmaktadır. MYC protoonkogeni normalde bütün hücrelerde bulunmaktadır. Bir bölünme sinyali aldığında DNA’ya bağlanarak büyüme ile ilgili siklin bağımlı kinazlar (CDKs) ile etkileşerek hücreyi bölünme döngüsüne sokmaktadır. Bu nedenle MYC geninin ekspresyonu arttığında bir onkogene dönüşmektedir ve B hücreli lösemi, lenfoma, meme, kolon, akciğer gibi pek çok kansere neden olmaktadır (1,41,42).

Kronik myeloid lösemili(KML) hastaların %90-95’inde olduğu gösterilen t(9,22) (Philadelphia kromozomu) sonucu gelişen BCR-ABL füzyon geni de benzer mekanizma ile gelişmektedir. Resiprokal translokasyon sonucunda ABL protoonkogeni, 9. kromozom üzerinde bulunan 9q34.1 bölgesinden 22. kromozom üzerindeki 22q11.2 (BCR) bölgesine aktarılmaktadır. BCR-ABL füzyon geni kuvvetli tirozin kinaz aktivitesine sahiptir ve bu aktivitesi ile hücreyi kontrolsüz çoğalmaya zorlamaktadır(43). KML tedavisinde başarıyla

kullanılan Philadelphia kromozomunun tirozin kinaz aktivitesini engellemeyi hedef alarak oldukça yüz güldürücü sonuçlar alınan İmatinib’in kullanıma girmesi kanser hastalığında etkin hedefe yönelik tedavi uygulamalarının ilklerinden olması açısından tarihsel bir öneme sahiptir.

Gen amplifikasyonu:Bir DNA segmentinin çoğalması (amplifikasyon) ve bu çoğalma sonucunda o segment içinde yer alan bir protoonkogenin yüzlerce yeni kopyasının genoma eklenmesi gen amplifikasyonu olarak tanımlanmaktadır. Bu mekanizma ile ilişkili en güzel örneklerden biri meme kanserinde bir epidermal büyüme faktör reseptörü olan ERBB2 (HER2/neu) geninin amplifiye olmasıdır. Bu etkiye bağlı olarak tümör hücreleri çok az miktarda büyüme faktörünün mitojenik etkisi karşında dahi son derece duyarlı hale gelmektedir ve çoğalma yönünde aşırı artmış yanıt vermektedir(1).

Meme kanserinde aşırı HER2/Neu ekspresyonu gösterilmesi kötü prognoz göstergesi olarak kullanılmaktadır. Anti-HER2 antikorlarının geliştirilmesi ve meme kanserinde kullanılması kanserde hedefe yönelik tedavi uygulamalarına bir diğer örnektir(1).

Kansere yol açan genetik değişiklikler keşfedildikçe bunların hem prognozu belirlemede hem hedefe yönelik tedavi geliştirmede ne kadar büyük önem teşkil ettiklerinin anlaşıldığını görmekteyiz.

Tümör süpresör gen: Hücre çoğalmasında negatif yönde rol oynayan fren görevi gören genler tümör süpresör gen olarak tanımlanmaktadır. Tümör süpresör genlerde ortaya çıkan işlev kaybettirici mutasyonlar hücreye çoğalma yönünde bir üstünlük sağlamaktadır. Proliferasyonu doğrudan baskılayan tümör süpresör genlere “bekçi” (gatekeeper) tipi genler denmektedir. Bekçiler hücre döngüsünü denetlemektedir. Hücreyi apotozis yönlendiren genler de bu grupta yer almaktadır. Hücre çoğalmasını doğrudan baskılayan bekçi tipi tümör süpresör genlerin yanı sıra dolaylı etki gösteren genler de bulunmaktadır. Bunlara “bakıcı” (caretaker) tipi tümör süpresör genler denmektedir. “Bakıcı”lar genomun bütünlüğünden sorumlu DNA tamir genleridir ve mutasyon oluşumunu engellemektedirler. Bunların kendileri işlev kaybettirici bir mutasyona uğradıklarında genom boyunca mutasyonlar ortaya çıkmaktadır yani genomik instabilite gelişmektedir(44).

İki vuruş hipotezi: “İki vuruş hipotezi”, Alfred Knudson’ın 1971’de ailesel ve sporadik retinoblastoma ait epidemiyolojik verilere dayanarak kurduğu ve kanserin moleküler temellerini anlamamızda tarihsel önemi olan bir kavramdır(45). Bu hipoteze göre, retinoblastom gelişebilmesi için iki ayrı mutasyon gerekmektedir. İnsan gibi diploid organizmalarda her genin bir anneden bir babadan gelmek üzere iki kopyası bulunmaktadır. Sporadik retinoblastomda aynı retina hücresinde RB1 geninin iki kopyasının arka arkaya somatik mutasyona uğraması gerekirken ailesel retinoblastomda birey bu mutasyonlardan birini germline olarak bir önceki kuşaktan almış olarak dünyaya gelmektedir. Göz de dahil olmak üzere bütün somatik dokular ve kendi germ hücrelerinde RB1 gen mutasyonunu doğuştan heterozigot olarak taşımaktadır. Sağlam olan ikinci kopyanın da somatik bir mutasyon ile etkisizleşmesi sonucunda retinoblastom gelişmektedir. Görüldüğü gibi retinoblastomun hem ailesel hem sporadik tipinde kritik “iki vuruş” gereklidir. Ailesel olanda gerekli vuruşlardan biri bir önceki kuşaktan germline olarak alındığı için birey dünyaya geldiği sırada vücudunun bütün hücrelerinde zaten ilk vuruş gerçekleşmiştir. Dolayısıyla herhangi bir retina hücresinde ikinci bir vuruşun gerçekleşmesi ile tümör yaşamın daha erken döneminde gelişmektedir. İkinci vuruş benzer şekilde vücudun tüm hücrelerinde gelişebileceği için tümör birden fazla veyaçok odaklı olabilmektedir(45).

Ailesel olgularda hem retinoblastomda hem de daha sonra tanımlanan diğer kalıtsal kanser sendromlarında tümörlerin sporadik olgulara göre daha erken yaşta ortaya çıkması ve çoğunlukla bilateral olması Knudson’ın “iki vuruş” hipotezi ile açıklanabilmektedir.

Heterozigozite kaybı (Loss of heterozygosity; LOH):Ailesel retinoblastomda, normal dokularında heterozigotolan (yani RB1 geninin hem mutant hem de normalallelini taşıyan) bireyler, tümör dokusunda yalnızcamutant RB1 allelini taşımaktadır ve normal allel saptanamamaktadır.Bunun nedeni, normal RB1 allelinin yer aldığı13q14 kromozomal bölgesinin onkogenez sırasındainterstisyel delesyona uğramasıdır. Bu durumda, tümördokusunda RB1 gen lokusunda moleküler yöntemlerleheterozigozite kaybı saptanmaktadır. Çeşitli sporadik tümörlerde,

tümör süpresör genlerin bulunduğu kromozomal bölgelerde LOH saptanmaktadır(44).

Hücreyi kontrolsüz çoğalma yoluna sokan değişikliklerin protoonkogenlerde veya tümör süpresör genlerde oluşan mutasyonlar olduğunu bilmekteyiz. Özellikle kolon kanserinde yapılan araştırmalar onkogenez için tek bir genetik değişikliğin yeterli olmadığını, protoonkogenlerde ve tümör süpresör genlerde ardışık bir dizi mutasyonun oluşması gerektiğini göstermektedir. “İki vuruş hipotezi” tarihsel öneme sahip olmasına rağmen bu onkogenezi tek başına anlatmakta yetersiz kalmaktadır. Bu veriler ışığında karsinogenezde “iki vuruş” hipotezinden sonra “çok basamaklı (multistep)” süreç hipotezi geliştirilmiştir (46).