Meme kanseri tedavisinde ve tedaviye dirençte epigenetik mekanizmalar

Kanser hem genetik hem de epigenetik bir hastalıklar grubudur (bakınız kanser nedir). Epigenetik mekanizmalar, karsinogenezisten, tümör mikroçevresinde bağışıklık tepkisinin modüle edilmesine kadar, kanser biyolojisinin birçok yönünü düzenlemektedir. Düzeltilmesi zor olan genetik mutasyonların aksine, düzensiz epigenetik mekanizmalar, küçük moleküllü bileşikler tarafından uygun bir şekilde hedeflenebilirler. Ayrıca çeşitli solid (organ) kanserlerde epigenomun modülasyonu, kanser hücrelerini bağışıklık sistemi saldırılarına maruz bırakarak immünoterapiye duyarlılığı artırır. Bu avantajlar, son on yıldır kanser tedavilerinde epigenetik stratejiler geliştirilmesine katkı sağlamıştır.

Kanserde epigenetik tedaviler

Epigenetiğe dayalı tanısal ve prognostik araçlar, onkolojiye büyük katkı sağlamaktadır. Özellikle birkaç "DNA metilasyon analizi" ile tanısal görüntüleme yöntemleri klinik araştırmalardan geçmekte veya zaten kullanılmaktadır. Ayrıca onkolojinin düzensiz epigenetik mekanizmalarla mücadelesindeki çabaları, epigenetik modülasyonları hedef alan ilaçlar olarak da tanımlanan epi-ilaçların gelişmesine yol açmıştır.

- İlgili konu: Genler için de Eğitim Şart! Kanserde Epigenetik Tedaviler

Halihazırda solid ve hematolojik tümörleri tedavi etmek için histon deasetilazlar (HDACis), DNA metiltransferazlar (DNMTs), EZH2 ve IDH inhibitörleri dahil olmak üzere FDA onaylı 8 epigenetik tedavi ve ayrıca klinik araştırmalarda denenen çok sayoda epi-ilaçlar mevcuttur.

ER+ (östrojen reseptör pozitif) meme kanserinde denenen ve şu an faz II aşamasına ulaşan epi-ilaçlar, geleneksel tedavilerle kombinasyon halinde ER+ meme kanseri büyümesini, metastazını ve tedaviye direnci yöneten epigenetik mekanizmalara ilişkin anlayışımızdaki son gelişmelerin bir yansımasıdır.

İnvazif meme kanseri insidansı (sıklığı) 2004’ten beri artmaya devam etmektedir. 2018’de dünya çapında 2 milyondan fazla vaka bildirilmiştir. Tüm meme kanseri vakalarının yaklaşık %80’i, ERα reseptörü ekspresyonu nedeniyle ER+ olarak kategorize edilmektedir ve bu hastaların 5 yıllık genel sağkalım oranı yaklaşık %90’dır.

- İlgili konu: Türkiye Kanser İstatistikleri 2020

ERα, çoğu ER+ kanserin birincil onkojenik etmeni olduğu için mevcut endokrin bazlı tedavi seçenekleri arasında ERα blokajı, östrojen sentezi inhibisyonu ve seçici ERα bozunması yer almaktadır. Endokrin tedavileri genel sağkalımı uzatsa da tüm erken evre ER+ meme kanseri hastalarının üçte biri tedaviye direnç göstermektedir. Kanser epigenomunun yeniden yapılandırılması için kromatin düzenleyicilerin küçük bileşikler ile hedeflenmesi, dirençli hücreleri yeniden endokrin tedaviye veya yeni tedavilere duyarlı hale getirebilir.

ERα sinyalinin östrojen alt tipleri ve mekanizmaları

Östrojen, termoregülasyon yoluyla insülin duyarlılığını, beslenme oranını ve enerji tüketimini modüle ederek üreme olgunlaşması ve kemik büyümesinin yanı sıra vücuttaki enerji homeostazı dahil olmak üzere birçok gelişim sürecini uyarır. Östrojen ayrıca meme bezi gelişimini düzenlemek için mitojenik ve epigenetik mekanizmaları koordine eder.

Beş ana östrojen alt tipi vardır:

• estron (E1),
• 17-β estradiol (E2),
• estriol (E3),
• estetrol (E4),
• estron-sülfat (E1s)

E1, biyolojik olarak daha aktif form olan E2'ye tersinir bir şekilde dönüştürülür ve her ikisi de vücuttaki ana östrojenleri temsil eder. Ancak, E3 daha baskın olmakla birlikte E3 ve E4 yalnızca gebelik sırasında saptanabilir. E1'ler, steroid sülfatazlar aracılığıyla doğal durumlarında kolayca aktif formları olan E1 ve E2'ye dönüştürüldüğünden, esas olarak bir östrojen rezervuarı görevi görürler.

Şekil 1: ERα, öncü faktörler ve ortak düzenleyicilerle etkileşime girerek ve çapraz iletişim kurarak epigenetik değişikliklere aracılık eder.

a. ERα içindeki çeşitli yapısal alanların şematik gösterimi. LBD (ligand bağlanma alanı), dimerizasyon ve koaktivatör bağlanması için yüzey barındırır. E2'yi bağladıktan sonra, LBD içindeki helix-12, koaktivatörlerle ERα etkileşimini teşvik eden aktif bir konformasyona geçer.

b. FOXA1, GATA3, PBX1 ve AP-2γ gibi öncü faktörler tercihen ilgili motiflerini taşıyan hipometillenmiş genomik bölgelere bağlanır. Daha da önemlisi, bu bölgeler genellikle düşük H3K4me1/2 seviyeleriyle işaretlenmiştir, ki bu da FOXA1 gibi öncü faktörlerin takviyesi ile artmaktadır.  E2 ligandı ile uyarıldıktan sonra öncü faktörler, ligandlı Erα’nın kromatine lokalizasyonunu kolaylaştırır. Bu, ERα'nın H4R3me1 ve H3K27Ac (düz renkli) gibi aktive edici epigenetik işaretleri biriktirmek için P300 / CBP, SWI / SNF kompleksi, PRMT'ler ve EZH2 (doğrudan temas yoluyla veya SRC-1/2/3 ve Arabulucu (Mediator) gibi ortak aktifleştiriciler aracılığıyla) gibi epigenetik aktivatörleri topladığı için gen ekspresyonunun aktivasyonuna yol açar. Bununla birlikte, LCOR ve NCoR1/2 gibi çekirdek sıkıştırıcılar ile etkileşim yoluyla, ligandlı ERα ve tamoksifen bağlı ERα, aktif epigenetik işaretleri (soluk renkli) kaldırarak gen baskılamasına aracılık etmek için HDAC'ler ve NuRD kompleksi dahil epigenetik baskılayıcılar da kullanabilir.

ERα, genomik olmayan E2 sinyal yolaklarına da eşlik eder. Doğrudan ER+ meme kanseri hücrelerinin çoğalmasını destekler. E2 uyarımını izleyen genomik aracılı mekanizmalar, ERα homodimerizasyonu ile başlar veya doğrudan ERE'lere (östrojen yanıt elementleri) ya da dolaylı olarak AF (aktivasyon fonksiyonu) alanları aracılığıyla transkripsiyon faktörlerine (TF'ler) bağlanarak kromatine görevlendirilir. Östrojene yanıt veren genlerin %75'e kadarının ekspresyonları için ERE'lere veya ERE benzeri dizilere ERα bağlanması gerektiği tahmin edilmektedir. ER+ meme kanserinde, FOXA1, GATA3, PBX1 ve AP-2γ gibi öncü TF'ler, yoğunlaştırılmış kromatinde spesifik DNA hedef dizilerini bağlar ve E2 uyarımına yanıt olarak ERα kromatin bağlanmasını kolaylaştırır. Aktive edilmiş ERα ayrıca gen transkripsiyonu veya baskılanmasına aracılık etmek için bir grup ortak aktifleştirici veya çekirdek baskılayıcı kullanabilir (Şekil 1b).

ERα sinyalinin altında yatan epigenetik mekanizmalar

ERα transkripsiyonel aktivitesinin önemli korepressörleri (enzim sentezini engelleyen maddeler) arasında NCoR1, NCoR2 ve LCoR bulunur (Şekil 1b). BRCA1, en iyi bilinen ERα korepressördür. BRCA1, AF2 alanına bağlandıktan sonra Erα’yı degradasyon için hedefler ve böylece ERα transkripsiyonel aktiviteyi down regüle etmiş olur.

Öncü TF’ler, kromatine E2’ye bağlımlı ERα katılımı için gereklidir. E2'den bağımsız olarak kromatine bağlanırlar ve tükenmeleri, E2 ile indüklenen ERα kromatin bağlanmasını önemli ölçüde azaltır. ER+ meme kanserinde öncü TF'lerin epigenetik ve onkojenik rolleri incelenmiştir. Henüz öncü bir TF olarak kabul edilmemesine rağmen, GRHL2'nin FOXA1 ve GATA3'e birçok işlevsel benzerlik gösterdiğini, örneğin kromatine E2'den bağımsız katılım ve ERα hedef genlerinin düzenlenmesi gibi, öncü bir TF olarak potansiyel rolü olduğu varsayılmaktadır. Son olarak, PRC1 ve PRC2 bileşenlerinin E2'ye bağlı kromatin katılımı sergilediğini ve meme kanseri hücrelerinde E2 ile indüklenen ERα hedef gen ekspresyonunu teşvik ettiği de bulunmuştur.

Normal meme bezi gelişimindeki epigenetik süreçler, meme kanserinde raydan çıkar

Meme bezi gelişiminde, kendini yenileme, farklılaşma ve doku bütünlüğü arasındaki dengeyi koordine eden hormonal faktörlerin yanı sıra çok sayıda sinyal yolu ve kromatin düzenleyicilerde görevlidir. Meme bezi üç ana aşamada gelişir: embriyonik, pubertal ve üreme. Embriyonik meme bezi gelişimi, WNT ve Hedgehog (HH) gibi sinyal yollarıyla koordine edilirken, pubertal ve üreme aşamaları hormonal kontrol altındadır.

Gelişim yollarının yeniden aktivasyonu, farklı kanser türlerinde ortak bir özelliktir ve meme kanserinde, meme bezi kök hücre popülasyonunun sürdürülmesi ile yakından ilişkilidir (Şekil 2). Son on yılda, yeni nesil dizileme gibi teknolojik gelişmelerin ortaya çıkmasıyla birlikte yapılan araştırmalar, meme gelişimi sırasında önemli olan epigenetik süreçlerin raydan çıkmasının da meme kanserinin ilerlemesinde önemli bir rol oynadığını ortaya koydu. Bunun üzerine epigenetik süreçler ile meme kanserine sebep olan gelişimsel sinyal yolları arasındaki fonksiyonel çapraz bağlantı incelenmiştir.

Şekil 2: Embriyonik meme bezlerinin gelişimi

Normal meme epitelinde, DKK3, WNT ligandının varlığında yolun aktivasyonunu önleyen, Frizzled'in bir WNT yolu koaktivatörü olan LRP'ye bağlanır. E-Kadherin, WNT aktivasyonu olmadığında GSK3β tarafından bozulan sitoplazmik β-katenin'e bağlanır. SHH promotörü (Hedgehog ligand SHH'yi kodlayan) hipermetile edilir ve Hedgehog yolu susturulur. Bununla birlikte, meme kanserinde, DKK3 promotörü hipermetile olur ve bu da onun down regülasyonuna yol açar. DKK3'ün yokluğunda, LRP Frizzled'i WNT ligandının varlığında koaktive ederek DSH'nin fosforilasyonuna yol açarak GSK3β'nın-katenin bozunmasını inhibe eder. E-Kadherin ayrıca promoter metilasyonu yoluyla aşağı regüle edilir. Ek olarak, SHH promotörü hipometillenir, böylece SHH ekspresyonunu up regüle eder ve GLI1 yoluyla Hedgehog yolunu aktive eder. WNT ve Hedgehog yollarının aktivasyonu, kök hücre yenilenmesine, EMT'ye, metastaza ve tamoksifen direncine yol açar.

ER+ meme kanserinde WNT sinyalinin epigenetik modülasyonu

Anormal WNT sinyal aktivasyonu, meme dahil çeşitli kanser tiplerinin oluşumuna ve ilerlemesine yol açar. SFRP ve DKK dahil WNT antagonist genlerinin epigenetik susturulması, meme tümör oluşumuna sebep olur. Mekanik olarak, bu genlerin DNA metilasyon yoluyla susturulması, meme kanserinde sürekli olan WNT sinyalinin başlıca nedenidir ve kötü prognozla ilişkilidir. Bu değişiklikler, β-katenin'in yapısal aktivasyonuna yol açarak, kök hücre yenilenmesi ve hastalığın nüksetmesiyle ilişkili proliferasyonun artmasına neden olur (Şekil 2).

İlginç bir şekilde, 96 meme kanserine sahip hasta üzerinde yapılan bir çalışmada, DKK ailesinin bir üyesi olan DKK3'ün promoter metilasyonu, ileri evre hastalardan, lenf nodu metastazı olan hastalardan ve pozitif ERα olan hastalardan (47 hastanın 42’si ER+’di) alınan tümörlerde artmıştır. WNT ve ERα sinyal yollarının özellikle Polycomb proteini EZH2 aracılığı ile bağlandığı göz önüne alındığında, DKK tarafından WNT inhibasyonunun eksikliğinin büyümeyi ve hayatta kalmayı tetiklemesi için ERα sinyal yoluna ilerleyebileceği ve böylece DKK3 promoter metilasyonunu pozitif ERα ile ilişkilendirebileceği düşünülmektedir. Hipometile edici ajanlarla klinikte ERα ekspresyonunu eski haline getirme çabaları yine de başarılı olmamıştır. Bununla birlikte, WNT sinyalizasyonu gibi gelişimsel programların aktivasyonuna yol açan raydan çıkmış epigenetik düzenleyici devrelerin hedeflenmesi üzerine çalışmalar sürmektedir.

HH sinyali ve Polycomb kompleksleri

HH sinyali, meme tümör oluşumunda epigenetik mekanizmalar tarafından düzensizleştirilen bir başka önemli gelişimsel yoldur. HH ligandının, SHH'nin veya aşağı akış (downstream) reseptörünün promoter hipometilasyonu, yolun liganda bağımlı aktivasyonunun artmasına ve kanser ilerlemesini yönlendiren kontrolsüz hücre bölünmesine yol açar (Şekil2). Ayrıca HH sinyali, normal ve tümörijenik meme kök hücrelerinin kendi kendini yenilemesini teşvik etmek için PRC1 kompleksinin bir bileşeni olan PCGF4'ün (BMI1) ekspresyonunu indükler. Meme kanseri kök hücreleri, endokrin tedavi direnciyle bağlantılıdır, ancak dirençli hücrelerde kök benzeri özelliklerin ortaya çıkmasının, önceden var olan gömülü tümör hücrelerinin genişlemesinden mi yoksa epigenetik değişikliklerin aracılık ettiği dinamik bir yeniden programlamadan mı kaynaklandığı hala tartışma konusudur. HH sinyalizasyonunu doğrudan hedefleyen ilaçlarla kombinasyon halinde HH antagonistik regülasyonunu eski haline getirmek için DNMT'ler gibi epigenetik ajanların hedeflenmesinin, potansiyel olarak kanser kök hücre hayatta kalmasını ve farklılaşmasını modüle edebileceğine inanılmaktadır.

Son veriler, PRC2 kompleksinin enzimatik çekirdeği olan EZH2'ye karşı inhibitörlerin, üçlü negatif meme kanseri dahil olmak üzere birçok tümör tipinde gelişmiş klinik denemelerde bulunulduğunu, fulvestrant gibi endokrin tedavi ajanlarına duyarlı lümen benzeri bir fenotipi indükleyen GATA3- ERα sinyal yolunun baskılanmasına aracılık ettiğini göstermektedir. Bu sonuçlar, endokrine dirençli meme kanseri kök hücrelerinde bir fenotipik değişimi endokrin tedavisine duyarlı bir duruma yönlendirmek için Polycomb proteinlerini, özellikle PCGF4'ü hedeflemenin terapötik bir benzeri olduğunu göstermektedir.

Özetle, bu gözlemler, normal gelişimde hayati rol oynayan epigenetik mekanizmaların neoplastik dokularda değiştiğini ve bu nedenle, biyobelirteçler ve terapötik hedefler olarak çekici adaylar olduklarını göstermektedir.

Endokrin tedaviler, onkojenik E2-ERα yolunu hedefler

Steroid hormon sinyali ilk olarak 1896'da meme kanseri olan hastaların her iki yumurtalıklarının cerrahi olarak çıkarılması, tümör gerilemesi ile sonuçlandığından meme kanserinin ilerlemesi ile ilişkilendirilmiştir. ER+ meme kanserinde bir standart olan endokrin tedavisi, östrojen üretimini baskılayan müdahalelerin yanı sıra doğrudan ERα'yı hedefleyen stratejileri ifade eder ve üç ana kategori içerir; seçici östrojen reseptör düzenleyiciler (SERMs), seçici östrojen reseptör bozucular (SERDs) ve aromataz inhibitörleri (AIs).

Tamoksifen, klinik olarak onaylanmış ilk ERα hedefli ajandır ve otuz yılı aşkın süredir hem erken hem de ilerlemiş meme kanseri hastalarında temel tedavi seçeneğidir. Tamoksifen, ERα bağlanması için E2 ile rekabet eden ve ERα'nın LBD'sinin aracılık ettiği koaktivatör alımını önleyen bir SERM'dir. Tamoksifen tedavisinin başarısına rağmen, 5 yıl boyunca tamoksifen ile tedavi edilen kadınların üçte birinin 15 yıl içinde hastalıklarının tekrarlaması beklenmektedir. Bununla birlikte, bu hastaların çoğu ERα ekspresyonunu koruduğu için, fulvestrant gibi SERD'lere duyarlı kalırlar.

Menopoz sonrası kadınlarda, E2 artık yumurtalıklarda sentezlenmez. Bunun yerine, karaciğer, deri altı yağ ve normal meme hücrelerini çevreleyen stroma dahil olmak üzere çeşitli dokulardan ve bunların yanı sıra meme epitel hücreleri ve birincil meme tümörlerinin fibroblastlatrı tarafından testosteron ve androstenedionun aromatizasyonundan üretilir. AI'ler, aromataz aktivitesinin inhibisyonu yoluyla meme kanseri dokusunda yüksek E2 seviyelerini düşürmek için hareket eder ve steroidal veya steroidal olmayan olarak sınıflandırılabilir. Steroidal AI'ler aromataz ile geri döndürülemez bir şekilde bağlanırken, steroidal olmayan AI'ler aromataz ile rekabetçi ve geri dönüşümlü olarak bağlanır. Genel olarak menopoz öncesi meme kanseri hastaları için reçete edilen tamoksifen ile karşılaştırıldığında, fulvestrant ve AI'ler temel olarak tek başına ya da diğer endokrin veya CDK4/6 inhibitörleri gibi hedeflenmiş ajanlarla kombinasyon halinde menopoz sonrası vakalar içindir.

- İlgili konu: Meme kanseri sonrası menopoz şikayetleri için öneriler

ERα, ER+ meme kanserlerinde birincil onkojenik etmendir. Meme kanserlerinin %50'sinde siklin D1 aşırı ekspresyonu (Şekil 3a) ve CDKN2A kaybı gibi diğer genetik değişiklikler, hastalığın ilerlemesine ve terapötik yanıta sebep olur. Örneğin, siklin D1 aşırı ekspresyonu, G1 / S boyunca hücre döngüsü ilerlemesini tetikleyerek, CDK4/6'nın artan aktivasyonuna ve ayrıca RB'nin fosforilasyonuna yol açar. Yıllardır süren endokrin monoterapisinin sonrasında, mTOR (everolimus), PI3K (alpelisib) ve CDK4/6'ya (palbociclib, ribociclib, abemaciclib) karşı hedefe yönelik tedavilerin onaylanması, hastalık yönetiminde önemli ilerlemeye yol açmıştır. Çok sayıda klinik çalışma, CDK4/6 inhibisyonunun etkinliğini göstermiştir ve sonuç olarak, CDK4/6 inhibitörleri tek başına veya AI'lar veya fulvestrant ile kombinasyon halinde hem endokrine duyarlı hem de endokrine dirençli ER+/HER2- metastatik meme kanserleri için standart tedavi seçenekleri olarak belirlenmiştir.

Şekil 3: ER+ meme kanserinde terapötik dirence aracılık eden seçilmiş genomik değişiklikler

a. NF1, MAPK yolağının RAS aktivasyonunu inhibe (1) eden ve siklin D1'i kodlayan CCND1 geninde ERα'nın bir korepressörü olarak işlev gören (2) bir GTPazdır. Tedaviye dirençli hücrelerde NF1 kaybı, MAPK sinyal yolunun aktivasyonunun artmasına ve CDK4/6'yı aktive ederek G1 / S geçişini destekleyen siklin D1'in aşırı ekspresyonuna neden olur. MEK inhibitörleri ve CDK4/6 inhibitörleri, sırasıyla MAPK ve CDK4/6 aşırı ekspresyonunun üstesinden gelebilir. Fulvestrant, NF1 kaybının olduğu durumlarda da kullanılabilir.

b. Tedaviye duyarlı ER+ meme kanserinde, ERα, E2'ye bağlandığında dimerleşir ve CDK7 tarafından fosforile edilir. ESR1 mutasyonları sıklıkla dirençli hücrelerin LBD'sinde meydana gelir ve E2'den bağımsız koaktivatör etkileşimleri yoluyla gen ekspresyonuna aracılık eden yapısal olarak aktif ERα mutasyonlarına yol açar. Önerilen terapötik stratejiler, CDK7'nin THZ1 ile inhibisyonunu ve SRC ortak aktifleştiricilerinin inhibisyonunu içerir.

c. CYP19A1, testosteronu östrojene dönüştüren enzim olan aromatazı kodlar. AI tedavisinden sonra nükseden hastalarda sıklıkla CYP19A1 aşırı ekspresyonu edinilir ve bu da östrojen ve tedavi direncinde artışa yol açar. CYP19A1 aşırı ekspresyonu olan hastalar, fulvestrantın yanı sıra tersine çevrilebilir AI'lar yerine geri döndürülemez steroidal AI'lar ile tedavi edilebilir.

d. FOXA1 genellikle tedaviye dirençli ER+ meme kanserinde amplifiye edilir veya mutasyona uğrar, bu da FOXA1 aktivitesinin artmasına ve FOXA1'in tekrar güçlendiricilere yeniden dağılımına yol açar. Bu tekrar bölgeleri, AP-1, STAT5 ve SOX9 gibi TF motiflerinin yakınında artırılmış ve bir metastatik transkripsiyonu teşvik eder. FOXA1'i doğrudan hedeflemek zordur. Ancak, spesifik inhibitörler, HIF-2α gibi metastaza aracılık eden FOXA1 aşağı akış genlerini hedefleyebilir.

Endokrin tedavi direncinin mekanizmaları ve potansiyel alternatif stratejiler

ER+ meme kanserinin tedavisinde endokrin tedavisinin etkinliğine rağmen direnç, erken evre hastaların yaklaşık %25'inde ve metastazı olan hemen hemen tüm hastalarda ortaya çıkarak kötü klinik sonuca yol açar. Endokrin tedavi direnci, intrinsik (de novo – yeniden) veya edinilmiş olarak kategorize edilebilir. İlerlemiş meme kanseri olan hastalar genel olarak, klonal olarak farklı olan ve terapötik basınç altında genetik değişikliklerin seçiminden kaynaklanan farklı bölgelerde ilerleme sergiler. Bu seçici basınç, ilaç hedefinin kendisinde ve ayrıca mitojenik sinyal yollarında ve epigenetik faktörleri kodlayan genlerde mutasyonları barındıran klonların genişlemesine yol açar. Ayrıca, hipoksi gibi mikro çevresel koşullar epigenetik manzarayı değiştirebilir ve özellikle epigenetik enzimler aynı zamanda besin ve oksijen sensörleri olduğu için hastalığın evrimine katkıda bulunabilir. Spesifik olarak, epigenetik işleyişlerde mutasyonlara sahip klonlar, transkripsiyon ve DNA onarımı ve replikasyonunda kusurlar sergiler, bu da kötü huylu tümörün kendini yenilemesine, farklılaşma blokajına ve hücre ölümünden kaçmasına yol açar ve bunların tümü doku istilasını artırır. Bu sonuçların üstesinden gelmek, ER+ meme kanseri terapötik alanında büyük bir zorluktur.

Endokrine dirençli meme kanserinde hücre döngüsü değişiklikleri

Hücre döngüsü kontrolündeki değişiklikler sıklıkla ilaç direnci ile bağlantılıdır. Ayrıca, tümörlerde CCND1 amplifikasyonu ve yüksek CDK4 seviyeleri endokrin direnci ile ilişkilidir. CDK4/6 inhibisyonunun etkinliğine rağmen, kanserlerin %10-20’si duyarlı olmaz ve büyük bir yüzdesi (%70-80) 12-36 aylık tedaviden sonra dirençli hale gelir.

CDK4/6 inhibisyonuna direnç, RB ve FAT1 gibi tümör baskılayıcıların kaybı ile karakterizedir. Özellikle, bir Hippo yolağı reseptörü olan FAT1'in fonksiyon kaybı mutasyonları, sırasıyla birincil ve metastatik tümörlerin %2 ve %6'sında gözlenir. Ek olarak, RTK-RAS sinyallemesinin hiperaktivasyonu ve bir CDK4/6 aşağı akış efektörü olan CCNE1-CDK2'nin anormal aktivasyonu, RB fosforilasyonunu geri yükler ve direnci yönlendirir ve ayrıca palbociclibe yanıtı azaltır.

Pek çok kanser türü ve tedavi stratejisinde CDK4/6 inhibitörlerinin etkinliğini test eden 100'den fazla aktif klinik çalışma vardır ve gelecekteki kanser tedavisi için bir aday olarak görülmektedir. Daha spesifik olarak, meme kanserinde, CDK4/6 inhibitörlerinin uygulanması, tek başına veya endokrin terapisi veya immünoterapi ajanları ile kombinasyon halinde aktif olarak araştırılmaktadır.

ERα ortak düzenleyicilerindeki (koregülatör) değişiklikler

Genetik değişiklikler, ERα koaktivatörleri ve korepresörler arasındaki dengeyi bozabilmektedir ve kötü prognoz ve endokrin tedavi direnci ile ilişki içindedirler. Tamoksifen, koaktivatör alımını bloke eden ve NCoR1 ve NF1 (nörofibromin) gibi çekirdek kompresörlerin güçlendirilmesini destekleyen bir ERα konformasyonel değişikliğine neden olur. NCoR1 ve NF1 inaktive edici mutasyonlar veya delesyonlar, metastatik ER+ meme kanserinde en sık bulunan genetik değişiklikler arasındadır. Örneğin NF1, GTPaz aktivitesi ve ERα transkripsiyonel korepresör rolünün kaybının birleşik bir etkisiyle endokrin tedavi direncini yönlendirir ve bunların seviyeleri, tek başına endokrin tedavi ajanlarına veya CDK4/6 ya da MEK inhibitörleri ile kombinasyona yanıt ile ilişkilidir (Şekil 3a).

Endokrine dirençli meme kanserine sebep olan epigenetik faktörler

Tüm genom dizileme çalışmaları, epigenetik faktörlerin insan kanserlerinde en yaygın mutasyona uğramış genler arasında olduğunu göstermiştir. Bunlardan inaktive edici mutasyonlar ve SWI / SNF alt birimlerinin kaybı, birçok kanser türünde en sık görülen genetik değişikliklerdir. Meme kanserinde ARID1A'daki fonksiyon kaybına sebep olan mutasyonlar, endokrine dirençli metastatik ortamda artmıştır ve bu da ARID1A mutasyonlu hastalarda SERD’lere zayıf yanıt olarak yansımakla birlikte endokrin direncine aracılık edebileceklerinin düşünülmesine sebep olmaktadır. Mekanik olarak, ARID1A kaybı, kromatin erişilebilirliğini ve luminal hücre kaderini kontrol eden TF'lerin bağlanmasını ve ayrıca ERα ve FOXA1'in kromatine bağlanmasını azaltır (Şekil 4). Uzun süreli ERα baskılamasının, lüminalden bazal fenotip geçişini tetiklemek için ARID1A inaktive edici mutasyonlara sahip klonların ortaya çıkmasına neden olabileceği varsayılmaktadır. Sonuç olarak, endokrine dirençli meme kanserinde artan ARID1A mutasyonlarının sıklığı ve diğer kanserlerdeki yaygınlığı, ARID1A mutant kanserlerine karşı hedeflenen terapötik stratejilere olan ihtiyacı artırmaktadır.

Yumurtalık kanserinde, ARID1A mutasyonları ve EZH2 inhibisyonu, sentetik olarak ölümcüldür, ki HDAC2 inhibisyonu ile daha da güçlenen bir etkisi vardır (Şekil 4). ARID1A’nın eksik olduğu hücrelerde, HDAC2, bu mitojenik yolağın anormal aktivasyonuna yol açan PI3K/AKT sinyalinin bir inhibitörü olan ARID1A / EZH2 ortak hedef genlerine dahil edilir. Bu iki olay, yani ARID1A işlev kaybı ve aktive olan PI3K/AKT sinyali, yaygın olarak endokrine dirençli meme kanseri hücrelerinde gözlenir. Bu nedenle, ARID1A ile mutasyona uğramış meme kanserinde EZH2'yi hedeflemenin, araştırmak için geçerli bir terapötik seçenek olabileceği önerilmektedir (Şekil 4).

Şekil 4: Yeni epigenetik terapötikler için potansiyel hedefler olan tedaviye dirençli ER+ meme kanserinde çeşitli düzensiz epigenetik yollar

Mavi ve sarı paneller: PI3K/AKT yolu DNMT1'i fosforile edebilir, bu da kromatin üzerinde stabilize ederek DNA hipermetilasyonunun sürdürülmesine yol açar. EZH2 ayrıca H3K27me3 genomunu tüketen PI3K/AKT tarafından fosforile edilir. Ek olarak, PI3K/AKT ile KMT2D fosforilasyonu, FOXA1 (ve dolayısıyla ERα) kromatin bağlanmasını azaltan H3K4me1 / 2'yi tüketerek hormon tedavisi direncine yol açar. Bu anormal epigenetik yollar, PI3K inhibitörleri tarafından hedeflenebilir. Ayrıca, DNMT1 stabilizasyonu ve EZH2 inhibisyonu, sırasıyla DNA hipometile edici ajanlar ve HDAC inhibitörleri tarafından hedeflenebilir.

Mor panel: ESR1 promoterına HDAC alımı, H3K27ac'nin azalmasına yol açar, bu da DNMT1 aracılı promoter hipermetilasyonuna ve ESR1 down regülasyonu yoluyla ilaç direncine neden olur. HDAC inhibisyonu (entinostat), HDAC aracılı ESR1 down regülasyonunu tersine çevirmek için kullanılabilir.

Turuncu panel: KDM5 (KDM5A / B), farklı kanser türlerinde terapötik direnç ile ilişkili bir histon H3 lizin 4 demetilaz ailesidir. KDM5 enzimlerinin artan aktivitesi, H3K4me3 seviyelerinde azalmaya ve sonuç olarak artan transkripsiyonel heterojenliğe yol açar. Özellikle, yüksek KDM5B ekspresyon seviyeleri, ER+ meme kanserinde kötü prognoz ile ilişkilidir. KDM5 ailesi üyelerinin aktivitesini modüle etmek için inhibitörler, fulvestrant gibi endokrin terapi ajanlarına yanıtı iyileştirebilir.

Yeşil panel: KMT2C kaybı, ERα'yı AP-1 ile düzenlenen genlere yeniden dağıtarak hormona bağlı olmayan ancak Erα’ya bağımlı transkripsiyonu teşvik eder, bu da SERD'ler (fulvestrant) ve CDK4/6 inhibisyonunun uygulanabilir terapötik seçenekler olabileceğini düşündürür.

Kırmızı panel: ARID1A, SWI / SNF kompleksinin bir bileşenidir ve mutasyonu, lümen hücre kaderini düzenleyen genlerde ERαα ve FOXA1 için sınırlı kromatin erişilebilirliğine yol açar ve aynı zamanda bir lümen fenotipinden bazal benzeri bir fenotipe geçişi teşvik eder. ARID1A mutasyonları EZH2, HDAC, BET ve PI3K/AKT inhibitörleri ile hedeflenebilir.

Endokrin tedavi yolundaki epigenetik yollar

Epigenetik düzensizlik, tümörijenez ve ilaç direncine sebep olan önemli bir faktördür. Bugüne kadar, epi-ilaçlar esasında hematolojik malignitelerle sınırlı kalmış ve solid tümörlerde çok az başarılı olmuştur. Epigenetik yeniden programlamayla ilişkili plastisite, kanser hücrelerinin genel zindeliğini artırır ve özelleştirilmiş kanser tedavisini daha karmaşık hale getirir. Çeşitli preklinik ve klinik kanıtlar, immünoterapi, radyoterapi ve endokrin tedavisi dahil olmak üzere farklı terapötik modalitelerle epid ilaçların sinerjik etkilerini desteklemektedir. Aslında, kromatin düzenleyicilerini hedefleyen küçük moleküllerin geliştirilmesi, mevcut ilaç keşif çabalarının en aktif alanlarından biridir. İlginç bir şekilde, son zamanlardaki çabalar, RNA modifikasyon aletlerinin kanser ilerlemesi ve terapötik direnç için önemli olduğunu ve yeni tedaviler için aday hedefler olarak potansiyellerini ortaya koyduğunu öne sürmektedir.

Ayrıca epigenetik düzensizlik, endokrine dirençli meme kanserinde yaygın bir durumdur. Örneğin, ESR1'in promoter hipermetilasyonu, tamoksifen yoluyla ilerleyen hastaların yaklaşık %20'sinde ERα ekspresyonunun kaybına neden olur. Entinostat (HDACi) ve letrozol (AI), ER− meme kanseri hücre dizilerinde ERα ve aromataz ekspresyonunu eski haline getirebilir, bu da büyüme inhibisyonuna neden olur ve endokrin tedavi duyarlılığını indüklemek için epigenetik müdahalenin etkinliğini gösterir (Şekil 4). Bununla birlikte, restore edilmiş ERα ekspresyonu klinik ortamda hiçbir zaman gözlemlenmemiştir, bu da ESR1 susturmada başka baskılayıcı mekanizmaların rol oynadığını düşündürmektedir.

Tamoksifen dirençli hücreler ayrıca histonların, TF'lerin ve P300 / CBP gibi HAT'lar tarafından katalize edilen ısı şok proteinlerinin (heat shock proteins) artan asetilasyonu ile karakterize edilir. İlginç bir şekilde, kastrasyona dirençli prostat kanserinde, seçici bir katalitik p300 / CBP inhibitörü olan A-485, androjen reseptör transkripsiyon programını inhibe eder. HAT ve HDAC aktiviteleri arasındaki dengenin hedeflenmesinin meme kanserinde ERα aracılı transkripsiyona karşı benzer şekilde etkili olup olmadığı test edilmelidir.

Epigenetik ajanlar ayrıca endokrin tedavisine yanıt olarak hücre ölüm mekanizmalarını aktive eder. Tamoksifen tedavisi, sağkalımı destekleyen ve tamoksifen dirençli meme kanserinin ortaya çıkmasına sebep olan ER+ meme kanseri hücrelerinin otofajisini indükler. Bu fenotip, BCL2'yi down regüle ederek ve pro-apoptotik proteinler BAX ve BAK ekspresyonunu indükleyerek bu hücreleri apoptoza yeniden yönlendiren HDACi ve tamoksifen kombinasyonu ile mücadele edilebilir. Ayrıca, HDACi’ler gibi epigenetik tedaviler, endokrin duyarlılığı yeniden sağlamak için tamoksifen ile kombinasyon halinde umut verici sonuçlar göstermektedir ve şu anda CDK4/6 inhibitörleri ve AI'lar ile kombinasyon halinde klinik deneylerde bulunmaktadır.

Yeni kanıtlar, histon metiltransferazlar gibi epigenetik faktörlerdeki mutasyonların yaygın olaylar olduğunu ve çok çeşitli kromatin düzenleyicileri hedefleyen diğer epi-ilaçların oluşumuna ilginin arttığını da göstermektedir. Örneğin, histon metiltransferaz KMT2C, hormon reseptörü pozitif metastatik meme kanserinde en yaygın olarak mutasyona uğramış dokuz etmen genden biri olarak kabul edilir. KMT2C kaybı, ERa'ya bağımlı gen ekspresyonunun down regülasyonuna ve ERα'nın, hormondan bağımsız büyümeyi sürdürmek için AP-1 ile düzenlenen genlere yeniden lokalizasyonuna neden olur (Şekil 4).

PI3K/AKT aracılığıyla onkojenik sinyallemenin epigenetik denge üzerinde doğrudan bir etkisi vardır, bu da PI3K/AKT inhibitörlerinin epigenetik ilaçlarla kombinasyonunun bir aday terapötik strateji olduğunu düşündürür.

Hücre teknolojilerindeki son gelişmeler, hücreden hücreye değişkenliğin dirence katkısı gibi önemli soruların ele alınmasını sağlıyor. ER+ meme kanserinde, bir H3K4me3 demetilaz olan KDM5B, hücresel transkriptomik heterojenliği düzenler. KDM5B, lüminal ER+ meme tümörlerinde yaygın olarak amplifiye edilir ve aşırı eksprese edilir, bu da endokrin tedavi direncine sebep olan transkriptomik heterojenliğin artmasına neden olur. Bu enzimin inhibitörlerinin, hormona duyarlı ve endokrine dirençli hücre dizilerinde fulvestrant'a duyarlılığı artırdığı da gösterilmiştir, bu da klinik ortamda potansiyel etkinliklerini düşündürmektedir.

Endokrin tedavisi, ER+ meme kanseri mortalitesini ve nüksünü azaltır, ancak maalesef çoğu durumda hastalık tedavi edilemez bir duruma ilerler. Endokrin tedavisinden sonra artan genetik değişiklikler, CDK4/6 veya mTOR inhibitörleri gibi ajanlarla kombinasyon stratejilerinin kullanımını destekler ve bu da dirençle sonuçlanır. Epi-ilaçlar, uyku halindeki hücreleri proliferatif ve terapötik olarak hassas bir duruma yeniden bağlama fırsatı sağlar. Bu ajanların kullanımıyla ilgili çok fazla heyecan olsa da klinik kullanımlarına giden yolda hala birkaç engel vardır. Ne yazık ki klinik sonuçlar, etkinlik ve toksisite açısından klinik öncesi senaryoda üretilen beklentileri karşılamamaktadır. Bu gözlemler, histon ve histon olmayan proteinler dahil olmak üzere birçok substratı olan epigenetik düzenleyicilere atfedilebilir. Kombine terapötik yaklaşımların faydalarını artırmak ve toksisite düzeylerini azaltmak için epi-ilaçların düzenlenmesinin ve dozajının detaylı araştırılması gerekmektedir. Epigenetik değişikliklerin tersine çevrilebilirliği de birincil endişe kaynağı olmaya devam etmektedir çünkü tümör baskılayıcı genlerin yeniden ekspresyonu, epi-ilaçların yokluğunda veya mekanizmaların aşırılığında meydana gelebilir.

Özet ve yanıt bekleyen sorular

Endokrin tedavisinin, hormona duyarlı meme kanserlerinin tedavisinde vazgeçilmez bir seçenek olduğu tartışmasız kanıtlanmıştır. Ancak, görünüşte kaçınılmaz olan dirençli fenotipi hedef almak için yaklaşımlar geliştirmeye yönelik ciddi bir ihtiyaç varlığını sürdürmektedir. Epi-ilaç alanındaki son gelişmeler, meme kanseri de dahil olmak üzere birden fazla hastalığı taramak ve tedavi etmek için epigenetik tabanlı tedavilerin yeni bir çağa girmesinin kanıtıdır. Her yeni araştırmada olduğu gibi bu alandaki çalışmalarda yeni keşiflerin yanı sıra yeni sorular da ortaya çıkarmıştır. İşte yanıt bekleyen birkaç önemli nokta şunlardır;

1. Meme tümörünün kök aldığı hücrenin özellikleri nelerdir?
2. Epigenetik mekanizmalar farklı metastatik bölgelerde klonal seçime aracılık ediyor mu?
3. Mezenkimal boşluğun meme kanserinin ilerlemesindeki rolü nedir? Hangi epigenetik mekanizmalar meme tümörü mikro çevresinin korunmasına sebep olur?
4. Dirençli bir fenotipe doğru seçilimden kaçınma çabalarında kısa vadeli terapötik stratejiler tasarlamak için epigenetik değişikliklerin dinamik doğasından yararlanabilir miyiz, yoksa epi-ilaçların altında yatan mekanizmalar da direncin ortaya çıkmasına sebep oluyor mu?
5. Hastalığın ilerlemesini ve tedaviye yanıtı izlemek için epigenetik imzaları kullanabilir miyiz?