Giriş

Melanomalar, pigment oluşturan hücrelerin (melanositler) malign transformasyonundan oluşurlar ve en agresif ve tedaviye dirençli insan kanserlerinden biridir (1). Transformasyon olasılığı düşük olmasına karşın hızlı büyüme ve sistemik yayılma özelliği gösterirler. Sınıflandırmaları, hücresel fenotiplerini, çoğalma yeteneklerini ve uygun tedavi opsiyonlarını belirleyen ayırıcı mutasyon profillerine göre yapılır. Tüm melanomaların %5-12’si penetransı yüksek, kısmen orta ve düşük riskli germline gen mutasyonları ve polimorfizmleri içerir (2). Diğer kanser türlerinde olduğu gibi, melanomlar da çeşitli protoonkogenlere ek fonksiyon kazandıran mutasyonlar ya da tümör baskılayıcı genlerin işlev kaybetmesine neden olan değişimler nedeniyle gelişir. Melanomagenezde Şekil 1’de gösterildiği gibi NRAS, BRAF, KIT gibi onkogenlerinin aktivasyonları, CDKN2A, PTEN ve p53 gibi tümör baskılayıcı genlerinin inaktivasyonlarının yanı sıra, epigenetik değişimler de (tümör baskılayıcı genlerin hipermetilasyonu ya da onkogenlerin hipometilasyonu) etkili olabilmektedir. MikroRNA’ların ifadelerinin artışı ya da azalması ile tümör baskılayıcı genler ya da onkogenlerin ifadeleri değişebilmekte, bu durum da melanom gelişimine katkı sağlayabilmektedir (3). Malign melanomu ailesel geçiş gösteren ve göstermeyen olarak sınıflandırdığımızda, yaklaşık %10 kadarının kalıtsal olduğu ortaya çıkmaktadır. Genom analiz çalışmaları ile hangi kromozom ve gen bozukluklarının melanoma neden olduğunu ve bu hatalara sahip bireylerin melanoma yakalanma riskleri öngörebilmektedir (4-6). Aile çalışmalarında bağlantı analizi sonuçlarına göre, 1p36 (7) ve 9p21 (8) bölgelerindeki genetik değişimler melanoma kalıtsallığı ile ilişkilendirilmiştir.

Hücre Döngüsü Düzenleyicileri

Hücre döngüsünü düzenleyen proteinler her kanserde olduğu gibi malign melanomda da ilgi odağıdır. CDKN2A geninin fonksiyon kaybıyla ilişkilendirilen germline ve sporadik mutasyonları ailesel melanomda sıklıkla gözlenir. 9p21’de yer alan CDKN2A proteini hücre döngüsünün negatif düzenleyicilerinden biridir. Bu protein düzgün çalışmadığında hücre döngüsünün pozitif düzenleyicileri aktifleşir (9,10). CDKN2A lokusu dört ekzondan oluşan ve alternatif ekzon kesip-birleştirme işlemi nedeniyle p16INK4a ve p14ARF olmak üzere iki farklı protein kodlayan bir gen bölgesidir. Her iki proteinin de tümör baskılama, hücre döngüsünü yavaşlatma ve apoptozis sürecinde rolleri vardır. P16INK4a, CDK4/6’ya bağlanarak, inhibe eder. Böylece retinoblastoma (RB)-1 tümör baskılayıcı proteini CDK4/6 kompleksi tarafından fosforile edilemez. Normalde RB’nin hiperfosforilasyonu, hücre döngüsünde bir S faz pozitif düzenleyicisi olan E2F1’in serbest hale geçmesine neden olur. Ancak, RB fosforillenmezse, E2F1’e bağlı kalacak, bu durumda da E2F1, G1-S geçişini sağlayan genlerin transkripsiyonunda görev alamayacaktır. P16INK4a kaybı hücre döngüsünün kontrolden çıkmasını sağladığından, tümör gelişimini pozitif yönde etkileyecektir. P16INK4A ifadesinin ortadan kalkması epigenetik olarak CDKN2A’nın metilasyonuyla da gerçekleşebilir (11). Diğer taraftan p14ARF, p53’ün negatif düzenleyicisi olan MDM2 proteinine bağlanıp, parçalanmasını kolaylaştırmaktadır. Yani p14ARF olmadığında, p53 destabilizasyonu gelişmektedir (12,13). p14ARF delesyonu nedeniyle MDM2 aktivasyonu p53 proteininin down-regülasyonu ile sonuçlanmaktadır. Ayrıca CDKN2A lokusu olmayan farelerde, HRAS, NRAS gibi genleri aktifleştirici mutasyonlar gelişebilmektedir (14). Yaptığımız bir çalışmada p16INK4A lokusu olmayan B16F10 hücre hattında ve bu hücrelerle oluşturulan C57BL6 fare allograft modelinde proliferasyon, CDK inhibitörü flavopiridol ile engellenmiş ve hücreler apoptozise yönlendirilmiştir (15). Bu germ hücre mutasyonlarına ilaveten melanomlarda MDM2, CDK4 ve CCND1 amplifikasyonları da gözlenmiştir (16,17). CDK4 amplifikasyonları akral ve mukozal melanomda, CCND1 amplifikasyonları ise akral, mukozal ve CSD (chronically sun-damaged) melanomda RB yolağını etkilemektedir (18). DNA onarım mekanizması, apoptozis, hücre döngüsü kontrolü gibi görevleri olan p53 geninin mutasyonları tüm diğer tümörlerin aksine, melanomda nadirdir. p14ARF ya da p16INK4A aktivitesinin olmaması, p53 aktivitesinin de ortadan kalkmasına neden olmaktadır. Gen mutasyonları gözlenmese de, p53 protein inaktivasyonu melanomda önemli bir basamaktır (19).

c-KIT Gen Düzensizlikleri

Akral, mukozal ve CSD melanomlarda c-KIT mutasyonları ya da amplifikasyonları gözlenebilmektedir. c-KIT, MAPK ve PI3K-AKT sinyal yolaklarını aktifleştiren, kök hücrelerde ifadelenen reseptör tirozin kinazlardan biridir. Melanosit farklılaşmasında ve göçünde görev aldığı düşünülen c-KIT, hücre çoğalmasında rol oynamaktadır. Melanomda 4q11’de yer alan KIT lokusunun mutasyonlarına sıklıkla rastlanılmaktadır, ancak mutant protein tirozin kinaz inhibisyonuna cevap vermekte, MAPK, PI3K-AKT ve STAT sinyallerini inhibe etmekte ve hücreyi apoptozise yönlendirmektedir (20). Bununla birlikte c-KIT amplifikasyonu ya da mutasyonu akral (%36), mukozal (%28) ya da CSD (%28) alt tiplerine göre de değişebilmektedir (21). Farklı toplumlardan elde edilen KIT mutasyon analizi verileri, popülasyonlara göre mutasyon oranının değişken olduğunu göstermektedir (22).

MAPK Sinyal Yolağı ve BRAF Mutasyonları

MAPK yolağı temelde, RAS, RAF, mitojenle aktive protein kinaz (MEK) ve ekstraselüler sinyalle düzenlenen kinaz (ERK) proteinlerinin görev aldığı bir sinyal yolağıdır ve pek çok tümörde RAS ya da RAF ailesi mutasyonları nedeniyle aktiftir. RAF kinaz ailesi üyelerinden biri olan BRAF (v-Raf murine sarcoma viral oncogene homolog B) mutasyonlarının keşfi melanom araştırmalarının ilerlemesine çok büyük katkı sağlamış ve genellikle erken evre melanomlarla ilişkilendirilmiştir (23). 7q34’de lokalize olan BRAF geninin genellikle 15. ekzonunda görülen mutasyonlar, insan melanom tümörlerinin yaklaşık %50’sinde, kutanöz melanomdan türetilmiş hücre hatlarının ise yaklaşık %80’inde görülmüştür (24). BRAF mutasyonları genellikle kronik güneş hasarına bağlı olmayan melanomlarda gözlenmektedir. En sık rastlanılan mutasyon ise BRAF proteininin 600. kodonunda valinin glutamik asite (V600E) dönüşümüdür. Bunun dışında yine 600. kodonda valinin lizin, aspartik asit ya da arjinine dönüşümü de gözlenmiştir. Normalde KRAS tarafından kontrol edilen BRAF bu moleküler değişimlerle kontrolden çıkar ve KRAS’tan uyarı gelmeden de aktif durumda kalır. Bu mutasyonlar BRAF’ın kinaz aktivitesinin yaklaşık 200-400 kat artmasına ve RAS-RAF-MEK-ERK yolağının sürekli aktif kalmasına neden olmaktadır (25). Bununla birlikte BRAF mutasyonları melanositik nevilerde de yüksek sıklıkla gözlenmiştir (26-28). Bu BRAF’ın erken melanomagenezdeki rolünü açık bir şekilde göstermektedir (29).

BRAF mutant melanomda seçici BRAF inhibitörlerinin (SBI) başarısına rağmen, bu inhibitörlere karşı pek çok moleküler direnç mekanizması gelişebilmektedir. Bu direncin nedeni BRAF geninde oluşan ikincil mutasyonlar, RAS aracılı MAPK ya da reseptör tirozin kinaz aracılı alternatif sağkalım yolaklarının aktivasyonu olabilmektedir (30). Örneğin; melanom hücresinde NRAS ya da MEK1 gibi yeni mutasyonların gelişmesi, PDGFRb ya da IGFR upregülasyonu SBI’ya direnç gelişimini ve MAPK sinyalleşmesinin aktifleşmesini sağlamaktadır (30,31). MAPK yolağının bir üyesi olan MEK proteininin inhibisyonu BRAF V600E mutant melanomda alternatif bir tedavi yöntemi olabilmektedir (32). Melanom hücre hatlarında MAP3K5, MAP3K9 gibi genlerin protein kodlayan bölgelerinde de mutasyonlar belirlenmiştir. Bu proteinlerin kinaz bölgesindeki mutasyonlar aktivite ve fonksiyon kaybına neden olabileceği gibi, bazı mutasyonlar da ilaç direncinin gelişimine katkı sağlayabilmektedir (33). MEK1 ve MEK2 serin-treonin kinazlar RAF proteininden aldıkları sinyalleri hücre içi hedeflerine iletmekle görevlidirler. Kutanöz melanomların yaklaşık %6’sında MEK1/2 mutasyonları gözlenmektedir. Bu mutasyonlar nedeniyle BRAF ve MEK inhibitörlerine direnç gelişebilmektedir (34-36).

RAS Ailesi

Küçük G proteinleri olan RAS ailesi (HRAS, KRAS ve NRAS), hücre dışı büyüme faktörlerinden aldıkları sinyalleri hücre içi hedef moleküllere iletirler (37). Solid tümörlerde görülenin aksine, melanomlarda KRAS mutasyonları daha az sıklıkla gözlenmektedir. RAS genleri arasında, melanomda en sık mutasyonuna rastlanılan NRAS’tır. NRAS mutasyonları, kutanöz melanomun %20’sinde, akral melanomun %10’unda, mukozal melanomun yaklaşık %5-10’unda görülmektedir (38). NRAS hedeflenmesi zor bir protein olduğundan, mutasyon nedeniyle gelişen aktivasyonu azaltmak için protein sentez sonrası modifikasyonlarını değiştirerek, zara yerleşimi engellenmeye çalışılmış ancak klinikte başarılı olunamamıştır (39). NRAS mutasyonları proteinin G12, G13 ve Q61 aminoasitlerinde olmaktadır ve BRAF mutasyonu ile birlikte görülmemektedir (40). HRAS aktivasyonu ile birlikte CDKN2A ve/veya p53 mutasyonu olduğunda, farede metastatik olmayan melanom gelişmektedir (41,42). Öte yandan NRAS aktivasyonu ve CDKN2A mutasyonu birlikteliğinde ise yüksek metastaz özelliği olan melanom gelişmektedir (43). BRAF ve NRAS mutasyonu olmayan hücre hatlarında yapılan bir başka çalışmada ise, NF1 (nörofibramatozis 1) protein aktivasyonunun kaybolduğu gözlenmiştir. NF1, RAS-GTPaz aktivitesi olan bir proteindir ve RAS sinyalini kapatarak tümör baskılayıcı rol oynamaktadır (44). Bazı malign melanom hücre hatlarında NF1 mutasyonlarına rastlanmıştır (45). Ülkemizde Ege Bölgesi’nde 106 hastada yapılan bir çalışmada ise BRAF (%42,5), NRAS (%15,1), ve CDKN2A (%13,2) mutasyonları belirlenmiştir (46).

PI3K/AKT Sinyal Yolağı Düzensizlikleri

Alternatif sağkalım yolaklarından biri olan PI3K yolağının melanomda düzensiz çalıştığı bilinmektedir. PI3K/AKT yolağı sağkalımın yanı sıra hücre büyümesi, çoğalması, farklılaşması, hareketliliği gibi pek çok fonksiyonu olan bir sinyal mekanizmasıdır. Fosfataz ve homolog tensin (PTEN) tümör baskılayıcı geni, PI3K/AKT yolağı aracılığıyla hücre büyümesi, adezyon ve sağkalımını düzenleyen bir fosfataz proteini kodlar. PTEN proteini; fosfatidilinozitol (3,4,5)- 3 fosfatı (PIP3), fosfatidilinozitol (4,5)-2 fosfata (PIP2) çevirerek, PI3K’nin tersi yönde çalışır. Reseptör tirozin kinazların aktivasyonu sonrası, hücre yüzeyinde bulunan büyüme faktörleri hücre içi PIP3 düzeyinin artmasını sağlar. PIP3 artışı ise PDK1 aracılığı ile bir serin/treonin kinaz olan AKT’nin fosforilasyonuna neden olur. AKT; pek çok kanserde hücre büyümesi ve canlılığını düzenleyen bir onkogendir (47). Primer ve metastatik melanom ve displastik nevuslerde de AKT aktivasyonunun arttığı ve p-AKT ifadelenme derecesinin melanom invazyon ve progresyonuyla ilişkili olduğu gözlenmiştir (48). Öte yandan PI3K’nin p110 alfa katalitik alt ünitesini kodlayan PIK3CA mutasyonlarına kutanöz melanomda nadiren (%2-4) rastlanmaktadır (49). PI3K/AKT yolağının sürekli aktif kalmasını sağlayan PTEN kaybı ise melanomlarda yaklaşık %10-30 sıklıkla görülmektedir (50). NRAS ve BRAF mutasyonları ile de birlikte görülebilen PTEN kaybı, melanom hücre hatlarında inhibitörlere direnç gelişimini sağlamaktadır (51). Malign melanomda insanda 10q’da lokalize olan PTEN lokusununda nokta mutasyonlarının aksine, genellikle heterozigosite kaybı (LOH-Loss of Heterozygosity) %20-30 oranında gözlenmektedir (52-54). Bununla birlikte epigenetik değişimlerle PTEN promotorunun kapatılmasıyla, PTEN geninin ifadelenmediği gözlenmiştir (55). PTEN kaybı olan melanom hücrelerinde PTEN ifadesi sağlanarak, AKT’nin aktifleşmesi, hücre büyümesi ve pek çok onkojenik sinyal engellenmiştir (54). İnsan melanom hücre hatlarıyla yapılmış bir çalışmada PTEN delesyonu ve NRAS mutasyonu birlikteliğine de rastlanılmazken, PTEN delesyonu ve BRAF mutasyonu birlikteliği gözlenebilmektedir (56,57).

MITF Aktivasyonu

MEK-ERK’ten aktivasyon sinyalini alan MITF geni melanosit faklılaşması ve pigment hücrelerinde melanogenez enzimlerinin ifadelenmesinden sorumlu bir transkripsiyon faktörü kodlar (58). Melanomda soy bağımlı bir onkogen örneğidir ve HIF1A, melastanin, AIM1, VMD2, c-Met, prostaglandin D2 gibi pek çok farklı proteinin transkripsiyonunda görev alır (29). Aynı zamanda melanom kök (öncül) hücrelerinin gelişimi ve sağkalımında rol oynadığı düşünülmektedir MITF amplifikasyonunun, BRAF mutasyonu, p16INK4A kaybı ve metastatik melanomla ilişkili olduğu ve hasta sağkalımını düşürdüğü bilinmektedir (59). Primer ve metastatik melanomlarda MITF somatik nokta mutasyonlarına sık rastlanmamaktadır (60).

GNAQ ve GNA11 Mutasyonları

Uveal melanomlarda gözlenen GNAQ ve GNA11 mutasyonları farede hiperpigmentasyon ve dermal melanositoz ile ilişkilendirilmiştir. GNAQ varyantları protein kinaz C ve MAPK yolağını aktifleştirmekte ve hücreyi MEK inhibisyonuna duyarlı hale getirmektedir (61-63). Bu mutasyonların aktifleştirdiği MAPK yolağının inaktif hale getirilmesi hücre çoğalmasını azaltırken, hücre ölümünü artırmaktadır (64).

Sonuç

Malign melanomun oluşumu ve ilerlemesinin temelinde yatan moleküler değişimlerin iyi anlaşılması, erken tanıda ve bu hastalığa karşı geliştirilen tedavi yaklaşımlarının etkinliğinde çok önemlidir. Bu derlemede bahsedilen onkogen ve tümör baskılayıcı genlerdeki düzensizlikler hücre döngüsünü ve sinyal yolaklarını etkilemekte, bu durumda melanom oluşumuna ve ilerlemesine katkı sağlamaktadır. Bununla birlikte sadece mutasyonlar değil, epigenetik değişimlerde göz ardı edilmemesi gereken diğer bir yaklaşımdır. Günümüzde bu değişimlerin sadece birini hedeflemektense birkaç yolağı hedefleyerek melanoma hücresinin proliferasyonunu durdurmak daha akılcıl bir seçenek haline gelmiştir.