MikroRNA'lar ve akci?er kanseri
Ay?e G?l ZAMAN?1, Adil ZAMAN?2
1 Necmettin Erbakan ?niversitesi Meram T?p Fak?ltesi, T?bbi Genetik Anabilim Dal?, Konya,
2 Necmettin Erbakan ?niversitesi Meram T?p Fak?ltesi, G???sHastal?klar? Anabilim Dal?, Konya.
?ZET
MikroRNA'lar ve akci?er kanseri
MikroRNA'lar, mRNA'larla hibridize olarak translasyon inhibisyonu ya da mRNA y?k?l?m?na yol a?an kodlama yapmayan RNA'lard?r. Kanserde de?i?en miRNA ekspresyonu t?m?r tan?s?nda, hastal??a ?zg? prognozun ve tedaviye yan?t?n molek?ler biyomark?rlar? olarak kullan?labilir. Ayr?ca, miRNA'lar gen tedavisinde ?zg?l hedefler olarak se?ilebilir. Bu derlemede, miRNA'lar?n akci?er kanserindeki rol? ve yeni geli?meler ?zetlenecektir.
Anahtar Kelimeler: Akci?er kanseri, mikroRNA, onkojen, t?m?r bask?lay?c?, biyomark?r.
SUMMARY
MicroRNAs and lung cancer
Ay?e G?l ZAMAN?1, Adil ZAMAN?2
1 Department of Medical Genetic, Faculty of Meram Medicine, Necmettin Erbakan University, Konya, Turkey,
2 Department of Chest Diseases, Faculty of Meram Medicine, Necmettin Erbakan University, Konya, Turkey.
MicroRNAs (miRNAs) are a class of non-coding RNAs that hybridize to mRNAs and induce either translation repression or mRNA cleavage. Patterns of altered miRNA expression in cancer may work as molecular biomarkers for tumor diagnosis, prognosis of disease-specific outcomes, and prediction of therapeutic responses. In addition, miRNAs can serve as specific targets for gene therapies. This review summarizes the current knowledge of miRNAs and their roles in lung cancer.
Key Words: Lung cancer, microRNA, oncogene, tumour suppressor, biomarker.
Tuberk Toraks 2013; 61(1): 57-62 • doi: 10.5578/tt.4874
Geli? Tarihi/Received: 09/02/2013 - Kabul Edili? Tarihi/Accepted: 24/02/2013
Akci?er kanseri t?m d?nyada kanserlerden kaynaklanan ?l?mlerin ba?l?ca sebebidir. ?ki ana tipi vard?r: k???k h?creli akci?er kanseri (KHAK) ve k???k h?creli d??? akci?er kanseri (KHDAK). KHDAK'lar t?m akci?er kanserlerinin %80'ini olu?turur. Cerrahi y?ntemlerdeki yeniliklere, radyoterapi ve kemoterapideki geli?melere ra?men, akci?er kanserinin sa?kal?m s?resi %16'd?r (1). Bu nedenle, akci?er kanserinin genetik olarak geli?imini ??zmek ve yeni tedavi hedefleri geli?tirmek i?in h?cresel molek?ller ?zerinde daha ?ok ?al???lmas? gerekmektedir.
MikroRNA'lar ?o?alma, h?cre farkl?la?mas? ve apopitoz gibi temel h?cre fonksiyonlar? ger?ekle?irken, hedef mRNA'lar?n proteine d?n???m?n?n d?zenlenmesinde g?rev yapmaktad?r. Gen ifadesini d?zenleyebilen kodlama yapmayan, korunmu?, k???k boyutlu RNA'lard?r. ?lk miRNA (lin-4) 1993 y?l?nda ke?fedilmi? ve ikinci bir miRNA'n?n ke?fi i?in aradan uzun y?llar ge?mi?tir. MikroRNA terimi ise 2001 y?l?ndan itibaren kullan?lmaya ba?lanm??t?r (2). Bug?n tan?mlanm?? yakla??k 2000 miRNA vard?r. Bir?ok farkl? hastal???n patogenezinde miRNA'lar?n rol oynad??? g?sterilmi?tir (3). Kanser geli?iminde onkojen ve t?m?r bask?lay?c? genler gibi davrand?klar? deneysel ?al??malarla g?sterilmi?tir (4).
Bu derlemede k?saca miRNA biyogenezi, akci?er karsinogenezinde miRNA'lar?n t?m?r bask?lay?c? ve onkojenik etkiye nas?l yol a?t?klar?, tan? ve tedavide nas?l kullan?labilecekleri ?zerinde durulacakt?r.
M?KRORNA B?YOGENEZ?
miRNA genlerinin b?y?k ?o?unlu?u (%61) protein kodlayan genlerin intronik b?lgelerindedir, ancak eksonlarda veya genler aras? b?lgelerde de bulunabilir. Birbirini izleyen ?? basamakl? bir i?lem s?reci sonucunda i?levsel hale gelir (?ekil 1). miRNA genlerinden RNA polimeraz II taraf?ndan genellikle boyut olarak farkl?, uzun primer miRNA kopyalar? (pri-miRNA) sentezlenir. H?cre ?ekirde?inde pri-miRNA, mikroi?lemci kompleks de denilen RNAaz III enzim ailesinden bir endon?kleaz olan Drosha ve kofakt?r? ?ift zincirli RNA ba?lama proteini DGCR8 (DiGeorge syndrome critical region gene 8) taraf?ndan kesilerek yakla??k olarak 70 n?kleotid uzunlu?unda pre-miRNA'ya d?n??t?r?l?r. Pre-miRNA bir n?kleer ta??ma resept?r? olan Exportin 5 ile ba?lanarak sitoplazmaya ta??n?r (5). Sitoplazmada yine RNAaz III enzim ailesinden bir endon?kleaz olan Dicer enzimi ve transaktive edici yan?t olu?turan ?ift zincir RNA ba?lanma proteini [transactivating response RNA binding protein (TRBP)] ile kesilerek 18-24 n?kleotid uzunlu?unda ?ift zincirli olgun miRNA'lara d?n??t?r?l?r. Dicer, pre-miRNA'y? kestikten sonra, miRNA zincirlerinden sadece biri "argonaute" (AGO) i?eren ind?klenmi? RNA-susturma kompleksine [RNA induced silencing complex (RISC)] dahil olur (6). Anti-k?lavuz veya "yolcu iplik" olarak adland?r?lan di?er zincir ise y?k?l?r. Olu?an miRNA'lar, aktif RISC kompleksine entegre olduktan sonra, hedef mRNA'n?n y?k?m?na ya da protein sentezinin bask?lanmas?na neden olur (7). Yani, posttranskripsiyonel d?zeyde hedef mRNA'n?n ifadesini d?zenler. miRNA'lar, hedef mRNA'larla 3'-okunmayan b?lgelerinde [untranslated region (UTR)] yer alan k?smen e?lenik dizilerle sahip olduklar? y?ksek oranda korunmu? ve tohum ad? verilen 6-8 n?kleotidlik bir b?lge arac?l???yla etkile?ir (8). Bu miRNA-mRNA ba?lant?s? mRNA'n?n istikrars?zla?mas?na ve y?k?lmas?na yol a?ar. Her miRNA benzer e?lenik dizileri payla?an farkl? mRNA'lara ba?lanabilir (9). H?cre ve doku tipine ba?l? olarak gen ifadesinde ortaya ??kan miRNA-arac?l? de?i?ikliklerin yol a?t??? farkl? fizyolojik ve patofizyolojik de?i?iklikler halen ara?t?r?lmaktad?r. ?rne?in; miR-31 akci?er, ba? ve boyun kanserlerinde, bir onkojenik miRNA olarak davran?r ve meme kanserinde metastaz?n ortaya ??kmas?nda ?nemli bir rol oynar (10,11,12). Etkilenen dokulardaki farkl? etkiler miRNA'lar arac?l???yla ifadesi d?zenlenen hedef genlerin farkl? setlerinden olu?mas?yla ilintilidir. Son y?llarda, ara?t?rmalar bu konu ?zerinde giderek yo?unla?maktad?r.
AKC??ER KANSER?NDE T?M?R BASKILAYICI FONKS?YONA SAH?P miRNA'LAR
Let-7 miRNA ailesinin genleri farkl? kromozomal b?lgelerde, ?zellikle kromozomlardaki frajil b?lgelerde haritalanm??t?r. Bu genler akci?er kanserinde s?kl?kla kaybolur (13). Normalde Let-7 ailesine ait miRNA'lar?n akci?er dokusunda y?ksek seviyelerde bulundu?u in vivo ve in vitro ?al??malarla g?sterilmi?tir (14,15). T?m?r bask?lay?c? aktiviteye sahiptir. H?cre b?y?mesini ve h?cre siklusunun ilerlemesini bask?lay?c? g?rev yapar (15). Takamizawa ve arkada?lar? Let-7 ailesine ait miRNA'lar?n akci?er t?m?rlerinde %40 ve akci?er kanseri h?cre dizilerinde %60 oran?nda azald???n? g?stermi?lerdir. Ayr?ca, bu ?al??mada KHDAK olgular?nda azalm?? LET-7 ekspresyonu k?t? prognozla ili?kilendirilmi?tir (16). ?ok say?da Let-7 ailesi hedef geni vard?r. Bunlar h?cre siklusu kontrol?rleri: CDC25A, CDK6, cyclin D2 ve K-RAS, HMGPA2, c-MYC onkojenleridir (17). Let-7 ailesinin hedef genleri de?erlendirildi?inde t?m?r bask?lay?c? aktivite kolayca anla??lmaktad?r.
Bir ba?ka miRNA ailesi miR-34'?n, bir?ok farkl? kanser tipinde, p53 taraf?ndan uyar?lan t?m?r bask?lay?c? etkisi oldu?u g?sterilmi?tir (18-21). Bir transkripsiyon fakt?r? olan p53 miR-34 ailesi genlerinin okunmas?n? ind?kler. Bu aileye ait genlerin promoterleri metilasyonla inaktive edilebilen CpG b?lgesine sahiptir. miR-34 ailesinin hedef genleri c-myc, CREB, cyclin E, CDK4/6, Bcl-2'dir (17). Bu ailenin ektopik ekspresyonu akci?er kanserli h?crelerde b?y?me ve ?o?almay? ?zellikle cyclin E'yi bask?layarak yava?lat?r (22).
Feng ve arkada?lar?, farelerde ve KHDAK h?cre dizilerinde yapt?klar? ?al??malar?nda artm?? miR-192 ekspresyonunun retinoblastoma 1 (RB1) mRNA's?n? hedefleyerek t?m?r bask?lay?c? etkiye yol a?t???n?, dolay?s?yla h?cre ?o?almas?n? bask?lad???n? ve apopitozu uyard???n? g?stermi?lerdir (23).
Yap?lan bir ba?ka ?al??mada ise miR-451 seviyesinde izlenen art???n, KHDAK hastalar?nda t?m?r h?crelerinin farkl?la?mas?nda, patolojik evreleme ve lenf nodu metastaz?n ?zerinde etkili oldu?u saptanm??t?r. miR-451, ras related protein14 (RAB14)'? hedef alarak kuvvetle bask?lar. Bunun sonucunda t?m?r bask?lay?c? etkiye yol a?ar (24).
Akci?er kanserlerinin yay?lmas?nda miRNA'lar?n yeri oldu?u g?sterilmi?tir. KHDAK'larda kanser dokusu normal akci?er dokusu ile kar??la?t?r?lm?? ve bu iki dokudaki h?crelerin farkl? hsa-miR-125a-3p ve hsa-miR-125a-5p ekspresyon profilleri sergiledi?i anla??lm??t?r. Bu miRNA'lar?n A549 ve SPC-A-1 h?cre dizilerinde h?cre g??? ve invazyonu a??s?ndan bask?lay?c? veya art?c? ters etkilere sahip oldu?u da g?sterilmi?tir (25). Bir adapt?r protein olan proto-onkojen c-Crk (CRK) h?cre adezyonu, proliferasyonu ve migrasyonunu art?ran intrasel?ler sinyal yolaklar?nda g?rev yapmaktad?r. Akci?er kanseri h?crelerinde miR-126 CRK'yi bask?layarak bu etkileri azaltmaktad?r (26). Adenokarsinomlarda CRK benzeri bir etkiye sahip olan Flt1 ise miR-200 taraf?ndan bask?lanmaktad?r (27).
AKC??ER KANSER?NDE ONKOJEN?K FONKS?YONA SAH?P miRNA'LAR: ONKOM?RLER
Onkojenik ?zelliklere sahip miRNA'lar onkomir olarak adland?r?lmaktad?r. Onkomirler ?ok ?e?itli kanser t?rlerinde kontrols?z b?y?meyi art?r?c? ve antiapopitotik y?nde fonksiyon g?sterirler. MiR-17-92 (miR-17, miR-18a, miR-19a, miR-20a, miR-19b-1, miR-92-1) toplulu?unun t?m ?yeleri 13q31.3'de yer al?r ve onkojen olarak de?erlendirilir. C-MYC ile birlikte ?al??arak t?m?r geli?imini h?zland?r?r ve neovask?larizasyonu kolayla?t?r?r. KHAK'da t?m?r dokusunda miktarlar? artmaktad?r. D?zeylerindeki art?? RB1 inaktivasyonuna yol a?ar (28). HeLa h?crelerinde PTEN mRNA'lar?n? hedef ald?klar? g?sterilmi?tir (29). PTEN PI3K/Akt yola??nda g?rev yapmakta ve apopitoz yolunu a??k tutmaktad?r. Akci?er kanserleri ve di?er baz? herediter ve sporadik kanserlerde mutasyona u?rar veya ortamdan elimine edilir (30). MiR-17-92'nin akci?er kanserlerinde h?cre ?o?almas?n? nas?l ind?kledi?i halen molek?ler mekanizmas? tam olarak bilinmeyen, ara?t?r?lmas? gereken bir aland?r.
MiR-31 ise direkt olarak t?m?r bask?lay?c? "large tumor suppressor 2 (LATS2)" ve "PP2A regulatory subunit-Ba isoform (PPP2R2A)" genlerinin mRNA'lar?n? y?karak onkojenik etki yapar. MiR-31'in ortamda olmad??? durumlarda klonal olarak akci?er kanseri h?crelerinin b?y?mesi ve in vivo t?m?r geli?imi bask?lanmaktad?r (10).
AKC??ER KANSER?NDE miRNA'LARIN B?YOMARKIR OLARAK YER?
MikroRNA'lar onkogenezde oynad?klar? ?nemli rol nedeniyle, gelecek vadeden tan?sal ve prognostik biyomark?rlar olarak kabul edilmeye ba?lanm??t?r. Belli miRNA'lar?n t?m?r dokusunda, serumda ve balgamda ekspresyon profillerinin saptanmas?n?n bilgi sa?lay?c? oldu?u d???n?lmektedir.
TANISAL B?YOMARKIRLAR
Balgam sitolojisi akci?er kanserinin tan?s?nda ?ok uzun y?llardan beri kullan?l?r. Xie ve arkada?lar? kanser hastalar?n?n balgam ?rneklerinde miR-21 ekspresyonunun kanser olmayan bireylere g?re artm?? oldu?unu g?stermi?lerdir (31). Daha sonra yap?lan ?al??malarda da balgamda artm?? miR-21 ekspresyonunun %69.9 duyarl?l?k ve %100 ?zg?ll?kle akci?er kanserinde tan? koyduruculu?u oldu?u rapor edilmi?tir (32). B?ylece balgamda artm?? miR-21 ekspresyonunun tespiti akci?er kanseri tan?s?nda kullan?labilecek noninvaziv bir yakla??m olarak de?er kazanm??t?r.
Shen ve arkada?lar? erken d?nem KHDAK'da 12 farkl? miRNA'n?n al???lmad?k bir ?ekilde eksprese oldu?unu tan?mlam??lard?r. Bunlar?n aras?ndan be? miRNA'n?n t?m?r dokusu ve plazmadaki ekspresyon d?zeyleri kar??la?t?r?ld???nda ?nemli derecede bir fark saptanm??t?r. Ayr?ca, miR-21, miR-126, miR-210 ve miR-486-5p d?zeylerini normal kontrollerle kar??la?t?r?ld???nda %86.2 duyarl?l?k ve %96.6 ?zg?ll?kle KHDAK'?n ay?rt edebildi?i g?r?lm??t?r. Olu?turduklar? bir miRNA paneli ile de evre I KHDAK'l? hastalara %73.3 duyarl?l?k ve %96.6 ?zg?ll?kle tan? koymu?lard?r. Ek olarak, bu miRNA'lar?n d?zeylerini skuam?z h?creli kanserler ve akci?er adenokarsinomlar?nda k?yaslad?klar?nda tan? koyduruculu?un akci?er adenokarsinomlar?nda daha ?zg?l oldu?unu g?stermi?lerdir (33). KHDAK'da erken d?nemde miR-1254 ve miR-574-5p ekspresyonu ?nemli derecede artm?? olarak bulunmu?tur (34). Bir ba?ka ?al??mada ameliyatla elde edilen t?m?r dokular?ndan ve balgamdan yap?lan miRNA analizlerinde normal kontrollerle yap?lan kar??la?t?rman?n sonucunda miR-21, miR-486, miR-375 ve miR-200b'nin y?ksek ekspresyonunun akci?er adenokarsinomlar?nda %80.6 duyarl?l?k ve %91.7 ?zg?ll?kle tan? koydurucu oldu?u g?sterilmi?tir (35). Xing ve arkada?lar? da benzer sonu?lara ula?arak akci?er kanserinin tan?s?nda balgamda miR-205, miR-210 ve miR-708 ekspresyonunun g?sterilmesinin %73 duyarl?l?k ve %96 ?zg?ll?kle tan? koydurucu oldu?unu rapor etmi?lerdir (36).
PROGNOZ B?YOMARKIRLARI
Az diferansiye t?m?r dokusunda d???k seviyede ifade edilen let-7a-2 ve y?ksek d?zeyde ifade edilen miR-155 akci?er adenokarsinomlar?nda azalm?? sa?kal?m s?resine i?aret etmektedir (14,37). Ayr?ca, evre ba??ms?z olarak akci?er kanserlerinde azalm?? let-7 ekspresyonunun postoperatif azalm?? sa?kal?m s?resiyle ili?kili oldu?u da ileri s?r?lm??t?r (25). Hu ve arkada?lar? cerrahi ve adjuvan kemoterapi ile tedavi edilen evre I-IIIa akci?er adenokarsinom ve skuam?z h?creli karsinom tan?s? alm?? hastalarda serumda y?ksek oranda ifade bulan miR-486 ve miR-30d'nin azalm?? sa?kal?m s?resine i?aret etti?ini bildirmi?lerdir. Ayn? ?al??mada, serumda miR-1 ve miR-499'un d???k oranda ifade edilmesinin de yine k?sa sa?kal?m s?resiyle ili?kili oldu?u g?sterilmi?tir (38). Bir ba?ka ?al??mada ise skuam?z h?creli karsinom t?m?r dokusunda y?ksek miR-146b d?zeyinin yine k?sa sa?kal?mla ili?kili oldu?u saptanm??t?r (39). Gallardo ve arkada?lar? taraf?ndan yap?lan ?al??mada ise, t?m?r dokular?ndaki d???k miR-34 ekspresyonu ile y?ksek n?ks riski aras?nda ili?ki bulunmu?tur. Bu hastalarda d???k miR-34 ekspresyonu P53 mutasyonlar? ile birlikte de?erlendirildi?inde ise yine hastalar?n relaps olas?l???n?n y?ksek oldu?u g?sterilmi?tir (40). KHDAK olan hastalarda be? farkl? miRNA'n?n ifade profili ile prognoz aras?nda nas?l bir ili?kili oldu?unu ara?t?ran Yu ve arkada?lar? let-7a ve miR-221'in koruyucu olarak hareket etti?ini, miR-137, miR-372 ve miR-182'nin ise ?l?m riskini art?rd???n? rapor etmi?lerdir (41). Gao ve arkada?lar? ise y?ksek miR-21, d???k miR-143 ve d???k miR-181a ekspresyonunun KHDAK tan?s? ve/veya prognozu a??s?ndan de?eri oldu?unu g?stermi?lerdir (42). KHAK'da y?ksek d?zeyde miR-574-5'in kemoterapiye diren? ile ?nemli derecede ilgili oldu?u saptanm??t?r (43). Bir ba?ka ?al??mada ise adenokarsinom olgular?n?n dondurulmu? dokular?ndan yap?lan ?? kohortta miR-21, miR-17 ve miR-155 de?erlendirilmi?tir. Y?ksek miR-21 ekspresyonu k?t? prognozla ili?kili olarak bulunmu?tur (44).
AKC??ER KANSER?NDE miRNA'LAR ve HEDEFE Y?NEL?K TEDAV?
?zg?l miRNA'lar t?m?r geli?iminin kontrol?nde ?nemli bir rol oynar. Bu karsinogenezin de ?zg?l miRNA'lar?n farmakolojik hedefler olarak se?ilmesine yol a?m??t?r. Bu yakla??mla, onkomirleri bask?layan miRNA deriveleri antikanser ajanlar olarak kullan?ma sunulmaya ba?lanm??t?r. Bu ama?la, modifiye edilmi? miRNA deriveleri olan kilitlenmi? n?kleik asitler [locked nucleic acid (LNA)] kullan?lm??t?r. LNA'lar antagomirler olarak da adland?r?lmaktad?r. Fare modelleri ve insan olmayan primatlarda LNA'lar?n ?zg?l olarak miRNA'lar? bask?lad?klar? g?sterilmi?tir (45). ?e?itli antagomirler hayvan modellerinde ba?ar?l? sonu?lar vermi?tir (46,47). Yak?n gelecekte akci?er kanserinde antagomirleri kullanarak onkomirleri bask?lamak olduk?a ra?bet g?ren bir yakla??m olacakt?r. ?kinci yakla??m ise t?m?r bask?lay?c? aktivitesi olan miRNA'lar?n etkisini art?rmak ya da bozulmu? olan aktivitelerini d?zeltmektir. Fare modellerinde intraven?z olarak verilen miR-34 analoglar? ile antit?m?rojenik etki sa?lanm??t?r (48). Yine, miR-34 tedaviye diren?li K-ras (LSL-G12D) (/+); Trp53 (LSL-R172H) (/+) akci?er adenokarsinomlu farelerde t?m?r olu?umunu ve ilerlemesini engellemi?tir (49). Bir ba?ka ?al??mada ise KHDAK'l? farelerde intranazal olarak verilen let-7'nin antit?m?ral etkisi oldu?u g?sterilmi?tir (50). EGFR ve sinyal yola??n? hedefleyen miR-133b'nin KHDAK'da h?cre b?y?mesini inhibe etti?i g?sterilerek gelecek i?in potansiyel tedavi ajan? olabilece?i bildirilmi?tir (51).
Akci?er kanseri geli?iminde ortaya ??kan onkomirlerin ve t?m?r bask?lay?c? aktiviteye sahip olan miRNA'lar?n ekspresyon profillerinin daha iyi anla??lmas? miRNA temelli tedaviler i?in olduk?a ayd?nlat?c? olacakt?r. ?imdilik erken d?nem preklinik testlerin yap?lm?? olmas?na ra?men var olan ?al??malar gelecek i?in umut vermektedir.
?IKAR ?ATI?MASI
Bildirilmemi?tir.
KAYNAKLAR
Yaz??ma Adresi (Address for Correspondence):
Dr. Ay?e G?l ZAMAN?,
Necmettin Erbakan ?niversitesi
Meram T?p Fak?ltesi,
T?bbi Genetik Anabilim Dal?,
KONYA - TURKEY
e-mail: agzamani@yahoo.com