Tümör markerleri

Moleküler patoloji, birçok hastalığın moleküler düzeydeki niteliklerini açıklar.[1] Moleküler patolojinin önemli atılımı “tümör markerleri”nin bulunmasıyla gerçekleşti. Onkolojik patolojiye özgü markerlerin nitelikleri, tümör hücrelerinin kaynaklandıkları ya da taklit ettikleri normal hücrelerin içerikleri ya da ürettikleri maddelerin niteliklerinden farksızdır, farklılık niceliktedir. Markerlerin çoğu protein niteliğindedir. Gen mutasyonlarının belirteci olan markerler ise genlerin ya da DNA yapısındaki değişmelerin belirlenmesi ilkesine dayanır (genomik markerler). Enzimler, onkogenler, tümörlere özgü antijenler, proliferasyon markerleri ve tümör süpressör genleri immunohistokimyasal yöntemlerle gösterebildiğimiz tümör markerlerinin başlıcalarıdır.[2][3]

Onkolojik patolojideki uygulamaların çok önemli yararları vardır:

• İndiferansiye tümörlerin tanısı kolaylaşır;
• Tümörlerin sınıflandırılması kolaylaşır (örneğin lenfomalar gibi kimi tümörler alt gruplara ayrıldığında daha özgün tedaviler uygulanabilmekte);
• Klinikte primeri saptanamayan metastazların primeri belirlenebilir;
• Tümör tedavisinde uygulanacak yöntem, tedaviye yanıt ve prognoz izlenebilir;
• Tümörlerin agresyon potansiyeli saptanır.

Patoloji, markerler genellikle dokularda arar. Klinikte ise kan, idrar, dışkı, viseral boşluklardaki sıvılarda belirlenmeye çalışılır. Serolojik yöntemlerle saptanan markerler, tümör tanısı için yapılan biyopsilerden alınan doku örneklerindeki markerlerin yerini dolduramaz. Histopatolojik olarak tümör/kanser tanısı konulmamış olgulardaki kan, idrar, dışkı, vb markerler ancak bir uyarı olarak algılanır. Serolojik yöntemlerle incelenen markerler biyopsi ile tanısı konulmuş bir kanser olgusunda, uygulanan tedavi yönteminin başarısını ve prognozu izlemekte yardımcı olabilmektedir.[1]

Prens Frederick’e yapılan larinks biyopsisi ile başlayan cerrahi patolojinin ilk uygulamasından bugüne dek özellikle tümör immunohistokimyasına özel bir önem verilmiştir (kesitler Virchow tarafından incelenerek rapor edilmiştir). Meme kanseri, akciğer kanseri, prostat kanseri, lenfomalar, beyin tümörleri gibi olgular ile ilgili araştırmalarla ilgili sunumlar bilimsel dergilerin ve toplantıların ana konuları olma önceliğini sürdürmektedir.[1][4]

Genomik markerler

DNA'daki, kromozomlardaki, onkogenlerdeki ve tümör süpressör genlerindeki değişikliklerin saptanmasında kullanılırlar.[5][6][7][7][8][9]

1.1. DNA aneuploidy: Bir hücredeki DNA içeriğinin değişmesi, o hücrenin genetik davranışlarının değişmesi anlamına gelir. Normal hücreler -DNA içeriği de normal olduğu için- genetik açıdan duragan (stabil) hücrelerdir. Buna karşın kanser hücreleri -DNA içeriğinin değişmesi nedeniyle- genetik açıdan değişken (labil) bir nitelik kazanır.

Ağız mukozasının skuamöz hücreli karsinomlarında "flow cytometry" ve "image cytometry" yöntemleriyle DNA içeriği belirlenerek hastalığın prognozu ile ilgili verilere ulaşılır. Örneğin, DNA içeriği normal olan lezyonlarda kanserleşme riskinin az, aberan DNA içeriği bulunanlarda ise yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu yöntem, invazif karsinoma değişme eğilimi gösteren prekanseröz lezyonların prognozunu önceden kestirebilmekte yararlı olmaktadır.

Klinik uygulamada insizyon biyopsisi yapmadan, fırça (brush) ya da yüzey kazıması yöntemleriyle alınan örneklerdeki başarı oranının %97’nin üzerinde bulunması önemli bir kazanımdır.

1.2. Heterozigositenin yitirilmesi: bir kromozom çiftindeki genomik materyallerden birinin yitirilmesidir. Kromozomlardaki heterozigositenin yitirilmesi tümör süppressör genlerinde olumsuzluklara ve inaktivasyona neden olır. İnsan organizmasındaki kanserlerin çoğu tümör süpressör genlerindeki bozuklukların sonucudur. Kromozomların 3p, 4q, 8p, 9p, 13q ve 18 q kollarının yitirilmesi oral prekanseröz ve kanseröz lezyonların oluşmasına yol açabilmektedir. Prekanseröz lezyonlarda heterozigosite yitirilmesi kanserleşme eğiliminin erken belirtisi olarak kabul edilir; 3p ve 9p kollarının yitirilmesi, kromozomların öteki kollarından herhangi birinin yitirilmesine oranla yaklaşık 4 katı daha fazla etkindir. 3p, 4q ve 9p kollarına ek olarak başka bir lokusun da yitirilmesi kanserleşme olasılığını 33 kat arttırmaktadır. 3p, 4q ve 9p kollarının yitirilmesi özellikle ağız tabanı, dil kenarları ve yumuşak damak karsinomlarında sık rastlanan bulgulardandır. 4q kolunun yitirildiği olgularda tümörün daha progressif geliştiği gözlenir.

1.3. p53 (P53): hücrelerin proliferasyonunu denetleyen, otonomi eğilimi gösteren hücrelerin ortadan kaldırılmasını ve böylece tümör oluşumunu engelleyen bir TP53 ailesine özgü bir gendir (tümör geni). Bu genin kodladığı protein (p53 proteini) öncelikle hücrelerin genetik yapısını etkileyebilecek zararları önler ve hücredeki genetik yapı bozukluklarını düzeltme çabası gösterir. Yapı bozukluklarını düzeltme çabası yetersiz kalırsa genetik yapısı bozulan hücrenin ortadan kaldırılmasına çabalar. p53 proteini niceliği normal hücrelerde ve displastik epitel hücrelerinde immunohistokimya yöntemleriyle gösterilemeyecek kadar azdır. p53 artışı (mutasyon) prekanseröz lezyonlardaki kanserleşme eğiliminin erken bulgularındandır.

Mutasyona uğrayan p53 proteini tümör hücrelerini etkileyebilme gücünü yitirir. Kanserli dokularda mutasyonlu p53 yığılması immunohistokimya yöntemleri ile kolayca gösterilebilen ve ayırıcı tanı yöntemi olarak kullanılan değişikliklerden biridir.

Eritroplakilerde ve skuamöz hücreli karsinomların erken evresinde mukozanın parabazal hücrelerinde p53 yığılması saptanır.

Dokularda mutasyona uğramış p53 proteininin gösterilmesi önemli bir histopatolojik bulgu olsa da tek başına değerlendirilmemeli, ayırıcı tanıda yararlı başka yöntemlerle birlikte uygulanmalıdır.

Ağız mukozasının skuamöz hücreli karsinomlarında p53'ün Ki-67 ile birlikte pozitif olması tümörün progresyonu, histolojik grade'i ve metastaz eğilimi ile uyumludur.

Yaşlılarda ağız mukozası p53 düzeyleri artar.

1.4. p63: p53 gibi TP53 ailesinin bir başka üyesi olan p63 proteini ile ilgili araştırmaların sonuçları da prekanseröz lezyonların kanserleşme eğilimi konusunda bilgi verebilir. Normal epitelin bazal hücrelerinde saptanan p63, displastik değişiklikler gösteren olgularda parabazal ve spinal hücrelerde de bulunur. Ağır displazilerde displazinin olduğu her kesimde, CIS olgularında ise tüm katmanlarda pozitif boyanma izlenir, özgün bir anlamı yoktur.

Diferansiyasyon markerleri (ABO)

Prekanseröz ve kanseröz hücrelerdeki diferansiyasyon düzeyinin belirlenmesinde kullanılan yüzey antijenleri ve keratin belirteçleridir.[2][10][11]

2.1. Yüzey antijen markerleri: hücre yüzeylerine bulunan, kan grupları ile doku gruplarını belirleyen antijenlerdir (doku-kan grupları antijenleri, ABO antijenleri, Lewis ve T/Tn sistemleri ). Bu tür antijenler ağız mukozasındaki çok katlı yassı epitel hücrelerinin yüzeylerinde de bulunurlar. Kanserleşme eğilimi gösteren epitel hücrelerinde diferansiyasyon yetersiz olduğu için yüzey antijenlerinin sentezi de bozulur. Sentezi bozulan yüzey antijenleri ya tümüyle kaybolur ya da bulunmamaları gereken hücrelerin yüzeylerine saptanırlar. İmmunohistokimya teknikleri prekanseröz ve kanseröz lezyonların çok erken dönemlerinde saptanan yüzey antijeni bozukluklarının belirlenmesinde kullanılır. Örneğin, prekanseröz bir lezyonun hücrelerindeki doku-kan grubu A antijeninin yokluğu, kanserleşmenin çok önemli bir habercisidir. Kanser hücrelerindeki doku-kan grubu A ve B antijenlerinin yokluğu ise, tümördeki güçlü invazyon yeteneğinin ve kötü prognozun göstergesidir.

2.2. Keratin markerleri (sitokeratinler): displastik lezyonlardaki diferansiyasyon bozukluklarını gösteren belirteçlerden biridir. Monoklonal ve poliklonal keratin antikorlarının kullanıldığı boyama teknikleri skuamöz hücreli karsinomların belirlenmesinde önemli bir yer tutar. Özellikle monoklonal antikorlarla boyanan skuamöz hücreli karsinomlarda keratin proteinlerinin dağılımındaki düzensizlik patognomonik bir bulgudur.

Keratin skuamöz (çok katlı yassı) epitel hücrelerinin hücre iskeletini oluşturan proteinlerdendir (cytokeratin). Bilinen 20 adet keratin vardır (CK1-CK20). Malign değişmelerle birlikte hücre iskeletinde bulunan keratin proteinlerinin tipinde ve dağılımında değişiklikler saptanır. Normal koşullarda bazal tabaka hücrelerinde bulunan CK5/CK14 ikilisi displastik değişiklikler gösteren epitelde parabazal ve spinal hücrelerde saptanır. Spinal hücrelerde ve keratinleşme alanlarında bulunan CK4/CK13 ile CK1/CK10 ikilileri ileri displazilerde tümüyle kaybolurlar. CK8/CK18 ikilisi displastik değişikliklerin bulunduğu alanlarda pozitif sonuç verebilir. CK19 normal epitelin bazal tabaka hücrelerinde görülürken orta-ileri derecede displazilerde ve CIS'da bazal tabakanın yanı sıra suprabazal hücrelerde de pozitif sonuç verir. Hücre pleomorfizmi arttıkça tümör hücrelerindeki CK19 niceliğinin de arttığı görülür. İlginç olan, CK19' un gingivitisli bölgelerdeki dişeti epitelinde diffuz bir dağılım göstermesidir.

Bir başka bulgu CK4, CK13, CK1 ve CK10 gibi diferansiyasyon belirteçlerinden yararlanarak grading yapılabileceğidir. Ağır epitel displazilerinde ve az diferansiye tümör hücrelerindeki yoğun boyanmalar, hücrelerdeki diferansiyasyon ve matürasyon bozulmasının göstergesidir.

Proliferasyon markerleri (Kİ67)

Epitel hücrelerindeki çoğalma hızının saptanmasında kullanılan belirteçlerdir. Hücre siklusunu kontrol eden siklinler (cyclin) ile kinase enzimleri (CDK) hücrelerin gereğinden fazla çoğalmalarını engeller. Genetik yapısı bozulan hücrelerin proliferasyonu kontrol edilemez. p53 proteini ile ilgili olan p21 sikline bağlı kinaze inhibitörlerinden biridir; p21 düzeyi arttıkça tümörün büyümesi hızlanır, agresyonu artar, prognoz kötüleşir. Histokimyasal yöntemlerle incelenen prekanseröz lezyonlardaki Cyclin (cyclin D-1) ve CDK düzeylerindeki azalma kanserleşme eğiliminin göstergelerinden biridir.[7][12]

Ki-67 gibi bir progresyon belirteciyle birlikte uygulanarak yapılan değerlendirmelerin sonuçları lezyonun prognozuyla ilgili mikroskopik yorumların daha kolay yapılabilmesini sağlar.

Progresyon markerleri

Genellikle tümörlerde bulunan ve bir tümörün progresyonuyla ilgili ipuçları veren maddelerdir.[2][3][13]

Survivin birçok tümörde bulunan bir apoptozis inhibitörüdür. Ağız mukozası-nın prekanseröz lezyonlarında survivin saptanması invazif karsinoma dönüşme eğiliminin erken belirtisidir. İnvazif karsinomların tümünde survivin pozitiftir.

Ağız kanserlerinin progresyonunda hücre proliferasyonundaki artış kadar apoptozis düzeninin bozulması da etkilidir; apoptozis süpresyonunu (bcl-2) ve diferansiyasyonu (pozitif Ki-67) belirlemede yardımcı olan teknikleri değerlendirmek progresyonu belirleme çabalarına yardımcı yöntemlerdir.

Tumor growth factor (TGF), tümör progresyon belirteçlerine bir başka örnektir, Skuamöz hücreli karsinom niteliği kazanmış olgularda, özellikle periferik kesimlerindeki güçlü TGF-alpha varlığı tümörün agresyonu ile ilgili ipuçları verebilir.

CD44v9 niceliğindeki azalma skuamöz hücreli karsinomların lenfatik yolla metastaz yapma eğilimini belirlemede kullanılan bir belirteçtir.

MUC1 tümörlerde bulunan, müsine benzer özellikler taşıyan glikoproteindir. Ağız mukozası lezyonlarında MUC1 bulunması prekanseröz ve kanseröz lezyonların varlığını gösterir. Skuamöz hücreli karsinomlarındaki hücre membranına özgü MUC1 niceliği arttıkça, tümörün invazyon ve metastaz gücünün de arttığı belirlenmiştir.

İncelenen kesitlerde CXCL13 (chemokine ligand-13) saptanması kemik invazyonu ve osteolizis belirteci olarak anlamlıdır.

Hücre proliferasyonlarında, diferansiyasyonunda ve apoptozis sürecinde önemli işlevleri olan mikroRNA’lar (miRNA)  son yıllarda kimi kanserlerin prognoz ve agresyon belirteci olarak önemli katkılar sağlamaktadır. Oral skuamöz hücreli kanserlerde miR-21 öne çıkar, miR-205 ise skuamöz hücreli malign olgularda olduğu kadar benign olgularda da pozitiftir.

Adhezyon markerleri

Moesin, aktin filamentlerini hücre yüzeyine bağlayarak hücrelerin birbirine yapışmalarını sağlayan bir yüzey komponentidir. Normal ağız mukozasında ve deride sağlıklı bazal ve spinal hücrelerin yüzeyini kuşatır. Displastik değişiklikler gösteren epitel hücrelerinin yüzeylerindeki moesin niceliği stratum corneum katmanına yaklaştıkça azalır. Skuamöz hücreli karsinom hücrelerindeki moesin yerleşimi intrasitoplazmik nitelik gösterir, hücre yüzeylerinde yoktur. Bu nitelik tümör hücreleri arasındaki bağlantı yetersizliğinin en önemli nedenlerinden biridir.[3][4]

Angiogenezis markerleri

Angiogenezis kapiller damarların yerel proliferasyona bağlı damarlanma artışı olgusudur. Kanserlerin büyük bir bölümünde angiogenezisi uyaran G-CSFR (granulocyte-stimulating factor receptor), VEGF (vascular endothelium growth factor) ve PD-ECGF (platelet-derived endothelial cell growth factor) gibi çeşitli faktörlerin üretildiği saptanır.  Etkin faktörlerin gücü oranında tümör çevresindeki damarlanma artar.  Başlangıçta periferik alanlarda beliren damar artışı tümör büyüdükçe kitlenin içlerine dek ilerler. Yeni oluşan kapillerlerin kimi segmentlerinde lümenleri tümör hücrelerinin döşediği saptanır.[1][2][3][4][14][15]

Epitelyal displazilerde ve skuamöz hücreli karsinomlarda özellikle G-CSFR'nin varlığı saptanır. G-CSFR'nin yoğunlaştığı bölgelerde, endotel hücrelerine özgü bir glikoprotein olan CD34 ile prolifere olan hücrelerdeki çekirdek antijeninin (PCNA) varlığı güçlü angiogenezisin belirteci olarak kabul edilmektedir.

Endotel yüzey adhezyon molekülleri (CD31, CD13/APN) ve hücre yüzey proteinleri (integrin) ile yapılan araştırmalarda displastik değişiklik gösteren hücrelerin progresyonu ile ilgili önemli ipuçları belirlenmiştir.

Tümör angiogenezisinde mast hücrelerinin de önemli etkisi bulunur; intratümöral mast hücresi yoğunluğu angiogenezisin ve invazif karsinoma dönüşme eğiliminin önemli bir bulgusu olarak kabul edilmektedir. Tümörü kuşatan alanlardaki mast hücresi yoğunluğu ise bağ dokusu yıkımının ve invazyon gücündeki artışın göstergesidir.

IL-8 akut yangılarda nötrofil kemotaksisine ve endotel proliferasyonuna neden olan bir sitokindir. Skuamöz hücreli karsinomlarda (özellikle en agressif kesimlerinde) tümör hücrelerinin ürettiği güçlü IL-8 varlığı saptanır. Tümör hücrelerinden kökenli IL-8 vasküler proliferasyonu hızlandıran bir başka faktördür. İnfiltrasyon alanlarındaki fibrin niceliği arttıkça tümör hücrelerinin daha fazla IL-8 ürettiği saptanmıştır.

Lenf damarlarının proliferasyonu (lenfangiogenezis) tümör hücrelerinin lenfojen yayılmasını kolaylaştırması nedeniyle kan damarlarının proliferasyonu kadar önemlidir. Tümörde ve lenfatiklerin endotel hücrelerinde saptanan VEGF-C (vascular endothelium growth factor) lenfangiogenezisi uyaran önemli bir faktördür. Lenf damarlarının proliferasyonu tümörün periferik kesimlerinde daha belirgindir.

Kaynakça

1. Coleman WB, Tsongalis GJ. Molecular Pathology: The Molecular Basis of Human Disease. Academic Press, San Diego-Oxford, 2009
2. Lindblom A, Liljegren A. Tumor markers in malignancies. Br Med J, 320: 424-427, 2000
3. Coleman WB, Tsongalis GJ. Diagnostic Molecular Pathology, A Guide to Applied Molecular Testing. Elsevier Academic Press, Amsterdam, 2017
4. Sharma S. Tumor markers in clinical practice: General principles and guidelines. Indian J Med Paediatr Oncol, 30: 1-8, 2009
5. Sudbö J, Bryne M, Johannessen AC, Kildal W, Danielsen HE, Reith A. Comparison of histological grading and large-scale genomic status (DNA ploidy) as prognostic tools in oral dysplasia. J Pathol, 194: 303-310, 2001
6. Maraki D, Becker A, Boecking A. Cytologic and DNA-cytometric very early diagnosis of oral cancer.  J Oral Pathol Med, 33: 398-404, 2004
7. Kurokawa H, Zhang M, Matsumoto S, et al. The relationship of the histologic grade at the deep invasive front and expression of Ki-67 antigen and p53 protein in oral squamous cell carcinoma. J Oral Pathol Med, 34: 602-607, 2005
8. Fan G-K, Chen J, Ping F, Geng Y. Immunohistochemical analysis of P57(kip2), p53 and hsp60 expressions in premalignant and malignant oral tissues. Oral Oncol, 42: 147-153, 2006
9. Chen YK, Hsue SS, Lin LM. Expression of p63 protein and mRNA in oral epithelial dysplasia. J Oral Pathol Med, 34: 232-239, 2005
10. Dabelsteen E. ABO blood group antigens in oral mucosa. What is new? J Oral Pathol Med, 31: 65-70, 2002
11. Heyden A, Huitfeldt HS, Koppang HS, Thrane PS, Bryne M, Brandtzaeg P. Cytokeratins as epithelial differentiation markers in premalignant and malignant oral lesions. J Oral Pathol Med, 21: 7-11, 1992
12. Kubbutat MH, Key G, Duchrow M, et al. Epitope analysis of antibodies recognising the cell proliferation associated nuclear antigen previously defined by the antibody Ki-67 (Ki-67 protein). J Clin Pathol, 47: 524-528, 1994
13. Kimura S, Naganuma S, Susuki D, Hirono Y, Yamaguchi A, Fujieda S, Sano K, Itoh H. Expression of microRNAs in squamous cell carcinoma of human head and neck and the esophagus: miR-205 and miR-21 are specific markers for HNSCC and ESCC. Oncol Rep, 23: 1625-1633, 2010
14. Nikitakis NG, Rivera H, Lopes MA, Siavash H, Reynolds MA, Ord RA, Sauk JJ. Immunohistochemical expression of angiogenesis-related markers in oral squamous cell carcinomas with multiple metastatic lymph nodes, Am J Clin Pathol, 119: 574-586, 2003
15. Watanabe S, Kato M, Kotani I, Ryoke K, Hayashi K. Lymphatic vessel density and Vascular Endothelial Growth Factor expression in squamous cell carcinomas of lip and oral cavity: A clinicopathological analysis with immunohistochemistry using antibodies to D2-40, VEGF-C and VEGF-D.Yonago Acta Med, 56: 29-37, 2013

Okuma önerileri

• Alves VA, Wakamatsu A, Kanamura CT, Magalhaes ES, Siqueira SA. The importance of fixation in immunohistochemistry: distribution of vimentin and cytokeratins in samples fixed in alcohol and formol. Rev Hosp Clin Fac Med Sao Paulo, 47: 19-24, 1992
• Cattoretti G, Becker MH, Key G, et al. Monoclonal antibodies against recombinant parts of the Ki-67 antigen (MIB 1 and MIB 3) detect proliferating cells in microwave-processed formalin-fixed paraffin sections. J Pathol, 168: 357-363, 1992
• Taylor CR. An exaltation of experts: concerted efforts in the standardization of immunohistochemistry. Hum Pathol, 25: 2-11, 1994
• Swanson PE. HIERanarchy: the state of the art in immunohistochemistry. Am J Clin Pathol, 107: 139-140, 1997
• Guerry M, Vabre L, Talbot M, et al. Prognostic value of histological and biological markers in pharyngeal squamous cell carcinoma: a case-control study. Br J Cancer, 77(11): 1932–1936, 1998
• Werner M, Chott A, Fabiano A, Battifora H. (2000) Effect of formalin tissue fixation and processing on immunohistochemistry. Am J Surg Pathol, 24: 1016-1019, 2000
• Gusev Y, Sparkowski J, Raghunathan J, et al. Rolling circle amplification. A new approach to increase sensitivity for immunohistochemistry and flow cytometry. Am J Pathol, 159: 63-75, 2001
• Travis WD, Brambilla E, Müller-Hermelink HK, Harris CC. Pathology and Genetics of Tumours of the Lung, Pleura, Thymus, and Heart, IARC Press, Lyon, 2004
• Taylor CR, Levenson RM. Quantification of immunohistochemistry—issues concerning methods, utility and semiquantitative assessment II. Histopathology, 49: 411-424, 2006
• Yaziji H, Barry T. Diagnostic immunohistochemistry: what can go wrong? Adv Anat Pathol, 13: 238-246, 2006
• Çöloğlu AS. Oral Patoloji (Ağız Patolojisi), TC Yeditepe Üniversitesi Yayınları No.37, Mor Ajans, İstanbul, 2007
• Bancroft JD, Gamble M. Theory and Practice of Histological Techniques. 6th ed. Philadelphia: Churchill Livingstone; 2008
• Sharma S. Tumor markers in clinical practice: General principles and guidelines. Indian J Med Paediatr Oncol, 30: 1-8, 2009
• Teruya-Feldstein J. The immunohistochemistry laboratory: looking at molecules and preparing for tomorrow. Arch Pathol Lab Med, 134: 1659-1665, 2010
• Dabbs DJ. Diagnostic Immunohistochemistry: Theranostic and Genomic Applications. 3rd ed. New York, Saunders, 2010
• Kumar V, Abbas AK, Aster JC. Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease. 9th edt., Elsevier Saunders, Philadelphia, 2015
• Goljan EF. Rapid Review Pathology. 5th edt., Elsevier, Philadelphia, 2019