TÜMÖR MİKROÇEVRESİ VE

ANJİOGENEZ Surg Clinics North America 2013

Dr.Evren Peker Şişli Etfal Eğt. Ve Arş. Hastanesi

Genel Cerrahi Kliniği 01.01.2013

Konular

• Tümöral oluşum aşamasında mikroçevrenin önemi

• Farklı hücreler arasındaki iletişim• Bu noktada kritik elemanlar fibroblastlar• Büyüme faktörleri ve kemokinler ile iletişim• ECM değişkenliği - onkojenik sinyaller- - - - - - - -

- - - - - - sonuçta proliferasyon ve invazyon• FDA tarafından onaylanmış bazı anjiogenez

inhibitörleri kullanımı ---- çalışmaların rezistan tümörler üzerine devam etmekte olduğu

Tümör Mikroçevresi

• Moleküler tanı ve tedavide önemli rol oynamakta• Farklı hücrelerin iletişimlerini içermekte (Örneğin invaziv

karsinom etrafında stromal elemenları da barındırır)• Burada tm-ilişkili- fibroblastlar ,büyüme faktörleri ve

kemokinler aracılı ile değişken bir ECM sağlanır - onkojenik sinyaller tm proliferasyonu ve invazyonuna neden olur

• Stromal yapılar tümöral oluşumda aktif rol almakta(fibrobastlar, immün ve enflamatuar hücreler, kan ve lenfatik damarlar ve sinirler )

• Bu çalışma tm endoteli,tm ilişkili fibroblastlar ve ECM bağlantılı tedaviye yönelik girişimlerden oluşmakta

Anjiogenezin tümöral oluşumdaki önemi

• Kanser hücrelerinin tavşanların avasküler kornealara ekimi ile anjiogenezin önemi ortaya çıktı

• Bu çalışmalarda tümörün büyümediği gözlendi• Damarsal gelişimi engellenen tm 0.4 mm² de kaldı• Benzer çalışmalarda tavuk embriyosunda koryoalantoik zar

üzerine ekilen tümörlerin küçüldüğü görüldü• Yeni damarların tm e bağlanmasıyla tm gelişimi tekrar başladı• Önemli bir nokta da mevcut damarların bizzat tm tarafından

indüklenip anjiogenezin sağlanmasıydı• Bu da tm tarafından salınan bazı faktörlerin kendi gelişimini

sağladığını ortaya koydu

Anjiogenezin tümöral oluşumdaki önemi

Tümör hücreleri - Anjiogenezi indükler - Mevcut damarları kullanır - Vaskülojenik faktörleri salgılar (vasküler hc olmadan)Pro-anjiojen faktörlerin salınımı ve anti-anjiojen faktörlerin inhibisyonu

var olan damarlardan vasküler filizlenmeyi ortaya çıkarır (asıl mekanizma)

Ancak tm ler ayrıca etrafda var olan damarları da kullanabilmekte (astrositomlarda olduğu gibi)

Kan damarlarının oluşumu kemik iliği kaynaklı prekürsörler ile olmakta Vaskülogenezi başlatan birçok çözününebilir faktör en önemlisi VEGF

anjiogenezde rol oynamaktaTümörler kendileri damarsal lümen oluşturabilmekte ancak endotelyal

hücre ve diğer vasküler komponentleri oluşturamamakta

Büyüme faktörleri / Tirozin kinaz reseptörleri

• VEGF ailesi (VEGFA,VEGFB,VEGFC,VEGFD,VEGFD ve PDGF)• 3 kinazla bağlantılı (VEGFR-1,-2 ve -3)• VEGFA endotel hücrelerin göçünü,proliferasyonunu,damarsal

geçirgenliği ve tüp oluşumunu sağlamakta• VEGFB iskelet ve kalp kasından kaynaklı olarak tanımlanmış ancak

anjiogenezde rolü tam aydınlatılamamış• VEGFC ve VEGFD lenf damarı oluşumunda kritik öneme sahip ve

lenf nodu metastazında rol oynamakta• Placental growth factor (PGF) endotel hücreleri ve VEGF

sinyalizasyonunu düzenlemekte• VEGF gen ekspresyonu hipoksi,asidite ve hipoglisemi gibi stres

faktörleriyle uyarılmakta• Normoksik şartlarda Hipoksi ile İndüklenebilen Faktörler (HIF) deki

prolil rezidüleri moleküler O2 kullanan prolil hidroksilaz ile prolillenir• HIF proteinlerinin hidroksilasyonu ubikitin aracılı proteolize

uğramalarına yol açar

Büyüme faktörleri / Tirozin kinaz reseptörleri

• Oksijen konsantrasyonunun düşmesi bu işlemi sekteye uğratır : HIF proteinleri stabillenir ve target genlerde hypoxia response

elements transkripsiyonunu artırır VEGF proteinleri VEGF 1-2 ve 3 tirozin kinaz reseptörlerine bağlanır VEGFR-1 hematopoezi,emriyonik damar gelişimini,makrofaj

kemotaksisini ve kemik iliğinden tm damar hücrelerine endotelyal progenitör hc lerin toplanmasını sağlar

VEGFR-2 tm anjiogenezinde santral mediyatör : Embryonik damar oluşumunda gerekli - endotel hücre göçünü,proliferasyonu,tüp oluşumunu ve antiapopitozu sağlar

VEGFR-3 ise tümöral dokuda ve normal dokuda lenfanjiogenezekatkı yapar

Büyüme faktörleri / Tirozin kinaz reseptörleri

VEGFA monoklonal antikoru bevacizumab Amerika da FDA onaylı tm anjiogenez inhibtörü olarak kabul gördü

5-FU ile birlikte metastatik kolon kanseri tedavisinde kabul gördü sonrasında ise non-skuamöz akciğer ca,meme ca ve glioblastome multiformede kullanıldı

VEGF sinyalizasyonu engelleyen diğerFDA onaylı ilaçlar sunitinib ve sorafenib (oral alınabilen tirozin kinaz inhibitörleri )

sorafenib ayrıca PDGFRB,FLT3 ve KIT sinyalizasyonunu inhibe etmekte

sunitinib de VEGFR1-3,PDGFRA,PDGFRB,FLT3 ve RET sinyallerini bloke eder

Sorafenib irrezektabl HCC ve ileri RCC Sunitinib ise metastatik RCC,GİST ler ve nöroendokrin tmlerde

kabul görmekde

TGF-beta

• TGF-ẞ parakrin polipeptit 3 formda (1,2,3)• Aktif TGF-ẞ TGFBR2 ye bağlanır ve tip 1 (TGFBR1)

reseptörleri aktifler• SMAD proteinleri aracılığıyla transkripsiyonu kontrol eder • Proanjiojenik özellikte ancak in vitro olarak endotel hc

apopitozuna da neden olmakta• VEGF eksprsyonunu artıran FGF-2 salınımı uyarır• VEGF, VEGFR2 reseptörü ile MAP kinaz yolağını aktifler• TGF beta sinyalizasyonunu bloklamada lerdelimumab

(TGF-ẞ2) ve metelimumab (TGF-ẞ1) ya da tam nötralizan antikor GC-1008 kullanılır

• TGF-ẞ1 res kinaz inhibisyonunda LY550410,SB-505124 ve SD-208 gibi küçük moleküller kullanılır

Fibroblast Growth Factor• Endotel hücre fonksiyonunu sağlar• FGF-1 ve FGF-2 proliferasyon + migrasyonu tetikler ve anjiogenezi

sağlar• Transmembran tirozin kinaz reseptörlerine bağlanarak etki gösterir

(FGF 1-4)• Fosfolipaz C gama yı (PLC-Ɣ) aktifler - diaçilgliserol ve IP3 artırır• Bu uyarı intrasellüler Ca++ salınımını ve fosfokinaz C (PKC)

aktivasyonunu sağlar• Klinik çalışmalarda FGF inhibisyonunda birçok madde kullanılmakta• FP-1039 , FGF-1 in ligandlarına bağlanmasını engeller------

antitümör ve antianjiogenik etki yapar• E-3810 ve TKI258 de VEGFR ve FGFR 2 sini de inhibe eden tirozin

kinaz inhibitörleri olarak çalışmalarda kullanılmakta

Notch(= Çentik) Yolağı• Notch sinyalizasyonu,embriyonik ve erişkin dönemde hc-hc iletişiminde ve

hc farklılaşmasında rol oynamakta• Bu yolak tm anjiogeneziyle ve durağan tm aktivasyonuyla direkt ilişkili• VEGFA endotel spesifik Notch ligand daltalike-4 ün (DLL4) ekspresyonunu

indükler • DLL4 , komşu hclerde Notch aktivasyonu yapar ve endotelyal tüplerin

filizlenmesini engeller • DLL4, tm hcsi tarafından salınırsa komşu stromal hclerde Notch

aktivasyonu yapar ve vasküler fonksiyonu artırır• DLL4 aracılı Notch sinyalizasyonu endotel hclerde hiperproliferatif cevaba

neden olur bu da anjiogenik filizlenme ve dallanmanın gelişimine neden olur• Bu vaskülarite artışına rağmen tm kanlanması azdır,hipoksi artar ve tm

büyümesi durur• Anti DLL4 antikorlarının nötralizasyonu in vivo tümöral büyümeyi durdurur• Bu bulgularla Notch yolağı tedavide potansiyel bir hedef oluşturmakta

Anjiopoetin ve Tie Reseptörleri

• Anjiopoetin, Tie reseptörleri ile etki eder• Endotel spesifik molekül • Endotelyal gelişim,idame ve stabilizasyonunda • 4 tipi var (Ang-1,2,3 ve 4)• Tie1 res ----- anjioblast,embriyonik vasküler endotel ve

endokarddan ayrıca erişkinlerde akciğer kapillerlerinden yüksek miktarda salınır

• Tie2 res ----- Damar maturasyonunu sağlamada ve endotel hc idamesinde görevli

• Ang-2 vasküler destabilizasyon yapan otokrin antagonist - - tm anjiogenez ve progresyonunda etkili

• Ang-1 ise parakrin etkiyle damar stabilizasyonu

Epidermal Growth Factor

• EGF ailesi 11 üyeden oluşmakta ve 4 EGFR den birine bağlanmakta

• EGFR3 (HER3) dışındaki tüm reseptörler intrasellüler tirozin kinaz aktivitesine sahip

• EGFR , anjiogenezi sağlar ayrıca hc proliferasyonu,idamesi,göçü,adezyonu,farklılaşması ve tm metastazında rol oynar

• EGFR yolağı proanjiojen faktörlerin düzenlemesinde görev alır

• FDA onaylı 3 adet EGFR inhibitörü mevcut : cetuximab ve panitumumab monoklonal antikorlar ve erlotinib EGFR spesifik tirozin kinaz inhibitörü

İnsülin Benzeri Büyüme Faktörü (IGF) Yolağı

• Kanser hc proliferasyonu,idamesi ve anti-kanser tedavilerine rezistansda önemli rol oynar

• HIF-1a aracılı VEGF ekspresyonunu uyararak anjiogeneze katkı sağlar

• 2 şekilde bloke edilebilir ------reseptör blokajı veya tirozin kinaz inhibisyonuyla

• IGF1-R antikoru (figitumumab) • Tirozin kinaz inhibisyonu genel olarak bütün sistemi

durdurmakta (NVP-AEW541 ve NVP-ADW742 hariç bunlar IGF1-R ye 15-30 kat daha affinite gösterir)

Kalsiyum Sinyali• VEGF, FGF ve SFRP-2(secreted frizzled related protein 2) gibi

birçok anjiojen faktör tarafından kullanılmakta• Sitoplazmik Ca++ un artışıyla---fosfataz kalsinörin aktive olur• Aktive kalsinörin ---- NFAT ı (nuclear factor of activated T cells)

defosforiler eder ve bunun sitoplazmadan çekirdeğe geçişini sağlar

• NFAT anjiojen uyarılarda kritik bir öneme sahip • COX2 aktivasyonu yapar • Ca++ yolağı aktivasyonu ------ hc kültürlerinde proliferasyonu

artırır ve apopitozu engeller• FK506 =kalsinörin inhibitörü NFAT aktivasyonunu bloklar --------

in vitro ve in vivo olarak anjiogenezi inhibe eder • SFRP2 monoklonal antikoru çalışmalarda in vivo olarak tm

büyümesini engellemiş ve in vitro olarak endotel tm hclerinin NFAT aktivasyonunu inhibe etmiştir

Endojen Anjiogenik İnhibitörler

• Tm endotelyal büyümesini kontrol amaçlı • Bunlar trombospondin-1,anjiostatin ve endostatin (kollajen 18 den

sentezlenir)

• Folkman laboratuvarında yapılan bir deneyde subkutan primer bir tümörün akciğer mikrometastazlarının primer tm rezeke edildikten sonra daha fazla büyüdüğü görülmüş

• Hipoteze göre tm ün kendisi antianjiogenik faktörlerle kendi metastazını kontrol altında tutmakta

• O’reilly ve Folkman tümörlü fare idrarından ‘’anjiostatin’’ i izole etti

• Anjiostatin normalde kanda bulunan bir plazminojen fragmanı • Primer tümörün rezeksiyonu sonrası farelere anjiostatin verilmesi

mikrometastazların büyümesini tamamen durdurmuş

Tümör Endotelyal Belirteçleri

• Tm ve normal endotel arasında bazı proteinlerde gen ekspresyonunda fark

• St Croix ve ark. manyetik teknikle kolon kanseri ve komşuluğundaki normal kolon dokusundan endotel hücreleri toplamış ve karşılaştırmış

• TEM8 in (antraks toksin reseptörü) tm endotelinde ----- overekspresyonu

• SFRP2 - - - - anjiogenezi indükler(buna karşı geliştirilmiş monoklonal antikorlar

preklinik çalışmalarda tm büyümesini inhibe etmekte)

ECM e Hücre Adezyonu

• İntegrinler ECM ile ilişkili alfa ve beta subünitten oluşan transmembran proteinler

• Genellikle ligandları arginin-glisin-aspartik asit dizileri(RGD sekansı)

• Anjiogenez,hc adezyonu,prolierasyon,hc idamesi ve hc göçünde görevli sinyallere aracılık eder

• Protein Kinaz B,integrin aracılı kinaz MAPK ,Rac veya nükleer faktör kappa B yolaklarını aktive eder

• Preklinik çalışmalarda integrin inhibisyonu anjiogenez ve tümöral gelişimi inhibe eder

• Cilengitide,vitaxin ve S247 çalışmalarda RGD sekansına yönelik inhibitör olarak kullanılmakta

ECM e Hücre Adezyonu

• FAK proteini hc yayılması,adezyon ve tm anjiogenezinde rol oynamakta ve integrin aracılığıyla aktive olmakta

• TAE-226 (Novartis) (FAK inhibitörü) beyin kanserinde apopitozu indüklemiş

• PF-573,228 (Pfizer) ATP odaklı inhibitör

Fibroblastlar-Tm aktivasyonu

• Tm stromasındaki fibroblastlar fibroblast aktive edici protein(FAP) sentezler

• Tip 2 transmembran proteindir ve serin proteaz aktivitesi yapar• Aktiflenmesi için dimer haline dönüşmeli• Epitelyal kanserlerin %90 ında overekspresyon

(kolon,meme,akc,over)

• Sibrotuzumab(mAbF19) FAP monoklonal antikoru • Metastatik kolorektal ca larda faz 2 çalışmalarda etkisiz

bulunmuş• Xenograft modellerde Maytansinoid ile konjuge edildiğinde uzun

süreli tm inhibisyonu sağladığı görülmüş

Özet

• Tm mikroçevresi endotelyal hücreler , tm ilişkili fibroblastlar ve ECM in içinde bulunduğu kompleks biyolojik sinyalleri meydana getirir

• Antianjiogenik tedavilerin kullanımı sağ kalımı artırır - ancak rezistan tümörlere karşı çalışmalar devam etmekte

• Yeni çalışmalarda hedef tm ilişkili fibroblastların inhibisyonu