TURKISH JOURNAL OF ONCOLOGY

Summary

Doğal droglarla binlerce yıldır ilaç üretilmekteyse de, doğadan izole etmek veya laboratuvarda sentezlemek yoluyla antikanser ajanlar elde etmeye yönelik sistematik ve kapsamlı çalışmalara yirminci yüzyılda girişilmiştir. Aynı dönemde in vitro çalışmalara ek olarak, kimyasalların antikanser potansiyellerini test için in vivo preklinik deneylerin gerçekleştirilebileceği hayvan modelleri geliştirilmiştir. Modern kanser kemoterapisi çağı 1940'larda ilk klasik kemoterapötik ajanların elde edilişiyle başlamıştır; 1940'ların başlarında ilk alkilleyici ajanlar, sonlarında ise ilk antimetabolitler üretilmiştir. 1950'lerde laboratuvarın dışına çıkılarak, antikanser droglar keşfetmek amacıyla doğa araştırmalarına başlanmıştır. Mikroorganizmalar, sabit konumlu bitkiler ve deniz omurgasızları, çok çeşitli kimyasal savunma mekanizmaları geliştirerek evrildiğinden, bunlar arasından kimi maddelerin antikanser etkinlik gösterebileceği düşünülmüştür. Başta ABD tarafından, bu canlılardan sağlanan on binlerce drog 1950'lerden itibaren antikanser etkinlik yönünden taranmıştır. 1960'larda vinka alkaloitleri, 1970'lerde antikanser antibiyotikler ve 1990'larda taksanlar, doğa araştırmalarının meyvelerindendir. Bugün bu terapötik ajanların kullanıldığı kanser kemoterapisi, hastalığın tedavisinde cerrahi ve radyoterapi gibi lokal müdahalelere ilaveten, sistemik bir modalite olarak tıbbın hizmetindedir.

Summary

Introduction

“Modern çağın vebası” kanser, yalnızca postendüstriyel dönemde ve toplumlarda değil, her çağda mevcut ve neredeyse hayvanlar alemiyle yaşıt görünmektedir. Arkeolojik ve paleopatolojik çalışmalar sırasında, hayvanlar alemi genelinde dinozor fosillerinde, insan türünde ise binlerce yıllık mumyalarda rastlanan kanser bulguları, bilinen en eski kanser olgusu örneklerindendir. Ancak bu bulguların nadirliği, antikitede kanser insidansının görece düşük olduğunu düşündürmektedir; yüksek bir olasılıkla yaralanmalar ve enfeksiyonlar, bebek ölümleri ve diğer hastalıklar ortalama insan ömrünü kısalttığından, herhangi bir kanser gelişiminden önce ölüm gerçekleşmekteydi.[1-4] Bununla birlikte, yumuşak vücut dokularının doğada yok olması ve mumyalama esnasında birçok organın çıkarılması (örneğin, kafa içi, göğüs ve karın boşluğunun boşaltılması) nedeniyle kemiklere ait olanlar dışındaki olguların günümüze ulaşamadığı da söylenebilir.

Kansere ve tedavisine ilişkin bilinen en eski belgelerden biri ise Mısır’da keşfedilen ve tahminen MÖ 1600 dolaylarında yazılmış olan Edwin Smith papirüsüdür. Hastalığın adı olarak Latince “kanser” sözcüğünün kullanımı yüzyıllar sonra başladığından, papirüste bu sözcük kullanılmamaktadır. Ancak toraksta görülen –ve tanımları en azından birkaçının kanser olabileceğini düşündüren– tümör ya da ülserlere dair sekiz olgunun koterizasyon yöntemiyle tedavisinden bahsedilmektedir. [5-7] Yine Mısır’da tahminen MÖ 1550 dolaylarında döneminin tıbbi metinlerinin bir derlemesi olarak yazılmış olan Ebers papirüsünde, benzer olguların tedavisine yer verilmiştir.[8]

Kimi kez yanlış bilinenin aksine, hastalığı adlandırmak için “yengeç” anlamında bir sözcük (kanser) ilk kez Galen tarafından kullanılmamıştır. Galen’den (MS 129-216) çok daha önce, bu tür bir kullanım Hipokrat (MÖ 460-375) tarafından gerçekleştirilmiş görünmektedir. Örneğin, Hipokrat külliyatı içinde sayılan Yunanca ΠΡΟΡΡΗΤΙΚΟΝ ΒΙΒΛΙΟΝ ΤΟΔΕΥΤΕΡΟΝ adlı eserde (İng. Prorrhetics II), hastalığın adı olarak Yunanca yengeç anlamındaki KAPKINOΣ/καρκıνος sözcüğü üç kez geçmektedir[9] (Yunan harflerine karşılık gelen Latin harfleriyle sözcüğün yazımı karkinos şeklindedir ki “yengeçleşme” anlamındaki “karsinoma” da buradan gelmektedir). İlerleyen yüzyıllarda Latince tıp eserlerinde bu Yunanca nomenklatür benimsenmiş ve Latince yengeç anlamındaki cancer sözcüğü kullanıma girmiştir.

Tarihte Hipokrat’tan yirminci yüzyıla kadar, kanserin vücutta ortaya çıkış neden(ler)ini ve gelişim mekanizmasını açıklamak için çeşitli teoriler öne sürülmüştür; dört humor/hılt (vücut sıvılarının dengesizliği sonucu oluşum) teorisi, lenf (dejenerasyonu sonucu oluşum) teorisi, blastema (hücrelerinden oluşum) teorisi, kronik radyasyon (maruziyeti sonucu oluşum) teorisi, travma (nedenli oluşum) teorisi, bulaşıcılık teorisi gibi.[10-13] Benzer şekilde geçmişten bu yana, farmakoterapi, cerrahi, radyoterapi, immünoterapi, hormon terapisi gibi, kanser tedavisine yönelik yöntemler de çeşitlilik ve ilerleme göstermiştir. Bunlar arasından kimyasal maddelerin farmakoterapötik kullanımına dair sistemli çalışmaların başlangıcı ve “kemoterapi” sözcüğünün ortaya çıkışı yirminci yüzyıl başlarına rastlamaktadır.

Sitotoksik Kemoterapötiklerin
Yirminci Yüzyıldaki Gelişimi
Antikanser ilaçların kategorizasyonu
Yirminci yüzyılın ilk yarısından bugüne dek kullanılan antikanser ilaçlar (antineoplastikler) için farklı kriterlere göre farklı kategorizasyonlar söz konusudur; örneğin, kimyasal yapılarına, elde edildikleri kaynaklara, etki mekanizmalarına, ya da dokusal tahribat potansiyellerine göre sınıflandırılabilirler. Antikanser ilaçlar içinden sitotoksik kemoterapötikler –hücre(sito-) zehirleyici(-toksik) kimyasal(kemo-) ilaçlar(-terapötikler)– hücre siklusunun belli ya da herhangi bir evresinde, birtakım hücresel fonksiyonların ve böylece hücre bölünmesinin inhibisyonu, ya da apoptotik ya da nekrotik hücre ölümü indüksiyonu gibi mekanizmalarla hücrelere zarar veren maddelerdir.[14-16]

Bir kategorizasyonda aynı grupta yer alan kemoterapötik ajanlar, farklı kriterlere göre yapılacak bir diğer kategorizasyonda farklı gruplarda yer alabilirler. Örneğin, bu ajanlar için ekstravazasyon halinde doku tahribatı potansiyellerine göre “vezikanlar, iritanlar ve diğerleri” olmak üzere üç ana grup oluşturulabilir.[17] Burada vezikanlar grubunda yer alan üç kemoterapötik ajan –örneğin, paklitaksel, vinblastin ve daktinomisin– etki mekanizmalarına dayalı bir kategorizasyonda farklı gruplara girecektir: Paklitaksel ve vinblastin antimikrotübüller, daktinomisin ise sitotoksik antibiyotikler grubunda yer alacaktır. Ya da kökensel bir kategorizasyon yapılacak olursa, bu kez paklitaksel bitki kökenli kemoterapötikler sınıfının taksanlar altsınıfına, vinblastin bitki kökenli kemoterapötikler sınıfının vinka alkaloitleri altsınıfına, daktinomisin ise mikroorganizma kökenli kemoterapötikler sınıfına dahil olacaktır.

Sitotoksik kemoterapötiklerin ortaya çıkış ve gelişim süreçlerine dair bu çalışmada, başlıca gruplarıyla antikanser ilaçların klasik kategorizasyonu esas alınmıştır[18-22] (Tablo 1).

Tablo 1: Antikanser ilaçların klasik kategorizasyonu

Sitotoksik Ajanların Ortaya Çıkışı
Alkilleyici ajanlar
“Kemoterapi” sözcüğü 1900’lerde ünlü Alman doktor Paul Ehrlich (1854-1915) tarafından, kanser değil sifilis tedavisiyle ilgili olarak türetilmiştir. Sözcük Ehrlich tarafından yer yer genel ve yer yer spesifik anlamda kullanılmıştır. Genel anlamıyla, tıpta kullanılan her ilaç özünde bir kimyasal madde olduğundan, kemoterapi tıpla yaşıttır. Ancak Ehrlich’in ünlü çalışmalarını tarif edecek esas anlamıyla ise –ki sözcüğü bu kez “spesifik” ya da “deneysel” gibi sıfatlarla birlikte kullanmıştır– kemoterapi “sentetik olanlar başta olmak üzere kimyasal maddeleri vücuttaki patojenik mikroorganizmaları imha etmek için kullanmaktır.” Bu amaçla hayvanlar üzerinde bir dizi bileşik denemiştir ve bunlardan “bileşik 606” (arsfenamin, ticari adıyla Salvarsan), sifilis patojenine karşı etkili olarak hastalığın tedavisinde başarı sağlamıştır.[23-26]

Ehrlich’in hayvanlar üzerindeki çalışmaları ve Salvarsan’ın başarısı, kimyasalların diğer hastalıkların tedavisinde kullanımı için de cesaretlendirici olmuştur. Ancak yirminci yüzyıl başlarında kanser kemoterapisinde kullanılacak kimyasalların temininin önünde, çok sayıdaki kimyasal arasından anlamlı antikanser etki potansiyeline sahip olanları tespit edebilmek ve bunlarla klinik deneyler gerçekleştirebilmek gibi, başlıca iki zorlu aşama bulunmaktaydı. İlaç olma adayı çok sayıdaki kimyasalı kanser hastaları üzerinde denemek mümkün olamayacağından, bu maddelerin denenebileceği tümör modellerinin geliştirilmesi gerekmekteydi. Hayvan modelleri bu ihtiyaca cevap vermiştir ve bu modeller sayesinde, anlamlı antikanser etki sağlayan az sayıdaki ajan binlerce aday arasından seçilebilmiş ve böylece insanlar üzerindeki klinik deneylerden önce ilk elemeyi geçebilmiştir. Sarkoma 37 (S37), Sarkoma 180 (S180), Ehrlich Fare Karsinomu ve Ehrlich Assit Tümörü, yirminci yüzyıl başlarında geliştirilmiş nakledilebilir hayvan tümörü modellerine örnektir (Örneğin Sarkoma 180’de, farelere ait nakledilebilir bir doku tümörü türü olan sarkoma 180’den 2 mm çapından küçük kitleler farenin deri altına nakledilmekte ve tümör iki hafta içinde hayvanı öldürebilecek büyüklükte malign bir dokuya dönüşmekteydi).[27-29] ABD Ulusal Kanser Enstitüsü tarafından efektif kemoterapötik ajanlar tespit etmek amacıyla çok geniş kapsamlı tarama çalışmalarının başlatıldığı 1950’lerde, binlerce aday drog ile in vivo preklinik deneyler, L1210 ve P388 fare lösemileri gibi hayvan modelleri üzerinde gerçekleştirilmiştir.[30] Ancak 1980’lerin sonlarından itibaren, preklinik tarama için daha pratik olan in vitro hücre hattı modelleri tercih edilmiş, in vivo hayvan modelleri daha ayrıntılı testler için ayrılmıştır.[31] Bugün ABD Ulusal Kanser Enstitüsü, aday maddeler arasından klinik deney aşamasına devam ettirilecek kemoterapötik ajanları seçmek için bir sistem geliştirmiş bulunmaktadır. Öyle ki, doğal ya da sentetik aday maddelerin kan, cilt, akciğer, meme, beyin kanserleri gibi insan kanserlerine ait 60 tümör hücresi hattı üzerinde antikanser etkinlikleri yönünden in vitro test edildiği bir preklinik tarama panelinden yararlanılmaktadır (NCI-60). Panel, 1985-1990 yılları arasında ve her yıl 3.000 bileşik taramak üzere geliştirilmiştir.[32]

Yirminci yüzyılın ilk yarısında, tarihte kimyasal silahların kullanıldığı ilk savaş olan Birinci Dünya Savaşı gerçekleşmiş ve savaş boyunca bu maddelerin insan bedeni üzerindeki etkileri tecrübe edilmiştir. Aynı dönemde kimyasalların antikanser etki potansiyellerinin test edilebileceği, yukarıdaki gibi hayvan modelleri de geliştirilmiştir. Bu gelişmelerin üzerine gelen, İkinci Dünya Savaşı sırasındaki kimi tesadüfi gözlemlerin, modern kemoterapötikler çağının başlangıcını tetiklediği kabul edilebilir. İkinci Dünya Savaşı’nda bir bombardıman sırasında Bari’de (İtalya) kazara sülfür hardala (hardal gazı) maruz kalan denizcilerin kemik iliği ve lenf nodlarında atrofi gözlemlenmiştir. Bu ve savaş yıllarına ait diğer gözlemler sonucunda, hardal gazının bu dokularda hücre bölünmesini olumsuz etkilediği, o halde bu dokulara ait akut lösemi ve lenfoma gibi kanserlerin tedavisinde kullanılabileceği fikri gündeme gelmiştir. Yale Üniversitesi’nden iki tanınmış farmakolog, Louis Goodman ve Alfred Gilman, hardal bileşenleri başta olmak üzere çeşitli kimyasalların terapötik etkilerini araştırmaya başlamıştır. Lenf tümörü nakledilmiş fareler üzerinde hardal bileşenlerinden bir azotlu hardal (mekloretamin, diğer adıyla mustin) ile tedavi deneyleri gerçekleştirmiş ve tümörde önemli ölçüde regresyon gözlemlemiştir. Bunun üzerine bu araştırmacılar, göğüs cerrahı Gustaf Lindskog’u nonhodgkin lenfomadan muzdarip bir hastaya mekloretamin uygulaması için ikna etmiş, uygulamalar sonucunda bu ve diğer lenfoma hastalarında belirgin –ancak geçici– bir regresyon kaydedilmiştir. Böylelikle mekloretamin, klinikte antikanser etki sağladığı görülen ilk sitotoksik ajan olmuştur.[33-37] Savaş yıllarındaki gizlilik politikası nedeniyle bulgular ancak 1946’da yayımlanabilmiş ve literatüre geçmiştir.[38,39] Umut verici bulgular, araştırmacıları klorambusil ve siklofosfamid gibi yapıca benzer alkilleyici ajanları sentezlemek ve test etmek için motive edici olmuştur.

Ardından 1953’te yaşanan devrim niteliğinde bir gelişme, moleküler biyolog Francis Crick ve James Watson’ın DNA’nın çift sarmallı yapısı açıklayışı,[40] hücrenin ve hücredeki genetik materyalin gizemli yapısını aydınlatmıştır. Azotlu hardalların etki mekanizmalarını anlamak yönünde büyük bir adım atılmış ve DNA ile kimyasal reaksiyonlara girmek suretiyle hücreye zarar verdikleri görülmüştür. Bu gelişme ileriki yıllarda antikanser ilaç geliştirme stratejilerine yön vermiştir.[41]

Alkilleyici ajanlar içerdikleri alkil grubuyla DNA ile kovalent bağ oluşturmak üzere reaksiyona giren ve böylece DNA’ya hasar vererek hücre ölümünü indükleyen kimyasallardır.[42] 1940’larda kemoterapötik üretmek üzere azotlu bileşiklerle başlayan Ar-Ge süreci sonunda, alkilleyici ajanlar bugün geniş bir kategoridir ve kanser tedavisinde çok yaygın bir biçimde kullanılmaktadırlar. [43,44] Bu kategori hardal gazıyla benzer yapıdaki azotlu hardallar grubunu (mekloretamin, siklofosfamid, ifosfamid, klorambusil, melfalan), ayrıca alkil sülfonatlar grubunu (busulfan), etilenimin ve metilmelamin türevlerini (tiotepa, tretamin; altretamin), nitrozüreler grubunu (karmustin, lomustin, semustin) ve diğerlerini, yani, triazen ve metilhidrazin türevleri (dakarbazin, temozolomid; prokarbazin) ile DNA üzerindeki benzer etkilerinden ötürü “alkilleyici-benzeri” olarak da anılan platin bazlı ajanları (sisplatin, karboplatin, oksaliplatin) içermektedir.[45-48]

Antimetabolitler
1940’ların sonlarında, ABD’de bir diğer kemoterapötik ilaç grubu ortaya çıkmıştır. Vitaminlerle ilgili keşif ve çalışmalardan doğan antikanser antimetabolitler, birkaç yıl önce onkoloji kliniğine giren alkilleyici ajanlar ile birlikte, kanser kemoterapisinin temellerini 1940’larda oluşturmuştur.

Mount Sinai Hospital’dan (NY/ABD) bir cerrah, Richard Lewisohn, primer dalak tümörlerinin niçin nadir görüldüğünü anlamak amacıyla 1937’de bir deney dizisine başlamıştır. Transplante Sarkoma 180 tümörü taşıyan farelere, konsantre sığır dalağı ekstresi enjekte etmiş ve hayvanların %60’ında tümörde tam regresyon gözlemlemiştir. Ancak ekstre, spontan fare tümörlerine karşı etkisiz olmuştur. Lewisohn, bu kez iyileşmiş olan farelerden dalak ekstresi hazırlayarak bunu başka farelere enjekte etmiş, ve ikincil ekstrenin spontan meme tümörlü farelerin %30’unda tam regresyon sağladığını görmüştür. Bundan hareketle tümörlerde regresyon sağlayabilecek başka ajanlar keşfetmek amacıyla kapsamlı taramalara girişmiş, o dönemde yeni keşfedilmiş olan B grubu vitaminleri denemek için, bu vitaminler açısından zengin bir kaynak olan bira mayası ve arpa ekstrelerini kullanmıştır. 1941’de başlayarak sonraki birkaç yıl içinde, Sarkoma 180 tümörü nakledilmiş 12.000 ve ayrıca spontan tümörlü 6.000 fare üzerinde deneyler gerçekleştirmiştir. Transplante ve spontan tümörlerde farklı oranlarda regresyon kaydetmiştir. Bira mayası ve arpa ekstrelerindeki etken maddenin, o dönemde (1941) ıspanaktan ilk kez izole edilen –ve yeşil yapraklarda bol bulunuşundan ötürü folik asit olarak adlandırılan (Lat. folium, Tr. yaprak)– madde olabileceğini düşünen Lewisohn, bir laboratuvardan temin ettiği folik asit ile fareler üzerinde deneyler gerçekleştirmiş ve tümörlerde önemli regresyonlar kaydetmiştir. Ancak daha sonra, Lewisohn’a folik asit olarak temin edilen madde (pteroiltriglutamik asit) ile karaciğerde bulunan folik asidin (pteroilglutamik asit) özdeş olmadığı fark edilmiştir. Karaciğerde bulunan folik (pteroilglutamik) asidin ise farelerdeki spontan meme tümörlerine karşı efektif olmadığı görülmüştür.[49,50]

Aynı yıllarda folik asidin B12 vitamini tedavisine cevap vermeyen megaloblastik anemi hastalarında iyileşme sağladığı gözlemlenmiştir. Çocuklardaki akut lösemi, megaloblastik anemiye benzer bir klinik tablo sergilediğinden, kanserden (akut lösemiden) muzdarip hastalara folik asit tedavisi uygulama fikri gündeme gelmiştir. Pediatrik patoloji uzmanı Sidney Farber (1903-1973), ki bugün modern kemoterapinin kurucuları arasında anılmaktadır, Lewisohn’un çalışmaları sonucunda sentezlenen folik asit türevleri Diopterin (pteroildiglutamik asit) ve Teropterin (pteroiltriglutamik asit) ile doksan hasta üzerinde faz I klinik deneyler gerçekleştirmiştir. Ancak beklenmedik bir biçimde, deneklerin kemik iliği biyopsileri bu tedavinin etkisiz olduğunu, hatta ölümcül gidişatı hızlandırdığını göstermiştir. Bu bulgu üzerine, bu kez gidişat üzerinde folik asidin aksi etki yapması beklenen folik asit antagonistleri geliştirilmiştir. Yürütülen deneyler sonucunda gerçekten de bazı folik asit antagonistlerinin farelerde Sarkoma 180 tümörlerinin gelişimini inhibe ettiği bildirilmiştir. Geliştirilen antifolatlardan biri olan aminopterin, ilk kez Dr. Farber tarafından akut lösemiden muzdarip çocukların tedavisinde, Aralık 1947’de kullanılmıştır ve hastalıkta gerileme sağladığı görülmüştür. Aminopterin, 1950’lerde yerini daha güvenli bir terapötik indekse sahip bir başka antifolata –ametopterin (metotreksat)– bırakmıştır. Böylece, mekloretamin alkilleyici ajanlar grubunun, aminopterin ise antimetabolitler grubunun prototipi olmuştur.[51-55]

Antimetabolitler DNA sentezinde rol oynayan enzimleri inhibe ederek ya da DNA ve RNA ile birleşerek hücre proliferasyonuna zarar vermektedirler. Folik asit, aminoasitler ile DNA/RNA yapısında yer alan pürin ve primidinlerin sentezinde kofaktör rolünde olduğundan, folik asit antagonistleri ile kanserli hücrelerde DNA/RNA ve protein sentezini inhibe etmek ve bu sitotoksik etkiyle hücreyi öldürmek hedeflenmektedir. Kanser kemoterapisinin tarihi gelişiminde, antimetabolitler grubunda antifolatları benzer etki prensibine sahip antipürinler ve antiprimidinler izlemiştir. Yirminci yüzyılda çoğu kemoterapötik ajan tesadüfi gözlemler ya da kapsamlı taramalar sonucunda elde edilmişse de, antipürinler ve antiprimidinler rasyonel argümantasyonla geliştirilen istisnai kemoterapötiklerden olmuştur. Hücrede DNA ve RNA’daki nükleotitlerin bileşenlerinden olan pürin ve primidin nükleobazlarının, proliferasyon için diğer hücreler gibi kanser hücreleri tarafından da sentezlenmeleri zorunlu olduğundan, kanser tedavisinde pürin ve primidin antagonistlerinden yararlanmak fikri mantıklı görünmüştür.[56,57] Bu doğrultuda “rasyonel dizayn” ile geliştirilen ilk kemoterapötiklerden, ilk antipürin olan merkaptopurin Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından 1953’te, ilk antiprimidin olan fluorourasil ise 1962’de onaylanmıştır. Bu ilaçlar, 1950’lerde hücre biyokimyasına dair sınırlı bilgi birikimi göz önünde bulundurulduğunda büyük birer adımdır; bugün hala çeşitli kanserlerin tedavisinde kullanılmaktadırlar. Günümüzde kanser tedavisinde kullanılan antimetabolitler, alkilleyici ajanlar gibi geniş bir kategoridir ve bu altsınıflarda birçok ilaç içermektedir: antifolatlar (metotreksat, pemetrekset, raltitrekset), antipürinler (merkaptopurin, tioguanin), antiprimidinler (fluorourasil, sitarabin).[58-60]

Doğa Araştırmaları Dönemi ve Sonuçları
Antimikrotübüller, sitotoksik antibiyotikler, topoizomeraz inhibitörleri
Bitki ya da mikroorganizma kökenli kimyasal droglar yüzyıllardır hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır; bugün bu drogların en bilindik örneklerinden biri Penicillium cinsi funguslardan izole edilen penisilinlerdir.[61] Piyasadaki ilaçların 2009 itibarıyla yarıdan fazlasını doğal kaynaklardan elde edilen ilaçlar oluşturmuştur. Bitki ya da mikroorganizma gibi doğal kaynaklardan izole edilen ya da izolasyonun ardından semisentez yoluyla geliştirilen kimyasallar, aynı şekilde kanser tedavisindeki sitotoksik ajanların önemli bir yüzdesini teşkil etmektedir.[62] 1940’lardan 2000’lere kadar, dünyada onaylanan ve kullanılan 155 antikanser ajanın %47’sini doğadan elde edilen droglar ve bunların semisentetik türevleri oluşturmuştur.[63,64]

Amerika Birleşik Devletleri’nde kanser araştırmaları gerçekleştirmek ve bu araştırmaları desteklemek amacıyla, 1937’de ABD Ulusal Kanser Enstitüsü (The US National Cancer Institute) kurulmuştur. Bu öncü kurum, 1940’larda hardal bileşikleriyle elde edilen başarıların ardından, doğal kimyasal drogların ya da bunlardan geliştirilecek semisentetik türevlerin antikanser ajanlar olarak kullanılabileceği fikriyle, doğal droglar toplamak ve bunları antikanser etkinlik yönünden taramak üzere 1950’lerde harekete geçmiştir. Enstitü, 1955 yılında Kanser Kemoterapisi Ulusal Hizmet Merkezi’ni kurarak, doğal droglar temin etmek ve bunlarla (pre)klinik çalışmalar yürütmek amacıyla bir ulusal kemoterapi programı koordine etmiştir. Kanser tedavisinde doğal droglardan yararlanma fikrinin bir dayanağı da, belirtildiği üzere, hastalıkların tedavisinde tarih boyunca bu droglara başvurulmuş ve bu yolla birçok kez şifa sağlanmış oluşudur. Toplanacak ve taranacak materyal olarak bitkilerden, deniz omurgasızlarından, ya da mikroorganizmalardan elde edilecek droglar seçilmiştir. Zira, hayvanların aksine sabit konumlu olan bitkiler ve deniz omurgasızları, kaçamayacakları düşmanlarına karşı çok çeşitli kimyasal savunma mekanizmaları (ör. zehirler) geliştirerek evrilmiştir; mikroorganizmalar ise birbirlerine karşı yine çok çeşitli defansif kimyasallar sentezleyebilmektedir. Bu zengin kimyasal çeşitlilik içinden kimi maddelerin antikanser etkinlik gösterebileceği ve kanser tedavisinde kullanılabileceği düşüncesiyle, doğal drog kaynağı olarak bu canlılara başvurulmuştur.[65-67]

Böylece 1950’lerden bugüne Ulusal Kanser Enstitüsü, anlaşmalı organizasyonlar, kimya ya da ilaç firmaları, dünya genelindeki bilim insanları ve kamusal ya da özel kurumlar tarafından teslim edilen drogların preklinik değerlendirmelerinin gerçekleştirildiği bir merkez olarak hizmet vermiştir. 1960-1982 yılları arasında yaklaşık 180.000 mikroorganizma kökenli, 16.000 deniz organizması kökenli ve 114.000 bitki kökenli drog, antikanser etkinlik yönünden taranmıştır. Bu taramalar sonucunda klinik açıdan efektif bir dizi kemoterapötik ajan geliştirilebilmiştir ki bunlara şu örnekler verilebilir: antrasiklinler, kamptotesinler, bleomisin, aktinomisin, mitomisin ve ünlü paklitaksel.[68] Kanser Kemoterapisi Ulusal Hizmet Merkezi’nin bu hizmetleri günümüzde (Ulusal Kanser Enstitüsü bünyesindeki Kanser Tanı ve Tedavi Dairesi’nin) Terapötik Geliştirme Programı tarafından sürdürülmektedir. Bu program sayesinde geliştirilmiş ve onaylanmış olan kemoterapötik ajanların bir listesi için bkz. Tablo 2.[69,70]

Tablo 2: Yirminci yüzyılda UKE (ABD) destekli bazı kemoterapötikler ve onay yılları

1955’ten beri yeni antikanser droglar bulmak amacıyla doğayı incelemekte olan ABD Ulusal Kanser Enstitüsü, bu amaçla diğer ülkelerle de işbirliği yapmıştır. Deniz organizmalarının ve kara bitkilerinin toplanışına dair ilk anlaşmalar 1980’lerde yapılmıştır. Antikanser özelliklere sahip olabilecek deniz organizmalarını bulmak amaçlı araştırmalar başlangıçta Karayipler ve Avustralya etrafındaki sulara odaklanmış, günümüzde ise Pasifik Okyanusu’nun güneyini ve Hint Okyanusu’nu kapsayacak şekilde genişletilmiştir. Kaynak ülkelerle işbirliği yapılarak, tropikal ve subtropikal kuşakta yirmi beşi aşkın ülkeden bitkiler toplanmıştır. Klinik kullanımdaki bitki kökenli antikanser droglara örnek olarak vinka alkaloitleri sınıfından vinblastin ve vinkristin verilebilir (Sırasıyla 1961 ve 1963 yıllarında onaylanmışlardır, bkz. Tablo 2). Vinblastin ve vinkristin, Filipinler ve Jamaika’dan toplanan ve aslen Madagaskar’a endemik olan Catharanthus roseus bitkisinden izole edilmiş ve zaman içinde kan, akciğer ve meme kanserlerinin tedavisinde kullanılmıştır.[71,72]

Botanist George Don (1798-1856) tarafından Catharanthus roseus adıyla anılan bu bitki, binominal nomenklatürde daha önce botanist Carl Linnaeus (1707-1778) tarafından Vinca rosea olarak adlandırılmıştır.[73] (Botanist Heinrich Reichenbach (1823-1889) ise aynı bitki için Lochnera rosea adını kullanmıştır).[74] Görüldüğü üzere, Vinca rosea binominal adındaki Vinca sözcüğü taksonomide bitkinin dahil olduğu cinsi belirtmekte olup, ayrıca “vinka alkaloitleri” şeklinde bu bitkiden geliştirilmiş olan kemoterapötik ilaç sınıfına adını vermiştir. Bitki kökenli antikanser drogların kategorizasyonunda, vinka alkaloitleri ile birlikte epipodofilotoksinler, taksanlar ve kamptotesinler olmak üzere, dört ana sınıf mevcuttur. Vinka alkaloitleri gibi diğer ilaç sınıfları da adını kaynak bitkilerin taksonomide ait olduğu cinsin adından almıştır (bkz. Tablo 3).[75,76]

Tablo 3: Başlıca bitkisel kemoterapötik ilaç sınıfları ve kaynak bitkiler

Taxus brevifolia bitkisinden izole edilen ve ABD Ulusal Kanser Enstitüsü’nün drog araştırma programları kapsamında incelenen paklitaksel, Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi tarafından 1992’de yumurtalık kanseri, 1994’te ise meme kanseri kemoterapisinde kullanılmak üzere onaylanmıştır. Piyasaya sürülen paklitaksel etken maddeli ilk ilaç, antineoplastikler arasında en çok satan ilaç olmuştur ve 1993-2002 dönemindeki satışlarından dokuz milyar dolar civarında kümülatif gelir elde edilmiştir.[77,78]

Bu tarama programları kapsamında bitkilerin yanı sıra mikroorganizmalar da potansiyel bir drog kaynağı olarak ele alınmıştır. Mikroorganizma kökenli kemoterapötik ajanların gelişiminin tarihçesi 1940’larla başlatılabilir. Yirminci yüzyılın ilk yarısında bu türden daha önceki drogların (penisilin vd.) başarısı, bu canlıları incelemek için teşvik edici olmuştur. İkinci Dünya Savaşı yıllarında mikroorganizmalardan yeni antibiyotikler üretmek için geniş çaplı araştırmalara girişilmiştir. Bazı antibiyotik maddelerin aynı zamanda antikanser etkinlikleri de test edilmiştir. Mikrobiyolog Selman A. Waksman ve ekibi, 1940’ta topraktan izole ettikleri bir aktinomiset türüne Actinomyces antibioticus adını vermiş, bu mikroorganizmadan elde ettikleri antibiyotik maddeyi de aktinomisin olarak adlandırmıştır. (Daha sonra, inceledikleri aktinomisetlerin Streptomyces cinsinden bakteriler olduğu anlaşılınca, söz konusu türün adı Actinomyces antibioticus yerine Streptomyces antibioticus olarak değiştirilmiştir).[79-81] 1940’ta izole edilen aktinomisin (aktinomisin A), aktinomisetlerden elde edilen ilk antibiyotik olurken, zaman içinde çeşitli Streptomyces türlerinden benzer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip yeni antibiyotikler izole edilmiş ve aktinomisinler ailesi genişlemiştir. Bunlar içinden 1953’te Streptomyces parvulus türünden izole edilen Aktinomisin D (Daktinomisin), antikanser etkinlik sergilediği gözlemlenerek kanser tedavisinde kullanılan mikroorganizma kökenli ilk sitotoksik antibiyotik olmuştur.[82-84] İlk yıllarında çocuklarda görülen Wilms tümörlerinin tedavisinde kullanılmıştır. Keşfettiği antibiyotikler ve mikrobiyoloji alanındaki çalışmaları nedeniyle, Dr. Waksman 1952’de Nobel Ödülü ile taltif edilmiştir.

1960’larda ise, Streptomyces peucetius türü bakterilerden elde edilen antibiyotikler “antrasiklinler” olarak adlandırılmış ve tümörler üzerindeki antiproliferatif etkileriyle dikkat çekmiştir. 1963 yılında daunorubisin, İtalyan ve Fransız araştırmacılar tarafından neredeyse eş zamanlı olarak bu bakteriden izole edilmiştir. İzole edildiği Streptomyces peucetius güneydoğu İtalya’da Adriyatik Denizi yakınından alınan bir toprak örneğinde bulunduğundan, madde İtalyanlar tarafından bu bölgede yaşamış antik bir kabilenin adına (Dauni) atfen daunomicina olarak adlandırılmıştır. Fransızlar tarafından ise maddeye kırmızı renginden ötürü rubidomycine adı verilmiştir (Fr. rubis, Tr. yakut). “Daunorubisin” adı böylece, İtalyanca ve Fransızca bu adların bir kombinasyonu olarak ortaya çıkmıştır. Daunorubisin 1964’te lösemi tedavisinde kullanılmak üzere kliniğe girmiştir. 1969 yılında ise orijinal Streptomyces peucetius türünden elde edilen mutant bir suştan (Streptomyces peucetius var. caesius) doksorubisin izole edilmiştir ve solid tümörlere karşı etkili olduğu gözlemlenmiştir (Benzer biçimde doksorubisin de ilkin Adriyatik Denizi’ne atfen “adriamisin” olarak adlandırılmıştır ve literatürde bu adla da anılmaktadır).[85,86] İlerleyen yıllarda yeni antrasiklinler üretilmiştir; doksorubisinin türevleri olan idarubisin ve epirubisin sırasıyla 1979’da ve 1980’de elde edilmiştir. Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi tarafından 1999’da onaylanan epirubisin daha az yan etkiye yol açtığından bazı kemoterapi kürlerinde doksorubisinin yerini almıştır.[87,88]

Daunorubisin, doksorubisin ve bunların semisentetik türevlerinden oluşan antrasiklinler, çeşitli bakteri türlerinden[89-92] izole edilen diğer antibiyotikler ile birlikte, mikroorganizma kökenli kemoterapötik ajanlar olarak antikanser ilaçların kategorizasyonunda “sitotoksik antibiyotikler/ antrasiklinler” kategorisini oluşturmuşlardır (Tablo 4). Bugün en efektif antikanser ilaçlar arasında olup çok sayıda kanser türünün tedavisinde kullanılmaktadırlar.

Tablo 4: Başlıca mikroorganizma kökenli kemoterapötik ajanlar ve kaynak organizmalar

Belirtildiği üzere, doğal kaynaklardan elde edilen kemoterapötikler, bitkilerden, mikroorganizmalardan ve deniz omurgasızlarından elde edilenler olmak üzere üç ana grupta toplanabilir. Okyanuslar çok çeşitli yaşam formları ve dolayısıyla organik bileşikler barındırmakta, öyle ki biyosferin %90 gibi büyük bir bölümünü deniz ekosistemi oluşturmaktadır. Bu nedenle denizler 1960’ların başlarından itibaren terapötik potansiyele sahip yeni droglar keşfetmek amacıyla araştırılmış, deniz canlıları antikanser, antibakteriyel, antiviral etkinlikleri yönünden taranmıştır.[93,94] Birçok deniz omurgasızı savunma amacıyla toksik kimyasallar üretmektedir ve bu maddelerin bir kısmı enzim ve reseptörlerle etkileşime girebildiğinden, potansiyel farmakolojik kullanımları değerlendirilmiştir. Bununla birlikte deniz kaynaklarını taramaya ve araştırmaya yönelik çalışmalar, teknik zorluklarından ve bugüne dek daha çok karasal kaynaklara yönelik araştırmalara yoğunlaşıldığından ötürü, henüz emekleme aşamasındadır.[95,96] 2000 yılı itibariyle, taranan deniz omurgasızlarından geliştirilen başlıca kemoterapötikler, bir deniz süngerinden (Cryptotheca crypta) izole edilen droglardan sentezlenen sitarabin ve sonrasında onun bir türevi olan gemsitabin olmuştur (Etki mekanizmalarına göre ise antimetabolitler > antipürinler grubundadırlar). Sitarabin lösemi ve lenfomaların tedavisinde kullanılırken, gemsitabin pankreas, meme, mesane ve akciğer kanserlerine ait solid tümörlere karşı anlamlı antikanser etki göstermiştir. Bugün deniz canlılarından izole edilen droglarla yeni antikanser ajanlar geliştirmek amaçlı klinik araştırmalar, farklı aşamalarda (faz I–III) sürmektedir.[97,98]

Yukarıda kökenlerine ve ortaya çıkış süreçlerine göre tartışılan doğal ilaçlar ve sınıfları, hücresel etki mekanizmaları temelinde ele alındıklarında, antikanser ilaçların bu çalışmada da benimsenen klasik kategorizasyonunda sitotoksik kemoterapötikler kategorisinin alt gruplarını oluşturacaklardır. Buna göre,

• Bitki kökenli kamptotesinler ve epipodofilotoksinler, DNA’nın ayrılışında ve yeniden ligasyonunda rol oynayan topoizomeraz enzimlerini inhibe ettiklerinden,[99] topoizomeraz inhibitörleri grubuna,

• Bitki kökenli vinka alkaloitleri ve taksanlar, mikrotübüllere bağlanarak mitoz bölünmeyi inhibe ettiklerinden,[100,101] antimikrotübüller (diğer adıyla antimitotikler) grubuna,

• DNA enterkalasyonu, serbest radikaller açığa çıkarmak, ya da topoizomeraz inhibisyonu yoluyla hücre ölümünü indükleyen[102] mikroorganizma kökenli örnekler ise sitotoksik antibiyotikler/antrasiklinler grubuna aittir.

Introduction

Conclusion

Doğadan sağlanan kimyasal droglarla binlerce yıldır ilaç üretilmekteyse de, doğadan izole etmek ve(ya) laboratuvarda sentezlemek yoluyla antikanser ilaçlar elde etmeye yönelik sistematik ve geniş kapsamlı çalışmalara yirminci yüzyılda girişilmiştir. Yirminci yüzyılın ilk yarısında Ehrlich’in (arsfenamin) ve Fleming’in (penisilin) ufuk açıcı keşifleri, Birinci ve İkinci Dünya Savaşı sırasındaki gözlemler ve bu gözlemlere dayalı argümantasyon ve hipotezler, bu girişimler için motive edici ve yol gösterici olmuştur. Aynı dönemde in vitro çalışmalara ek olarak, kimyasalların terapötik –antikanser– potansiyellerini test etmeye yönelik in vivo preklinik deneylerin gerçekleştirilebileceği hayvan modellerinin geliştirilişi, çok sayıdaki ilaç adayı kimyasal arasından anlamlı antikanser etki potansiyeline sahip ajanların belirlenebilmesini sağlamıştır.

Bu hazırlayıcı gelişmelerin ardından, modern kanser kemoterapisi çağı 1940’larda ilk klasik kemoterapötik ajanların elde edilişiyle başlamıştır; 1940’ların başlarında ilk alkilleyici ajanlar ve sonlarında ise ilk antimetabolitler üretilmiştir. 1950’lerde ise, mikroorganizmalar, bitkiler ve deniz omurgasızları tarafından üretilen çok çeşitli kimyasal maddeler arasından kimi drogların antikanser potansiyele sahip olabileceği düşüncesiyle, laboratuvarın dışına çıkılarak bu tür ajanlar keşfetmek amacıyla doğa araştırmalarına başlanmıştır. Sonuç olarak doğa, sitotoksik ajanların temininde önemli bir kaynak olmuş, yirminci yüzyılın ikinci yarısında birçok antikanser drog gerek bitkilerden gerekse mikroorganizmalardan izole edilmiş, semisentezle bu drogların türevleri geliştirilmiştir. Bu yöntemlerle elde edilen antikanser ilaçlar, bugün kanser farmakoterapisinde sitotoksik ajanların alt kategorilerini teşkil etmektedir. Topoizomeraz inhibitörleri (kamptotesinler ve epipodofilotoksinler), antimikrotübüller (1960’larda onaylanan vinka alkaloitleri ve 1990’larda taksanlar) ile sitotoksik antibiyotikler/antrasiklinler (1960’lar ve 1970’ler) buna örnek verilebilir. Yirminci yüzyılda geliştirilen bu ilaçlar sayesinde, kanser tedavisinde cerrahi ve radyoterapi gibi lokal müdahalelerin yanı sıra kemoterapi gibi sistemik bir müdahale olanağı/seçeneği doğmuştur.

Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Kanser Enstitüsü, antikanser ilaç geliştirme sürecinde öncü bir kurum olmuştur. Bu kurum tarafından 1955’te başlatılan araştırma programları kapsamında, yüz binlerce kara ve deniz canlısı antikanser droglar keşfetmek amacıyla taranmıştır. Bugün birçok kemoterapötik, bu kurumun çalışmaları sayesinde ya da işbirliğiyle geliştirilebilmiştir.

Yirminci yüzyıl sonu itibariyle sitotoksik kemoterapötikler, kanser tedavilerinde sağkalım şansını, oranını ve süresini oldukça artırabilmelerine karşın, birçok kanser türünde tam anlamıyla şifa sağlayamamışlardır. Ancak nihai hedefe varılamamışsa da, alınan mesafe devam etmek için yüreklendirici olmuştur. Neredeyse bir yüzyıldır bu terapötik ajanları temin (keşif/sentez), test ve uygulama süreçlerinde elde edilen bulgular, yeni nesil antikanser ilaç geliştirme stratejileri için belirleyici bir rol oynamıştır ve oynamaktadır.

Conclusion