BRCA

BRCA, meme ve yumurtalık kanseri yatkınlık genleri olarak bilinen ve 1990'lı yıllarda Mary-Claire King tarafından keşfedilen BRCA1 ve BRCA2 genleri meme ve yumurtalık kanseri ile ilgili DNA hasarının onarımında görevli tümör baskılayıcı genlerdir.
BRCA1, endokrin dokularda eksprese edilir ve hücre gelişiminin erken evresinde nöroepitelyal hücreler gibi hücrelerde tespit edilir. BRCA2, meme ve timusta daha yüksek oranlarda ve akciğer, yumurtalık ve dalakta daha düşük oranlarda gözlenir. Normal bir genetik yapının parçası olarak, bu genler tüm insanlara özgüdür, ancak bazı bireylerde mutasyona uğrayarak meme ve yumurtalık kanseri gelişme riskini artırır. Bu genlerde tanımlanmış yüzlerce mutasyon olmaktadır. Bu mutasyonlar sonucunda oluşan değişiklikler DNA onarımını bozmakta ve DNA sentezinde düzensizliklere neden olmaktadır. BRCA mutasyonuna sahip olan ailelerin üyeleri, erken başlangıçlı meme kanseri ve her yaşta ortaya çıkan yumurtalık kanseri riskinde artışa sahip olmaktadır. BRCA1 ve BRCA2 mutasyonu olan hastaların gözetimi, yıllık mamografi ve meme manyetik rezonans (MR)'ı görüntüleme, transvajinal ultrasonografi ve serum CA-125 seviyeleri ile her 6-12 ayda bir yapılmaktadır.
Fonksiyonları
Tümör baskılayıcı gen rolü
Tümör baskılayıcı genler, tüm hücrelerde bulunur. Ya hücrenin gen kaybına ya da mutasyona uğraması nedeniyle kapatıldıklarında, hücreler kontrolsüz bir şekilde büyümeye ve bölünmeye başlayabilir, bu nedenle hücreleri kanser hücrelerine dönüştürebilir.
BRCA1 ve BRCA2 genlerinin mutasyonları, meme ve yumurtalık kanserlerine neden olan tümör baskılayıcı genlerdir. "Çoğu insan bu genlerin iki aktif kopyasına sahiptir. İki kopyadan biri kalıtsal bir mutasyona uğradığında etkisiz hale gelir, kişinin hücrelerinde yalnızca bir kopya kalır. Kalan bu kopya da etkisiz hale gelirse, meme, yumurtalık veya diğer kanser türlerine yol açan kontrolsüz hücre büyümesi ortaya çıkar".
BRCA proteinleri birçok hücresel fonksiyonda bulunur. BRCA1 ve BRCA2 genleri DNAda hasar olduğunda yanıt olarak DNA onarımında görevlidir. Ayrıca, BRCAların DNA onarımı, hücre döngüsü ve apoptoz ile ilgili genleri düzenlediği bulunmuştur. Bu düzenlemelerde BRCAlarla etkileşime giren birçok protein görevlidir. BRCA genlerindeki germ hattı mutasyonu, bireyleri ailesel meme ve yumurtalık kanserine yatkın hale getirir. "Meme kanseri olan hastaların yaklaşık %5'i bir germ hattı BRCA mutasyonu taşır".
DNA onarım mekanizmasındaki rolü
BRCA1 ve BRCA2 genleri, DNA onarım mekanizmasında yer alan proteinleri kodladıkları için, tümör baskılayıcı genler olarak işlev gören DNA onarım genleridir. BRCA genleri, bazı DNA hasarlarının çift zincirli kırılmalarının (DSB) tanınmasını ve düzeltilmesini sağlayan çoklu protein komplekslerinin sentezinde görevlidir. DSB'ler ciddi ve zararlı hasarlar olarak kabul edilir ve onarılmazsa aşırı ve yıkıcı mutasyonlar oluşturabilir. Hücreler, DNA hasarıyla başa çıkmak için iki ana onarım yolu geliştirmiştir. Bunlar, homolog rekombinasyon (HR) ve homolog olmayan uç birleştirme (NHEJ) onarım yoludur.
BRCA1 ve BRCA2 proteinleri, RAD51 proteini ile birlikte DNA kırıklarının onarımında rol alırlar. RAD51, çift sarmallı DNA kırılmalarının onarımında ve homolog rekombinasyonda görev alan BRCA2 ile etkileşime giren anahtar bir rekombinaz enzimidir. Homolog rekombinasyon (HR), RAD51 proteini tarafından, memeli hücrelerinde DNA çift sarmal kırıklarının onarımı için önemli bir yoldur.
BRCA1 ve BRCA2, ailesel meme ve yumurtalık kanserlerinde sıklıkla mutasyona uğrar. DNA onarım genlerindeki mutasyonlar, DNA onarımını bozar ve DNA sentezinde düzensizliklere neden olur. Bu mutasyonlar nokta mutasyonları veya delesyon/insersiyon mutasyonlarıdır. Bu mutasyonlar, hücre döngüsünün durmasına ve apoptoza yol açabilen p53'e bağlı DNA yıkımının aktif olmasına neden olur.
Hücre döngüsündeki rolü
BRCA1 ve BRCA2 genleri hücre döngüsünde düzenleyici bir görevi vardır. Hücre döngüsü kontrol noktaları, hücrenin hayatta kalmasında gereklidir. DNA hasarı sırasında BRCA1, G1/S, intra-S ve G2/M fazlarında meydana gelen DNA hasarı kontrol noktalarını aktive eder ve böylelikle, hücrenin hayatta kalmasını sağlar. Aktifleşen kontrol noktaları, DNA hasarı tamamen onarılana kadar hücre döngüsünü durdurur. BRCA2'nin hücre döngüsü kontrol noktalarını kontrol etme işlevi, BRCA1'e kıyasla daha az araştırılmıştır. BRCA2, DNA hasarı sırasında hücre döngüsü geçişlerini durdurmakta başarısızdır. BRCA proteini, hücre döngüsünün durmasına ve bu sayede de kanserin engellenmesine neden olur. DNA onarım mekanizmasında da görev alır.
Transkripsiyonel düzenlemedeki rolü
BRCA1 ve BRCA2 genleri, transkripsiyonel düzenlemede rol oynarlar. BRCA genlerinin kaybına bağlı olarak hedef genlerin değişimi ile BRCA genlerinin fonksiyonu açıklanabilir. Diğer yandan, BRCA proteinlerinin transkripsiyonel düzenlemedeki tam işlevi henüz anlaşılamamıştır. BRCA1'in transkripsiyon baskılayıcı görevi olduğu bulunmuştur. BRCA1in aşırı ekspresyonunun, hücre döngüsü düzenleyici gen CDC25A promotöründen ve sentetik bir östrojen reseptörüne yanıt veren promotörden transkripsiyonu inhibe ettiği bulunmuştur. BRCA1, transkripsiyon üzerindeki etkisini bir kofaktör veya adaptör olarak göstermektedir çünkü hem DNA bağlayıcı transkripsiyon faktörleri hem de RNA Pol II holoenzimi ile etkileşime girebilmektedir. Burada p53 aracılık eder. Transkripsiyonel düzenleme ayrıca BRCA2'nin bir fonksiyonudur çünkü ekzon üç tarafından kodlanan diziler, Gal4 transkripsiyon faktörü ile DNA bağlama alanına kaynaştıklarında, bir raportör genin transkripsiyonunu aktive edebilir. BRCA2'nin transkripsiyonel düzenlemedeki rolünü destekleyen diğer sonuçlardan biri ise histon asetil transferaz (HAT) aktivitesi ile ilişkilendirilebilmesidir. Yine de henüz, bu ilişkilendirilmelerin kesinliği bulunmamaktadır, çünkü farklı sonuçlar bulunmuştur. Bir çalışma BRCA2'nin HAT aktivitesine sahip olduğu sonucunu ileri sürerken, başka bir çalışma HAT aktivitesine sahip olan P300/CBP ile ilişkili faktör (PCAF) ile bir etkileşim sayesinde HAT aktivitesi ile ilişkili olduğunu ileri sürmüştür.
Mutasyonları
[[Dosya:BRCA_. tif|küçükresim|upright=1.37|BRCA gen mutasyonu.''' Sağlıklı hücrede oluşan DNA zincir bozukluğu BRCA geni ile ortadan kaldırılmakta ve hücrede DNA tamiri yapılmaktadır. Kanserli hücrede mutasyona uğramış BRCA geni ise DNA tamirini yapamamakta ve hücre apopitoza gitmektedir.]]
Genlerin işlerini düzgün yapmalarını engelleyen mutasyonlar meydana gelebilir. BRCA genlerinde meydana gelen mutasyonlar, hücrelerin hızla bölünmesine ve değişmesine neden olarak meme, yumurtalık, prostat ve kolon kanseri gelişimine yol açabilir. Tüm kadınların BRCA1 ve BRCA2 genleri vardır, ancak yalnızca bazı kadınların bu genlerde mutasyonları vardır. "Amerika Birleşik Devletleri'ndeki her 500 kadından yaklaşık 1'inin BRCA1 veya BRCA2 geninde bir mutasyon vardır. Annenizde veya babanızda BRCA1 veya BRCA2 gen mutasyonu varsa, aynı gen mutasyonuna sahip olma şansınız %50'dir."BRCA mutasyonları, otozomal dominant bir germ hattı mutasyonu olarak kalıtılabilir veya tümörde somatik mutasyonlar olarak bulunabilir. Germ hattı kalıtsal mutasyonlar, germ hattında vahşi tipe sahip hastalara kıyasla daha yüksek oranda bağımsız kanser teşhisi ile birlikte ilk kanser teşhisinde daha genç bir yaşla ilişkilendirilmiştir. BRCA1 ve BRCA2'de germ hattı mutasyonlarının 10dan fazla varyantı tanımlanmıştır. BRCA genleri, Knudson'ın iki vuruş hipotezini izler."Bir somatik mutasyon olan "ikinci vuruş" un, Knudson'ın "iki vuruşlu" hipotezi olarak bilinen bir hipotez olan BRCA ile ilişkili kanserin gelişimi için tehlikeli tip BRCA allelinin de gerekli olduğu düşünülmektedir". BRCA1 ve BRCA2'deki kodlanmış proteinleri kısaltan mutasyonlar, çoğunlukla patojeniktir. Patojenik varyantların çoğu, fonksiyon kaybına neden olan protein kesen varyantlardır. Genom dizileme ile tanımlanan çoğu mutasyon, olasılıklar değerlendirilerek ya iyi huylu ya da bilinmeyen öneme sahip olarak sınıflandırılır ve polimorfik varyantları temsil eder. Epidemiyolojik çalışmalar ile BRCA1 ve BRCA2nin farklı bölgelerini etkileyen kesik mutasyonların tercihen meme ve yumurtalık kanseri riskleri taşıyabilir. "BRCA1, üç meme kanseri kümesi bölgesi (BCCR'ler) ve tek bir yumurtalık kanseri kümesi bölgesi (OCCR) içerir." BRCA, evrimsel olarak korunan ekzon 11'in çoğunu kapsamaktadır. Bu tür küme bölgelerinin varlığı, farklı BRCA gen mutasyonlarının dokuya özgü karsinojenez ile ilgili fonksiyonları etkileyebilme olasılığını artırmaktadır. Önerilen küme bölgeleri içindeki kesik mutasyonlar, yalnızca proteinin aşağı akış bölgelerini silmekle kalmayacak, aynı zamanda mRNA bozunması yoluyla protein ekspresyonunu da baskılayacaktır. Bu nedenle, bu tür mutasyonlar- özellikle BRCA1 veya BRCA2 kodlama dizisinin ilk birkaç yüz nükleotidine girenler- işlevsel olarak "boş" aleller oluşturduğu görünmektedir. BRCA gen mutasyonuna uğramış genlerde artan kanser riski, öncelikle DNA hasar onarımındaki (DDR) rolleriyle ilişkili olduğu kabul edilmiştir. Bir hücrenin, replikasyon sırasında veya eksojen olarak edinilen DNA hasarını onardığı toplu mekanizmalara DDR yolu denir. DNA hasarının üç ana sonucu vardır: Hasarlı DNA'yı onarmak için gerekli yolları başlatmak, hücrelerin kendilerini onarması için hücre döngüsünün durmasına neden olacak faktörleri aktive etmek, onarılamaz hasara sahip hücreleri apoptoz yollarına yönlendirmektir.
Zararlı germ hattı mutasyonunun tanımlanması hem hasta hem de aile üyeleri için değerli ve uygulanabilir olmaktadır. Poli (ADP-riboz) polimeraz (PARP) inhibitörleri, platin tuzları ve kemoprevansiyon gibi tedavi stratejileri BRCA'ya göre uyarlanabilmekte ve sağlıklı taşıyıcılar için risk azaltıcı operasyonların yanı sıra özel takip önerilmektedir.
BRCA1 ve BRCA2 mutasyonlarını taşıyan hastaların gözetimi BRCA1 ve BRCA2 gen mutasyonlarını taşıyanların, 25 yaşından sonra veya aile bireylerinde kanserin en erken saptandığı yaştan 10 yıl önce yıllık mamografi ve meme MRG yaptırmaları gereklidir. Mamografi ve meme MRG altı ayda bir dönüşümlü olarak yapılmalıdır. Transvajinal ultrasonografi (USG) yapılarak serum CA-125 seviyeleri ölçülebilir. 30 yaşında başlayan yumurtalık kanseri taraması, 6-12 ay veya ailede yumurtalık kanserinin en erken teşhis edildiği yaştan 5-10 yıl önce yapılmalıdır.
Risk azaltıcı salpingo-ooforektomi ve mastektomi ancak genetik danışmanlık tarafından önerilebilen koruyucu cerrahi girişimlerdir. Bu cerrahi işlemler mastektomide ve salpingo-ooferektomide yüksek oranlarda kanser oluşumu için koruma sağlamaktadır. Salpingo-ooferektomi ile meme kanseri riski de azaltılır.
Klinik önemi
Meme ve yumurtalık kanseri kadınlarda kansere bağlı ölümlerin önde gelen nedenleridir. Çoğu meme veya yumurtalık kanseri vakası genetik değişiklikler olmadan sporadik olarak ortaya çıkar. %5-10'u ise BRCA1 ve BRCA2 gibi tümör baskılayıcı genlerin mutasyonlarından kaynaklıdır. Ayrıca erkeklerde BRCA2 mutasyonu sebebiyle meme ve prostat kanseri riski taşımaktadır. Bu da bir germ hattı mutasyonunun otozomal dominant bir şekilde kalıtıldığını, yaşam boyu kanser riskini önemli ölçüde artırdığını düşündürmektedir. BRCA 1/2'deki mutasyon taşıyıcılarının, meme kanseri geliştirme riskinin ömür boyu %65-80'e, yumurtalık kanseri gelişimi riskinin ise %20-45'e kadar olduğu tahmin edilmektedir. Genel popülasyonda BRCA zararlı mutasyonlarının prevalansının 1:300-500 olduğu tahmin edilmektedir.
Mutant BRCA1 ve BRCA2 genleri tarafından hasarlı DSB onarımının patofizyolojisi, kadınlarda meme ve yumurtalık kanserleri ve erkeklerde meme ve prostat kanserlerinin yanı sıra diğer, daha nadir kanser türleri (pankreas karsinomu) oluşumuna da neden olabilmektedirler. Bu genlerin yumurtalık rezervinde bir azalma ile ilişkili olması da mümkündür. Spesifik yumurtalık stimülasyon protokolleri kullanılarak oosit / embriyo dondurma ile doğurganlığın korunması tartışılabilir. Her taşıyıcı, teşhis sırasında, doğurganlıkla ilgili hususları da içermesi gereken kapsamlı bir genetik danışma sürecinden geçmelidir. BRCA mutasyonlarının doğurganlık, yumurtalık fonksiyonu ve BRCA1 ile BRCA2 arasındaki olası farklılıklar üzerindeki rolünün aydınlatılması için daha ileri çalışmalar önerilmektedir. Poli-(ADP-riboz) polimeraz (PARP) inhibitörleri gibi BRCA1 ve BRCA2 mutasyona uğramış tümörleri hedefleyen tedaviler, klinik deneylerden çıkıp uygulamaya geçmesi ile yapılan testlere ihtiyaç artacaktır. Terapötik çıkarımlar ile, ailede kansere yatkınlıktan bağımsız olarak, yeni teşhis edilmiş meme kanseri vakalarında bu tür genetik testlerin yapılması gerecekecektir. Diğer bir yöntem olarak, yeni nesil dizileme yöntemi için maliyetler düştükçe, BRCA1 ve BRCA2 genlerinin taranması için, daha fazla sayıda bireyin genomik varyasyonlarının sistematik olarak taranması mümkün olacaktır.
BRCA1 ve BRCA2 için genetik testler BRCA1 ve BRCA2 genleri çok sayıda mutasyona sahiptir. Bu mutasyonları ifade edecek şekilde bir genetik analiz testi yapmak çok maliyetlidir. Günümüzde, çoklu gen panellerinin kullanımı maliyeti daha az olduğu için seçilebilir. BRCA genlerinin laboratuvar değerlendirmesi için standart yöntem, geniş genomik yeniden düzenlemelerin kapsamlı sıralamasını ve test edilmesini içerir. Hastanın belirli bir mutasyona sahip bir akrabası varsa, tek bölgeli hedefli mutasyon analizi de yapılabilir. BRCA1 ve BRCA2 genlerindeki birçok mutasyon, yeni nesil çoklu gen dizileme panelleri ile analiz edilebilir. Klinik olarak, bu çoklu gen analizlerinin kullanıldığı büyük araştırmalarda test edilen kadınların %4-7'sinde BRCA1 ve BRCA2 mutasyonları görülür. Hastaya uygun test için yönlendirme yapılırken maliyet, laboratuvar, sonuç alma süresi ve güvenilirlik gibi faktörler göz önünde bulundurularak yönlendirilmelidir.
Tüm genom dizileme ile DNAnın tüm kodlanan ve kodlanmayan bölgeleri analiz edilebilir. Maliyetli, zaman alıcı bir yöntemdir. Bu nedenle, tüm genom dizilimi rutin kullanım için önerilmez ve yalnızca belirgin kişisel ve aile öyküsü olan ve standart yöntemlerde negatif sonuçları olan sınırlı sayıda vaka için uygundur. Ek olarak, bu yöntem ile incelenmek istenen bulgular dışındaki ilgisiz bulgular da tesadüfen tespit edilebilir. Geçmişte genomik dizi belirlemede en sık kullanılan yöntem shot-gun tekniği ile Sanger dizileme yöntemiydi. Bu yöntem, uzun DNA parçalarını dizilemek için kullanılır. Büyük genomik DNA fiziksel olarak rastgele küçük parçalara bölünür. Daha sonra yakalanan DNA parçaları ayrı ayrı dizilenir ve okunabilen tüm parçalar çeşitli biyoinformatik yazılımlar yardımıyla birleştirilir. Sanger dizileme yöntemi ile yeterince uzun olan DNA'lar tek seferde dizileme analizine izin vermez, önce daha küçük parçalara bölünür. Elde edilen her parça bir plazmide klonlanır. Klonlanan plazmidler daha sonra birer birer dizilenir. Bu diziler biyoinformatik analizlerle birleştirilerek uzun bir DNA fragmanının dizisi elde edilir. Pirodizileme yöntemi, Sanger dizileme yönteminin uzun DNA bölgelerini sıralamak için zaman alıcı ve zahmetli olması nedeniyle geliştirilmiştir. Pirodizileme yöntemi, yüksek işlem hacmi ve satın alınabilirlik sayesinde geleneksel Sanger dizilemenin yerini almıştır. Bu yöntem, karmaşık genomların yanı sıra bakteri ve virüs gibi basit genomların da bir gün içerisinde dizilenmesini sağlar. Basit ve gelişmiş dizileme yöntemleri kullanılarak geliştirilen yeni nesil DNA dizileme sistemleri ile çok hızlı ve yüksek doğrulukta dizileme yapmak mümkündür. "Yeni nesil DNA dizileme yöntemi sayesinde binlerce hatta milyonlarca gen dizisi tek seferde değerlendirilebilmektedir".
Genetik danışmanlık
Günümüzde, genetik danışmanlık hizmeti, BRCA1 ve BRCA2'' mutasyonlarını taşıma riski yüksek olan bireylere sunulmaktadır. Risk altındaki bireyler, genetik test, tarama, ilaçla önleme ve önlem amaçlı ameliyatlar gibi önleme yöntemleri hakkında tavsiye alır ve kararlar verirler. Danışana önce risk değerlendirmesi yapılarak zararlı bir mutasyon taşıma ve meme veya yumurtalık kanseri oluşturma riskini önceden tahmin ederek önlem alma şansını sunar.