(Bu yazı GENÇ İVEK SAĞLIK BİLİM VE TEKNOLOJİLERİ DERGİSİ’nin 9. sayısında yayımlanmıştır.)
Öğr. Gör. TUĞBA ELGÜN
Biruni Üniversitesi
Her geçen gün birçok yeni veri, çalışma ve makale bilimsel veri tabanlarında yerini almaktadır. Böylelikle çok geniş ve çok büyük bir veri bankası oluşmaktadır. İnterdisipliner bir bilim olan biyoinformatik, biyolojik verinin depolanması ve veri bankasından bilginin alınması teknikleri geliştirerek, mevcut verilerin düzenlenme ve analiz edilmesine imkanı tanımaktadır. İlk kez Paulien Hogeweg tarafından 1970 yılında, canlı sistemlerin incelenmesi sırasında biyoinformatik alanından faydalanılmış. Yine 2001 yılında insan genom projesinin açıklanması ile biyoinformatiğin önemi giderek daha da iyi anlışmaya başlanmıştır. Biz de bu yazımız ile meme kanser tiplerinin anlaşılmasına yardımcı olmak adına kısaca genel bir bilgi vererek meme kanseri tiplerinin aydınlatılmasında biyoinformatikten nasıl faydalanabileceğini açıklamaya yardımcı olacağını düşündüğümüz bir çalışmamızı sizlerle paylaşacağız. Bu yazımız ile tematik olarak biyoinformatik biliminden faydalanarak biyomarker belirlenmesinin nasıl yapılacağına dair ön bilgi sahibi olmanız amaçlanmaktadır.
Meme Dokusunda Yapılaşma
Meme anatomik olarak, göğüs kemiğinden koltuk altına ve kaburgaların alt sınırına kadar uzanır. Meme dokusu süt yapımını sağlayan bezlerin oluşturduğu lobüller; sütün boşaltılmasını sağlayan kanallar, duktuslar ve bu dokuların arasını dolduran yağ ve bağ dokularından oluşmaktadır. Meme dokusunun büyük bölümünü laktasyon dönemi dışında yağ dokusu oluşturur. Lobüllerin birleşmesi ile loblar oluşur. Her memede 15-20 adet lob bulunur ve lobüller birbirine süt kanalları ile bağlıdır. Süt kanalları meme başına doğru birleşir. Memenin gelişimi ve fizyolojik fonksiyonları hormonlar tarafından düzenlenir ve esas hormonlar östrojen ve progesterondur. Gelişim puberte ile birlikte başlar.
Meme Dokusunda Sıklıkla Karşılaşılan Kanser Tipleri
Meme kanseri, memede bulunan süt bezleri ve süt kanallarını döşeyen hücrelerin çeşitli patolojik nedenlerle kontrolsüz ve hızla çoğalması ile gerek yerinde gerekse çevre dokulara (invazyon) ve vücudun başka bölgelerindeki organlara yayılması (metastaz) ile ortaya çıkan bir hastalık sürecidir. Meme kanserleri tüm kanserler arasında %30’luk bir orana sahipken invaziv ve invaziv olmayan olmak üzere ikiye ayrılır. İnvaziv kanserlerin ise tüm meme kanserlerine oranı yaklaşık %80’dir.
Meme dokusunun iki ana yapıdan oluştuğu göz önünde bulundurulduğunda meme kanserinin 2 tipi vardır:
- Süt salgılayan kısımdan gelişen Lobuler kanser (ILC).
- Süt kanallarından gelişen Duktal kanser (IDC).
İnvaziv kanserlerin %85’e yakını IDC, %15’e yakını ILC’dir. IDC, kadınlarda en sık görülen kanser türüyken; ILC, tiroid kanseri sonrası görülme sıklığında 6. sıradadır.
Şekil 1: İnvaze lobüler karsinom (ILC) ve İnvaze duktal karsinom (IDC) bölgesel olarak gösterimi
IDC, süt kanalı duvarını geçerek meme dokusu içine uzanan kanser olarak tanımlanabilir. ILC, kanser hücreleri süt kanallarının çevresinde birikir ancak kanalların şekillerini bozmaz (Şekil 2). Mamografide tanımlanması bu açıdan oldukca zordur.
Şekil 2: Meme patolojisinin animatif gösterilmesi
Hücrelerin birbirine tutunmasını sağlayan E-cadherin (CDH-1) proteini kaybı neredeyse bütün ILC vakalarında görülmektir. Hücreler arası bağlanmada sorun olması nedeniyle tümörler ip gibi dizilirken IDC de hücrelerin birbirine daha sıkı bağlanmasından kaynaklanan yuvarlak görünümlü tümör oluşur. Başka bir farklılık ise ILC tümör hücrelerinin IDC tümör hücreleri kadar şeker kullanmamasıdır. Bundan dolayı ILC hücrelerinin proliferasyonu daha yavaştır. Ayrıca ILC deki hücrelerin neredeyse tamamının ER-2 pozitif olduğu bundan dolayı da hormonal tedavilere cevabı daha iyidir. Ancak ILC’nin tekrarlama ihtimalinin daha yüksek olduğu literatürde gösterilmiştir.
Örnek Çalışmamız:
Amaç
Çalışmamızda sıklıkla karşılaşılan kanser tipleri olan İnvaziv duktal karsinom (IDC) ve İnvaziv lobüler karsinom (ILC)’da biyoinformatik analiz ile karşılaştırmalı değerlendirme ile erken tanıda biyomarker olarak öncelikli gen/genlerin belirlenmesi amaçlanmıştır.
Önem:
Erken evrede meme kanserinin belirlenmesinde ve kategorilendirilmesinde genetik tanı gereklidir. Genetik tanı sonrası biyoinformatik analizler ile değerlendirme ve karşılaştırmalı analizler ile klinik açıdan yorumlama tedavi sürecinde büyük önem taşımaktadır.
Yöntem:
Çalışmamızda IDC ile ILC tipindeki kanserlerin GenBank Overview-NCBI-NIH veri tabanı kullanılarak iki kanser tipi için ortak olan TFF3, MMP9, DUSP1, SCGB2A2, CTHRC1, APOD, TGFB3, NMU, IGFBP1, CD34 genleri bakımından karşılaştırılması yapılmıştır. Genlerin arasındaki ilişki STRING: functional protein association networks ile değerlendirilerek, literatür ve ekspresyon verilerine göre, doğrudan ya da dolaylı etkileri ortaya koyulmaya çalışılmıştır (Şekil 3). Ekspresyon seviyeleri belirlenirken Log-fold change (LogFC) değerleri dikkate alınmıştır. Düşük ekspresyon seviyelerinin belirlenmesinde logFC −0.9, p<0.05; yüksek ekspresyon seviyelerinin belirlenmesinde logFC 1.693, p<0.05 değerleri kriter alınmıştır.
Şekil 3: Genler arası ilişkinin gösterimi
Sonuç:
CD34 geni ILC’de ekspresyon seviyesi artış gösterirken (logFC 1.693, p<0.05); IDC’de ekspresyon seviyesi azalmıştır (logFC −0.9, p<0.05). Yapmış olduğumuz çalışma sonucunda, CD34 gen ekspresyonu genetik analizde öncelikli değerlendirilmesi önerilmektedir (Tablo 1)(Grafik 1).
Tablo 1: IDC ile ILC kanserlerinin gen regülasyonlarının değerlendirilmesi
Grafik 1: Heat-Map ile genlerin ilişkilendirilmesi
Tartışma:
CD34, hücre yapışması ve sinyal iletiminin modülasyonunda rol oynayan ve normal meme stroması dahil olmak üzere çeşitli yerlerde mezenkimal hücreler tarafından eksprese edildiği düşünülen bir transmembran glikoproteinidir. Memede invaziv karsinomlu benign meme lezyonlarının çoğu stromada çok sayıda CD34 pozitif stromal hücreyi eksprese eder. Matriks metalloproteinazlar (MMP) ECM’yi parçalayan, çinko bağlı endopeptidaz ailesidir. Bu proteazlar, kollajeni epitel ve vasküler bazal membrandan ayırır ve tümör hücrelerinin migrasyonuna neden olur. IDC ve ILC için MMP9 geninin literatürde belirtildiği gibi ekspresyon seviyesine anlamlı düzeyde etkisi çalışmamızda gösterilememiştir. Çalışmamızda IDC ve ILC için MMP9 VE CTHRC1 genlerinin ekspresyon düzeylerinde anlamlı bir fark belirlenmemiştir. Değerlendirme sonucunda IDC ve ILC ile ilgili marker araştırılmasına yönelik literatürleri destekler şekilde CD34 meme kanserlerinde sıklıkla biyomarker olarak kullanılmaktadır.
Yine literatürde benzer çalışmalarda ILC ve IDC arasında GATA3, FOXA1, PTEN genlerinin expresyonlarında farklılıklar gözlenmiş. Aynı zamanda ILC hücrelerinde IGF-1R reseptör geninde expresyon artışı saptanmış. FGFR4 geninin yüksek expresyonu ise hormonal tedaviye dirençli ILC’de gözlenmiş. Yapılan çalışmalarda Her2/Her3 genlerinin mutasyonu da ILC’de daha yüksek olduğu saptanmış.
Kaynaklar
- Romualdo Barroso-Sousa and Otto Metzger-Filho, Differences between invasive lobular and invasive ductal carcinoma of the breast: results and therapeutic implications; Ther Adv Med Oncol. 2016 Jul; 8(4): 261–266.
- Oh CD, Maity SN, Lu JF, Zhang J, Liang S, Coustry F, de Crombrugghe B, Yasuda H PLoS One. Identification of SOX9 interaction sites in the genome of chondrocytes 5(4):e10113 (2010).
- Rastegar F, Shenaq D, Huang J, Zhang W, Zhang BQ, He BC, Chen L, Zuo GW, Luo Q, Shi Q, Wagner ER, Huang E, Gao Y, Gao JL, Kim SH, Zhou JZ, Bi Y, Su Y, Zhu G, Luo J, Luo X, Qin J, Reid RR, Luu HH, Haydon RC, Deng ZL, He TC; Mesenchymal stem cells: Molecular characteristics and clinical applications; World J Stem Cells. 2(4):67-80 (2010).
- KAÇAR A , PAKER İ , AKBIYIK F , ARIKÖK AT , MAMBET A; Cd117 and Cd34 Staining Patterns in Childhood Benign Mammary Lesions; Cilt/Vol. 28, No. 1, 2012; Sayfa/Page 31-37; doi: 10.5146/tjpath.2012.01094.
- Siegel R, Ma J, Zou Z, Jemal A; Cancer statistics, 2014; CA: a Cancer Journal for Clinicians, 07 Jan 2014, 64(1):9-29, DOI: 10.3322/caac.21208, PMID: 24399786
- Ilirjana Bajrami, Rebecca Marlow, Marieke van de Ven, Rachel Brough, Helen N. Pemberton, Jessica Frankum, Feifei Song, Rumana Rafiq, Asha Konde, Dragomir B. Krastev, Malini Menon, James Campbell, Aditi Gulati, Rahul Kumar, Stephen J. Pettitt, Mark D. Gurden, Marta Llorca Cardenosa, Irene Chong, Patrycja Gazinska, Fredrik Wallberg, Elinor J. Sawyer, Lesley-Ann Martin, Mitch Dowsett, Spiros Linardopoulos, Rachael Natrajan, Colm J. Ryan, Patrick W.B. Derksen, Jos Jonkers, Andrew N.J. Tutt, Alan Ashworth and Christopher J. Lord, 2018; E-Cadherin/ROS1 Inhibitor Synthetic Lethality in Breast Cancer; American Association for Cancer Research; DOI: 10.1158/2159-8290.CD-17-0603