AKCİĞER KANSERLERİNDE GENETİK Dr.İSMAİL SAVAŞ ANKARA ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ GÖĞÜS HASTALIKLARI ANABİLİM DALI

AKCİĞER KANSERİ Dünyada mortalitesi en yüksek kanserdir. İnsidens olarak , kadınlarda meme , erkeklerde prostat kanserinin arkasından ikinci sıradadır. Dünyada yıllık olgu sayısı 1.6 milyondur. Ölüm hızı aynı yıl 1.4 milyon olmuştur. Erkeklerde genel ölüm hızları olarak akciğer kanseri ölümü vasküler hastalıkların arkasından ikincidir. 5 yıllık sağkalım %15-25 arasındadır.

AKCİĞER KANSERİ Hücresel ve moleküler mekanizma çalışmaları epidemiyoloji, hastalığa yatkınlık , karsinogenez, kanser progresyonu, ilaca direnç ve radyoterapiye katkılar sağlamıştır.

AKCİĞER KANSERİNDE GENETİK Genetik ve çevresel faktörler akciğer kanseri gelişiminde önemli risk faktörleridir. Tokuhata ve Lilienfeld akciğer kanserinin ailesel geçişi olduğunu dair çalışmalar yapmışlardır. Sigara hikayesini erkeklerde, aile hikayesini kadınlarda önemli bulmuşlardır. Sigara içmeyen akciğer kanserli olguların sigara içmeyen akrabalarında artmış akciğer kanseri riski saptamışlardır.

Güney Louisiana çalışması Yaş, cins,meslek, sigara etkisi düzeltildikten sonra akciğer kanserli olan bireyin yakın akrabaları incelenmiştir. Birinci derece akrabalarda güçlü bir risk artışı saptanmıştır. 40 yaş üzeri kadınlarda ailesinde kanser olmayanlara göre 9 kat risk olduğu gözlenmiştir.

AKCİĞER KANSERİNDE AİLE HİKAYESİ Kreuzer ve ark. 50 yaş altı akciğer kanserli hastaların birinci derece akrabalarında akciğer kanseri riskinin 2.6 kat daha fazla olduğunu göstermiştir. Sellers ve ark. Akciğer kanseri riski yüksek olan 337 ailede otozomal kodominant bir örnek göstermişler ve akciğer kanserinden sorumlu bir gen bölgesi olduğunu söylemişlerdir.

AKCİĞER KANSERİNDE AİLE HİKAYESİ Samet ve ark. Ebeveynlerden biri akciğer kanseriyse risk 5 kat artıyor. Akciğer kanserli kadınlarda yapılan bir çalışmada; Aile hikayesi olan sigara içmeyenlerde 5.7, Aile hikayesi olmayan sigara içenlerde 15.1 Aile hikayesi olup sigara içenlerde 30 misli risk

Tuberk Toraks. 2009;57(3):251-8. Ergün D, Savaş I, Ergün R, Kaya A, Gülhan M. 213 yeni veya daha önceden akciğer kanseri tanısı konan hastalar alındı. 200 sağlıklı birey kontrol seçildi. Akciğer ve diğer kanserler yönünden ailevi yatkınlık, yaş, cins, sigara alışkanlığı ve kanser hücre tipleri incelendi. Hasta grubunun 1. derece akraba sayısı 2058 ve kontrol grubunun 2045 bulundu.

Tuberk Toraks. 2009;57(3):251-8. Ergün D, Savaş I, Ergün R, Kaya A, Gülhan M. Akciğer kanserli 213 bireyin %38’inde pozitif aile hikayesi saptandı. Bu bireylerin %41.9’inde akciğer kanseri, %19’unda gastrointestinal sistem kanseri , %7.6’sında meme kanseri , %5.7’inde prostat kanseri, %25.7’inde diğer sistem kanserleri (larinks,deri,kemik, hematolojik sistem, santral sinin sistemi). 213 hastanın %4.6’sında eşlik eden diğer sistem kanserleri vardı. (mesane, böbrek, akciğer ve baş- boyun) Kontrol grubunda kanser için pozitif aile hikayesi %21.5 ve istatistik olarak anlamlıydı.(p< 0.001).

Tuberk Toraks. 2009;57(3):251-8. Ergün D, Savaş I, Ergün R, Kaya A, Gülhan M. Akciğer kanserli hastaların aile üyelerinde akciğer kanseri , gastrointestinal kanser, meme kanseri riski artmış olarak bulundu. Akciğer ve diğer sistem kanserleri dışında ( prostate ve gastrointestinal sistem kanserleri dışında) akciğer kanserli hastaların erkek kardeşlerinde akciğer kanseri anlamlı olarak artmıştı ki, bu da genetik geçişi desteklemektedir.

GEN-ENZİM ETKİSİ Birçok genetik ve çevresel faktörler etkileşimdedir. Gen-enzim ilişkileri Prokarsinojenlerin aktivasyonu, detoksifikasyonu DNA bağ bütünlüğü, DNA tamir mekanizmaları

GEN-ENZİM ETKİSİ Glucuronyl transferase; karsinojenik bileşikleri ( siagara dumanındaki potent karsinojen metilnitrozamino metaboliti ) bağlar ve inaktive eder. Cytochrome P450 , ilaç metabolize eden genetik polimorfik bir enzimdir.

GEN-ENZİM ETKİSİ Cytochrome P4501A1 genindeki polimorfizm yassı hücreli kanserli hastalarda bağlantılı bulunmuştur. Cytochrome P4501A1 ve aromatik hidrokarbon karboksilaz, benzopyrene ve diğer poliaromatik hidrokarbonların metabolik aktivasyonundan sorumludur. Akciğer kanserli hastalarda artmış Cytochrome P4501A1 aktivitesi gösterilmiştir.

(Glutathione S-transferase) Phase I enzymes of cytochrome p450 Toraks Derneği Genetik yatkınlık Phase II enzyme (Glutathione S-transferase) Phase I enzymes of cytochrome p450 (CYP1A1, CYP2D6) When we look at carcinogenic process Carcinogens in cigarette are activated or detoxificated Detoxification is made by phase two enzymes such as glutation s transferase Activation is made by phase one enzymes such as CYP 1 A1 or CYP 2 D2 Polymorphism of CYP1A1 or deficient genotype of glutathione S-transferase cause DNA adducts So lung cancer risk increases CYP1A1 Polimorfizimi Glutathione S-transferase de genetik defekt Artmış akc. CA riski

GEN-ENZİM ETKİSİ Herediter genetik geçiş bireylerin sigara içiş davranışını da etkilemektedir. Siagar içme davranışını etkileyen genler dopamin reseptörleri, dopamin ve serotonin taşıyıcı alleller ve cytochrome P450 ( CYP2A6) allelleridir. Bu genetik faktörler nikotin ve diğer nörotransmitterlerin metabolizmasını ve bağlanmasını etkiler. GST-m izoenzimi yetersiz veya GSTM1 null tiplerde akciğer kanseri riski %10-60 daha fazladır.

GEN-ENZİM ETKİSİ Sigara dumanındaki maddelerin metabolitleri ( Polisiklik aromatik hidrokarbonlar, aril aminler,nitrozaminler gibi) GSTM1 in potansiyel substratıdır. CYP1A1 ve GSTM1 genotipi arasında bağlantı vardır. GSTM1 null genotip ve CYP1A1 olan bireylerde risk artmaktadır. Akciğer parenkimlerinde DNA parçalanmaları artmaktadır.

AKCİĞER KANSERLERİNDE GENETİK Tümörün ortaya çıkması ve ilerlemesi birçok basamağın etkilenmesiyle oluşur. Herbir basamak yoğun klinik ve laboratuar araştırmaya adaydır. Sigara içimi en önemli risk faktörü olmasına rağmen sigara içenlerin %10-15’inde akciğer kanseri gelişir. Akciğer kanserinin gelişmesinde bireyler arasında genetik ve epigenetik faktörlerin farklılığı ortaya çıkmaktadır.

AKCİĞER KANSERLERİNDE GENETİK

AKCİĞER KANSERLERİNDE GENETİK Normal hücreden malign hücreye transformasyon çok basamaklı bir durumdur ve bir seri genetik değişimle invazif kanser gelişir. Bronş epitelindeki progresif patolojik değişim üç farklı morfolojik formda olabilir. Squamous displazi Atipik adenomatöz hiperplazi Diffüz idyopatik pulmoner nöroendokrin hiperplazi

AKCİĞER KANSERLERİNDE GENETİK Squamous displazi ve karsinoma insitu yassı hücreli kanserin preneoplastik lezyonudur. Atipik adenomatöz hiperplazi adenokanserin Nöroendokrin hücre hiperplazisi ise nöroendokrin akciğer kanserlerinin ön lezyonudur.

AKCİĞER KANSERLERİNDE GENETİK Akciğer kanseri gelişen herkes sigara içicisi olmadığı gibi, sigara içenlerin hepsinde kanser gelişmez. Herediter faktörler akciğer kanseri gelişiminde rol oynar. Akciğer kanserlerinin %25 inde sigara rol oynamayabilir. Bunlar daha çok kadın, periferik yerleşimli, adenokanser olgularıdır.

TELOMER Kromozom uçlarındaki telomerlerin erozyonu kromozomal anormalliğe neden olur. Telomer uzunluğu hücrenin üreme kapasitesini düzenler, her bölünmeyle telomer kısalır. Telomer kısaldıkça hücre yaşlanır ve apoptoza gider. Premalign hücrelerde Telomerazın aktivasyonu ( telomeri uzatan enzim) telomer ucunun kaybını önler ve hücreler ölümsüz olur. Normalde sesiz olan telomeraz küçük hücreli dışı akciğer kanserlerde %80 den fazla aktifleşmiştir.

APOPİTOZ Normal hücrelerde DNA hasarı DNA tamir cevabının oluşmasına ve hasarlı hücrenin ortamdan kaybolmasına neden olan apopitoz programı aktive olur. Premalign ve kanserli hücrelerde apopitoz programının kendisi hasarlıdır, tamir edilmemiş veya yanlış kodlanmış DNA hasarı hücre klonlarının devamına neden olur.

KROMOZOMAL DEĞİŞİKLİKLER Birçok somatik mutasyon akciğer kanserinde malign transformasyona neden olur. Tümör supressor genler, onkogenler ve DNA tamir eden genlerdeki mutasyonlar bu transformasyonda rol oynarlar. Kromozomal düzeydeki mutasyonlar (3p, 9p21, 12p, 17p13, 13q), heterozigozite kaybı, traslokasyonlar, kopmalar, nokta mutasyonlar akciğer kanserinde gösterilmiştir. Bu mutasyonlar tanısal ve prognostik olabilirler.

Malign değişim Kromozomal düzeyde ; Genomik materyalde kayıp Translokasyon Mikrosatellit instabilite Nükleotid düzeyinde; Tek veya birkaç nükleotid baz değişikliği Transkripsiyon düzeyinde; Gen ekspresyonunda değişim

ONKOJENİK AKTİVASYON Gen amplifikasyonu Nokta mutasyonları Gen aşırı ekspresyonu Bu mekanizmalar hücre büyümesini sağlayan mitojenik büyüme sinyallerini oluştururlar.

Epidermal Growth Factor Receptor Gene Ekstrasellüler sinyalleri EGFR ligandlarına bağlanarak ileten transmembran sinyal proteini dir. Tyrosine kinase fosforile olarak intrasellüler değişiklikler ortaya çıkar. Tirozin kinaz reseptör ailesinin 4 üyesi vardır. EGFR, ErbB-2(HER-2), ErbB-3, ErbB4 4 reseptörün intrasellüler Tirozin kinaz uçları korunmuş olsa da , ekstrasellüler uçları korumalı değildir, farklı ligandlarla bağlanır.

Ligandların bağlanmasını takiben reseptörlerin aktivasyonu ve çeşitli sinyal yolları aktifleşir. EGF ve EGF benzeri büyüme faktörleri (TGF-alfa) başlanarak EGFR’ın aktive olması epitel hücresinin davranış düzenini ve birçok sinyalden epitel hücreli bir malign gelişmesinin başlangıcına neden olabilir. Bu yollar RAS/RAF/MEK/MAPK yolları, PI3K/AKT yolları, sinyal iletim ve aktivasyon yolları….

EGFR küçük hücre dışı akciğer kanserlerinini %50-90’ında aşırı ekspresyon veya anormal aktivasyon gösterir. Bu mutasyonlar 3 farklı somatik mutasyonla ( kopma, eklenme veya missense nokta mutasyonuyla) oluşur ve exon 19- 21 de lokalizedir. Mutant EGFR ( exon 19 kopması veya exon 21 L858R mutasyonu) EGFR aktivasyonunun miktarını ve süresinin arttırır.

EGFR mutasyona uğrarsa özellikle sigara içmeyenlerde, aktif duruma geçer , aktive ligandlara ve büyüme faktörlerine sabit bağlanma olur. EGFR aktivasyonu apoptozis inhibisyonu ve hücre çoğalma , migrasyon ve hareket özellikleri artar.

Küçük hücre dışı akciğer kanserlerinde aktifleşmiş EGFR mutasyonu olduğunda, wild –tip EGFR lı tümörlerin aksine , hedeflenmiş TKI leri tümör gerilemesinde etkilidir. EGFR mutasyonu akciğer kanserlerinin %10-20’sinde olmaktadır. Bu özellikle iyi differansiye asiner veya papiller büyüme özelliği olan nonmüsinöz adenokanserlerde, sigara içmeyen asyalı kadınlarda daha sıktır.

Son demografik analizlerde EGFR mutasyon sıklığı %40-50 lere yükselmiştir. Büyük hücreli kanser ve yassı hücreli kanserde çok azdır. Tümör dokusundaki EGFR’ın immünhistokimyasal incelemesi TKI’ne klinik cevapla korele değildir. EGFR mutasyonu moleküler markerdır., hedefe yönelik tedavide EGFR amplifikasyonundan daha önemlidir, ve tedaviye cevabın prediktif faktörüdür.

FISH EGFR amplifikasyonunu gösterir ve bazen terapötik cevapla bağlantı gösterir, EGFR mutasyonu amplifikasyonla koreledir.

PI3K/AKT YOLU Reseptör Tirozin kinazların yolunda hücre çoğalması, büyümesi ve sağkalımında önemli bir düzenleyicidir. Akciğer kanserinde aktive olmuştur. Akciğer kanserinde PI3K/AKT erkenden ortaya çıkar Apoptozi inhibe ederek hücre sağkalımını uzatır.

PI3K/AKT YOLU PI3K nın alt ünitesi p85’in SH2 ucunun bağlanmasıyla aktive olur. Mutasyon ve PI3K nın katalitik altünitesini kodlayan PIK3CA nın amplifikasyonu yassı hücreli kanserde daha sıktır.

RAS AİLESİ Ras protoonkogen ailesi (KRAS,HRAS,NRAS,RRAS) sinyal iletimindeki membran proteinlerini kodlar. RAS genleriyle kodlanan proteinler iki durumda bulunur. GTP’ye bağlı aktif durumdadır ve GTPase etkisiyle GTP, GDP’a çevrilirse inaktif duruma geçer. Nokta mutasyonuyla GTPase aktivitesi kaybolursa onkojenik potansiyel kazanır. Kontrolsüz hücre çoğalması ortaya çıkar.

KRAS ONKOGEN 12.kromozomun kısa kolunda bulunur. Küçük hücre dışı akciğer kanserlerinin %20’sinde mutasyon ve küçük bir kısmında amplifikasyon gösterir. Adenokanserlerin %30-50’sinde KRAS mutasyonu vardır. KRAS mutasyonu sigara içen adenokanserklerde, EGFR mutasyonu sigara içmeyen adenokanserlerde görülür.

KRAS ONKOGEN Mutasyona uğrarsa, GTP devamlılık sağlar ve sinyal aktif durumda kalır. Aktif mutant KRAS kolon ve pankreas gibi çeşitli epitelyal tümörlerde bulunur, mitojen aktive eden protein kinaz (MAPK) fosforilasyonunu aktive eder. Bu hücre çoğalması ve tümör ileriemesinin nükleer sinyaline neden olur. Erkek , ileri yaş , ağır sigara içenlerde agrsif tümör ve kötü klinik görünümle korele gider.

EML4/ALK Kromozomal translokasyonuyla ortaya çıkan onkojenik füzyon proteinleri akciğer kanseri gibi solid tümörlerde sık değildir. Ekinoderm mikrotübül protein 4 (EMLK4)/ anaplastik lenfoma kinaz (ALK) füzyonu son yıllarad akciğer kanserinde tanımlanmıştır. Küçük hücre dışı akciğer kanserlerinde %7 ,

EML4/ALK EMLK4 ile füzyon ALK’da ciddi transformasyon potansiyeli oluşturur. Wild-type ALK değişime uğrar. EMLK4/ALK daimi mitojenik sinyal salar ve malign dönüşüme neden olur. Sigara içmeyen veya önceden içenlerde daha sık görülür.