Summary
Anjiyogenez tümör hücrelerinin büyüyüp gelişmesi için de zorunlu bir süreçtir. Bu sürecin çok fazla sayıda molekül, protein ve yolak içeriyor olması onu gen tedavisinin hedeflerinden biri haline getirmiştir. Anti-anjiyogenik gen tedavisinde, kanser damar endoteline yönelik ajanlar geliştirmek yeni stratejiler arasındadır.Introduction
AnjiyogenezOksijenin difüzyonla tüm vücut hücrelerine taşınma süreci, canlılarda vücut hacminin gelişmesiyle birlikte yerini, kanın vasküler bir ağ aracılığıyla taşınımına bırakmıştır. Kelime anlamı olarak yeni kapiller damar oluşumu demek olan anjiyogenez organ gelişiminde son derece önemli bir süreçtir. Ergenliğe ulaşıldığında çoğu kan damarı sessiz kalır; anjiyogenez sadece ovaryum ve hamilelik süresince plasentada görülür.[1] Erişkinde özellikle yara iyileşmesi sürecinde ve bazı hastalıkların patogenezinde anjiyogenez gereklidir. Bu olaylarda anjiyogenezin başlatılması ya da durdurulması bir takım uyarıcı ve inhibitör faktörlerin dengesi ile sağlanır. Endotel progenitör hücreler (EPC), kemik iliğinden kan dolaşımına doku iskemisi, vasküler travma veya tümör gelişimi süresince yönlendirilebilirler.[2] Endotel hücreleri hipoksi, enflamasyon, yara iyileşmesi ve tamiri gibi bir reaksiyon görülene kadar kan damarlarında ve lenf damarlarında bölünme yeteneklerini saklı tutarlar. Bu süre zarfında anjiyogenez inhibitörleri ve uyarıcıları arasındaki denge korunur. Malign oluşumlar, enflamatuvar ve otoimmün hastalıklar, obezite, astım, bakteriyel enfeksiyonlar, diyabet, siroz, endometriozis ve AIDS gibi pek çok hastalıkta bu denge ortadan kalkar.[1] Uyarıcılar büyüme faktörleri, matriks ve adezyon molekülleri, farklılaşma/ özelleşme sinyalleri, kemoatraktanlar ve yeni damar oluşumundan sorumlu enzim sistemlerinden herhangi biri olabilir. İnhibitörler ise, endotel hücre proliferasyonunu, sinyal iletimini, hücre migrasyonunu, matriks metalloproteinaz ekspresyonunu ve endotel hücre öncülerinin gelişimini inhibe etmek suretiyle fonksiyon gösterirler.[3]
Tümör Anjiyogenezi
Tümör hücreleri karsinojenik etkiyle malin potansiyel
kazanıp kontrolsüz çoğalmaya başlayana
kadar oldukça uzun ve sessiz bir dönem geçirirler.
Bu dönemden sonra özellikle damarlanmayla birlikte
tümörlerde hızlı bir progresyon dönemi başlar.
Bulundukları dokuda yeni damar oluşumuna gerek
duymadan ancak 2-3 mm büyüklüğe kadar ulaşabilirler.[4,5] Daha fazla büyüyebilmeleri için yeni
damar oluşumuna gereksinim vardır. Yeni damar
gelişimi olmayan tümörler semptomsuz lezyonlar
olarak kalır. Tümörler çok sayıda anjiyogenik
faktör (epidermal büyüme faktörü; EGF, fibroblast
büyüme faktörü -1, -2, -3, -4; FGF-1, -2, -3, -4, granülosit
koloni uyarıcı faktör; G-CSF, interlökin-8;
IL-8, hepatosit büyüme faktörü; HGF, transforme
edici büyüme faktör-a, -b; TGF-a, -b, vaskülerendotelyal
büyüme faktörü; VEGF gibi) salgılar
ve bunların çoğu komşu küçük damarlara difüze
olarak endotel hücreleri üzerindeki reseptörlerine
bağlanır ve sonuçta yeni damar oluşumu ile sonuçlanacak
olaylar dizisini aktive ederler.[5,6] Endotel
hücre aktivasyonunun yanı sıra tümör hücreleri: i.
matriksi eritici enzimleri ile endotel hücrelerinin
invazyonunu kolaylaştırır, ii. salgıladıkları bir takım
kemotaktik faktörlerle ilave anjiyogenik faktör
salgılayabilecek olan makrofajları ve mast hücrelerini
kendilerine çekerler ve iii. stromadaki fibroblastları
proanjiyogenik moleküller yapmalarını
uyarmak suretiyle de anjiyogenezi hızlandırırlar.[7]
Normal hücreler anjiyogenik değildirler, çünkü normalde az miktarda anjiyogenik faktör salgılayabilirken daha fazla miktarlarda anjiyogenez inhibitörleri (anjiostatin, interferonlar, interlökin -1, -12, retinoik asit, protamin, platelet faktör 4; PF4, trombospondin-1, doku metalloproteinaz inhibitörü; TIMP gibi) salgılarlar.[2] Dolayısıyla normal bir hücrenin malin transformasyona uğrarken aynı zamanda anjiyogenik fenotip kazanması da gerekmektedir. Aniyogenez sürecinin merkezinde bulunan endotel hücreleri ise salgıladıkları bazı büyüme faktörleri (ör. Bazik fibroblast büyüme faktörü; bFGF, granulosit-stimüle edici faktör; G-CSF, platelet-kaynaklı büyüme faktörü, PDGF, insülin-benzeri büyüme faktörü; IGF, heparin-bağlayıcı epidermal büyüme faktörü benzeri büyüme faktörü gibi) vasıtasıyla kendi aktivasyonlarını arttırırken aynı zamanda bu faktörler tümör hücreleri için de parakrin büyüme faktörleri olarak rol oynar. Malin transformasyonda anjiyogenik özelliklerin kazanılmasında pek çok hücrede onkogenler rol oynamaktadır. Onkogenlerin en belirgin etkisi tümör hücrelerinde anjiyogenik faktörlerin yapımlarını ve salgılanmalarını uyarmalarıdır (örn. H-ras - G-CSF, IGF-1, VEGF, N-ras - TNF-a [tümör nekrozis faktör-a], G-CSF, v-src - VEGF gibi).[8,9] Bazı aktive olmuş onkogenler (RAS ailesi gibi) VEGF ekspresyonunu uyarır.[10]
Anjiyogenez normal kapillerin uzamasıyla başlar, geçirgen duruma gelir ve böylece fibrinojen gibi plazma proteinleri perivasküler boşluğa geçer. Bu durum, perivasküler hücrelerin (perisitlerin) doku içine göç etmekte kullandıkları matriksin yıkımına neden olur. Bununla birlikte, damarı çevreleyen bazal membran da yıkılır. Bu yıkımda aktif endotel hücrelerinden ve stromadan salınan matriks metalloproteinazları (MMP) etkilidir. Sonra endotel hücreler prolifere olmaya başlar ve kapiller çevre doku içine doğru damarlanır. Normal fizyolojik anjiyogenez sürecinde endotel hücreleri geçici bir süreyle prolifere olurken tümör anjiyogenezinde kalıcıdır. Yine fizyolojik anjiyogenezde, yeni oluşan kapiller perisitlerle ve vasküler bazal membranla kaplanırken anjiyogenezin bu bölümü tümör anjiyogenezinde tamamlanmaz. Tümör kapillerlerinin şekilleri ve oryantasyonları da düzensizdir.[10]
Solid Tümörlerde Anjiyogenezi
Önlemeye Yönelik Klinik Çalışmalar
Tümör hücrelerinin büyümesi, progresyonu ve
yayılımında anjiyogenezin öneminin anlaşılmasıyla
birlikte, anjiyogenezi hedef alan tedavilerin
geliştirilmesi çalışmaları popülarite kazanmıştır.
Anti-anjiyogenik tedavilerin öncüsü ve klinikte en
yaygın kullanılanı VEGFA'yı bağlayan bir monoklonal
antikor olan bevacizumab'dır. Başta kolorektal
kanserler olmak üzere bir çok tümör türünde
kemoterapi ile kombine edildiğinde hastalığın
kontrolünde başarılı olmuştur. Son dönemde bevasizumab
dışında bu alanda yapılan klinik çalışmaların
çoğunda VEGFR inhibitörleri araştırılmakla
birlikte, PDGFR, FGFR ve anjiyogenik faktör inhibitörlerine yönelik ilaçlar da klinikte araştırmalarda
kullanılmaya başlanmıştır.
Endotel hücrelerinin aktivasyonunda esas rolü oynayan ve anjiyogenez sürecinin düzenlenmesinde anahtar rol oynayan ana faktör pek çok kanser türünde normalden fazla eksprese olduğu gösterilmiş olan VEGF'dir. VEGF molekül ailesi ligandları [VEGF-A (VEGF), VEGF-B, -C, -D, -E (VEGF-E memeli hücrelerinde bulunmaz) ve plasental büyüme faktörü (PlGF) -1 ve -2] damar ve lenfatiklerdeki endotel hücreleri üzerinde bulunan reseptörlerine bağlanırlar.[11,12] VEGFA proteinleri endotel hücrelerinde eksprese edilen VEGFR-2 tirozin kinaz reseptörleri aracılığıyla kapiller geçirgenliği ve endotel hücre proliferasyonunu artırır. Bazı tümör hücreleri de VEGFR-1 veya VEGFR-2 eksprese edebilmekte ve bu durumda VEGF'ler bu tümör hücreleri için otokrin büyüme faktörleri gibi de davranabilmektedirler.[10] Reseptör tirozin kinaz grubunda yer alan ve VEGF ligandlarını bağlayan başlıca 3 VEGF reseptörü tanımlanmıştır. VEGFR-1 (Flt-1) endotel hücreleri ile bazı tümör hücrelerinde eksprese edilir ve esas olarak VEGF'nin endotel migrasyonunu uyarıcı etkisine aracılık eder. VEGFR-2 (KDR, FLK-1) endotel hücreleri, primitif hematopoietik kök hücreler ve bazı tümör hücreleri ile az sayıda erişkin hücresinde eksprese edilir ve VEGF ligandlarının (VEGF, VEGF-C ve VEGF-D) endotel hücrelerinin proliferasyonu, sağ kalımı ve damar geçirgenliği etkilerine aracılık eder. VEGFR-3 (Flt-4) esas olarak VEGF-C ve VEGF-D'yi bağlar, lenfatik ve tümör endotel hücrelerinde eksprese edilir ve lenfanjiyogenezden sorumludur. Tümör anjiyogenezinde başlıca sorumlu VEGFR-2 aracılı sinyal iletim yoludur. VEGFR-2'nin bloke edilmesi hücre proliferasyonu, migrasyonu, sağkalımını ve damar permeabilitesini azaltmaktadır.[11,12] VEGFR-1 (Flt-1)'in tümör anjiyogenezinin yanı sıra tümör hücrelerinin proliferasyonu, invazyonu ve metastazında da rol oynaması nedeniyle kanser tedavisinde önemli hedefler arasında yer almaktadır.[13]
Çok yakın bir zamanda, sitotoksik T lenfositleri uyararak VEGFR-1'i hedefleyen bir aşının faz I çalışması yayınlanmıştır.[14] VEGFR-1 mRNA'sını hedef alan bir antianjiyogenik ribozim olan angiozyme (RPI.4610) meme kanserli hastalarda çalışılmıştır.[15] Her ne kadar bu faz II çalışmanın sonucu çok başarılı olmasa da diğer tümör türlerinde yapılacak olan diğer çalışmalar bu ilacın etkinliği konusunda daha fazla bilgi sağlayacaktır. Refrakter solid tümörlü hastalarda sVEFGR-3 inhibitörü (CKD-732) ile bir başka anti-anjiyogenik ajan ve VEGF, PDGF, FGF reseptörleri inhibitörü olan BIBF 1120'nin maksimum tolere edilebilir dozları, güvenliği, farmakokinetiği ve farmakodinamik etkileri çalışılmıştır.[16,17] VEGFR ve VEGF sinyal inhibitörlerini hedefleyen klinik çalışmaların sayısını artırmak mümkündür. VEGF'nin yanı sıra, anjiyogenik faktör antagonistleri de klinik çalışmalarda denenmektedir Örneğin anjiyopoietin-1/2'yi nötralize eden bir peptidobody olan trebananib (AMG 386) faz III bir çalışmada (TRINOVA 1 çalışması) over kanserli hastalarda kemoterapi ile kombine edildiğinde progresyonsuz sağkalım sürelerini uzattığı gösterilmişitir.[18] Gelecek birkaç yıl içinde anjiyogenezi hedefleyen yeni ve inovatif tedavi ajanları ve bunlarla yapılacak klinik çalışma sayısının artması beklenmektedir.
Kanserde Gen Tedavisi
Kanserin aslında genetik temelli bir hastalık olduğunun
ortaya konması ile birlikte özellikle hastalığın
patogenezinde önemli rol oynayan moleküler
genetik süreçlerin aydınlatılmaya başlanması aynı
zamanda bu hastalığa karşı yeni tedavi stratejilerinin
de geliştirilmesi sürecini beraberinde getirmiştir.
Bu yeni tedavi stratejilerden bir tanesi de gen
tedavisidir. Gen tedavisinin esas amacı, tedavi edici
etkiyi yaratmak üzere genetik materyalin hücrelere
transfer edilmesidir. Gen tedavisinin temel ilkesi
“tamir etme” veya “yerine koyma”dır. Fonksiyonu
bozulmuş hücresel genin ekspresyonunu değiştirme
“tamir etme” ilkesini tanımlarken; fonksiyonunu
kaybetmiş bir genin yeniden hücre içerisine
yerleştirilmesi ise “yerine koyma” ilkesini tanımlamaktadır.[19] Günümüzde gen tedavisi çalışmaları
başlıca onkogen ekspresyonunu baskılamaya, eksik
olan tümör baskılayıcı gen aktivitesini yerine
koymaya, immün sistemi uyarmaya, tümör damar
endotelini ortadan kaldırmaya ve dışarıdan verilen
ilaçlara karşı tümör hücre duyarlılığını arttırmaya
(intihar genleri) yönelik olarak yapılmaktadır.
Anti-Anjiyogenik Gen Tedavisi Stratejileri
Anjiyogenezin tedavide kullanılması fikri son
derece çekicidir çünkü anjiyogenezde prolifere
olan hücrelerin büyük çoğunluğu genomik instabilitesi
olmayan normal endotel hücreleridir. Bu
yüzden diğer kanser hücreleriyle karşılaştırıldığında
tedaviye direnç geliştirme oranları daha düşüktür.[10] Anjiyogenez kanser hastalığının klinik
hale geçmesinde ve hastalığın prognozunda son
derece önemli rol oynaması nedeniyle de tedavi
stratejilerinde önemli bir hedef haline gelmiştir.
Günümüzde VEGF'yi bağlayan antikorlar (Bevacuzimab)
ve anjiyogenezde rol oynayan reseptör
tirozin kinazların baskılanmasını hedefleyen küçük
moleküllü ilaçlar (Erlotinib, Sunitinib) ruhsat
alarak klinikte kullanılmaya başlanmıştır. Her iki
yaklaşımda tek başlarına kullanıldıklarında pek
etkili olmasalar da klasik kemoterapiye eklendiklerinde
hastalarda tedavi başarısını bir miktar artırmaktadırlar.[20]
Anjiyogenez sürecinde rol oynayan genlerin ve proteinlerin hedef alınması ile ortaya çıkan antianjiyogenik gen tedavisi stratejileri başlıca iki noktada yoğunlaşmaktadır. Bunlardan birincisi doğrudan endotel hücresini hedefleyerek anjiyogenezin baskılanması, ikincisi ise tümör hücrelerinin hedeflenerek onların proanjiyogenik maddeler salgılamasını engelleme stratejileridir. Birinci stratejide tedavi ajanları (endostatin, anjiostatin, trombospondin- 1 vb) endotel hücre proliferasyonunu, migrasyonunu, tüp oluşumunu inhibe ederek endotel hücre apoptozunu uyarırlar.[21,22] Endotel hücreler tümör hücrelerine göre daha kararlı bir yapıda oldukları için burada direnç gelişimi söz konusu olmaz. İndirekt inhibitörler, tümör hücrelerini hedef alırlar. Anjiyogenik büyüme faktörlerinin ve reseptörlerinin ekspresyonunu önlerler. Tümör hücreleri hedef alındığı için ve tümör hücreleri de kararlı bir yapıda olmadığı için burada direnç gelişimine hassasiyet vardır. (Örneğin interferon alfa, tirozin kinaz reseptörlerinin inhibitörleri gibi).[23]
Anti-anjiyogenik gen tedavisinde kullanılan genler plazmid veya çıplak DNA gibi non-viral yollarla verilebileceği gibi, adeno-virus, adenoilişkili virus, retro-onkovirus ve lentivirus gibi viral stratejiler kullanılarak da verilebilir.
Endotel Spesifik Promotorlar
İnterselüler Adezyon Molekülü (ICAM)
Endotel hücrelerine spesifik promotorların kullanılması
ile hem tümör damar endoteline hem de
bir çok tümörde tümör hücrelerine spesifik gen
ekspresyonu elde edilmesi mümkün olabilmiştir.
[24,25] Endotel hücre bağlantıları endotel bütünlüğünün
devam ettirilmesi, dokulara olan hücre girişinin
düzenlenmesi, endotel hücre yaşamının devam
ettirilmesinde son derece önemlidir. İmmünglobulin
süper gen ailesinin bir üyesi olan interselüler
adezyon molekülü-2 (ICAM-2) endotel hücre bağlantılarında
eksprese edilir. Çalışmalar ICAM-2
nin lökosit migrasyonunda uyarılara spesifik bir
etki gösterdiğini ortaya koymaktadır.[26]
İnterselüler adezyon molekülü-2 lenfositler ve monositler üzerinde eksprese edilse de[27] erişkin dokulardaki ekspresyonu genellikle damar endotel hücreleri ve megakaryositler ile sınırlıdır. Dolayısıyla ICAM-2 promotoru ile regüle edilen vektörler genellikle endotel hücrelerinde spesifik ekspresyon göstermektedirler.[28,29] İnsan ICAM-2 promotoru, in vivo endotel spesifik transgen ekspresyonu için küçük bir bölgede (<350 bp) tüm gerekli sinyalleri içerir.[30] Endotele spesifik olması olası olan çok sayıda promotor ile yapılan bir çalışmada Flt-1 ve ICAM-2 promotorları ile elde edilen transgen ekspresyonunun en fazla olduğu ve bunun da sitomegalovirus (CMV) promotoru ile elde edilene eşdeğer olduğu bulunmuştur.[31] Bütün bu çalışmalar ICAM-2 promotorlarının endotel hücrelerine spesifik gen tedavisi çalışmalarında kullanılabileceğini göstermektedir.
Endoglin (CD105)
Endoglin proliferasyon-ilişkili, hipoksiyle indüklenebilir,
çoğunlukla anjiyogenik endotel hücrelerde
ifade edilen bir proteindir. TGF-β1 ve β3
reseptörüdür. İmmünohistokimyasal çalışmalar
tümör dokusu kan damarlarında yüksek oranda
CD105 ekspresyonu olduğunu göstermiştir.[32]
Endoglin promotorunun 741 bp'lik fragmentinin
bölünen sığır ve insan endotel hücrelerinde doku
spesifik aktivite gösterdiği saptanmıştır. Savontaus
ve ark. yaptıkları çalışmada endoglin promotorunun
adenoviral vektörü bölünen endotel hücrelere yönlendirmede etkili olduğunu göstererek, antianjiyogenik
tedavide yeni bir terapötik ajanı literatüre
kazandırmışlardır.[33]
İntihar Genleri
İntihar genleri olarak adlandırılan ve memeli
hücrelerinde bulunmayan ancak bu hücrelere yerleştirildiğinde
normal hücreler için toksik olmayan
ilaçları metabolize ederek bunları sitotoksik ajanlara
dönüştüren gen tedavileri doğrudan sitotoksik
bir etkiyi amaçladığı için gen tedavisi yöntemleri
arasında en fazla umut vaadeden yöntem gibi görünmektedir.
Bazı bakteri ve mantarlarda bulunan
sitozin deaminaz (CD) geni tümör hücrelerine yerleştirildiğinde
5-florositozini (5-FC) hücre içinde
5-florourasile (5-FU) dönüştürmekte ve böylece
diğer normal hücreler zarar görmeden sadece tümör
hücreleri spesifik olarak öldürülebilmektedir.
5-FU'in sitotoksik özelliği 5-floro deoksiüridin
monofosfat (5-FdUMP) ve 5-floroüridin trifosfat
(5-FUTP)'a dönüşümü ile ortaya çıkar. 5-FdUMP
timidilat sentaz (TS) enzimini inhibe eder ki; bu
enzim DNA sentezi boyunca replike olan hücrelere
timidin nükleotidini sağlar. 5-FUTP ise üridin
5-trifosfat yerine RNA yapısına katılarak RNA
sentezini dolayısıyla rRNA ve mRNA işlemlenmesini
de inhibe eder.[34-36] Ayrıca CD'nin kendisi
de immünojeniktir; antijen olarak davranır ve
efektör T hücrelerinin poliklonal aktivasyonuna
neden olur.[37]
Mevcut gen tedavisi yöntemlerinin çok başarılı olamamasında tümör hücrelerinin heterojenitesi ve her hücre için uygun olabilecek bir hedef genin bulunamaması gibi tümörlerin biyolojik davranışlarından kaynaklanan engellerin yanı sıra bir diğer önemli engel de gen tedavisi vektörlerinin tüm tümör hücrelerine etkin bir şekilde ulaştırılamamasıdır. İntihar gen tedavisi çalışmalarında transfekte hücrelerde vektörün hücreye yerleştirdiği enzimin aktifleştirdiği ilaç, komşu hücreleri de kolaylıkla etkileyebilmektedir.[38,39] “Komşu etkisi (bystander effect)” olarak bilinen bu tanım, gen tedavisinde karışık bir popülasyonda bir hücrenin hedeflenip farklı tipte tümör hücrelerin de öldürülebilme kapasitesi anlamına gelir.[40]
Anjiyogenik Gen Tedavisinde
Klinik Çalışmalar
Anjiyogenez kanser hastalığının klinik hale
geçmesinde önemli bir basamak olması nedeniyle
uzun bir süredir gen tedavisi çalışmalarının da hedefi
olmuştur. Bu çalışmalarda genellikle anjiyogenez
inhibitörlerini kodlayan genlerin vektörler
aracılığıyla tümörlü dokulara ulaştırılması hedeflenmektedir.
Aralık 2013 tarihi itibariyle www.clinicaltrials.
gov adresine kayıtlı 23 adet anjiyogenez
hedefli gen tedavisi klinik araştırma bulunmaktadır.
Bunlardan sekiz tanesinin tamamlanmış ve iki
tanesinde henüz hasta alımı devam etmektedir.[41]
Li ve ark. çalışmalarında, adenovirus aracılı-endostatin
kodlayan gen tedavisi (E10A) ile ileri evre
solid tümörlü hastalarda yaptıkları faz I çalışmada
bu ajanın güvenilirliğinin yanı sıra anti-tümöral etkinliğinin
de olduğunu göstermişlerdir.[42] 2016'da
bitmesi planlanan diğer bir çalışmada ise CD8+
lenfositlerin genetiği değiştirilerek anti-VEGFR-2
geni aracılığıyla metastatik solid tümörlerin (renal,
kolorektal, ovaryum, akciğer) tedavisi amaçlanmaktadır
(National Institues of Health Clinical
Center).[41] Henüz klinik araştırma sayısı az olsa da
anjiyogenezi hedef alan gen tedavisi ajanları gelecek
için umut vaat etmektedir.
Genel Değerlendirme
İnsan gen tedavisi çalışmaları ilk olarak 1970'li
yıllarda olası hale geldiğinde, kalıtımsal tek gen
hastalıklarının bu tedavinin hedefi olacağı düşünülmüştü.
Fakat daha sonraları başta kanser olmak
üzere diğer pek çok hastalık için gen tedavisinin
temel ilkesi olan “tamir etme” veya “yerine koyma”
çalışmalarının uygulanabileceği gösterilmiştir.[19] Özellikle onkogenlerin ve tümör baskılayıcı
genlerin kanser gelişiminde ve metastazdaki rolleri
nedeniyle bu genlerin hedef olarak seçilmesi kanserde
gen tedavi çalışmalarına büyük ivme kazandırmıştır.
Bunların yanı sıra memeli hücrelerinde
bulunmayan sitozin deaminaz gibi bir takım enzimlerin
gen tedavisi yoluyla tümör hücrelerine
iletilmesi ve bu enzimlerin hücre için nispeten zararsız
maddelerden dönüştürdüğü toksik maddelerin
yaptığı hücre ölümü (intihar geni tedavisi) de
popüler yöntemlerden biri haline gelmiştir.[43]
Gen tedavisinin en önemli sorunlarından birisi olan terapötik genlerin hedef dokulara ulaştırılması problemini yenmek için sık başvurulan stratejilerden birisi de tümöre veya dokuya özgü promotorlar kullanmaktır. Bu amaçla gen tedavisi vektörlerine terapötik genin aktivitesini düzenleyen spesifik promotorlar eklenerek, bu genlerin sadece hedef dokularda protein sentezi yapabilmesi sağlanmaktadır.
Anjiyogenez pek çok büyüme faktörünü, onların reseptörlerini, sitokinleri, proteazları, adezyon moleküllerini içermesi yönüyle gen tedavisi için çoklu bir hedef oluşturur. Tümör endoteline spesifik adenoviral vektörler oluşturmak kanser antianjiyogenik tedavisinde yeni bir yaklaşımdır.
Nicklin ve ark. yaptıkları çalışmada, vasküler gen tedavisi için endotel hücrelere spesifik promotorlar arasında en uygun iki promotordan birisinin ICAM2 olduğunu saptamışlardır.[31] Yine ICAM2 promotoruna ilişkin yapılmış hayvan çalışmalarında da bu uygunluk doğrulanmış[29] ve aktiviteyi etkileyen bağlantı bölgeleri tespit edilmiştir.[30]
Kanserde damar endoteline yönlendirmenin yanı sıra, oluşturulan vektöre 5-FC ile birlikte verildiğinde sitotoksik etki oluşturması için CD gibi intihar genlerinin takılması da popüler yöntemler arasında yerini almıştır. Kanserin metastatik özelliği nedeniyle tedavi ajanlarının tüm vücutta dağılması ve tüm tümör hücrelerine spesifik olarak ulaştırılması gerekmektedir. Teorik olarak gen tedavisi vektörlerinin vücuttaki tüm tümör hücrelerine ulaştırılması durumunda kanserin eradike edilebilmesi beklenmektedir. Nitekim yapılan in vitro çalışmalarda tümör hücrelerinin tamamının CD geni taşıyan vektör ile enfekte edilebilmesi sağlandığı takdirde tümör hücrelerinin eradikasyonunun mümkün olabileceğini gösterilmiştir.[44] Daha önce CD/5-FC sistemi ile yapılan bir çalışmada tümör hücrelerinin %10'unun CD transkripsiyon ünitesi taşıyan vektörle enfekte edildiğinde bile sentezlenen 5-FU'in %50'ye ulaşan sitotoksik etki gösterdiği saptanmıştır.[45] Bu durum komşu etkisinden ileri gelmektedir.
Kanser damar endoteline yönelik gen tedavisi çalışmaları tümör hücreleri yerine kararlı endotel hücreleri hedeflemesi ve pek çok gen tedavisi yöntemiyle kombine edilebilir olması yönleriyle umut vaadeden tedavi yaklaşımları arasında yerini almıştır. Bu alanda yapılan klinik çalışmaların sayısı da gün geçtikçe artmaktadır.
References
1) Carmeliet P. Angiogenesis in life, disease and medicine.
Nature 2005;438(7070):932-6. CrossRef
2) Ribatti D. The involvement of endothelial progenitor
cells in tumor angiogenesis. J Cell Mol Med
2004;8(3):294-300. CrossRef
3) Polverini PJ. Angiogenesis in health and disease: insights
into basic mechanisms and therapeutic opportunities.
J Dent Educ 2002;66(8):962-75.
4) Hart IR. The spread of tumours. In: Introduction to the
cellular and molecular biology of cancer. 3rd ed. London:
Oxford University Press; 2001.
5) Folkman J. Angiogenesis. Annu Rev Med 2006;57:1-18. CrossRef
6) Liu Y, Deisseroth A. Tumor vascular targeting therapy
with viral vectors. Blood 2006;107:3027-33. CrossRef
7) Folkman J. Role of angiogenesis in tumor growth and
metastasis. Semin Oncol 2002;29(6 Suppl 16):15-8.
8) Yu JL, May L, Klement P, Weitz JI, Rak J. Oncogenes
as regulators of tissue factor expression in cancer: implications
for tumor angiogenesis and anti-cancer therapy.
Semin Thromb Hemost 2004;30(1):21-30. CrossRef
9) Arbiser JL. Molecular regulation of angiogenesis
and tumorigenesis by signal transduction pathways:
evidence of predictable and reproducible patterns
of synergy in diverse neoplasms. Semin Cancer Biol
2004;14:81-91. CrossRef
10) Schulz WA. Molecular biology of human cancers.
Netherlands: Springer; 2005.
11) Bruns CJ, Liu W, Davis DW, Shaheen RM, McConkey
DJ, Wilson MR, et al. Vascular endothelial growth factor
is an in vivo survival factor for tumor endothelium
in a murine model of colorectal carcinoma liver metastases.
Cancer 2000;89(3):488-99. CrossRef
12) Inoue K, Slaton JW, Davis DW, Hicklin DJ, McConkey
DJ, Karashima T, et al. Treatment of human metastatic
transitional cell carcinoma of the bladder in a murine
model with the anti-vascular endothelial growth factor
receptor monoclonal antibody DC101 and paclitaxel.
Clin Cancer Res 2000;6(7):2635-43.
13) Kaliberov SA, Kaliberova LN, Stockard CR, Grizzle
WE, Buchsbaum DJ. Adenovirus-mediated FLT1-
targeted proapoptotic gene therapy of human prostate
cancer. Mol Ther 2004;10(6):1059-70. CrossRef
14) Hayashi H, Kurata T, Fujisaka Y, Kawakami H, Tanaka K, Okabe T, et al. Phase I trial of OTS11101, an
anti-angiogenic vaccine targeting vascular endothelial
growth factor receptor 1 in solid tumor. Cancer Sci
2013;104(1):98-104. CrossRef
15) Morrow PK, Murthy RK, Ensor JD, Gordon GS, Margolin
KA, Elias AD, et al. An open-label, phase 2 trial
of RPI.4610 (Angiozyme) in the treatment of metastatic
breast cancer. Cancer 2012;118(17):4098-104. CrossRef
16) Shin SJ, Jeung HC, Ahn JB, Rha SY, Roh JK, Park
KS, et al. A phase I pharmacokinetic and pharmacodynamic
study of CKD-732, an antiangiogenic agent, in
patients with refractory solid cancer. Invest New Drugs
2010;28(5):650-8. CrossRef
17) Mross K, Stefanic M, Gmehling D, Frost A, Baas F,
Unger C, et al. Phase I study of the angiogenesis inhibitor
BIBF 1120 in patients with advanced solid tumors.
Clin Cancer Res 2010;16(1):311-9. CrossRef
18) Monk BJ, Huang HQ, Burger RA, Mannel RS, Homesley
HD, Fowler J, et al. Patient reported outcomes
of a randomized, placebo-controlled trial of bevacizumab
in the front-line treatment of ovarian cancer: a
Gynecologic Oncology Group Study. Gynecol Oncol
2013;128(3):573-8. CrossRef
19) Brenner MK. Cancer gene therapy: historical perspective.
In: Curiel D, Douglas JT, editors. Cancer gene
therapy. Totowa, NJ: Humana Pres Inc., Chapter 1.
2005. p. 1-8. CrossRef
20) Wanebo HJ, Argiris A, Bergsland E, Agarwala S, Rugo
H. Targeting growth factors and angiogenesis; using
small molecules in malignancy. Cancer Metastasis Rev
2006;25(2):279-92. CrossRef
21) Rege TA, Fears CY, Gladson CL. Endogenous inhibitors
of angiogenesis in malignant gliomas: nature's antiangiogenic
therapy. Neuro Oncol 2005;7(2):106-21.
22) Sridhar SS, Shepherd FA. Targeting angiogenesis: a review
of angiogenesis inhibitors in the treatment of lung
cancer. Lung Cancer 2003;42(Suppl 1):81-91. CrossRef
23) Tandle A, Blazer DG 3rd, Libutti SK. Antiangiogenic
gene therapy of cancer: recent developments. J Transl
Med 2004;2(1):22. CrossRef
24) Work LM, Ritchie N, Nicklin SA, Reynolds PN, Baker
AH. Dual targeting of gene delivery by genetic modification
of adenovirus serotype 5 fibers and cell-selective
transcriptional control. Gene Ther 2004;11(16):1296-300. CrossRef
25) Everts M, Kim-Park SA, Preuss MA, Passineau MJ,
Glasgow JN, Pereboev AV, et al. Selective induction of
tumor-associated antigens in murine pulmonary vasculature
using double-targeted adenoviral vectors. Gene
Ther 2005;12(13):1042-8. CrossRef
26) Huang MT, Larbi KY, Scheiermann C, Woodfin A,
Gerwin N, Haskard DO, et al. ICAM-2 mediates neutrophil transmigration in vivo: evidence for stimulus
specificity and a role in PECAM-1-independent transmigration.
Blood 2006;107(12):4721-7. CrossRef
27) Xu H, Tong IL, De Fougerolles AR, Springer TA.
Isolation, characterization, and expression of mouse
ICAM-2 complementary and genomic DNA. J Immunol
1992;149(8):2650-5.
28) Richardson TB, Kaspers J, Porter CD. Retroviral hybrid
LTR vector strategy: functional analysis of LTR
elements and generation of endothelial cell specificity.
Gene Ther 2004;11(9):775-83. CrossRef
29) Cowan PJ, Shinkel TA, Fisicaro N, Godwin JW, Bernabéu
C, Almendro N, et al. Targeting gene expression
to endothelium in transgenic animals: a comparison of
the human ICAM-2, PECAM-1 and endoglin promoters.
Xenotransplantation 2003;10(3):223-31. CrossRef
30) Cowan PJ, Tsang D, Pedic CM, Abbott LR, Shinkel
TA, d'Apice AJ, et al. The human ICAM-2 promoter
is endothelial cell-specific in vitro and in vivo and contains
critical Sp1 and GATA binding sites. J Biol Chem
1998;273(19):11737-44. CrossRef
31) Nicklin SA, Reynolds PN, Brosnan MJ, White SJ, Curiel
DT, Dominiczak AF, et al. Analysis of cell-specific
promoters for viral gene therapy targeted at the vascular
endothelium. Hypertension 2001;38(1):65-70. CrossRef
32) Duff SE, Li C, Garland JM, Kumar S. CD105 is important
for angiogenesis: evidence and potential applications.
FASEB J 2003;17(9):984-92. CrossRef
33) Savontaus MJ, Sauter BV, Huang TG, Woo SL. Transcriptional
targeting of conditionally replicating adenovirus
to dividing endothelial cells. Gene Ther
2002;9(14):972-9. CrossRef
34) Koyama F, Sawada H, Hirao T, Fujii H, Hamada H,
Nakano H. Combined suicide gene therapy for human
colon cancer cells using adenovirus-mediated transfer
of escherichia coli cytosine deaminase gene and Escherichia
coli uracil phosphoribosyltransferase gene with
5-fluorocytosine. Cancer Gene Ther 2000;7(7):1015-22.
35) Chung-Faye GA, Chen MJ, Green NK, Burton A, Anderson
D, Mautner V, et al. In vivo gene therapy for colon
cancer using adenovirus-mediated, transfer of the
fusion gene cytosine deaminase and uracil phosphoribosyltransferase.
Gene Ther 2001;8(20):1547-54. CrossRef
36) Miyagi T, Koshida K, Hori O, Konaka H, Katoh H,
Kitagawa Y, et al. Gene therapy for prostate cancer using
the cytosine deaminase/uracil phosphoribosyltransferase
suicide system. J Gene Med 2003;5(1):30-7. CrossRef
37) Pope IM, Poston GJ, Kinsella AR. The role of the bystander
effect in suicide gene therapy. Eur J Cancer
1997;33(7):1005-16. CrossRef
38) Wildner O, Morris JC, Vahanian NN, Ford H Jr, Ramsey
WJ, Blaese RM. Adenoviral vectors capable of replication improve the efficacy of HSVtk/GCV suicide gene
therapy of cancer. Gene Ther 1999;6(1):57-62. CrossRef
39) Huber BE, Austin EA, Richards CA, Davis ST, Good
SS. Metabolism of 5-fluorocytosine to 5-fluorouracil
in human colorectal tumor cells transduced with the
cytosine deaminase gene: significant antitumor effects
when only a small percentage of tumor cells express
cytosine deaminase. Proc Natl Acad Sci U S A
1994;91(17):8302-6. CrossRef
40) Hall EJ. The bystander effect. Health Phys
2003;85(1):31-5. CrossRef
41) http://clinicaltrials.gov/
42) Li HL, Li S, Shao JY, Lin XB, Cao Y, Jiang WQ, et
al. Pharmacokinetic and pharmacodynamic study of
intratumoral injection of an adenovirus encoding endostatin in patients with advanced tumors. Gene Ther
2008;15(4):247-56. CrossRef
43) Greco O, Dachs GU. Gene directed enzyme/prodrug
therapy of cancer: historical appraisal and future prospectives.
J Cell Physiol 2001;187(1):22-36. CrossRef