1372259057-2007 - Prof.Dr. Ali Uğur Ural
Download
Report
Transcript 1372259057-2007 - Prof.Dr. Ali Uğur Ural
KANSER KÖK HÜCRESİ
Dr. Ali Uğur URAL
Non-stem kanser modeli (Stochastic Model):
Tümör içindeki her hücre yeni bir kanseri başlatır
Kök hücre modeli (Hierarchy Model):
Kanser dokusu içindeki nadir hücreler kanseri başlatabilir
Tümör
fonksiyonel olarak
heterojendir
Tümör içinde biyolojik olarak farklı
yapıda fonksiyon gören hücreler var.
Normal bir dokuyu taklit eder.
Dick JE, Blood, 112:2008
KKHleri intrinsik özelliklerine göre
ayrılabilir, zenginleştirilebilir.
KKHleri kendi-kendilerini yenileme
özelliği nedeniyle tümörü başlatır
Huntly BJ et al. Nat Rev Cancer 2005;5:311-21
Kanser kök hücresinin tanımlanması niçin önemli?
Yeni biyomarker’ların geliştirilmesi
– Tanı ve hastalık sınıflandırılmasının geliştirilmesinde
– Prognozu belirleyerek tedaviye karar verilmesinde
Yeni tedavilerin geliştirilmesi
– Normal kök hücreleri korurken, KKH’de aktif olan moleküler yolakları
özel olarak bozan tedaviler
Kanser kök hücresi kavramı
Rudolph Virchow, 1855
• Embriyonel gelişim esnasında yanlış olarak yerleşmiş olan kök hücreler,
hayatın sonraki dönemlerinde kansere öncülük etmektedirler- Embriyonel
kalıntı teorisi
J. Furth & M. Kahn, 1937; R. Bruce & H. Van der Gaag, 1960
• Kanser hücrelerini içinden bazı hücreler aşırı derecede prolifere
olabilmekte ve hayvanda tümör oluşturmaktalar
Nature 1963;199:79–80
Virchow R. Arch Pathol Anat Physiol Klin Med, 1855;3:23
CD34+CD38- hücreler AML’yi başlatır (1994)
FACS
AML hücreleri
5 x 103
CD34+/CD38-
Sublethal doz
Lapidot T et al. Nature 1994;367: 645-8.
NOD/SCID farede tx’dan sonra AML’i başlatan hücreler
Lösemiyi başlatan hücreler:
CD34+CD38- 1/250,000 AML hücresi
Lapidot T et al. Nature 1994;367: 645-8.
Kök Hücre
1.
Bölünebilir ve kendi kendisini yenileyebilir,
2.
Özelleşmemiştir,
3.
Multipotent farklılaşma.
Kök Hücre- Kanser Kök Hücresi ortak özellikleri
Kendi- kendini yenileme
Büyümeleri için özel ‘niche’
Migrasyon için CXCR4/CXCL12 kullanılması
Apoptozise direnç
Baş-boyun kanseri KKH
Croker AK et al. J Cell Mol Med, 12:2008
İlaç direnci kapasitesinde artış
Kanser Kök Hücresi
Tümörün başlaması
Tümörün devam etmesi
Tümörün yayılması
Uzak yörelerde kolonize olması
Tümörün in vivo nakledilmesi
Tümör; aberran olarak gelişmiş kompleks organ olarak fonksiyon görür.
ATP- bağlayan kaset transporterlarının
ekspresyonunda artış
* KT ve toksinlere direnç
DNA-tamir mekanizmasında artış
Apoptozise karşı direnç
İstirahat fazında olmaları (G0)
Aktif migrasyon kapasitesi
* Niche’den gelen büyüme inhibisyonu
sinyallerinden kaçış
Normal kök hücre
Kanser kök hücresi
mutasyon
Progenitor hücre
Kanser kök hücresi
mutasyon
Zou GM, J Cell Physiol, 213:2007
KKH kaynağı
Çevresel faktörler
Nature Review Cancer 2005;5:899-904
mutasyon
Hücre füzyonu
Memeli füzyon faktörleri
• CD44, CD47 (makrofaj)
• Makrofaj füzyon reseptörü MFR/PTPNS1
• IL-4 (myoblast)
• CXCR4/CXCL12 (osteoblast)
mutasyon
Stubbs MC et al. Clin Cancer Res 2007;13:3439-42
Normal ve KKH gelişimi
Kanser Kök Hücresinin Tanımlanması
Normal HKK
Stubbs MC et al. Clin Cancer Res, 13:2007
AML KKH
AML’de KKH fenotipik durum
Stubbs MC et al. Clin Cancer Res, 13:2007
Normal HKK fenotipisi
CD34+
CD38Thy-1+
c-Kit+
IL-3Rα-
CD34+
CD38Thy-1c-KitIL-3Rα+
AML KKH fenotipisi
Zhou J et al. Cell Cycle 2008;7:1360-70
Kanser neurosphere assay
CD133+ Nöron KKH’leri; serum free, EGF ve bFGF varlığında
Tang C et al. FASEB J. 2007;21:3777-85
Normal kök hücre;
• Kendi- kendini yenileme,
• Lineage kapasitesi
Kanser kök hücresi;
• Kendi- kendini yenileme,
• Tümör oluşturması
Bu kriterleri sağlayan en iyi fonksiyonel çalışma
HAYVAN MODELLERİNDE SERİ TX
(NOD/SCID farelerde xenograft’ın orthotopik yöreye tx)
NOD/SCID Model’in gelişmesi
Nude (atimik): T hücrelerinden yoksun
SCID : B ve T hücrelerinden yoksun
NOD : NK hücreleri, makrofaj ve kompleman
aktivasyonundan yoksun
* NOD/SCID farelerde xenograft’ın orthotopik yöreye tx
Altın standart: Kendi- kendini yenileme assay
FACS
AML hücreleri
5 x 103
CD34+/CD38-
Sublethal doz
Lapidot T et al. Nature 1994;367: 645-8.
LKH’de sinyal ileti yolakları
Chumsri S et al. Clin Cancer Res 2007; 13:6549-54
Yüksek telomeraz aktivitesi
Ribonükleoprotein enzim
hTERT ve hTERC’den yapılmış
Kromozom uçlarına telomerik tekrarları
sentezler
TTAGGG
Replikasyonla ilgili yaşlılığı engeller
LKH’de yüksek telomeraz aktivitesi,
kısa telomer
Notch
Nöral fonksiyon ve angiogenesis,
farklılaşma modülasyonu
Notch 1 aktivasyonu ile B-hücre
gelişiminin inhibisyonu
t(7:9) taşıyan T-ALL’de aktif bulunmuş
<%1 T-ALL vakada bu kromozomal
anormallik bulunmuş
>50 T-ALL vakada somatik nokta
mutasyonu tespit edilmiş
Hambardzumyan D et al. Cell Cycle 2008; 7:1371-78
SHH (Sonic hedgehog homolog)
7q36
SSS gelişimi, kemik
rejenerasyonu
Medullablastoma, B- KLL, mantle
cell lenfoma, pankreas ca., MM
SHH inhibitörü cyclopamine
Hambardzumyan D et al. Cell Cycle 2008; 7:1371-78
Wnt/β-catenin
Nörogenesis ve nöronal
farklılaşma, Wnt proteinleri kök
hücre büyüme faktörü
İmmatür timositler üzerine etki ile
T hücre gelişimi
Wnt aktivasyonu ile ALL, KLL ve
blastik faz KML’ ye ilerleme
Hambardzumyan D et al. Cell Cycle 2008; 7:1371-78
Nat Rev Cancer 2003;3:895-902
MikroRNA
Küçük, protein kodlamayan RNA
parçaları olup, gen ifadesinin posttranskripsiyonel regülatörüdürler.
Hücre proliferasyonu, farklılaşma,
apoptozis gibi fonksiyonlardan
sorumludur.
KKH’lerinin kendi-kendilerini yenileme ve
farklılaşma fonksiyonlarından sorumlu
bulunmuşlardır.
Xia HP. J Cancer Mol 2008; 4:79-89
PTH
PTH1R
Endotel hücresi
AC/PKA
Osteoblast
PLC
CXCL12
CXCR4
* homing
* istirahat (G0)
Hematopoetik
Kök Hücre
* motilite
* kemotaktik cevap
* adezyon
* MMP sekresyonu
* VEGF sekresyonu
Niş’in gasp edilmesi
* kendi-kendini yenileme
* istirahat
* homing
* engraftment
* proliferatif güç
Normal niş görevinde bozulma
* Niş’in direkt invazyonu
* SCF gibi madde salgılanması
* Yolak inaktivasyonu ile
kendini-yenilemede artış
* LKH istirahate gidişte artış
* KT direnç
* Homing ve engraftment’da
bozulma
(CXCR4/CXCL12 bozulması
ve VLA-4 artışı ile)
* Alternatif niş’lere göç
Sitokin cevabında artış
Lane SW et al. Blood, 114:2009
Anormal niş oluşumu
Ailles LE et al. Curr Opin Biotech, 18:2007
Metastaz
* Metastatik kanserlerde
CXCR4 fazla (MDA-MB-231)
* Non-metastatiklerde az (MCF-7)
CXCL12
CXCL12
CXCL12
Herman PC et al. Cell Cycle, 7:2008
Kanser kök hücresi- İlaç direnci
Çoğu KKH, hücre siklusunun istirahat dönemindedir (G0)
– Ara-C gibi hücre siklusuna bağımlı ajanlara karşı hassasiyette azalma
ABC ilaç taşıyıcılarından MDR1 and BCRP ekspresyonunda artış
– CD34+CD38- AML LKH’lerinde başta antrasiklinler olmak üzere çoğu ilacın
hücre dışına pompalanması
– CD34+CD38- KML LKH’lerinde İmatinib Mesilat’a karşı direnç
– ALDH aktivitesinde artış ile Siklofosfamid’e direnç
Apoptozise direnç
– TGF-β yolağı ile
– Hedgehog yolağının aktivasyonu
– Bmi-1, Bcl-2 ifadesinde artış
DNA tamir kapasitelerinin fazla olması
Kanser kök hücresi- İlaç direnci
Çoğu KKH, hücre siklusunun istirahat dönemindedir (G0)
– Ara-C gibi hücre siklusuna bağımlı ajanlara karşı hassasiyette azalma
ABC ilaç taşıyıcılarından MDR1 and BCRP ekspresyonunda artış
– CD34+CD38- AML LKH’lerinde başta antrasiklinler olmak üzere çoğu ilacın
hücre dışına pompalanması
– CD34+CD38- KML LKH’lerinde İmatinib Mesilat’a karşı direnç
– ALDH aktivitesinde artış ile Siklofosfamid’e direnç
Apoptozise direnç
– TGF-β yolağı ile
– Hedgehog yolağının aktivasyonu
– Bmi-1, Bcl-2 ifadesinde artış
DNA tamir kapasitelerinin fazla olması
Kanser kök hücresi- İlaç direnci
Çoğu KKH, hücre siklusunun istirahat dönemindedir (G0)
– Ara-C gibi hücre siklusuna bağımlı ajanlara karşı hassasiyette azalma
ABC ilaç taşıyıcılarından MDR1 and BCRP ekspresyonunda artış
– CD34+CD38- AML LKH’lerinde başta antrasiklinler olmak üzere çoğu ilacın
hücre dışına pompalanması
– CD34+CD38- KML LKH’lerinde İmatinib Mesilat’a karşı direnç
– ALDH aktivitesinde artış ile Siklofosfamid’e direnç
Apoptozise direnç
– TGF-β yolağı ile
– Hedgehog yolağının aktivasyonu
– Bmi-1, Bcl-2 ifadesinde artış
DNA tamir kapasitelerinin fazla olması
Kanser kök hücresi- İlaç direnci
Çoğu KKH, hücre siklusunun istirahat dönemindedir (G0)
– Ara-C gibi hücre siklusuna bağımlı ajanlara karşı hassasiyette azalma
ABC ilaç taşıyıcılarından MDR1 and BCRP ekspresyonunda artış
– CD34+CD38- AML LKH’lerinde başta antrasiklinler olmak üzere çoğu ilacın
hücre dışına pompalanması
– CD34+CD38- KML LKH’lerinde İmatinib Mesilat’a karşı direnç
– ALDH aktivitesinde artış ile Siklofosfamid’e direnç
Apoptozise direnç
– TGF-β yolağı ile
– Hedgehog yolağının aktivasyonu
– Bmi-1, Bcl-2 ifadesinde artış
DNA tamir kapasitelerinin fazla olması
Zhou J et al. Cell Cycle 2008;7:1360-70
Hipoksiye direnç
CD44+CD24%1.47
%2.83
%50
%27
3 günlük hipoksik (%1 O2) ortam
Zhou J et al. Cell Cycle 2008;7:1360-70
Radyasyona direnç
*
*
*
*
(2-arylbenzimidazole)
Rich et al. Cancer Res Rev. 2007;67:8980-84
Notch 1
Rad 17
Chk 1
Chk 2 aktivasyonu
Nat Rev Cancer 2003;3:895-902
,June
Leukemia. 2010 Sep 2. [Epub ahead of print]
Patients with chronic myeloid leukemia who maintain a complete molecular
response after stopping imatinib treatment have evidence of persistent leukemia by DNA PCR.
Ross DM, Branford S, Seymour JF, Schwarer AP, Arthur C
* Serial testing of patients in sustained CMR showed a stable level of BCR-ABL1 DNA (nested QPCR) (follow-up 12-41 months).
* Patients who maintain a CMR after stopping imatinib may harbor residual leukemia.
İdeal Tedavi
ABC transporter’larını hedeflemeli
Farklı yüzey belirteçlerini hedeflemeli
Normal kök hücreyi koruyup, kanser kök hücresinin kendi- kendini
yenileme yolağını hedeflemeli (Notch, Wnt, SHH)
İstirahat fazını hedeflemeli
Chumsri S et al. Clin Cancer Res 2007; 13:6549-54
Zhou J et al. Cell Cycle 2008;7:1360-70
Sonuç;
Kanser kürabilitesi için KKH hedeflenmeli. Bu amaçla;
Xenotransplanasyon çalışmalarıyla KKH yüzey immünfenotiplendirmesi
özelleştirilmeli
Hücre yaşamı, kendi-kendini yenilemesi, faklılaşma ve gelişimde etkili olan sinyal
yolaklarının normal kök hücreden farklılıkları açığa çıkarılmalı
Bu yolakları hedefleyen antikor, füzyon proteinleri gibi biyolojik ve ufak moleküller
oluşturulmalı
miRNA hedefleyen anti-miRNA oligonükleotidler geliştirilmeli
Klinik örneklerde KKH’ni miktar olarak tanımlayabilecek basit metodlar geliştirilmeli