A9k Kansere Evrim merceğinden bakıs

Haberler

Kansere, Evrimin Merceğinden Yeni Bir Bakış

Ekim 2007

Hazırlayan: Evrimi Anlamak ekibi

Bu ay pembe ürünler ayı. Tenis ayakkabılarından elektrikli süpürgelere, pembe ürünler mağaza vitrinlerinde boy gösterecekler. Ünlü ‘Campbell Çorbaları’ bile kırmızı etiketini parlak pembe ile değiştirecek. Göğüs kanseri hakkında bilinç düzeyini ve göğüs kanseri araştırmaları için harcanan parayı arttırmayı amaçlayan pembe kampanya hakkındaki fikriniz ne olursa olsun, Ulusal Göğüs Kanseri Bilinç Ayı kampanyası sayesinde Ekim ayında çok şey öğreneceksiniz. Amerika Birleşik Devletleri’nde sadece bu yıl 200.000 kadına göğüs kanseri tanısı kondu. Bu yüzden bu araştırmalara bütçe yaratılması, araştırma sonuçlarıyla milyonlarca insanın hayat kalitesinin ve yaşama olasılığının yükselmesini sağlayabilir. Fakat artan ilgi ve paraya rağmen, göğüs kanseri ve diğer kanser türlerinin tedavisi, hepimizin bildiği gibi, oldukça zor. Evrim merceğinden bakmak, kanser tedavisinin neden pek kolay olmadığını ve kanserde yeni tedavi yöntemlerinin neden gerekli olduğunu açıklamaya yardımcı oluyor.

Evrim Bunun Neresinde?

Evrimin simgesel örnekleri (dinozorlardan evrilen kuşlar, evrilerek dik duruşa geçen insansılar ya da lob yüzgeçli balıklardan dört ayaklı hale evrilen ve karaya çıkan soylar) bir kanser tümörünün gelişmesiyle alakasız görülebilir, fakat hepsinin temelindeki süreç aynı: doğal seçilim. Bizler, genellikle doğal seçilimin bireyler arasında gerçekleştiğini, yani seçilimin avantajlı kalıtsal özellik taşıyan organizmaları tercih ettiğini, böylece bir sonraki nesilde bu özelliklerin daha yaygın hale gelmesini sağlayacak şekilde işlediğini düşünürüz. Ancak bu sürecin kilit öğeleri, çeşitlilik, kalıtım ve seçici avantaj, sadece belirli bir çevredeki organizma popülasyonları için değil, vücudumuzdaki tüm hücre popülasyonları için de geçerlidir. Mesela bağırsak hücrelerimiz, genetik olarak aynı değildir, aralarında çeşitlilik vardır. Bu hücrelerden bazıları bölünürken mutasyona uğrayabilirler. Bu mutasyonlardan biri (ya da bazıları), meydana geldiği hücrenin ölümden kaçınmasını olanaklı kılar ve diğerlerinden daha verimli şekilde çoğalmasını sağlarsa, bu mutasyon yavru hücrelere de aktarılır ve mutasyona uğrayan hücrelerin sıklığı zamanla artar. Bir ekosistemdeki organizmalar gibi, organizmanın vücudundaki hücre soyları da kaynaklar için yarışırlar. Bu yarışmada avantaj yakalayan hücre soyu, daha fazla kaynağı kapmasını ve vücudun denetim mekanizmalarından kaçmasını sağlayan mutasyonları biriktirerek çoğalır. Bu mutasyonlarla hücre topluluğu kanserli bir tümöre evrilebilir.

Bir hücre soyu içinde doğal seçilim 1.Kalıtsal özelliklerde çeşitlilik görülmesi. Hücrelerin çoğu temel olarak aynıdır, ama bir tanesi rasgele mutasyon geçirir. Bu mutasyon, hücrenin büyümesini kontrol eden bir geni devre dışı bırakır. 2.Ayrımlı doğum ve ölüm. Rasgele mutasyon geçiren hücre, büyümeyi düzenleme yeteneğini kaybettiği için diğerlerinden daha hızlı bir şekilde bölünür. 3.Kalıtım. Normal hücreler, bölündüklerinde normal DNA aktarırlarken, mutant hücreler bölündüklerinde mutant DNA aktarırlar.

Evrim, bir ekosistem içindeki popülasyonda ya da bir organizmanın hücre soylarında meydana gelirken aynı temel süreçle işler. Ancak, bu farklı seviyelerdeki seçilimler arasında bazı kilit farklılıklar vardır. Birincisi, organizmaların bir bütün olarak çoğalması, tek tek hücrelerin çoğalmasından daha yavaştır. Bunun anlamı; yeni bir tür evrimi ya da önemli bir geçiş (kuşların dinozorlardan evrilmesi gibi) milyonlarca yıl sürebilir. Oysa bir hücre soyunun kanserli bir biçime dönüşmesi aylar ya da yıllar içinde gerçekleşebilir. İkincisi, doğal seçilim genellikle, kalıtsal özellikleri hayatta kalma ve daha sağlıklı döller üretmeye uygun olanları tercih ederek, bireylerin evrimsel seçilim değerini arttırır. Düşük seviyelerdeki seçilim hücre soylarının seçilim değerini, bireye zarar verecek şekilde arttırabilir. Kanser oluşumunda bu durum açıkça gözlenir. Kanserli hücreler vücuttaki diğer hücrelere göre avantajlıdırlar fakat organizma için dezavantaj yaratırlar. Hücre düzeyinde seçilim, birey düzeyinde seçilimin tam tersi yönde hareket ederek, organizmanın hayatta kalmasını ve çoğalmasını güçleştirebilir.

Birey düzeyinde bu olumsuz etkilerin önüne geçmek (örneğin bir tedavi bulmak) neden çok güç? Evrimsel bakış açısı cevabı ortaya koyuyor. Kanser, tek bir insanda görülse bile, basit bir oluşum değildir. Evrilen farklı hücre soylarının oluşturduğu bir popülasyondur. Örneğin, tek bir tümör, farklı mutasyonlara maruz kalan hücrelerin çoğalması sonucu oluşan, çeşitli tipte hücrelerden meydana gelir. Bütün bu çeşitliliğin anlamı; tümörlü hücre popülasyonunun, uygulayacağımız herhangi bir kemoterapi ilacına dirençli mutant bir tür içerme olasılığının oldukça yüksek olmasıdır. İşi daha da zorlaştıran bir durumsa hastayı bu ilaçla tedavi etmektir. Çünkü ilaç, az sayıdaki dirençli kanser hücresinin diğerlerine göre yüksek bir seçilim avantajına sahip oldukları bir ortam yaratır. Zaman içinde, bu dirençli hücrelerin sayısı artacak ve evrilmesi de devam edecektir. Bu yüzden, kansere tek bir tedavi yöntemi geliştirilememiş olması şaşırtıcı değildir. Tek bir kanser türünü tedavi etmek, tümü hareket eden hedeflerin hepsine aynı anda nişan almaya benziyor.

Evrimsel bakış açısı, kansere karşı sihirli bir tedavi formülü bulma olasılığının zayıflığını vurgulamanın yanında, halihazırda kullanılan ve geliştirilen çeşitli tedavi yöntemlerinin potansiyel etkinliğine de dikkat çeker:

• Erken tanıya vurgu yapmak: Hücre soyu, ne kadar az süre evrimsel mekanizmalara maruz kalırsa, hücre popülasyonları o kadar az çeşitlenir ve sonuçta, zararlı hücreleri bir grup olarak hedef almak o kadar kolay olur.

• Erken dönemdeki kansere güçlü müdahale etmek: Kanserin evrilme ve bizim saldırılarımızdan kurtulma yeteneği, çeşitliliğine bağlıdır ve bu çeşitlilik zaman içinde artar. Bazı onkologlar, kanserli hücrelerin çeşitlilik gösteren bir popülasyona evrilecek zaman bulamadan yok edilmesinin, kanseri kökünden kazımak için iyi bir yol olduğunu düşünüyorlar.

• İlaç kombinasyonu kullanmak: Kanserli hücrelerden oluşan büyük bir popülasyonda, en azından bir hücrenin belirli bir ilaca direnç göstermesini sağlayan bir mutasyon taşıma ihtimali çok yüksektir. Fakat tek bir hücrenin birden fazla ilaca dirençli olması ihtimali daha düşüktür. Bu yaklaşım, diğer pratik evrimsel zorluklarla baş etmede etkili olmuştur. Örneğin, ekin zararlılarının evrilen popülasyonlarının kontrolü, evrilen HIV enfeksiyonlarının tedavisi gibi.

• Kanserin çeşitliliğini etkisiz bırakmak: Kanser hücreleri çeşitlidir, ancak gelişimleri, vücuttaki kimi değişmez biyolojik süreçlere bağlıdır. Örnek olarak, kanser tümörleri, ihtiyaç duydukları fazladan besini ve oksijeni, yeni kan damarlarının biçimini değiştirerek elde ederler ve bu kan damarlarının oluşumunda önemli bir farklılık (çeşitlilik) görülmez. Eğer bu damarların gelişimini engelleyebilirsek, kanserli hücrelerin çoğalmasını ve yayılmasını kontrol edebiliriz. Buna benzer tedaviler, kanserli hücrelerin dışında gelişen süreçleri hedef alarak, bu hücrelerin genetik çeşitlenmesini etkisiz hale getirebilir.

• Hücresel yarışı yönlendirmek: Kanserli hücreler çoğalır ve evrilirken, farklı hücre soyları birbirleriyle yarışırlar. Doğal seçilim, hastanın aleyhine, daha hızlı çoğalan ve yayılan, tedavilerimizden daha az etkilenen hücreleri tercih eder. Ancak, araştırmacılar, bu hücresel yarışı yönlendirmenin yollarını arıyorlar. Böylece, iyi huylu ya da ilaca dirençli olamayan hücre soylarının, diğerlerini yarış dışı bırakmalarına yardım edecekler ve evrimsel rekabeti hastaya faydalı olacak hale getirecekler.

Kanseri tedavi etmek, hızla evrilen çeşitli hücre soylarından oluşan bir popülasyonu denetim altına almak anlamına geliyor. Bu zor durum, neden hala bir tedavi bulunamadığını açıklamaya yardımcı olduğu gibi, evrimi de dikkate alan yeni çözümlere işaret ediyor. Bu tedavileri geliştirme ve optimize etme çalışmaları, Ulusal Göğüs Kanseri Bilinç Ayı gibi etkinliklerle toplanan paraların da katkısıyla, devam ediyor. Pembe tenis ayakkabıları ve para toplama amacıyla yapılan yürüyüşler evrimle ilgisiz gibi görünebilir ama bunların temsil ettiği sorun, evrimsel bir sorun.

Daha fazlasını okuyun

Bu yazının çıkış noktası olan makaleler:

• Merlo, L. M. F., Pepper, J. W., Reid, B. J., and Maley, C. C. (2006). Cancer as an evolutionary and ecological process. Nature Reviews Cancer 6:924-935. Okumak için (İngilizce)

Haberler ve dergilerden makaleler:

• Kanser ve evrim arasındaki bağın bir özeti Howard Hughes Medical Institute kaynağından (İngilizce)

• Kanserin evrimsel temelleri üzerine yapılan araştırmanın bir makalesi Science Daily kaynağından (İngilizce)

Evrimi Anlamak kaynakları:

• Doğal seçilim süreci ve evrimsel seçilim değeri kavramı üzerine bir ders

• Farklı seviyelerde gerçekleşen doğal seçilime hızlı bir bakış

• Hastalıkları anlamak ve tedavi etmekte evrim teorisinin bize nasıl yardımcı olduğunu gösteren örnekler

Ek tartışma soruları

1. Doğal seçilim yoluyla evrimin ortaya çıkması için gerekli temel karakteristikleri tanımlayınız.

2. Biyolojik hiyerarşinin farklı seviyelerinde ortaya çıkan doğal seçilim ile ilgili bu metni okuyunuz. [1] Yukarıdaki makale doğal seçilimin, bu hiyerarşinin iki farklı seviyesinde nasıl rol oynadığını anlatıyor. Biri organizma popülasyonlarında, diğeri de hücre dizisi popülasyonlarındadır. Siz de hiyerarşide, doğal seçilimin etkili olabileceği üçüncü bir seviye tarif ediniz. Bu durumun, doğal seçilimin gerçekleşmesi için gerekli ölçütleri nasıl yerine getirdiğini açıklayınız.

3. Bir hücre soyu için evrimsel seçilim değeri ne anlama gelir? Bunun, organizma düzeyinde seçilim değeri kavramından nasıl farklı olduğunu açıklayınız.

4. Yukarıdaki makalede, hücre seviyesinde gerçekleşen seçilimin, bireyin seçilim değerini nasıl azalttığı anlatılıyor. Birey seviyesinde seçilim, hücre soylarının seçilim değerini azaltabilir mi? Yanıtınız evetse, bir örnek veriniz. Hayırsa, sebebini açıklayınız.

5. Genetik çeşitliliğin neden kanser tedavisini zorlaştırdığını açıklayınız.

İlişkili dersler ve kaynaklar

• Doğal seçilimi öğretin (İngilizce) : Bu sınıf aktivitesinde, 9. sınıftan 12. sınıfa kadar olan öğrenciler, tüberküloz gibi tehditkar hastalıklarda önemi giderek artan antibiyotik direnci sorununu inceleyerek, evrimin neden dünya sağlığı içi çok önemli bir konu olduğunu öğreniyorlar.

• Seçilimi ve tıbbi uygulamaları öğretin (İngilizce) : 9.-12. sınıflar için, bu makale bilim insanı Andy Ellington’un, laboratuarında yeni ve faydalı moleküller elde etmek için, yapay seçilimden nasıl faydalandığını anlatıyor. Çalışmasının sonuçları, kimi saldırılardan korunmamıza, HIV ve kanserle mücadele etmemize yardımcı olabilir.

• Evrimsel biyolojinin tıptaki uygulamalarını öğretin : 9.-12. sınıflar için bu eğitim, evrim kuramının hastalıkları anlamamızda ve tedavi etmemizde bizlere nasıl yardımcı olduğuna dair sayısız örnekten birkaçını anlatıyor. Bakteri enfeksiyonları, HIV ve Huntington hastalığı açıklanıyor.

Kaynakça

• Greaves, M. (2000). Cancer: The evolutionary legacy. Oxford: Oxford University Press.

• Merlo, L. M. F., Pepper, J. W., Reid, B. J., and Maley, C. C. (2006). Cancer as an evolutionary and ecological process. Nature Reviews Cancer. 6: 924-935.

• Susan G. Komen for the Cure. Breast cancer statistics. (Göğüs Kanseri İstatistikleri) 27 Ekim 2007 Susan G. Komen for the Cure adresinden alınmıştır.