هدف گیری ژن های کلیدی در تشخیص و درمان سرطان ریه

مقدمه

سرطان ریه شایع ترین سرطان در سراسر جهان است که میزان مرگ و میر بالایی در مردان و زنان دارد. در ایران سرطان ریه سومین نوع سرطان شایع بوده و فراوانی آن به سرعت در حال افزایش است. میزان بالای مرگ و میر به این دلیل است که بیماران اغلب در مراحل پیشرفته بیماری تشخیص داده می‌شوند. بنابراین وجود مارکرهای مولکولی جهت تشخیص زودهنگام و انتخاب درمان استاندارد سرطان ریه ضروری است. مطالعات نشان دادند که واریانت‌های ژنتیکی زیادی وجود دارد که به طور قابل توجهی با بروز سرطان ریه مرتبط هستند. هدف ما در این مطالعه بررسی ژن‌های دخیل در بروز سرطان ریه است. شناسایی ژن‌های دخیل در سرطان ریه می‌تواند به عنوان بیومارکرهای بالینی به منظور تشخیص زودهنگام و درمان مناسب این بیماری مورد استفاده قرار گیرند. بیومارکرهای مولکولی می‌توانند این پتانسیل را داشته باشند که وضعیت کنونی روش‌های تشخیص زودرس و درمان هدفمند سرطان ریه را بهبود بخشند. شناخت ژن های دخیل در سرطان ریه  به عنوان بیومارکرهای بالینی به منظور تشخیص زودهنگام و همچنین ارزیابی پاسخ به درمان جهت انتخاب یک درمان هدفمند می‌تواند نقش مهمی در تسهیل روند درمان، افزایش پاسخ به درمان، کاهش مرگ و میر و همچنین کاهش خسارات مادی و معنوی ناشی از این بیماری داشته باشد.

سرطان

سرطان به عنوان یکی از علل اصلی مرگ و میر در کشورهای توسعه یافته اقتصادی و در حال توسعه شناخته شده است. سالیانه حدود 7/12 میلیون مورد جدید سرطان و7/6 میلیون مرگ و میر ناشی از سرطان رخ می‌دهد. اکثر عواملی که موجب بروز سرطان می‌شوند، جزء عواملی هستند که منجر به ایجاد تغییرات توالی DNA یا جهش‌ها می‌گردند. سرطان ریه یا کارسینوم ریه یک تومور بدخیم ریوی است که با رشد سلولی کنترل نشده در بافت‌های ریوی قابل شناسایی است. میزان بروز و مرگ و میر سرطان ریه در سراسر جهان به طور قابل توجهی افزایش یافته است.

سرطان ریه

 سرطان ریه یک بیماری پیچیده ناشی از عوامل ژنتیکی و محیطی برگرفته از برهمکنش میان این دو عامل است. سرطان ریه علت اصلی مرگ و میر ناشی از سرطان در سراسر جهان است به طوری که تقریبا 6/1 میلیون نفر در سال بر اثر ابتلا به سرطان ریه می‌میرد. مطالعات صورت گرفته نشان داد که حدود 8٪ موارد سرطان ریه صرفا به دلیل عوامل ارثی است.

شیوع سرطان ریه

سرطان ریه در نیمکره غربی دومین سرطان رایج است.بالاترین میزان بروز سرطان ریه در آمریکای شمالی، اروپا و شرق آسیا است. میزان بروز این سرطان در آفریقا و جنوب آسیا پایین‌تر است. مرگ و میر سرطان ریه در کشورهای توسعه یافته نسبت به کشورهای کمتر توسعه یافته بالاتر است و در مردان بیشتر از زنان است. در ایران نیز سرطان ریه در رده هفتم در مردان و رده دهم در زنان قرار دارد و به ترتیب دومین و سومین عامل مرگ ناشی از سرطان در میان مردان و زنان محسوب می‌گردد. میزان بروز این سرطان در ایران روز به روز در حال افزایش است. تخمین زده شده است که بیش از 13٪ از موارد جدید تشخیصی سرطان و تقریبا 27٪ از مرگ و میر کل ناشی از سرطان به سرطان ریه مربوط می‌گردد. علیرغم پیشرفت‌های تشخیصی در سال‌های اخیر، بیشتر موارد مربوط به سرطان ریه در مراحل پیشرفته تشخیص داده شده و به همین دلیل مرگ و میر ناشی از آن زیاد است. سرطان ریه به دلیل شیوع بالای کشندگی و نرخ پایین بقا 5 ساله از اهمیت بالایی در میان سرطان‌ها دارد.

تقسیم بندی سرطان ریه

سرطان ریه یک فرایند پاتولوژیکی پیچیده است که به دو گروه اصلی سرطان ریه نوع سلول‌های کوچک و سرطان ریه نوع سلول‌های غیرکوچک تقسیم‌بندی می‌شود. سرطان ریه نوع سلول غیر کوچک رایج‌ترین نوع بافتی سرطان ریه با درصد حدود 85 درصد را شامل می‌شود. سرطان ریه سلول‌های غیرکوچک شامل سه زیر گروه آدنوکارسینوم، کارسینوم سلول سنگفرشی و کارسینوم سلول بزرگ است. آدنوکارسینومای ریوی که در سطوح بافت ریوی ایجاد می‌شود، بیشترین موارد مربوط به سرطان ریه را به خود اختصاص داده و نرخ بروز آن رو به افزایش است.

عوامل خطر سرطان ریه

 عوامل خطر متعددی در بروز سرطان ریه دخالت دارند. در میان  عوامل خطر شناخته شده در ارتباط با افزایش خطر ابتلا به سرطان ریه، مصرف دخانیات قوی ترین ارتباط را داشته، به طوری که در 85 درصد از موارد سرطان ریه گزارش شده است. دود سیگار حاوی حداقل 73 ماده سرطان‌زا  شناخته شده، از جمله بنزوپیرین است. استنشاق دود سیگار یکی از عوامل خطر ابتلا به این سرطان در افراد غیرسیگاری محسوب می‌گردد. این گونه افراد معمولا در کنار افراد سیگاری زندگی یا کار می‌کنند. عامل دیگر خطر ابتلا به سرطان ریه گاز رادون است. گاز رادون یک گاز بی‌رنگ و بی‌بو است که از طریق فروپاشی عنصر رادیواکتیو رادیوم تولید شده و می‌تواند از طریق ایجاد موتاسیون در ژنوم منجر به بروز سرطان ریه گردد. رادون دومین علت شایع سرطان ریه در امریکا است که علت مرگ 21000 نفر در هر سال می‌باشد. آلودگی هوا ناشی از سوزاندن چوب، زغال چوب و یا سایر محصولات کشاورزی برای پخت و پز و و تولید حرارت عامل دیگر خطر محیطی است. زنانی که در معرض دود زغال سنگ قرار دارند دو برابر ریسک ابتلا در آن‌ها بیشتر می‌باشد. آزبست عامل خطر دیگر است که می‌تواند خطر ابتلا به سرطان ریه را افزایش دهد. مصرف دخانیات و در معرض آزبست بودن، دارای یک اثر تشدیدی بر بروز سرطان ریه است. در سیگاری‌هایی که با آزبست کار می‌کنند، خطر ابتلا به سرطان ریه نسبت به جمعیت عمومی 45 برابر است. فاکتور ژنتیک و سن نیز نقش مهمی در بروز سرطان ریه دارند. افزایش سن با افزایش میزان موتاسیون‌ها در ژنوم خطر ابتلا به سرطان ریه را افزایش می‌دهد. حدود 8٪ از سرطان‌های ریه ارثی است. به طور کلی خطر ابتلا به سرطان ریه در افرادی که بستگان درجه یک مبتلا دارند، بیش از 2 برابرافزایش می‌یابد. از دیگر عوامل محیطی می‌توان به فلزاتی نظیر آلومینیوم و محصولات آلومینیومی، کادمیوم و ترکیبات کادمیومی، کروم، بریلیم و ترکیبات بریلیومی، آهن، استیل، ترکیبات نیکل دار، آرسنیک، ترکیبات آرسنیک معدنی، هماتیت استخراج شده از منابع زیرزمینی، محصولات حاصل از احتراق شامل احتراق ناقص زغال سنگ و گازهای حاصل از سوختن آن، دود حاصل از سوختن سوخت وسایل نقلیه، تابش‌های یونیزان شامل اشعه X، گاما و پلوتونیوم، گازهای سمی نظیر متیل اتر، بیس اتر، گازهای محتوی سولفور، گرد و غبار سیلیس کریستالی اشاره نمود. در میان عوامل خطر فاکتور ژنتیک به عنوان یک فاکتور اصلی مطرح می‌باشد.

ژنتیک سرطان ریه

شناسایی ژن های دخیل در بروز سرطان ریه می تواند نقش مهمی در درک فرایند سرطان زایی در ریه و به دنبال آن تشخیص زود رس و همچنین بهبود روند درمانی بیماران داشته باشد. فرایند ایجاد سرطان در سرطان ریه مشابه سرطان‌های دیگر است. به عبارت دیگر سرطان ریه از طریق فعال سازی انکوژن‌ها یا غیرفعال سازی ژن‌های سرکوب کننده تومور آغاز می‌شود. تغییرات در این دو دسته ژن به همراه تغییر در ژن‌های تعمیری DNA نظیر بروز موتاسیون‌ها و چندشکلی‌های تک نوکلئوتیدی به همراه سایر تغییرات در ژنوم نظیر حذف‌شدگی‌ها، ادغام شدگی‌ها، جابه جایی‌های کروموزومی، معکوس‌شدگی‌ها و تغییرات اپی ژنتیکی نظیر تغییر در متیلاسیون DNA، تغییر در ناحیه دم هیستون‌ها و یا تغییر در تنظیمات میکروRNA ها همه و همه با تاثیر بر روی غیر فعال سازی ژن‌های سرکوب کننده تومور و فعال سازی پروتوانکوژن‌ها، در نهایت می‌توانند منجر به بروز سرطان ریه گردند. بنابراین بررسی و شناخت ژن‌های دخیل در سرطان ریه می‌تواند نقش عمده‌ای در شناسایی فرایند کارسینوژنز این بیماری داشته باشد.

جهش ها سرآغازی برای شروع سرطان ریه

جهش در دو دسته از ژن‌های پروتوانکوژن و ژن سرکوبگر توموری نقطه سرآغاز فرایند سرطان زایی در ریه است. بروز موتاسیون در پروتوانکوژن‌ها موجب تولید بیش از حد محصول یک پروتوانکوژن شده و آن را به یک ژن سرطانی ایجاد کننده سرطان تبدیل می‌کند. وقوع موتاسیون در ژن‌های سرکوبگر توموری موجب از دست رفتن عملکرد این دسته از ژن‌ها شده و می‌تواند منجر به بروز سرطان ریه گردد. مطالعات مختلف صورت گرفته، حدود 50 ژن سرکوبگر توموری و 100 انکوژن که بر روی چرخه سلولی و بروز سرطان ریه نقش دارند، را شناسایی و مورد بررسی قرار داده‌اند . شناسایی موتاسیون‌ها در ژن‌هایی که بیشترین اثر را بر روی بروز سرطان ریه دارند، می‌توانند نقش مهمی در شناسایی بیومارکرهایی جهت تشخیص زودرس، کاهش نرخ ابتلا به این سرطان و همچنین کاهش خسارت‌های مادی و معنوی داشته باشند. بروز جهش در ژن‌های سرطانی و ژن‌های بازدارنده توموری جهت ایجاد سرطان ریه ضروری است. شناسایی موتاسیون در این دو دسته از ژن‌ها می‌تواند به عنوان مارکرهای مولکولی نقش عمده‌ای در غربالگری (پیش آگهی و پیش گویی) سرطان ریه داشته باشد.

ژن های کلیدی در بروز سرطان ریه

چندین آنکوژن و ژن سرکوب کننده تومور شناسایی شده‌اند که وقوع جهش در آن‌ها با بروز سرطان ریه در ارتباط است. ژنKRAS که در جایگاه کروموزومی 12p12.1 قرار دارد، از اعضای خانواده RAS و یکی از اولین آنکوژن‌های دخیل در بروز سرطان ریه است. موتاسیون‌های فعال کننده در انکوژن KRAS، رایج ترین تغییرات انکوژنی در آدنوکارسینومای ریوی می‌باشد که حداکثر در 40 درصد موارد رخ می‌دهد.  دومین ژن مهم در بروز سرطان ریه انکوژن EGFR  است که در جایگاه کروموزومی 7p12.1-12.3 قرار دارد. بروز موتاسیون در این ژن از طریق افزایش بیان آن منجر به بروز سرطان ریه می‌گردد. افزایش بیان این ژن ناشی از بروز موتاسیون، در حدود 43 تا 89 درصد موارد مبتلا به سرطان ریه مشاهده شده است. حدود بیش از 90 درصد جهش‌های نقطه‌ای و حذف شدگی‌ها در اگزون 19 این ژن رخ می‌دهد. مهمترین ژن سرکوبگر توموری دخیل در بروز سرطان ریه TP53  می‌باشد که در جایگاه کروموزومی 17p13 قرار داشته و نقش مهمی در جلوگیری از بروز سرطان ریه ایفا می‌نماید. بروز موتاسیون در این ژن می‌تواند موجب بروز سرطان ریه گردد به گونه ای که موتاسیون در این ژن در حدود 50 تا 60 درصد از موارد سرطان ریه گزارش شده است. از دیگر ژن‌های دخیل در بروز سرطان ریه انکوژن BRAF  در جایگاه کروموزومی7q34 می‌باشد که از اعضای خانواده RAS بوده و موتاسیون‌های موجود در این ژن در حدود حداکثر 8 درصد از موارد سرطان ریه گزارش شده است. نقطه داغ این ژن جهت وقوع موتاسیون، کدون 600 این ژن می‌باشد. از دیگر ژن‌های دخیل در بروز سرطان ریه می‌توان به ژن HER2 اشاره نمود که موتاسیون‌های موجود در اگزون 20 این ژن در حدود 2 تا 4 درصد موارد سرطان ریه گزارش شده است. ژن‌های EML4 و ALK از دیگر ژن‌های موثر در بروز سرطان ریه هستند که تغییرات در این ژن‌ها در حدود 3 تا 7 درصد موارد سرطان ریه گزارش شده است. پروتوانکوژن ROS1 که درجایگاه کروموزومی 6p22 قرار دارد در صورت موتاسیون با بروز سرطان ریه در ارتباط است. ژن RET یک انکوژن جدید است که در جایگاه کروموزومی 10q11.2 واقع شده و در حدود3/1٪ موارد سرطان ریه گزارش شده است. در میان موتاسیون‌های موجود در ژن‌های دخیل در بروز سرطان ریه انکوژن‌های EGFR، KRAS و BRAF به همراه ژن سرکوبگر توموری TP53 بالاترین اهمیت و نقش را در بروز سرطان ریه دارند. لذا شناسایی موتاسیون ها در ژن‌های مذکور که بیشترین اثر را بر روی بروز سرطان ریه دارند می‌تواند نقش مهمی در درک فرایند پاتوژنز سرطان در ریه داشته باشد.

موتاسیون‌های ژن EGFR و بروز سرطان ریه 

گیرنده فاکتور رشد اپیدرمی (EGFR) یک گلیکوپروتئین غشایی است که دارای فعالیت تیروزین کینازی بوده  و عضوی از خانواده ErbB به شمار می‌آید. اعضای دیگر این خانواده شاملErbB2 ،ErbB3  و ErbB4 هستند. EGFR نقش مهمی در تنظیم و کنترل بسیاری از مسیرهای مختلف سیگنالینگ نظیر رشد، تکثیر سلولی، چسبندگی سلولی، تمایز، مهاجرت و بقا ایفا می‌کند. گیرنده فاکتور رشد اپیدرمی توسط ژن EGFR که در جایگاه کروموزومی 7p12.1-12.3 قرار دارد، کدگذاری می‌شود. این ژن از 28 اگزون تشکیل شده است.  فعال سازی EGFR در نتیجه اتصال فاکتور رشد اپیدرمی منجر به فعال شدن آبشارهای سیگنالینگ داخل سلولی می‌شود که این آبشارها منجر به تنظیم و کنترل فرایندهای طبیعی سلول می‌شوند.  ژن EGFR مهمترین ژنی است که در سطح ژنوم، نقش محسوسی در ارتباط با خطر بروز سرطان ریه دارد به گونه‌ای که وجود موتاسیون در این ژن منجر به افزایش بیان آن شده و موجب تبدیل پروتوانکوژن EGFR به انکوژن EGFR می‌گردد که در نتیجه باعث سرطان زایی در سلول‌های مختلف بافت ریه می‌شود. بنابرین با کشف تغییرات ایجاد شده می‌توان فرایند بروز سرطان زایی در ریه  را پیش بینی و مدیریت نمود. اتصال گیرنده فاکتور رشد اپیدرمال به لیگاند آن باعث اتوفسفریلاسیون از طریق فعالیت تیروزین کینازی واقع در دومین داخل سلولی شده و باعث راه اندازی چندین آبشار انتقال سیگنال میگردد. سیگنال های EGFR حداقل دو مسیر داخل سلولی در راستای یکدیگر را فعال می‌کنند. یکی از این مسیرها، مسیر MAP کیناز (MAPK) است که نقطه ایست بازرسی G1 را در چرخه سلولی تنظیم می‌نماید. هنگامی که EGFR فعال شد، مسیر MAPK از طریق اشکال فعال RAS، RAF و ژن MEK سیگنالی را به هسته ارسال می‌کند و موجب تکثیر سلولی می‌گردد. وجود موتاسیون بر روی این ژن موجب افزایش بیان آن شده و منجر به افزایش سیگنال‌های ارسالی به هسته در نتیجه خارج شدن سلول از تکثیر نرمال شده و منجر به بروز سرطان در سلول‌های مختلف بافت ریه می‌گردد. موتاسیون‌های ایجاد شده در ژن EGFR اغلب بر روی اگزون‌های شماره 18، 19، 20 و 21 قرار دارند. در این میان بیشترین تغییرات ایجاد شده شامل حذف شدگی‌ها در اگزون شماره 19 و جهش نقطه‌ای در اگزون شماره 21 این ژن است. دو موتاسیون L858R و del exon19 که به ترتیب بروی اگزون‌های 21 و 19 قرار دارند، در حدود بیش از 90 درصد موارد سرطان ریه گزارش شده است  این موتاسیون ها در ژن EGFR از این نظر حائز اهمیت هستند که می‌توانند در حوزه تشخیص و درمان به کار گرفته شوند. انتخاب یه درمان مناسب بر پایه پروفایل مولکولی در درمان سرطان ریه در حوزه پزشکی شخصی می‌تواند نقش مهمی در افزایش میزان پاسخ به درمان، افزایش بقا بیماران، کاهش نرخ مرگ و میر و خسارت های مادی و معنوی گردد. شناسایی و تشخیص موتاسیون های ژن EGFR و درک صحیح از بکارگیری مهارکننده های تیروزین کیناز ضد EGFR و بکارگیری هدفمند درمان های رایج (شیمی درمانی و پرتو درمانی) می‌تواند نقش مهمی در افزایش میزان پاسخ به درمان، افزایش بقا بیماران، کاهش نرخ مرگ و میر و خسارت های مادی و معنوی گردد. بنابراین بررسی موتاسیون‌های ژن EGFR جهت ارزیابی مقاومت به شیمی درمانی و پرتودرمانی و در صورت نیاز به کار گیری مهارکننده های تیروزین کینازی ضد EGFR مد نظر انکولوژیست ها می‌باشد. به کار گیری مهارکننده های تیروزین کینازی ضد EGFR در بیماران مبتلا به سرطان ریه دارای موتاسیون  EGFR نظیر L858R و L861Q موجب کاهش فعالیت تیروزین کینازی و به دنبال آن جلوگیری از پیشرفت سرطان می‌گردد.

موتاسیون‌های ژن KRAS و بروز سرطان ریه 

ژن KRAS که در جایگاه کروموزومی 12p12.1 قرار دارد، از اعضای خانواده RAS و یکی از مهمترین آنکوژن‌های دخیل در بروز سرطان ریه است. موتاسیون‌های فعال کننده در انکوژن KRAS، رایج ترین تغییرات انکوژنی در آدنوکارسینومای ریوی می‌باشد که حداکثر در 40 درصد موارد رخ می‌دهد. KRAS یکی از G_ پروتئین‌های خانواده RAS با فعالیت GTPase می‌باشد که در فضای داخلی غشای پلاسمایی قرار دارد.  عملکرد آن به این صورت است که به عنوان یک سوئیچ مولکولی دوتایی عمل می‌کند. زمانی که به GTP متصل است، در حالت فعال و هنگامی که با GDP متصل باشد، در حالت غیرفعال می‌باشد. هنگامی که در حالت فعال است، کمپلکس RAS-GTP چندین آبشار انتقال سیگنال نظیر مسیرهای Raf-MEK-ERK، PI3K-AKT-mTOR و RalGDS-RalA/ B و همچنین مسیر TIAM1-RAC1 را فعال می‌کند. همه این مسیرها نقش‌های محوری در تکثیر سلولی، آپوپتوز، بقا و رشد نقش ایفا می‌کنند. فعال شدن جهش‌های KRAS از هیدرولیز شدن آن جلوگیری کرده بنابراین به طور دائم در حالت “روشن” مانده و منجر به فعالیت مداوم گیرنده‌های پایین دستی می‌شود. به عبارت دیگر جهش در انکوژن KRAS منجر به پیام رسانی پیوسته از خارج به سمت هسته شده و به دنبال آن باعث تکثیر سلولی تنظیم نشده و بروز سرطان در سلول‌های بافت ریه می‌شود. بیشتر موتاسیون‌های این ژن در موارد سرطان ریه بر روی اگزون 2 و بر روی کدون‌های 12 و 13 این ژن رخ می‌دهند. این موتاسیون‌ها بیش از 95 درصد در کدون 12 و بیش از 80 درصد کدون 13 این ژن وجود دارند. شایع ترین  کدون جهش یافته  گزارش شده در بیماران مبتلا به سرطان ریه، جهش KRAS -G12C است که حدود 40 درصد فرکانس دارد. دیگر موتاسیون‌های شایع این ژن به ترتیب G12V و  G12D با درصد 21 و 18 می‌باشند. شناسایی موتاسیون های ژن KRAS می‌تواند علاوه در حوزه تشخیص زودرس در حوزه درمانی با استفاده از مهارکننده‎های تیروزین کینای ضد KRAS  به کار گرفته شود.

موتاسیون‌های ژن TP53 و بروز سرطان ریه

 مهمترین ژن سرکوبگر توموری دخیل در بروز سرطان ریه TP53 می‌باشد که در جایگاه کروموزومی 17p13 قرار داشته و از 19،149 جفت باز و 11 اگزون تشکیل شده است که نقش مهمی در تنظیم فعالیت ژن‌های دخیل در فرایندهای ترمیم DNA، متابولیسم، توقف چرخه سلولی، آپوپتوز و پیری داشته که نتیجه آن جلوگیری از بروز سرطان ریه است. بروز موتاسیون در این ژن می‌تواند موجب بروز سرطان ریه گردد به گونه‌ای که موتاسیون در این ژن در حدود 50 تا 60 درصد از موارد سرطان ریه گزارش شده است. در سلول‌های سالم، P53 در حالت عادی به میزان کمی در سلول وجود دارد، هنگامی که سلول‌ها تحت استرس هیپوکسی یا آسیب DNA قرار می‌گیرند، P53 مانع از تجزیه خود شده و باعث افزایش سریع غلظت آن در درون سلول می‌شود، بنابراین P53 می‌تواند به پروموتور DNA متصل شده و موجب تحریک رونویسی از ژن‌های تعمیری گردد. اگر آسیب ایجاد شده قابل تعمیر نباشد، از این رو P53 با رونویسی از ژن‌های دخیل در آپاپتوز و القا آپوپتوز از بروز سرطان در سلول‌های بافت ریوی جلوگیری می‌کند (63). سلول‌ها با پروتئین P53 جهش یافته نمی‌توانند به توالی پروموتور DNA متصل شوند، بنابراین سلول آسیب دیده تعمیر نشده و وارد مسیر آپاپتوز هم نمی‌گردد و در نتیجه مسیر سرطانی در پیش می‌گیرد.  بیش از 90 درصد موتاسیون‌هایی که در این ژن رخ می‌دهند در ناحیه دومین اتصالی به DNA این ژن قرار دارند. اکثر موتاسیون‌های این ژن در سرطان ریه بر روی اگزون‌های شماره 5 و 7 و 8  و کدون‌های شماره 157 ، 158 ، 245 ، 248 و 273 قرار دارند. شناخت موتاسیون‌های این ژن نیز می‌تواند در تشخیص و درمان بیماران سودمند واقع گردد.  چندین مطالعه صورت گرفته نشان می دهد که وجود موتاسیون در ژن p53 منجر به ایجاد مقاومت در برابر شیمی درمانی سرطان ریه در شرایط آزمایشگاهی و درون بدن می‌گردد. دانستن وضعیت p53 جهت به کار بردن درمان شیمی درمانی و رادیوتراپی امری مهم و ضروری است. ژن درمانی بهترین راهکار درمانی در این موارد است.

موتاسیون‌های ژن BRAF و بروز سرطان ریه

آنکوژن BRAF که در جایگاه کروموزومی7q34 قرار دارد از اعضای خانواده RAS بوده و موتاسیون‌های موجود در این ژن در حدود حداکثر 8 درصد از موارد سرطان ریه گزارش شده است. ژن BRAF یک سرین/ ترئونین کیناز می‌باشد که با داشتن ارتباط با RAS- GTPs و پروتئین‌های پایین دست از خانواده MAPk تکثیر سلولی را کنترل می‌نماید.. موتاسیون در اگزون 15 این ژن باعث ایجاد فعالیت انکوژنی در این ژن و ایجاد سرطان در سلول‌های بافت ریه می‌شود. مهم‌ترین و تنها موتاسیونی که در این ژن در موارد سرطان ریه گزارش شده است، V600E می‌باشد که بر روی اگزون شماره 15 این ژن قرار دارد. موتاسیون c.1799T>A (p.V600E) این ژن موجب تبدیل پروتوانکوژن BRAF به انکوژن BRAF و فعالیت مداوم این ژن می‌گردد، بنابراین حالت رشد و تکثیر طبیعی از دسترس خارج شده و فرایند سرطانی شدن در سلول‌های مختلف بافت ریه راه اندازی می‌شود. بنابراین بررسی و تست موتاسیون مذکور در ژن BRAF در سرطان ریه می‌تواند به عنوان یک مارکر تشخیصی جهت تشخیص زودرس و پیش آگاهی به کار گرفته شود. همچنین این موتاسیون می‌تواند به عنوان یک هدف درمانی با بکارگیری مهارکننده‌های BRAF جهت کاهش تکثیر سلولی و مهار پیشرفت سرطان ریه مورد استفاده قرار گیرد.

ژن های کلیدی در تشخیص و سرطان ریه

 پروتوآنکوژن‌های EGFR، KRAS و BRAF به همراه ژن سرکوبگر توموری TP53 بالاترین فراوانی جهش را در میان تمامی ژن های دخیل در بروز سرطان ریه نشان دادند. ژن های مذکور به عنوان ژن های مرکزی در سرطان ریه مطرح بوده و دارای نقاط داغ مختلف جهت وقوع جهش می باشند. این نقاط داغ در ژن EGFR اغلب بر روی اگزون‌های شماره 18، 19، 20 و 21 قرار دارند و در این میان دو موتاسیون L858R و del exon19 به ترتیب بروی اگزون‌های 21 و 19 در حدود بیش از 90 درصد موارد سرطان ریه شامل می شوند. در اکثر مطالعات صورت گرفته بر روی موتاسیون های مذکور ژن EGFR مشخص گردید که این موتاسیون ها نقش محسوسی در حوزه پاسخ به درمان و مهار کننده های تیروزین کینازی ایفا می‌کنند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که ژن KRAS دومین پروتوآنکوژن مهم دخیل در بروز سرطان ریه می باشد به طوریکه بیشتر موتاسیون‌های ژن مذکور در موارد سرطان ریه بر روی کدون‌های 12 و 13 اگزون شماره 2 این ژن رخ می‌دهند. این موتاسیون‌ها بیش از 95 درصد در کدون 12 و بیش از 80 درصد کدون 13 این ژن وجود دارند. شایع ترین  موتاسیون گزارش شده در بیماران، جهش KRAS -G12C است که حدود 40 درصد فرکانس دارد. دیگر موتاسیون‌های شایع این ژن به ترتیب G12V و  G12D با درصد 21 و 18 می‌باشند. ژن BRAF سومین پروتوآنکوژن مهم دخیل در بروز سرطان ریه شناسایی گردید. تنها موتاسیونی در این ژن c.1799T>A (p.V600E) می باشد که موجب تبدیل پروتوانکوژن BRAF به انکوژن BRAF می‌گردد، بنابراین حالت رشد و تکثیر طبیعی از دسترس خارج شده و فرایند سرطانی شدن در سلول‌های مختلف بافت ریه راه اندازی می‌شود. تست موتاسیون مذکور در ژن BRAF در سرطان ریه می‌تواند به عنوان یک مارکر تشخیصی جهت تشخیص زودرس و همچنین به عنوان یک هدف درمانی با بکارگیری مهارکننده‌های BRAF جهت کاهش تکثیر سلولی و مهار پیشرفت سرطان ریه مورد استفاده قرار گیرد. چهارمین ژن و تنها ژن سرکوبگر توموری که بالاترین نرخ جهش در بروز سرطان ریه را دارد ، ژن TP53 می باشد. نقاط داغ جهش در این ژن اگزون‌های شماره 5 و 7 و 8 و کدون‌های شماره 157 ، 158 ، 245 ، 248 و 273 می باشند. شناخت موتاسیون‌های این ژن نیز می‌تواند در تشخیص و درمان بیماران سودمند واقع گردد به گونه ای  که وجود موتاسیون در ژن p53 منجر به ایجاد مقاومت در برابر شیمی درمانی سرطان ریه در شرایط آزمایشگاهی و درون بدن می‌گردد. دانستن وضعیت p53 جهت به کار بردن درمان شیمی درمانی و رادیوتراپی امری مهم و ضروری است. ژن درمانی بهترین راهکار درمانی در این موارد است. بررسی موتاسیون های ژن های مذکور که بالاترین نرخ جهش در فرایند بیماری زایی سرطان ریه را دارند، می‌توانند به عنوان بیومارکرهای بالینی جهت تشخیص، پیش آگهی و پاسخ به درمان در ارتباط با سرطان ریه مورد استفاده قرار گیرند.

مطالعات متعددی در مورد فرکانس موتاسیون در ژن‌های مذکور در افراد مبتلا به سرطان ریه صورت گرفته است. در مطالعه‌ای که توسط Li و همکاران در سال 2014 در کشور چین صورت گرفت، فرکانس موتاسیون‌های ژن‌های EGFR و KRAS در تومورهای ریوی مورد مطالعه قرار گرفت. میزان جهش در ژن EGFR حدود 37 درصد و در ژن KRAS 20 درصد گزارش گردید. بررسی جهش در این ژن‌ها علاوه بر پیش‌آگاهی در ارتباط با خطر ابتلا به سرطان ریه می‌تواند در فرایند انتخاب راهکار درمانی مفید واقع گردد. در دیگر مطالعه صورت گرفته توسط Wu و همکاران در سال 2012 در کشور تایوان، وضعیت و فرکانس موتاسیون‌های ژن EGFR در بیماران مبتلا به آدنوکارسینومای ریوی با استفاده از روش توالی یابی مورد آنالیز قرار گرفت. در این مطالعه حدود 70 درصد بیماران دارای موتاسیون در ژن مذکور بودند. آنالیز موتاسیون‌های این ژن می‌تواند نقش مهمی در پیش‌آگاهی و تشخیص اولیه و همچنین انتخاب متود درمانی در ارتباط با به کارگیری مهارکننده‌های تیروزین کینازی داشته باشد. در مطالعه‌ای که توسط Fouad  و همکاران در سال 2012 صورت گرفت موتاسیون‌های 4 اگزون 18، 19، 20 و 21 ژن EGFR در نمونه‌های تومور ریوی با استفاده از متود توالی یابی مورد بررسی قرارگرفت. در حدود 20 درصد از نمونه‌های توموری جهش در ژن EGFR مشاهده شد. در میان موتاسیون‌های چهار اگزون مذکور، موتاسیون L858R  در اگزون 21 و حذف شدگی در اگزون 19 بیشترین فراوانی را در میان موتاسیون‌ها به خود اختصاص دادند. در مطالعه‌ای که توسط Fernando Lopez و همکاران در سال 2012 در کشور اسپانیا صورت گرفت، جهش‌های موجود در ژن EGFR در نمونه‌های تومور ریوی مورد بررسی قرار گرفتند. در نتیجه این مطالعه بیش از 90 درصد موارد جهش، شامل حذف شدگی‌های موجود در اگزون 19 و جهش نقطه‌ای L858R گزارش گردید (77). در مطالعه صورت گرفته توسط Yamamoto و همکاران در سال 2017 در کشور ژاپن، موتاسیون‌های ژن‌های EGFR و KRAS در نمونه‌های توموری ریه با استفاده از روش NGS مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه این مطالعه در حدود 40 درصد موارد، موتاسیون در ژن EGFR گزارش گردید که موتاسیون‌های Ex19del و L858R بیشترین فراوانی را داشتند. این در حالی بود که حدود 20 درصد موارد جهش در اگزون 2 ژن KRAS مشاهده شد. در مطالعه صورت گرفته توسط Jing  و همکاران در کشور چین موتاسیون‌های موجود در ژن‌های EGFR و TP53 بر روی  نمونه توموری پارافینه شده مربوط به سرطان ریه با روش NGS مورد بررسی قرار گرفت که در نتیجه این مطالعه میزان موتاسیون در ژن EGFR برابر 52 درصد و ژن TP53 28 درصد گزارش گردید. در بررسی  صورت گرفته توسط Tsiatis و همکاران  در سال 2010 موتاسیون‌های ژن KRAS در نمونه‌های تومور پارافینه آدنوکارسینومای ریه با سه متود از جمله توالی یابی مورد بررسی قرار گرفتند، که در نتیجه این مطالعه حدود 63 درصد نمونه‌ها دارای موتاسیون در ژن KRAS بودند. در مطالعه‌ای که توسط Grosse و همکاران در کشور سوئیس بر روی بیماران مبتلا به سرطان ریه انجام شد، فرکانس موتاسیون در انکوژن KRAS با استفاده از روش‌های توالی یابی و NGS مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه این مطالعه میزان موتاسیون در ژن KRAS، 34 درصد گزارش گردید. در مطالعه‌ای که توسط Jang  و همکاران در سال 2009 در کشور کره صورت گرفت، موتاسیون‌های دو ژن EGFR و KRAS با استفاده از روش توالی یابی در بیماران مبتلا به آدنوکارسینومای ریه مورد ارزیابی قرار گرفت. در نتیجه این مطالعه حدود 10 و 25 درصد موتاسیون به ترتیب در ژن‌های KRAS و EGFR گزارش گردید. در مطالعه‌ای که توسط Tuononen و همکاران در کشور فنلاند صورت گرفت، موتاسیون‌های ژن‌های EGFR و KRAS در نمونه‌های پارافینه از تومورهای سرطان ریه به تعداد 81 نمونه با استفاده از روش NGS مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه این مطالعه حدود 25 درصد از بیماران دارای جهش در EGFR بودند و 33 درصد نیز موتاسیون در ژن KRAS داشتند. محققان دیگری فرکانس موتاسیون در ژن KRAS در بیماران مبتلا به سرطان ریه رو بررسی نموده‌اند که در این میان Tsao و همکاران در سال 2010 حدود 34 درصد موتاسیون، Kern و همکاران در سال 1994 حدود 36 درصد موتاسیون، Capelletti و همکاران در سال 2010، 27 درصد موتاسیون، Zhao و همکاران 22 درصد موتاسیون، Schmid و همکاران 37 درصد موتاسیون و در نهایت Schiller و همکاران 24 درصد موتاسیون، در ژن KRAS، در بیماران مبتلا به سرطان ریه گزارش کردند. در مطالعه‌ای که توسط Carter  و همکاران در سال 2015 در کشور تایوان صورت گرفت، موتاسیون V600E ژن BRAF در نمونه‌های سرطان ریه، روده و ملانوما با استفاده از روش NGS مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه این مطالعه نرخ موتاسیون این ژن در سرطان ریه 6 درصد گزارش گردید (82). در مورد فرکانس موتاسیون در ژن TP53 مطالعات متعددی صورت گرفته است. در مطالعه صورت گرفته توسط Zhao و همکاران در سال 2019 موتاسیون‌های ژن TP53 در 50 بیمار مبتلا به سرطان ریه نوع سلول‌های غیر کوچک با استفاده از تکنیک توالی یابی مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه این مطالعه حدود 45 درصد موتاسیون در ژن TP53 گزارش گردید که اکثر این موتاسیون‌ها در اگزون‌های شماره 5 و 7 و 8 ژن TP53 قرار داشتند. در بررسی صورت گرفته توسط Shajani و همکاران در سال 2018 ، موتاسیون‌های ژن TP53 در سرطان‌های کلون، ریه و گلیوبلاستوما با استفاده از روش NGS مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه این مطالعه حدود 36 درصد افراد مبتلا به سرطان ریه داری موتاسیون در TP53 بودند. در مطالعه صورت گرفته توسط Labbe و همکاران در سال 2017 موتاسیون‌های ژن TP53 درنمونه‌های تومور ریه با تکنیک NGS و توالی یابی بررسی گردید. در نتیجه این مطالعه حدود 40 درصد نمونه‌های مذکور دارای موتاسیون در ژنTP53  بودند. در این مطالعه مناطق مستعد ژنومی که مرتبط با بروز سرطان ریه هستند، مطرح و مورد بررسی قرار گرفت.

نتیجه گیری

مطالعه بیشتر آزمایشگاهی- بالینی این مناطق مرتبط با سرطان ریه در جمعیت های مختلف می‌تواند آغازی برای طراحی پانل غربالگری سرطان ریه به منظور شناسایی افراد مستعد و پرخطر باشد. کشندگی بالای سرطان ریه و همچنین تشخیص در مراحل پیشرفته محققان را مجاب به کشف و بررسی مارکرهای مولکولی به منظور تشخیص زود رس این بیماری و همچنین ارزیابی پاسخ به درمان کرده است.  در این میان ژن‌های EGFR، KRAS، TP53 وBRAF بیشترین تغییرات را در میان مناطق مخلف ژنی به خود اختصاص دادند از این رو بررسی موتاسیون‌های ژن‌های مذکور در سرطان ریه می‌تواند نقش مهمی در زمینه پیش‌گویی بالینی، غربالگری، تشخیص زودرس بیماری و همچنین ارزیابی پاسخ به درمان داشته باشد. به عبارت دیگرشناسایی این تغییرات ژنی در بعنوان بیومارکرهای بالینی در قالب یک پانل غربالگری می‌تواند نقش مهمی در تشخیص زودرس، تسهیل روند درمانی از طریق ارزیابی مقاومت به درمان، کاهش مرگ و میر و همچنین کاهش خسارت‌های مادی و معنوی ناشی از این بیماری ایفا نماید.