Biyologlar normal hücresel denetimlerin nasıl işlediğini, normal denetim mekanizmaların ne şekilde bozularak kanserli büyümeye yol açtıklarını araştırmak suretiyle öğrenmek umudunu taşımaktadırlar. Kanserli hücrelerin en ayırdedici özellikleri onların durdurulamayan farklılaşmalarıdır ki (proliferasyonları), bu olay kötü huylu tömürlerin oluşumuyla ve sıklıkla bu hücrelerin asıl büyüme bölgelerinden vücudun diğer bölgelerine yayılması ile sonuçlanır. Bu olay “metastas” olarak bilinir. Bu hücreler ile yapılan çalışmalar kanserin önlenmesinde ya da tedavisinde bize yol göstermektedir.

Kültür Hücreleri ile Yapılan Çalışmalar

Özgül hücre tiplerinin özelliklerini çalışmanın en iyi yollarından birisi, onları, laboratuvarda doku kültürü sistemi ile üretmektir. Kültürün ortamında farklılaşmasını tamamen tamamlamış hücreler zayıf ölçüde ürerken, embriyonik hücreler ve tümör hücreleri çok iyi üremektedirler. Kültür sisteminde tümörlü olmayan hücreler arasında en iyi embriyonik fibroblastlar ürerler. Fibroblastlar yara dokusunun yenilenmesi gibi birçok rejeneratif işleve sahiptirler. Genel laboratuvar işlemi çok çeşitli besinlerin ve büyümeyi uyarıcı faktörlerin bulunduğu steril besiyerlerinde çok büyük sayıda hücrenin üretilmesi şeklindedir. Besinler ve diğer faktörler kanın sıvı kısmı olan serumdan elde edilmektedir. Serum, yara dokusunun gelişmesini başlatmak için fibroblasta sinyal gönderen trombositten (platelet) türemiş büyüme faktörü içerir. Büyüme faktörü kan damarlarında bir yaralanma olduğunda dolaşım sisteminden çıkıp fibroblastlar üzerindeki represtörlere bağlanır.
Hücre kültürü ne kadar özenle hazırlanmış ve denetleniyor olsa da, hücrelerin normal çevresinden farklıdır. Buna karşın hücrelerin bazıları hayatta kalır ve gelişmelerini ve hücre bölünmesini de içine alan işlevsel aktivitelerini sürdürürler. Kültürü yapılmış bir çok hayvan hücresi, sayısal olarak çok kalabalık olduğunda ya da kalabalıklaşma engellense bile belirli sayıdaki yeni döllerin varlığında bölünmeyi durdururlar. Döl sayısı dokunun kökenine ve alındığı türe göre özgüldür.
Kültürü yapılmış hücrelerin büyümesindeki bu sınırlamalar organizmadaki sınırsız hücre bölünmesini engelleyen iki mekanizmaya da örnek olarak gösterilebilir. Bunlardan birisi kontakt inhibisyon olarak adlandırdığımız, hücrenin kalabalıklaşmaya (aşırı bölünmeye) karşı olan tepkisidir. Hücre zarındaki reseptörler bitişikteki aynı tip hücrelerin zarındaki markırları tanıdıklarında reseptörler çekirdeğe sinyaller gönderirler ve hücre bölünmesi baskılanır. Bu baskılanma tam değildir, bununla birlikte yüksek derişimde büyüme faktörü eklenmesi hücre sayısının yoğun olduğu bir kültürde bile hücre bölünmesini uyarabilir. İkinci mekanizma ise belirli sayıda bölünmeden sonra hücre bölünmesinin otomatik olarak durması ve hücre proliferasyonunun sınırlandırılması için bağımsız bir sistemdir.
Birçok dokuda bu olgu kontak inhibisyon mekanizmasının normal çalışmasını sürdüremediği durumda ortaya çıkar. Kültüre edilmiş hücrelerden sürekli olarak bölünenler iki gruba ayrılır: sabit sayıdaki bölünme denetimini kaybetmiş ve kalabalıklaşıncaya kadar üreyecek olanlar ve her iki denetimini de kaybetmiş olanlar. İlk grup iyi huylu tümörleri oluştururken, ikincisi kansere neden olur ki bunlar denetimsiz çoğalıp dokunun büyük bir kitle haline gelmesine neden olurlar. Son yıllarda tüm denetim düzeylerini yitirmiş hücre kültürleri ile yapılan çalışmalar büyük bir gayretle sürmektedir.
Somatik hücre hibridizasyonu adı altında geliştirilen bir teknik hücresel denetim sistemleri çalışmalarına yeni yaklaşımlar getirmiştir. Genellikle farklı kökenli kültür sistemi ile üretilen iki hücrenin kaynaşması sonucu hücre hibrit bir kromozom grubuna sahip olmuştur.
Kaynaşmış hücrelerinin çekirdekleri de zamanla kaynaşır. Oluşan yavru hücreler iki kromozom takımı içeren tek bir çekirdeğe sahip olurlar ki bu kromozomlar farklı türlerden ya da aynı türün farklı dokularındandır. Bu şekilde hem insan hem de diğer hayvanların kromozomlarını taşıyan hibrit hücreler de üretilebilir. Bununla birlikte her hücre bölünmesi ile bir türe ait olan kromozomlar kademeli olarak kaybolur. Örnegin fare/insan hibritlerinde insan kromozomları kaybolurken, fare/hamster hibritlerinde kaybolan fareninkilerdir (bu kaybın seçici doğası henüz anlaşılamamıştır).
Hücre füzyonu (kaynaşması ) tekniği özellikle kanser araştırmalarında çok önemlidir. Çünkü kanserli ve kanserli olmayan ya da iki ayrı tip kanserli hücrenin kaynaşması, bir hücrenin sitoplazmik çevresinin ya da başkalaşmış denetim sisteminin diğer hücrenin denetim sistemini nasıl etkilediğini gözler önüne sermekte yardımcı olmaktadır.
Bu yöntem kromozom haritasının çıkartılmasında da oldukça kullanışlıdır. Özgül bir mutasyon nedeniyle bir kültürde üremeyen bir fare hücre tipi seçilir ve tek bir insan kromozomu kalıncaya değin fare insan hibriti hücreler büyütülür. Farenin sahip olmadığı gen ürününün kaynağı insan genidir ve bu nedenle o hibrit hücre içinde kalabilmiştir. Söz konusu kromozomu tanımlayıp endonukleaz enzimi ile muamele etmek suretiyle yapılan genetik haritalama yöntemi gen dizilimlerini saptamayı kolaylaştırmıştır. Haritalama bir birim halinde ifade edilen gen topluluklarının da belirlenmesine yardımcı olur.
Hücre füzyonu tekniğinin diğer moleküllere yüksek özgüllükte bağlanan ve o maddeyi hücre ya da doku içinde yerleştiren moleküller olan monoklonal antikorların üretiminde son derece yararlı olduğu ispatlanmıştır.

Kanser Hücrelerinin Karakteristikleri

Normal denetim sistemlerinin kaybı, bir hücrenin anatomisinde, kimyasında ve genel davranışında değişiklikler oluşturabilir. Bu değişikliklerin üzerinde yapılan çalışmalar kanser hücrelerinin normal hücrelerden nasıl farklılaştığı konusunda epeyce bilgi vermekle bareber, bazen de bu hücrelerin potansiyel tedavi yolları konusunda fikir oluşturabilmektedir. Biz bu çalışmaların açığa kavuşturduğu kanser hücrelerinin birkaç tipik özelliğini açıklayacağız.
Kültür ile üretilen kanser hücrelerinin özelliklerinden birisi, bunların hemen hemen her zaman anormal kromozom takımına sahip olmalarıdır. Örneğin insan kanser hücreleri içinde en fazla çalışılmış olan ve “HeLa”2 diye adlandırılan kanser hücreleri, normal 46 kromozom yerine tipik olarak 70-80 adet kromozoma sahiptir. Ilginç olarak kültürdeki kriz evresini geçmiş kanserli olmayan hücreler potansiyel olarak ölümsüz hale gelirler ve ekstra koromozomlara sahiptirler. Ekstra kromozomlara sahip olmaları kültüre edilmiş hücreleri büyük bir olasılıkla proliferasyonun normal zorlanımlarından kurtarmaktadır. Bununla birlikte organizmalardaki kanserli dokuların kromozom sayılarında böyle bir artış tipik bir durum değildir. Buna karşılık olarak “dakika kromozomları” diye adlandırılan pek çok kromozom segmenti ya da normal kromozomların özgül olarak yeniden düzenlenmesi sıkça görülmektedir. Örnegin Burkitt lenfomalı hastaların (immün sistem hücrelerindeki kanser) %90’ında özgül bir kromozomun ucu farklı bir kromozomun sonuna taşınmaktadır. Burkitt lenfomalı hastaların diğer %10’unda kromozon 8’den başka transklokasyonlar da vardır. Kromozom 8’deki kritik bölge denetim bölgesine sahiptir ki bu da özgül genlerin transkripsiyonunu uyararak kanser oluşumuna yardım edebilmektedir.
Çeşitli kanser hücrelerinin kültürlerinde rastgele translokasyonlar da bulunmuştur. Diğer yandan normal hücrelerin ve kanser hücrelerinin hücre şeklinde, doğal görünüşlerinde ve çekirdek yapılarında önemli derecede farklılıklar olduğu görülür. Örneğin kültürü yapılmış kanser hücreleri oldukça küresel bir yapıya sahip olmakta ve hücre bölünmesini izleyen kısa bir zaman diliminde normal hücrelerden biri gibi görünmektedir. Bu garip şekil büyük bir olasılıkla kanserli hücreleri normal hücrelerden daha hareketli yapan işlevsel yapıyı stabilize edici mikrofilamentlerin sayılarının anormal derecede az oluşunun bir sonucudur. Bu olgu “anchorage independence” olarak bilinen ve kültüre edilmiş kanser hücrelerinin çarpıcı bir özelliği ile ilintilidir.
Birçok hücre büyüyebilmek için katı bir yüzeye tutunmak zorundadır. İleride düzgün şekilde işlevlerini yerine getirebilmek için böyle bir desteğe gereksinim duyarlar. Fakat kanser hücrelerinde böyle bir durum sözkonusu değildir, onlar sıvı ya da yumuşak yüzeylerde de büyüyebilir.
Bir birey içindeki metastas olayında yani köken organdan ya da dokudan başka bir organa atlamada, bir kanser hücresi çoğunlukla kendine özgü olan ve “laminin” adlı bir zar reseptörü aracılığıyla bazal lamina (dolaşım sistemi damarlarını içeren birçok doku ve organı çevreleyen bir tabaka) bağlanır. Daha sonra kollogenaz salgılanır ve bazal laminayı sindirilerek tümoral gelişim sürecinde kanserli hücreler hücre bariyerlerini aşarlar. Laminayı çevreleyen kılcallarda açıklık oluşturabilme yetenekleri sayesinde kanser hücreleri baştan başa vücuda yayılırlar. Normal hücreler ise ne laminin üretir ne de kollogenaz salgılarlar. Orijin bölgesinde sınırlı kalan tömürlerin çoğu “benign” (iyi huylu) dir.
Anormal görünüşlü kanser hücrelerinde çevresel değişimlere karşı bir tepki verme yetersizliği görülmektedir. Tipik kanser hücrelerinde farklı glikolipit ve glikoprotein tabakaları vardır. Belki bu farklılıkların her ikisi de hücre bölünmesi esnasında normal kontakt inhibisyonun yok olmasıyla ve kendi doku tipinin diğer hücreleri tanıyamamaları ile ilişkilidir. Oysa farklı iki dokunun normal hücreleri kültürde karıştırılırsa (böbrek ve karaciğer gibi) hücreler kendi doku tipinde olanlar ile bir arada toplanırlar. Bu özellik kanser hücrelerinde görülmez. Normal hücresel afinitenin kaybı birçok kanser hücresinin kötü huylu olmalarının nedenlerinden biridir.

Çoklu Basamak (Multistep) Öngörümü

Normal bir hücrenin, bir kanser hücresine farklılaşması çeşitli değişimleri gerektirmektedir. Sabit sayıda bölünme denetiminin kaybı, kontakt inhibisyonun kaybı ya da azalması, anchorage independence kaybı ve bazen dokuya özgü hücre biçiminin değişmesi gibi. Fakat birçok dokuda bu değişiklikler sonucu sadece yavaş büyüyen iyi huylu tümörler oluşur ve sonra da durur. Çünkü hücreler kimyasal sinyalleri ya da vaskularizasyona (vaskularizasyon-kapiller sistemin oluşturduğu bu yapı gelişen dokuya oksijen ve besin sağlar) neden olan sinyalleri üretmekte başarısızdir.
Yeni kapillerin katılımı olsa dahi tümörde laminaya bağlanıp ona zarar vermeden metastas oluşumu gözlenmez. Tüm bu değişiklikler tek bir genetik olayın sonucunda mı olmaktadır yoksa her değişiklik bir ya da daha fazla ayrı olay sonucunda mı meydana gelmektedir?
Bu sorunun cevabını gerçek mekanizmanın açıklanmasından önceki sağlık istatistikleri vermiştir. Philadelphia Kanser Araştırma enstitüsünden Alfred Knudson eğer tek bir genetik olay gerekseydi bir bireyin belirli bir tip kansere sahip olma olasılığının yaşta orantılı olarak artması gerekeceğini ileri sürmüştür. Örneğin her yıl deri kanserine yakalanma olasılığı %1 olursa, sonraki ikinci yıl için bu olasılık %2, sonraki 3. yıl için bu olasılık %3 olacaktır. Buna karşın gerçekte populasyonda kansere yakalanma oranı doğrusal biçimde artmamaktadır. Bununla birlikte kanser ilerleyen yaşların bir hastalığıdır. Knudson, kansere yakalanma oranının üssel artışının birkaç bağımsız genetik olayı gerektirdiği sonucuna vardı. Tamamen eşit olasılıklı meydana gelen farklı genetik olayları bilseydik, kanser türlerinin neden olduğu önemli olayların sayısını hesaplayabilirdik.
Ama bu olası olmayan bir varsayım olduğundan ve farklı tip kanserlerin oranı benzer olmadığından bunun doğru olma olasılığı yoktur. Bazı kanser tiplerinin oluşumu 4-7 genetik olaya gereksinme duyarken bazı kanserlerin (lösemi ve immün sistem kanserleri gibi) oluşumuda takriben 2 ya da 3 genetik olaya gereksinme duymaktadır. İkiden yediye kadar olan düzeyler oldukça iyi anlaşılmıştır. Sabit sayıdaki hücre bölünmesi, kontakt inhibisyon, anchorage independence, doku tipi afinitesi, laminin bağlayıcı proteinlere gereksinme, kollojen sindiren enzimler ve vaskularizasyon gibi.
Bazı kanserlerde multistep modeli için ek ipuçları, belirli tip kanserlere (örneğin göz kanseri-retinoblastoma) yakalanma eğiliminde olan bireylerde Knudson’ın yaptığı çalışmalardan gelmiştir. Birçok insanın aksine bu bireyler kansere gençken yakalanırlar ve hastalığın belirli formlarına doğuştan eğilimli bireylerin ailelerinde kümülatif yakalanma oranı eğrisi yaşla birlikte doğrusal artış göstermektedir.
Doğrusal eğri gösteren böyle bireylerde örneğin retinoblastomaya meyilli olanlarda sadece tek bir olay hastalığın başlamasını kaçınılmaz yapar. Bu tip kanserde genetik yatkınlığın kalıtımı tek bir gen karakteristiğinin davranışı şeklinde göründüğünden, kansere yakalanma büyük bir olasılıkla iki transforme edici olay gerektirir (genomda zaten var olana bir başka olayın katılması).
Buna karşın yalnız bu istatistiksel veriler bize kansere ne genetik bir olayın yol açtığını ne de olayların sonuçlarının çok dikkatli çalışıldığını ifade eder. Olasılıklar arasında tekli baz değişimleri, delesyonlar, insersiyonlar ya da kromozomal düzenlemeler de vardır. Buna karşın son çalışmalar basamakların doğrudan doğruya denetim düzeyindeki bir özelliğin kaybıyla bağlantılı olduğu fikrini ileri sürmektedir. Bu konu üzerindeki en iyi bilgiler kanser genleri: onkogen çalışmalarından elde edilmektedir.

Kaynakça:
https://www.cancerresearchuk.org/about-cancer/what-is-cancer/how-cancer-starts/cancer-cells#growing
https://www.cell.com/cancer-cell/home

Yazar: Taner Tunç

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here