Arif Osman TOKAT*, Hakan KUTLAY**
* S.B. Ankara Eğitim ve Araştırma Hastanesi Göğüs Cerrahisi,
** Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Göğüs Cerrahisi Anabilim Dalı, ANKARA
ÖZET
Malign mezotelyoma seyrek görülen ve plevral mezotel hücrelerinden kaynaklanan, öldürücü bir hastalıktır. Etyolojide ön- celikle çevresel etkenler ve özellikle de asbest maruziyeti suçlanmaktadır. Malign mezotelyomanın tedavisi konusunda or- tak bir yaklaşım belirlenmiş değildir. Günümüzde mezotelyoma tedavisinde temel olarak dört tedavi yaklaşımı ve bunla- rın kombinasyonları uygulanmaktadır. Bunlar; cerrahi tedavi, kemoterapi protokolleri, radyoterapi protokolleri ve son yıl- larda interferonun direkt antiproliferatif etkisinden yararlanılarak uygulamaya giren immünolojik tedavidir. Literatürde ye- ni yeni yer almaya başlayan gen tedavisi henüz deneysel aşamada kullanılmaktadır. Gen tedavisinin temel prensibi ma- lign karakterdeki hücreleri viral gen sistemleri ile infekte etmek ve gen yapısını değiştirmek suretiyle antiviral ilaçlara du- yarlı hale getirmektir. En sık herpes simpleks virüs (HSV) tk geni kullanılmaktadır. Standart bir tedavi yöntemi olmayışı, tanı ve tedavi sonuçlarının aynı lokalizasyondan (burada plevral boşluk) değerlendirilmesi ve temel mortalite sebebinin metastazdan çok tümörün lokal yayılımı ve kitlesiyle yaptığı patolojik etkilere bağlı olması, malign mezotelyomayı gen te- davisi için uygun bir hastalık haline getirmektedir.
Anahtar Kelimeler: Malign mezotelyoma, gen tedavisi.
SUMMARY
Gene Therapy in Malignant Mesothelioma
Malignant mesothelioma which arises from pleural mesothelial cells is a rare and deadly disease. Enviromental factors, es- pecially the exposure of asbest, are accepted as etiological factors. There is not any accepted treatment of malignant mesot- helioma. Nowadays four main forms of therapy and the combination of these forms are put in the practise for the treatment of malignant mesothelioma. These are surgical therapy, chemotherapy protocols, radiotherapy protocols and recently im- munologic therapy which is based on direct antiproliferative effect of interferon. Gene therapy has been studing experimen- tally for recent years. The main principles of the gene therapy is sensitizing to antiviral drugs by infecting and changing the gene structure of the malign cells. The most used gene is herpes simplex virus (HSV) tk gene. In malignant mesotheli- oma, there is no standart treatment protocol and the main cause of death is local spread of tumor and the pathological ef- fects of its mass rather than metastasis and the diagnosis and treatment results are evaluated from the same localization (pleural space). According of these factors, gene therapy could be an appropriate treatment for malignant mesothelioma.
Key Words: Malignant mesothelioma, gene therapy.
Yazışma Adresi (Address for Correspondence):
Dr. Arif Osman TOKAT, Umut Sokak No: 15/3, 06600, Kurtuluş, ANKARA - TÜRKİYE
Malign mezotelyoma seyrek görülen ve plevral mezotel hücrelerinden kaynaklanan, öldürücü bir hastalıktır. Mezotelyoma olduğu tahmin edi- len ilk olgu 1767 yılında Lieutaud tarafından bil- dirilmiştir. İlk patolojik tanı ise 1937 yılında ko- nulmuştur (1,2).
Etyolojide öncelikle çevresel etkenler ve özellikle de asbest maruziyeti suçlanmaktadır. Genellikle altıncı dekadda ortaya çıkan hastalık oldukça sinsi seyretmekte ve göğüs ağrısı, nefes darlığı gibi lokal belirtilerle kendini belli etmektedir (1,2).
Geçmişi bu kadar eskilere dayanmasına rağmen malign mezotelyomanın tedavisi konusunda or- tak bir yaklaşım belirlenmiş değildir. Klinik çalış- maların oldukça az olması, hastalığın tespit edi- lebildiği dönemde oldukça ilerlemiş olması ve hastalıktaki temel sorunun lokal yayılım ve tü- mör kitlesinin büyüklüğü olması ve buna bağlı tedavide kişisel farklılıklar bulunması, bu duru- mu ortaya çıkaran faktörlerin bazılarıdır (1-3).
Günümüzde mezotelyoma tedavisinde uygula- nan tedavileri gözden geçirecek olursak, temel olarak dört tedavi yaklaşımı ve bunların kombi- nasyonları ile karşılaşırız. Bu tedavi yaklaşımla- rı; ekstraplevral pnömonektomi (plöropnömo- nektomi), plörektomi/dekortikasyon ve palyatif sınırlı plörektomiyi içeren cerrahi tedaviyi, tek veya birden çok ajan kullanılarak uygulanan ke- moterapi protokollerini, lokal olarak etki göste- ren radyoterapi protokollerini ve son yıllarda in- terferonun direkt antiproliferatif etkisinden ya- rarlanılarak uygulamaya giren immünolojik te- daviyi içerir. Radyoterapi ve kemoterapinin sınır- lı kullanılabilmesi yanında hastanın şikayetlerini daha efektif olarak giderebilmesi gibi avantajları olması sebebiyle, cerrahi tedavi, günümüzde malign mezotelyoma tedavisinde sık kullanılan yöntemdir. Ancak tüm cerrahi yaklaşımlar göz önüne alındığında, %15’e varan bir mortalite ris- kinin bulunduğu da unutulmamalıdır.
GEN TEDAVİSİ
Yukarıda görüldüğü gibi malign mezotelyoma günümüzde uygulanan medikal ve cerrahi teda- vilere zayıf cevap vermesi sebebiyle klinik bir problem olarak devam etmektedir. Yapılan pek
çok çalışmada bildirilen ortalama yaşam süresi tanı sonrası 10-18 aydır ve tedavi sonrası erken tümör rekürrensi hastalığın seyrinde neredeyse bir kuraldır (1-4).
Dünya literatüründe daha önceden beyin tümör- lerinin tedavisinde kullanılan gen tedavisinin te- mel prensibi, malign karakterdeki hücreleri viral gen sistemleri ile infekte etmek ve gen yapısını değiştirmek suretiyle antiviral ilaçlara duyarlı hale getirmektir (3).
Sterman’a göre malign mezotelyomayı gen te- davisi için hedef hastalık haline getiren üç temel özellik: Standart bir tedavi yöntemi olmayışı, ta- nı ve tedavi sonuçlarının aynı lokalizasyondan (burada plevral boşluk) değerlendirilebilir olma- sı ve temel mortalite sebebi metastazdan çok tü- mörün lokal yayılımı ve kitlesiyle yaptığı patolo- jik etkilere bağlı olmasıdır (5).
İN VİTRO DENEYLER
Malign mezotelyoma ve diğer bazı solid tümörle- rin tedavisine yönelik çalışmalar başlangıçta de- neysel ortamlarda yapılmıştır. Çalışmaların te- melinde herpes simpleks virüs (HSV) tk geninin tümör hücresine nakli ve ardından siklik nükle- otid bir ilaç olan gansiklovire maruz bırakılma ve tümör hücresinin öldürülmesi yatmaktadır (3,6).
Yapılan çalışmalarda, taşıyıcı virüs olarak repli- kasyon yoksunu bir adenovirüs kullanılmıştır.
1995 yılına kadar yapılan çalışmalarda bu amaçla daha çok retrovirüsler kullanılmakta idi.
Ancak potansiyel olarak etkisi olmasına rağmen in vivo gen terapisi için retrovirüs gen transferi- nin bazı özelliklerinin uygun olmadığı görülmüş- tür. Bunların en önemlisi, üretim ve yüksek titre- de materyal elde etmede güçlük gibi durumlar- dır. Çünkü sadece aktif olarak bölünebilen hüc- reler retroviral entegrasyona izin verirler. Buna karşılık adenovirüsler in vivo olarak dokuya di- rekt geçişte çok etkilidirler. Yüksek titrede rahat- lıkla üretilebilirler; transdüksiyon için hücrelerin bölünmesine ihtiyaç duymazlar ve aşılama için güvenli bir materyaldir (7-9).
Viral gen, insan mezotelyoma tümör nodülleri yerleştirilmiş farelerin peritoneal kavitesine, adenoviral vektörlerle, direkt olarak verildiğinde tümör yüzeyine ve nodüllerin derinlerine daha
yaygın gen transferi oluşturduğu tespit edilmiş- tir. Ayrıca “By Stander etki” adı verilen adenovi- rüs aracılı transfer sonucunda yeni gen ile infek- te olmamış tümör hücrelerinin de ortadan kalk- ması (bu etki muhtemelen viral gen ile infekte olmuş ve gansiklovire reaksiyon gösteren hücre- lerin metabolik ürünlerine bağlı ortaya çıkmak- tadır) yapılan çalışmaların bu yönde ilerlemesi sonucunu doğurmuştur (10).
Araştırıcılar, insandan elde ettikleri çeşitli solid tümör dokularını ve normal doku örneklerini uy- gun ortamlarda adenovirüsü vektör olarak kulla- narak HSV tk geni ile infekte etmişlerdir. Böyle- ce gen yapısı değişerek timidin kinaz içerir hale gelen tümöral ve normal hücre grupları uygun laboratuvar koşullarında gansiklovir ile karşılaş- tırıldığında, tüm küçük hücreli dışı hücre grupla- rında yüksek duyarlılık tespit edilmiştir. Malign mezotelyoma hücre grupları ise en yüksek du- yarlılıktaydı ve bu hassasiyet normal mezotel hücrelerinin on katı olarak saptanmıştır (10).
HAYVAN DENEYLERİ Subkütan Nodüller Üzerinde Çalışmalar
Adenovirüs uygulanması ve ardından sistemik ve lokal gansikloviri takiben gen tedavi sistemlerinin hayvan modelleri üzerindeki etkisini denemek için uygulanan bu çalışmalarda insan mezotelyo- ma hücre kalıpları timidin kinaz içeren gen grup- ları tarafından infekte edilmiş ve daha sonra uy- gun şekilde korunarak, çabuk sonuç alabilmek için immünyetmezlikli farelerin karın derisi içine implante edilmişlerdir. Karşılaştırma yapabilmek için bir başka grup fareye de sadece malign me- zotelyoma hücreleri implante edilmiştir. Ayrıca bu çalışma kapsamında “By Stander etki”yi de değerlendirebilmek için gen taşıyan viral vektö- rün mezotelyoma hücre sayısına oranı 1/1, 1/5 ve 1/10 gibi değişik oranlarda tutularak yeni gruplar oluşturulmuştur. İmplantasyondan altı gün sonra tüm gruplardaki tümör kitleleri 4-6 mm çapa ulaştığında, hayvanlara intraplevral ve- ya sistemik gansiklovir (250 mg/kg/gün) uygu- lanarak yedi gün süre ile tedavi edilmişlerdir (6).
Sonuçta duyarlı gen taşıyan gruptaki hayvanla- rın tümü tedaviden fayda görmüş ve tümörlerin tamamı elimine edilmiştir. Altı haftalık gözlem
sonunda da makroskobik ve mikroskobik olarak tümör hücresine rastlanmamıştır. Ayrıca normal subkütan dokuda da herhangi bir hasar saptan- mamıştır (6).
İntraperitoneal Çalışmalar
Hayvanlar üzerinde yapılan intraperitoneal çalış- malarda ise insan malign mezotelyoma hücre grupları içeren 2 mm’lik doku örnekleri cerrahi olarak veya 23 gayve iğnesi ile yine immünyet- mezlikli farelerin peritoneal boşluğuna implante edilmiştir. Yapılan çalışmalarda peritoneal model plevral modele göre daha fazla tercih edilmiştir, çünkü plevral modelde fareleri pnömotoraksa bağlı ölümlerden korumakta güçlüklerle karşıla- şılmıştır. İmplantasyondan sonraki beş gün için- de 2 mm’lik tümöral doku makroskobik olarak rahatça gözlenebilir hale gelmiştir. Otuz gün sonra yapılan değerlendirmede ise omentum minusta, plasentada, mezenterde ve porta hepa- tiste geniş tümöral nodüller ve ayrıca diyafrag- mada, lateral abdominal duvarlarda küçük de- positler ortaya çıkmıştır. Hayvanlar beş-altı haf- ta içinde bağırsak sisteminde veya portal sis- temdeki obstrüksiyona bağlı olarak ölmüşlerdir.
Tüm çalışmalarda implantasyon sonrası ortala- ma yaşam süresi 35 gün olarak belirlenmiştir.
Çalışmalarda gansiklovir uygulaması yapılan tüm hayvanların tümörden arındığı ve ölümden kurtulduğu tespit edilmiştir (6).
1995 yılında fareler üzerinde yapılan bir çalış- mada, gansiklovir uygulamasını takiben iki haf- ta sonra hayvanlar öldürülerek incelendiğinde, on farenin dokuzunda gros tümör saptanmamış- tır. Sadece bir tek istisna olguda 3 mm çaplı makroskobik tümör saptanmıştır. Buna karşılık tedavi uygulanmayan gruptaki 20 farenin bir ta- nesi dışında tümünde yaygın intraperitoneal tü- mör saptanmıştır (11).
İntraperitoneal insan malign mezotelyomalı fare- lerde gansiklovir tedavisinin uzun vadede etkisi değerlendirildiğinde ise tedavi gören hayvanların ortalama yaşam süreleri yaklaşık 72 gün olarak tespit edilmiştir. Bu sonuç hatırlanacağı gibi te- davi görmeyen hayvanlardaki 35 günlük yaşam süresi ile anlamlı farklılık göstermektedir. Göz- lem sonunda ölen hayvanlara otopsi yapıldığın- da da tümör dokusuna rastlanmamıştır (6).
Başarılı gen transferi ve antiviral tedaviden alı- nan başarılı sonuçlar bu sistemin kullanılabilme ihtimalini yükseltse de birtakım problemler mev- cuttur. İmmünyetmezlikli hayvanlarda adenovi- ral vektörler kullanılarak yapılan çalışmalarda oluşturulan immün genesiti ve trans genin ta- nımlanması kısa sürede gerçekleşmiştir. Ancak immün olarak normal yapıdaki fareler kullanıldı- ğında, gen tanımlaması bazı serilerde üç haftaya kadar uzamıştır. İmmün yanıtlardaki ve gen transferindeki bazı tanımlamaların tam olarak anlaşılamamış olmasına rağmen, kanser tedavi- sinde malign hücrelerin hızlı ölümü gibi bir başa- rının elde edildiği durumda bu gibi problemlerin daha az önemli olacağı açıktır. Ayrıca bu çalış- malarda kullanılan vektörlerin ilk jenerasyon adenovirüs yapılarını temsil ettiği ortadadır.
İlerleyen yıllarda ratlar, fareler, tavşanlar ve pri- matlar üzerinde yapılan çalışmalar adenoviral veya herpetik vektörlerle suisid gen transferinin sağkalımı uzattığını kanıtlamış ve klinik çalışma- lar için zemin hazırlamıştır (12-17).
KLİNİK ÇALIŞMALAR
Malign mezotelyomada gen tedavisine yönelik faz I çalışmalar 1995 yılında başlamıştır. Plevral kavitesi olan malign mezotelyomalı hastalara ar- tan konsantrasyonlarda adenoviral vektörlerle HSV tk geni verilmiş ve takip eden iki hafta bo- yunca da intravenöz (IV) gansiklovir tedavisi uy- gulanmıştır (18). İki hafta sonunda hastalar ta- burcu edilmiş ve bir ay sonra hematolojik, biyo- kimyasal çalışmalarla birlikte toraks tomografi- leri ile incelenmiştir. Hastalar verilen ilaç ve viral genlere ait toksisite, viral yayılım, viral genlere bağlı immün yanıt ve tümör boyutları yönünden değerlendirilmişlerdir.
Yine 1995 yılında yapılan bir çalışmada, 21 er- kek ve beş bayan hastaya klinik toksisiteye yol açmayacak, minimal ile, tolere edebildikleri maksimal dozlarda intraplevral HSV tk geni uy- gulanmıştır (19). Gen transferi sonucunda has- taların plevral biyopsilerinde; DNA polimeraz zincir reaksiyonu (PCR), “revers transcription”
PCR, in situ hibridizasyon ve immünhistokimya- sal çalışmalarla 40 ila 50 tabakaya kadar mezo- telyal hücreler incelenmiştir.
Her iki çalışmada da intraplevral başarılı gen transferini takiben mezotelyal tümör nodüllerin- de değişen derecelerde tümöral gerileme tespit edilmiştir. Buradan yola çıkılarak gen transferi- nin klinik düzelmede belirleyici rol oynayabile- ceği sonucuna varılmıştır. Bu rol; yüksek dozda intraplevral HSV tk geni uygulaması, cerrahi de- bulking girişimlerle kitlenin küçültülmesi, tekrar- layan intraplevral gen uygulamaları ve direkt int- ratümöral gen uygulamaları ile ilişkili olarak de- ğerlendirilmiştir.
İncelemelerde gen transferi yapılan yüzeyin da- ha derinlerinde transforme bölgeler gözlemlendi- ği halde, bir malign mezotelyoma tümör kitlesin- deki tüm hücrelere gen transferinin mümkün ol- ması beklenmez. Pek çok araştırıcı, vektör nite- likli adenovirüs materyalinin intratorasik uygu- lanmasının ekstraplevral pnömonektomi gibi de- bulking bir cerrahi girişimden sonra etkili olabi- leceği görüşündedir. Diğer bir yaklaşım da tü- mör hücrelerini toksik nitelik taşımayan bir ilaca karşı duyarlı hale getirecek enzim uygulaması- dır. Görüldüğü gibi konu henüz çok tazedir ve zaman içinde yapılacak çalışmalarla daha net ve olumlu sonuçlarla malign mezotelyoma gibi kli- nisyenleri oldukça uğraştıran ve bunaltan bir hastalığın tedavisinde yepyeni yaklaşımlar do- ğuracak gibi görünmektedir.
KAYNAKLAR
1. Rusch VW. Diffuse malignant mesothelioma. In: Shields TW (ed). General Thoracic Surgery. Philadelphia: Lippin- cot, 2000: 767-83.
2. Rusch VW. Mesothelioma and less common tumors. In:
Pearson FG (ed). Thoracic Surgery. Philadelphia: New York: Churchill Livingstone, 1995: 1083-106.
3. Upham JW, Garlepp MJ, Musk AW, Robinson BWS. Ma- lignant mesothelioma: New insights into tumor biology and immunology as a basis for new treatment approac- hes. Thorax 1995; 50: 887-93.
4. DeMeester TR, Lafontaine E. In: Sabiston DC (ed). Surgery of the Chest. Philadelphia: WB Saunders, 1990: 444-97.
5. Sterman DH, Kaiser LR, Albelda SM. Advances in the tre- atment of malignant pleural mesothelioma. Chest 1999;
116: 504-20.
6. Smythe WR, Hwang HC, Elshami AA, et al. Treatment of experimental human mesothelioma using adenovirus transfer of the herpes simplex thymidine kinase gene.
Ann Surg 1995; 222: 78-86.
7. Smythe WR, Kaiser LR, Hwang HC, et al. Succesful ade- novirus-mediated gene transfer in an in vivo model of human malignant mesothelioma. Ann Thorac Surg 1994; 57: 1395-401.
8. Moolten FS, Wells JM, Mroz PJ. Multiple transduction as a means of preserving ganciclovir chemosensitivy in sar- coma cells carrying retrovirally transduced herpes thymidine kinase genes. Canser Lett 1992; 64: 257-63.
9. Ram Z, Culver KW, Walbridge, Blaese, Olfield EH. In situ retroviral-mediated gene transfer for the treatment of bra- in tumors in rats. Canser Res 1993; 53: 83-8.
10. Smythe WR, Hwang HC, Elshami AA, et al. Differential sensitivity of thoracic malignant tumors to adenovirus- mediated drug sensitization gene therapy. J Thorac Car- diovasc Surg 1995; 109: 626-31.
11. Kucharczuk JC, Elshami AA, Zhang HB, et al. Pleural ba- sed mesothelioma in immune competent rats: A model to study adenoviral gene transfer. Ann Thorac Surg 1995;
60: 593-7.
12. Lambright ES, Force SD, Lanuti ME, Wasfi DS, Amin KM.
Efficacy of repeated adenoviral suicide gene therapy in a localized murine tumor model. Ann Thorac Surg 2000;
70: 1865-71.
13. Elsami AA, Kucharczuk JC, Sterman DH, et al. The role of immuno suppression in the efficacy of cancer gene therapy using adenovirus transfer of the herpes simplex- thymidine kinase gene. Ann Surg 1995; 222: 298-310.
14. Lambright ES, Caparelli DJ, Abbas AE, Toyoizumi T, Co- ukos G. Oncolytic therapy using a mutant type-1 herpes simplex virus and the role of the immune system. Ann Thorac Surg 1999; 68: 1756-62.
15. Michou AL, Santoro L, Christ M, Julliard V, Pavirani A, Mehtali M. Adenovirus mediated gene transfer; influence of transgene, mouse strain, and type of immune respon- se on persistence of transgene expression. Gene Ther 1997; 4: 473-82.
16. Kozarsky KF, McKinley DR, Austin LL, et al. In vivo cor- rection of low density lipoprotein receptor deficiency in the watanabe heritable hyperlipidemic rabbit with re- combinant adenovirus. J Bio Chem 1994; 18: 13695-702.
17. Kucharczuk JC, Raper S, Elshami AA, et al. Safety of int- rapleurally administered recombinant adenovirus carr- ying herpes simplex thymidine kinase DNA flowed by ganciclovir therapy in nonhuman primates. Hum Gene Ther 1996; 7: 2225-33.
18. Esandi MC, Someren GD, Vincent AJ. Gene therapy of ex- perimental malignant mesothelioma using adenovirus vec- tors encoing the HSV tk gene. Gene Ther 1997; 4: 280-7.
19. Hwang HC, Swythe WR, Elshami AA, et al. Gene the- rapy using adenovirus carrying the herpes simplex- thymidine kinase gene to treat in vivo models of human malignant mesothelioma and lung cancer. Am J Respir Cell Mol Biol 1995; 13: 7-16.
