Apoptosis (Apoptoz) nedir?

Apoptoz veya apoptozis, hücrenin belirli bir zamanda beklenen şekilde, kontrol altında ve programlı olarak ölmesini ifade eder. Ancak, her hücre ölümü aynı şekilde kontrollü veya programlı değildir, bu nedenle bu farklı ölüm türlerinin ayırt edilmesi önemlidir.Yazınızda belirtildiği gibi, canlı organizmaların bir noktada ölmesi, temel yaşam süreçlerinden biridir. Hücre ölümü, embriyonik gelişimden zararlı hücrelerin temizlenmesine kadar çeşitli biyolojik süreçlerde kritik bir rol oynar ve vücut homeostazını korur.Hücre ölümleri, organizmaların yaşam döngüsü boyunca farklı şekillerde ve nedenlerle meydana gelir. Bazı hücreler uzun süre yaşarken, diğerleri kısa ömürlüdür. Bu ölümler genellikle organizmanın bütününü olumsuz etkilemez ve çoğu zaman olumlu amaçlarla kullanılabilir.Cell and Bioscience dergisindeki bir makalede, araştırmacılar çok sayıda hücre ölümü mekanizması olduğunu belirtmiştir, ancak bunları dört ana kategoriye ayırmışlardır: Fizyolojik (apoptoz ve yaşlı hücre ölümü) ve patolojik (nekroz ve stres kaynaklı hücre ölümü) mekanizmaları. Daha genel olarak, bunları Nekroz ve Apoptoz olmak üzere iki ana sınıfa ayırmak mümkündür.Apoptoz, çok hücreli organizmalarda belirli bir zamanda gerçekleşen ve genetik materyal tarafından kontrol edilen, istenen ve programlanmış bir hücre ölümü sürecidir. Bu süreç, biyokimyasal tepkimelerin neden olduğu bir dizi olayla karakterizedir; hücre kıvrılır, küçülür, kromatin parçalanır ve DNA parçaları ortama dağılır. Tüm bunlar, genetik materyalin, belirli bir zamanda bu biyokimyasal tepkimeleri başlatmasıyla gerçekleşir, bu da evrimsel süreçte kazanılmış bir özelliktir.Bu önemli sürecin gerçekleşmesini sağlayan birçok mekanizma bulunmaktadır, ancak kaç farklı mekanizmanın olduğu tam olarak bilinmemektedir. Şu anda, birçok bilim insanı, 30'dan fazla hücre ölümü mekanizmasının varlığı konusunda hemfikir gibi görünmektedir. Bunlar arasında tesadüfi hücre ölümü, tip I, II ve III hücre ölümleri, programlı nekroz, aponekroz ve entoz gibi mekanizmalar bulunmaktadır. Bununla birlikte, daha nadir görülen ve dolayısıyla isimlendirilmemiş birçok hücre ölümü tipi olduğu tahmin edilmektedir.Apoptosisin Keşfi ve Önemi1972'de, iskemiye maruz kalan dokunun nekrozdan farklı bir hücre ölümü sergilediği ve bu sürece "apoptosis" adının verildiği keşfedildi.Apoptoz, biyolojide özellikle embriyoloji ve moleküler biyoloji alanlarında büyük öneme sahiptir. Bu süreç, birçok karmaşık biyolojik olayın anlaşılmasına katkıda bulunmuş, örneğin parmak oluşumu gibi karmaşık gelişim süreçlerini açıklamıştır.Embriyogenez sırasında, parmaklar arasındaki zarın ve damak füzyonu sonrası kalıntı epitel hücrelerin temizlenmesi gibi birçok durumda, apoptosis fazla üretilen hücrelerin ortadan kaldırılmasını sağlar. Bu tip hücre ölümü, vücutta ihtiyaç duyulmayan veya anormal hücrelerden kurtulmanın doğal yoludur ve organizmanın yaşam döngüsü için önemlidir.Apoptoz, belirli bir moleküler işlemler serisinin sonunda hücrenin ölümünü sağlar. Ancak, bu mekanizmanın doğru çalışması önemlidir. Hücrelerin zamanında ve gerekli sayıda ölmesi gerekir. Hızlanmış veya yavaşlayan apoptoz, patolojik durumlara yol açabilir. Çok hızlı apoptoz, atrofi gibi olumsuz sonuçlara neden olabilirken, yavaş apoptoz istenmeyen hücre birikimine ve kanser oluşumuna katkıda bulunabilir.Dokuların devamlılığı, gereksiz hücrelerin yok edilmesi olan apoptosis ile gereken hücrelerin oluşumu dengesine bağlıdır. Apoptosis, canlı organizmaların vücutlarında sürekli olarak gerçekleşir. Günde milyarlarca hücre apoptoz ile ölür. Bu süreç, organizmanın sağlıklı kalması için önemlidir ve evrimsel süreçte seçilerek popülasyon içinde birikmiş önemli genlerle ilişkilendirilmiştir.Apoptoz mekanizmasının anlaşılması, birçok hastalığın patogenezinde önemli bir rol oynar. Örneğin, kanser gibi bazı hastalıklarda çok fazla apoptoz meydana gelirken, diğerlerinde çok az apoptoz gerçekleşebilir. Apoptozun karmaşıklığı, sorunların meydana gelebileceği birçok noktayı içerir ve bu da kanser gibi hastalıkların patogenezinde rol oynar. Bu nedenle, apoptoz, kanser tedavisinde önemli bir hedef olarak kabul edilir ve birçok tedavi stratejisinde kullanılır.Apoptosisin Uyarılma Nedenleri ve İşlevi

1. Organizmada, apoptosisi hem uyararak hem de engelleyerek etkileyen birçok gen bulunmaktadır.
2. Embriyonal gelişim sürecinde, örneğin insanlarda parmak aralarının veya göz kapakları arasındaki boşluğun şekillenmesinde apoptosis rol oynar.
3. Sürekli çoğalan hücre gruplarının azaltılması, örneğin gastrointestinal sistem hücreleri veya deri hücreleri gibi, apoptoz aracılığıyla gerçekleşir.
4. Metamorfoza uğramış veya yaşlanmış ve fonksiyonunu kaybetmiş hücrelerin ortadan kaldırılması da apoptosis yoluyla gerçekleşir.
5. Enfekte olmuş hücrelerin yok edilmesi, immün hücrelerin seçimi ve kadınlarda menstruel dönemde endometrial hücrelerin yıkımı gibi durumlarda da apoptosis önemli bir rol oynar.
6. Hormona bağımlı veya doğum sonrası involüsyon gibi durumlarda, doku ve organların küçülerek eski haline dönmesi de apoptosis yoluyla gerçekleşir.
7. Radyasyona maruz kalmış hücrelerin veya DNA hasarı oluşmuş hücrelerin yok edilmesi de apoptosis ile gerçekleşir.
8. Ayrıca, tümöral veya kansere yol açabilecek hücrelerin ortadan kaldırılmasında da apoptosis önemli bir rol oynar.

Apoptosisin Gerçekleşme SüreciProgramlı hücre ölümünde, birbirini izleyen basamakların tam olarak neler olduğu henüz net değildir. Apoptosis, hücrenin kendi otomatik saatine sahip genlerin aktivasyonu veya çevreden gelen sinyallerle başlar.Hücre dışı uyaranlar arasında tümör nekroz faktörü (TNF), koloni uyarıcı faktörler (CSF), nöron büyüme faktörü (NGF), insülin benzeri büyüme faktörü (IGF), IL-2 gibi maddelerin azalması, bazı proteinler, virüsler, glukokortikoidler, radyasyon, ilaçlar, çeşitli antijenler gibi pozitif uyaranlar yer alabilir.Nekrozdan farklı olarak, apoptosise uğrayan bir hücre küçülerek ölür. Apoptosis sinyali alan bir hücrenin kromatini ve sitoplazması yoğunlaşır ve hücrenin boyutları küçülür. Apoptosisin erken evresinde, hücreler birleşme bölgelerinden ayrılır, özelleşmiş yüzey organellerini kaybeder ve belirgin şekilde küçülür, hacimlerinin yaklaşık üçte birini kaybederler. Bu görünüm, plazma membranındaki iyon kanalları ve pompalarının aktivasyonunun bozulmasına bağlanmaktadır.Daha sonra, plazma membranında tomurcuklanmalar meydana gelir. Normalde bir hücre üzerinde meydana gelen 7 kırılmaya kadar onarım yapılabilirken, apoptoziste 300.000 civarında kırılma meydana gelir ve dolayısıyla hücre onarımı yapılamaz. Hücre, sitoplazma ile çevrilmiş kromatin parçalarından oluşan apoptatik cisimciklere parçalanır, ancak hala yaşamaktadır.Apoptotik cisimcikler, yüzeylerinde yeni sinyal verici yapılar ortaya çıkarır ve bu sinyalin uyarısı ile yakınlarındaki hücreler veya makrofajlar tarafından tanınıp fagosite edilerek ortadan kaldırılır.Apoptoz Esnasında Meydana Gelen Morfolojik DeğişikliklerApoptotik hücre ölümü, hem çekirdeği hem de sitoplazmayı etkileyen morfolojik değişikliklerle karakterizedir ve bu değişiklikler çoğu hücre tipi ve türü arasında büyük ölçüde benzerlik gösterir.Çekirdekteki apoptozun morfolojik belirleyici özellikleri, kromatinin yoğunlaşması ve nükleer parçalanmadır. Bu değişikliklere, hücrenin yuvarlak hale gelmesi, hücre hacminde azalma (piknoz) ve psödopodların geri çekilmesi gibi diğer belirtiler eşlik eder. Kromatin yoğunlaşması, nükleer zarın çevresinde hilal veya halka benzeri bir yapı oluşturarak başlar ve kromatin, hücre içinde parçalanana kadar giderek yoğunlaşır. Bu süreçte plazma zarı genellikle sağlam kalır. Apoptozun ilerleyen aşamalarında, zar kabarcıkları, sitoplazmik organellerin ultra-hızlı modifikasyonu ve zar bütünlüğünün kaybı gibi morfolojik özellikler gözlemlenir. Fagositik hücreler genellikle apoptotik hücreleri yuttuğundan apoptotik cisimler oluşmadan önce hücre içeriği dışarı yayılmaz ve inflamatuvar yanıtlar tetiklenmez. Apoptoz Esnasında Meydana Gelen Biyokimyasal DeğişikliklerApoptoz sırasında genellikle üç temel biyokimyasal değişiklik izlenir:1. Kaspazların Aktivasyonu: Apoptozun başlangıcında, kaspaz adı verilen proteinlerin aktivasyonu gözlemlenir. Bu kaspazlar, hücredeki çeşitli hedef proteinlerin parçalanmasını sağlayarak apoptozun ilerlemesini tetiklerler.2. DNA ve Protein Parçalanması: Apoptoz sırasında, hücrenin DNA'sı ve çeşitli proteinleri parçalanır. Bu parçalanma, hücrenin çekirdeğinde ve sitoplazmasında belirgin morfolojik değişikliklere yol açar ve hücrenin apoptozu tamamlamasına katkıda bulunur.3. Membran Değişiklikleri ve Apoptotik Hücrenin Fagositik Hücreler Tarafından Tanınması: Apoptoz sürecinde hücrenin dış membranında belirli değişiklikler meydana gelir. Bu değişiklikler, apoptotik hücrenin fagositik hücreler tarafından tanınmasını kolaylaştırır. Fagositik hücreler, apoptotik hücreyi tanıyarak onu yutar ve yok eder, böylece hücre içeriği dışarı yayılmaz ve inflamatuvar yanıtlar tetiklenmez.Apoptozun erken evrelerinde, hücre zarının dış katmanlarında, iç katmanlardan taşınan fosfatidilserin (PS) ifadesi artar. Bu, ölü hücrelerin makrofajlar tarafından erken bir şekilde tanınmasına olanak tanır ve proinflamatuar hücresel bileşenlerin salınmasını gerektirmez, bu da fagositoza yol açar. Bununla birlikte, bu dönemi, DNA'nın 50 ila 300 kilobazlık büyük parçalara bölünmesiyle karakterize eden belirgin bir DNA parçalanması izler. Daha sonra, DNA'nın endonükleazlar tarafından 180 ila 200 baz çiftinin katları halinde oligonükleozomlara bölünmesi aşaması gelir.Apoptozun diğer özelliği, sistein proteaz ailesine ait bir grup enzim olan kaspazların aktivasyonudur. "Kaspaz"ın "c"si, sistein proteazı ifade ederken, "aspaz" enzimin hedef proteinlerini aspartik asit kalıntılarından parçalama yeteneğine işaret eder. Aktive edilmiş kaspazlar, bir dizi hayati hücresel proteinin parçalanmasına neden olur, nükleer iskeleti ve hücre iskeletini parçalar. Ayrıca, nükleer DNA'yı fragmentlere ayıran DNAaz'ı aktive ederler.Apoptoz'un Mekanizmaları Nelerdir?Kaspazlar, apoptoz mekanizmasının merkezi olduğundan, hem başlatıcı hem de uygulayıcı görevleri üstlenirler. Kaspazların aktive edilebileceği üç farklı yol vardır. İki yaygın olarak bilinen başlangıç yolu apoptozun içsel (mitokondriyal) ve dışsal (ölüm reseptörü) yollarıdır. Her iki yol da sonunda apoptozun uygulama aşamasına, ortak bir yola yol açar. Daha az bilinen üçüncü bir başlangıç yolu ise içsel endoplazmik retikulum yoludur.Dışsal Ölüm Reseptörleri YolağıDışsal ölüm reseptörü yolu, ölüm ligandlarının bir ölüm reseptörüne bağlanmasıyla başlar. Birkaç ölüm reseptörü tanımlanmış olmasına rağmen, en iyi bilinenleri tip 1 TNF reseptörü (TNFR1) ve Fas (CD95) olarak adlandırılan proteindir; bunların ligandları sırasıyla TNF ve Fas ligandı (FasL) olarak adlandırılır. Bu ölüm reseptörleri, TNF reseptörü ile ilişkili ölüm alanı (TRADD) ve Fas ile ilişkili ölüm alanı (FADD) gibi adaptör proteinlerini ve kaspaz 8 gibi sistein proteazlarını içeren bir hücre içi ölüm alanına sahiptir. Ölüm ligandının reseptöre bağlanması, adaptör proteinler için bir bağlanma bölgesinin oluşmasına yol açar ve bu kompleks, ölüm indükleyici sinyal kompleksi (DISC) olarak adlandırılır. DISC daha sonra pro-kaspaz 8'in modifikasyonunu ve aktivasyonunu başlatır. Kaspaz 8'in aktive edilmiş formu, apoptozu başlatan bir başlatıcı kaspaz olan uygulayıcı kaspazları (örneğin, Kaspaz-3) aktive ederek apoptozu başlatır. İçsel Mitokondriyal Apoptoz YolağıOnarılamaz genetik hasar, hipoksi, aşırı yüksek sitozolik Ca+2 ve şiddetli oksidatif stres gibi içsel uyarıcılar, iç mitokondriyal yolakta apoptozun başlatılmasını tetikleyen bazı faktörlerdir. Bu yolağın etkinleşmesi, artan mitokondriyal geçirgenlik ve pro-apoptotik moleküllerin, örneğin sitokrom-c'nin sitoplazmaya salınması sonucu gerçekleşir.Bu yolak, Bcl-2 geninin adını taşıyan ve foliküler Hodgkin olmayan lenfomada sıkça gözlenen, Bcl-2 ailesine ait bir grup proteinden düzenlenir. Bcl-2 proteini iki ana gruba ayrılır: pro-apoptotik (ör. Bax, Bak, Bad, Bcl-Xs, Bid, Bik, Bim ve Hrk) ve anti-apoptotik (ör. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-W, Bfl-1 ve Mcl-1) proteinler. Anti-apoptotik proteinler, sitokrom-c'nin mitokondriyal salınımını engelleyerek apoptozu düzenlerken, pro-apoptotik proteinler bu salınımı teşvik eder. Apoptozun başlatılması, pro ve anti-apoptotik proteinler arasındaki dengeye bağlıdır, mutlak miktar değil.Mitokondriyal intermembran boşluktan sitoplazmaya salınan diğer apoptotik faktörler arasında apoptoz-indükleme faktörü (AIF), kaspazın ikincil mitokondri kaynaklı aktivatörü (Smac), Düşük pI ile doğrudan IAP Bağlayıcı protein (DIABLO) ve Omi/yüksek sıcaklık gereksinimi proteini A (HtrA2) sayılabilir. Sitokrom-c'nin sitoplazmaya salınması; sitokrom c, Apaf-1 ve kaspaz 9'dan oluşan apoptozom kompleksi aracılığıyla kaspaz 3'ün aktive edilmesine yol açar. Ayrıca, Smac/DIABLO veya Omi/HtrA2, apoptoz proteinlerinin inhibitörüne (IAP' ler) bağlanarak kaspaz aktivasyonunu teşvik eder, bunu kaspaz-3 veya 9 ile IAP etkileşiminde bozulmaya yol açarak gerçekleştirir. IAP'lerin kaspaz 3 veya 9'u inhibe edemediği durumlarda apoptoz tetiklenir. Ortak YolakApoptozun uygulama aşaması, bir dizi kaspazın aktivasyonunu içerir ve içsel yol için temel kaspaz kaspaz 9, dışsal yol için ise kaspaz 8'dir. İçsel ve dışsal yollar, kaspaz 3'te birleşir. Kaspaz 3, nükleer apoptozdan sorumlu olan kaspaz ile aktive olan deoksiribonükleazın inhibitörünü ayırır. Ayrıca, protein kinazların, hücre iskelet proteinlerinin, DNA onarım proteinlerinin ve endonükleaz ailesinin inhibe edici alt birimlerinin bölünmesini de indükler. Bunların yanı sıra, hücre iskeleti, hücre döngüsü ve sinyal yolakları üzerinde de etkileri vardır ve birlikte apoptozdaki tipik morfolojik değişikliklere katkıda bulunurlar.Apoptoz ve KarsinogenezKanser, normal bir hücrenin kötü huylu bir hücreye dönüştüğü bir dizi genetik değişimin sonucu olarak görülebilirken, hücre ölümünden kaçınma, bu kötü huylu dönüşüme neden olan temel değişikliklerden biridir. Azalmış apoptoz veya apoptoz direnci, karsinojenezde hayati bir rol oynar. Kötü huylu bir hücrenin apoptoz seviyesinde azalma veya apoptoz direnci elde etmesinin birçok yolu vardır. Genel olarak, apoptozdan kaçınmanın meydana geldiği mekanizmalar temel olarak şunlara ayrılabilir: Bozulmuş pro-apoptotik ve anti-apoptotik protein dengesi, azaltılmış kaspaz etkinliği ve bozulmuş ölüm reseptörü sinyali. Bozulmuş Pro-apoptotik ve Anti-apoptotik Protein DengesiPek çok proteinin hücre içinde pro veya anti-apoptotik aktivite sergilediği rapor edilmiştir. Hücre ölümünün düzenlenmesinde önemli bir rol oynayan faktör mutlak miktar değil, pro-ve anti-apoptotik proteinlerin oranıdır.Bcl-2 Protein AilesiBcl-2 protein ailesi, apoptozun düzenlenmesinde önemli bir rol oynar ve özellikle geri döndürülemez hücresel hasara yanıtlarda aktiftirler. Bu aile, pro-apoptotik ve anti-apoptotik proteinler olmak üzere mitokondri düzeyinde etkili roller oynarlar.Tüm Bcl-2 üyeleri, dış mitokondriyal membranda bulunur ve zar geçirgenliğinden sorumlu olan dimerler olarak işlev görürler. Bu üyeler, işlevlerine ve Bcl-2 homoloji (BH) domainlerinin çeşidine göre üç gruba ayrılır:Anti-apoptotik proteinler, dört BH alanını içeren ve hücreyi apoptotik uyaranlardan koruyan proteinlerdir. Örnekler arasında Bcl-2, Bcl-xL, Mcl-1, Bcl-w, A1/Bfl-1 ve Bcl-B/Bcl2L10 yer alır.Sadece-BH-3 proteinleri, diğer üyelere kıyasla BH3 alanıyla sınırlı olan pro-apoptotik proteinlerdir. Bu grup, özellikle hücresel stres zamanlarında apoptozun başlatıcıları olarak aktive olur. Örnekler arasında Bid, Bim, Puma, Noxa, Bad, Bmf ve Bik bulunur.Üçüncü grup üyeleri, dört BH alanını içerir ve pro-apoptotiktirler. Örnekler arasında Bax, Bak ve Mtd yer alır. Bu proteinlerde ayrıca hidrofobik bir domain de bulunur.Bcl-2 ailesinin anti-apoptotik ve pro-apoptotik üyelerinin dengesinde bir bozulma olduğunda, etkilenen hücrelerde düzensiz apoptoz meydana gelir. Bu durum, bir veya daha fazla anti-apoptotik proteinin aşırı ekspresyonundan veya bir veya daha fazla pro-apoptotik proteinin yetersiz ekspresyonundan kaynaklanabilir.p53 ProteinleriTümör proteini 53 (TP53) veya p53 proteini, en iyi anlaşılan tümör baskılayıcı proteinlerden biridir ve TP53 geni tarafından kodlanır. Adını, moleküler ağırlığı olan 53 kDa'dan alır ve kromozom 17'nin kısa kolunda bulunur. 1979'da, transformasyonla ilişkilendirilen bir protein olarak tanımlandı ve kanser hücrelerinin çekirdeklerinde biriken hücresel bir protein olarak keşfedildi.Başlangıçta, p53'ün zayıf onkojenik özelliklere sahip olduğu düşünüldü, ancak daha sonra mutasyonlar veya "onkojenik fonksiyon kazancı" olarak adlandırılan bir olgu ile ilişkilendirildiği keşfedildi. p53, apoptoz indüksiyonunun yanı sıra hücre döngüsü düzenlemesi, gelişim, farklılaşma, gen amplifikasyonu, DNA rekombinasyonu, kromozomal segregasyon ve hücresel senes gibi birçok süreçte önemli bir rol oynar ve "Genomun koruyucu meleği" olarak bilinir.p53 genindeki kusurlar, insan kanserlerinin %50'sinden fazlasıyla ilişkilendirilmiştir. Son çalışmalar, melanom hücrelerinde bazı hedef p53 genlerinin anormal şekilde ifade edilmesinin, p53'ün anormal aktivitesine ve hücrelerin proliferasyonuna katkıda bulunduğunu göstermiştir. Fare modellerinde yapılan çalışmalar, p53'ün bir N-terminal delesyon mutasyonuna sahip farelerin daha agresif tümör spektrumu, azalan apoptoz ve güçlü bir pro-inflamatuar fenotip sergilediğini ortaya koymuştur.Apoptoz Proteinlerinin İnhibitörleri (IAPs)Apoptoz proteinlerinin inhibitörleri, yapısal ve işlevsel olarak benzer olan proteinler grubudur ve sitokinezi ile sinyal transdüksiyonunu düzenlerler. Bu inhibitörlerin varlığı, Bakulovirüs IAP tekrar (BIR) protein domainleri ile karakterizedir.IAP'ler, kaspazların endojen inhibitörleridir ve korunmuş BIR alanlarını kaspazların aktif bölgelerine bağlayarak, aktif kaspazların degradasyonunu teşvik ederek veya kaspazları substratlarından uzak tutarak kaspaz aktivitesini inhibe edebilirler.Kanserde düzensiz IAP ekspresyonu sıkça bildirilmiştir. Örneğin, Lopes ve ekibi, pankreas kanseri hücrelerindeki anormal IAP ekspresyonunun kemoterapi direncinden sorumlu olduğunu gösterdi. Livin'in melanom ve lenfomalarda yüksek oranda ifade edildiği, Apollon'un gliomalarda daha fazla ifade edildiği ve kemoterapi ilaçlarına dirençten sorumlu olduğu bildirilmiştir. Survivin adlı diğer bir IAP'ın çeşitli kanserlerde aşırı ifade edildiği rapor edilmiştir.Small ve ekibi, hematopoietik hücrelerde Survivin'in aşırı ifade edildiği transgenik farelerin, hematolojik malignite riskinin arttığını ve Survivin'in aşırı ifade edilen hematopoietik hücrelerin apoptoza daha az duyarlı olduğunu gözlemledi.Azalmış Kaspaz AktivitesiKaspazlar genel olarak iki gruba ayrılabilir:1. Kaspaz 1 ile ilgili olanlar (örneğin kaspaz-1, -4, -5, -13 ve -14). Bu grup genellikle enflamatuar süreçler sırasında sitokin işlemede rol alır.2. Apoptozda merkezi bir rol oynayanlar (örneğin kaspaz-2, -3, -6, -7, -8, -9 ve -10). Bu grupta yer alan kaspazlar, apoptotik yolun başlamasından öncelikli olarak sorumlu olan başlatıcı kaspazlar (örneğin kaspaz-2, -8, -9 ve -10) ve efektör kaspazları (kaspaz-3, -6 ve -7) olarak sınıflandırılabilir. Kaspazlar, apoptozun başlatılması ve yürütülmesinde önemli bir rol oynarlar. Bu nedenle, düşük kaspaz seviyelerinin veya kaspaz fonksiyonundaki bozulmanın apoptoz seviyelerinde bir azalmaya, karsinojenezde artışa yol açabileceğini düşünmek mantıklıdır.Bir çalışmada, kaspaz-9'un ifadesinin azalmasının, evre II kolorektal kanserli hastalarda sık görülen bir olay olduğu ve kötü klinik sonuçla ilişkili olduğu bulundu. Başka bir çalışmada, Devarajan ve ekibi, göğüs, yumurtalık ve servikal tümörlerden alınan toplam RNA örneklerinde kaspaz-3 mRNA düzeylerinin ya saptanamaz derecede (göğüs ve servikal) ya da önemli ölçüde azalmış (yumurtalık) olduğunu ortaya koymuştur.Fonksiyonu Bozulmuş Ölüm Reseptör KompleksleriÖlüm reseptörleri ve ligandları, apoptozun dışsal yolundaki kritik bileşenlerdir. TNFR1 (DR 1 olarak da bilinir) ve Fas (DR2, CD95 veya APO-1 olarak da bilinir) yanı sıra, DR3 (veya APO-3) ve DR4 (veya TNF ile ilişkili apoptoz) gibi örnekler ölüm reseptörlerine örnektir. Ligand reseptörü 1 (TRAIL-1), DR5 (veya TRAIL-2) ve DR6; ektodisplazin A reseptörü (EDAR) ve sinir büyüme faktörü reseptörünü (NGFR) indükler. Bu reseptörlerin hepsi bir ölüm domainine sahiptir ve apoptoz sinyali aldıklarında, ölüm domainine sahip moleküller çekilir ve bir sinyal yolunun aktive olmasına yol açar. Ancak, ölüm ligandları, ölüm alanına sahip olmayan yanlış ölüm reseptörlerine de bağlanabilir ve bu yanlış ölüm reseptörleri, sinyal kompleksleri oluşturmakta veya sinyal kaskadını başlatmada başarısız olabilirler.Ölüm sinyal yollarında, apoptozun dışsal yolundan kaçışa yol açabilecek çeşitli anormallikler tespit edilmiştir. Bu anormallikler arasında, reseptör ifadesinin azalması veya reseptör fonksiyonunun bozulması gibi çeşitli mekanizmalar yer alır. Ayrıca, ölüm sinyallerindeki azalmış seviyeler de bulunur; hepsi, bozulmuş sinyale ve dolayısıyla apoptozdaki azalmaya katkıda bulunur. Örneğin, reseptör ifadesinin azalması, bazı çalışmalarda edinilmiş ilaç direncinin bir mekanizması olarak gösterilmiştir.Kanser Tedavisinde Apoptozu Hedef Alan YöntemlerApoptotik yolaklardaki herhangi bir kusur veya anormallik, sadece kanserin nedeni olmakla kalmaz, aynı zamanda kanser tedavisinin alternatif bir hedefi olabilir. Apoptotik sinyal yollarını eski işlevine döndürebilen ilaçlar veya tedavi stratejileri, bu kusurlara bağımlı olan kanser hücrelerini ortadan kaldırma potansiyeline sahiptir. Birçok yeni ve önemli keşif, antikanser ilaçların potansiyel yeni sınıflarına yeni kapılar açmaya devam etmektedir.Bcl-2 Protein Ailesini HedeflemekBcl-2 protein ailesini hedeflemede kullanılan bazı potansiyel tedavi stratejileri, terapötik ajanların kullanımını veya ilgili anti-apoptotik proteinlerin veya genlerin susturulmasını içerir. Bu stratejilerin bir kısmı, Bcl-2 anti-apoptotik protein ailesini inhibe etmek için terapötik ajanların kullanımını içerir. Diğer bir yaklaşım ise, anti-apoptotik genlerin veya proteinlerin susturulmasıdır. Anti-apoptotik genlerin susturulması, kanser hücrelerinde apoptozu indükleyerek tedavi edici bir etki sağlayabilir.Bcl-2 Protein Ailesini Hedefleyen Ajan MoleküllerBu ajanların iyi bir örneği, Bcl-2'yi hedefleyen ve Bcl-2 antisens oligomer ilacı olan oblimersen sodyumdur. Bu ilacın, kronik miyeloid lösemi hastalarında geleneksel antikanser ilaçlarla kombine tedavide kemo-sensitize edici etkiler gösterdiği ve bu hastalarda sağkalımda iyileşme sağladığı bildirilmiştir. Bu kategoriye dahil olan diğer örnekler, Bcl-2 protein ailesinin küçük moleküllü inhibitörleridir. Bu inhibitörler ayrıca şu şekilde sınıflandırılabilir: Gen veya protein ekspresyonunu etkileyen moleküller ve proteinlerin kendilerine etki eden moleküller. Birinci gruba örnekler arasında sodyum bütirat, depsipeptit, fenretinid ve flavopiridol bulunurken, ikinci grupta gossipol, ABT-737, ABT-263, GX15-070 ve HA14-1'i içerir.Bu küçük moleküllerden bazıları, sadece BH3 proteinlerinin Bcl-2 ailesinin anti-apoptotik proteinlerinin hidrofobik oluğuna bağlanmasını taklit ettikleri için BH3 mimetikleri olarak adlandırılan başka bir ilaç sınıfına aittir. Bir BH3 mimetiklerinin klasik bir örneği, Bcl-2, Bcl-xL ve Bcl-W gibi anti-apoptotik proteinleri inhibe eden ABT-737'dir. ABT-737'nin lenfomada, küçük hücreli akciğer karsinomu hücre hattında ve birincil hastadan türetilmiş hücrelerde sitotoksisite sergilediği ve yüksek bir tedavi yüzdesi ile hayvan modellerinde yerleşik tümörlerin gerilemesine neden olduğu gösterilmiştir. Diğer BH3 mimetiklerinin, Mcl-1'e bağlandığı ve bunları inhibe ettiği bildirilmiştir, örneğin ATF4, ATF3 ve NOXA gibi. Anti-Apoptotik Gen ve Proteinleri SusturmakBcl-2 ailesinin anti-apoptotik üyelerini inhibe etmek için ilaçlar veya terapötik ajanlar yerine, bazı araştırmalar, apoptozda bir artış sağlayabilecek şekilde Bcl-2 anti-apoptotik protein ailesini kodlayan genleri susturarak yol almıştır. Bu tür gen sessizleştirmeleri için en çok üzerinde durulan yöntem, siRNA (Kısa müdahele eden RNA: İlgili olduğu gene komplementer olarak bağlanıp ifade edilmesini engelleyen RNA'lar) kullanımıdır.p53'ü HedeflemekKanser tedavisi için birçok p53 temelli strateji araştırılmıştır. Genel olarak bunlar üç geniş kategoriye ayrılabilir:

• Gen terapileri,
• İlaç tedavisi,
• İmmünoterapi

p53 Temelli Gen Terapileri1996'daki ilk p53 gen terapisi raporu, retroviral vektörler aracılığıyla yabanıl tip p53 geninin küçük hücreli olmayan akciğer kanseri tümör hücrelerine enjekte edilerek yapılan bir araştırmaydı ve p53 bazlı gen terapisinin potansiyelini gösterdi. Ancak, tek başına p53 geninin kullanılması tümör hücrelerinin tamamen ortadan kaldırılmasını sağlamada yeterli değildi. Bu nedenle, daha sonraki çalışmalar, p53 gen terapisinin diğer anti-kanser stratejileriyle birlikte kullanımını araştırdı. Örneğin, yabanıl tip p53 geninin tedaviye dahil edilmesinin baş ve boyun, kolorektal, prostat kanserleri ve gliom gibi tümör hücrelerini iyonlaştırıcı radyasyona duyarlı hale getirebileceği gösterildi.p53 Temelli İlaç TedavileriFarklı mekanizmalarla p53'ü hedeflemek için çeşitli ilaçlar araştırılmıştır. Örneğin, mutasyona uğramış p53'ü yabanıl tip işlevlerine geri döndürebilen küçük moleküllerin bir ilaç sınıfı mevcuttur. Phikan083 gibi küçük moleküller, mutasyona uğramış p53'e bağlanarak onu eski işlevselliğine geri döndürebilirler. Benzer şekilde, CP-31398 gibi diğer küçük moleküller, DNA ile ara kompleks oluşturarak DNA-p53 çekirdek domaini kompleksini değiştirir ve bu da kararsız p53 mutantlarının restorasyonuna yol açar.p53 Temelli İmmünoterapilerÇeşitli klinik deneylerde p53 aşılarının etkisi incelenmiştir. Örneğin, Kuball ve ekibinin yaptığı bir klinik denemede, ileri evre kanserli altı hastaya insan yabanıl tip p53 içeren rekombinant replikasyon kusurlu adenoviral vektörü içeren bir aşı verilmiştir. Aşılamanın ardından 3 ay boyunca yapılan takipte, altı hastanın dördünde stabil hastalık gözlemlenmiştir. Ancak, 7 ay sonra sadece bir hastada stabil hastalık devam etmiştir. Viral tabanlı aşılar dışında, dendritik hücre tabanlı aşılar da klinik deneylerde test edilmiştir. Svane ve meslektaşları, birinci faz klinik denemesinde p53 peptit ile doldurulmuş dendritik hücrelerin kullanımını incelemiştir. Altı hastadan ikisinde klinik yanıt gözlemlenmiş ve bu hastaların üçünde p53'e özgü T hücresi tepkileri rapor edilmiştir.Apoptoz Protein İnhibitörlerini (IAPs) HedeflemekXIAP'ı HedeflemekYeni kanser ilaçları geliştirilirken, IAP'ler (Apoptoz İnhibitör Proteinleri), cazip moleküler hedefler olarak kabul edilir. Şu ana kadar, XIAP'ın tüm IAP'ler arasında en güçlü apoptoz inhibitörü olduğu rapor edilmiştir. XIAP, apoptozun hem iç hem de dış yollarını etkili bir şekilde inhibe eder ve bunu, kaspaz-9 ve kaspaz-3 ile -7'yi bağlayarak gerçekleştirir. XIAP'yi hedefleyen yeni terapiler arasında, antisens stratejileri ve kısa müdahale eden RNA (siRNA) molekülleri bulunmaktadır. Antisens yaklaşımı kullanılarak, XIAP inhibisyonunun, radyoterapi ile gelişmiş bir in vivo tümör kontrolü ile sonuçlandığı bildirilmiştir. XIAP antisens oligonükleotidlerinin antikanser ilaçlarla birlikte kullanıldığında, akciğer kanseri hücrelerinde artmış kemoterapötik aktivite gösterdiği in vitro ve in vivo olarak gösterilmiştir.Survivin'i HedeflemekBirçok araştırma, kanser tedavisinde Survivin'i hedefleyen çeşitli yöntemleri incelemiştir. Grossman ve ekibinin çalışması, antisens oligonükleotidlerin kullanılmasını örnekler. İnsan melanom hücrelerinde yapılan bu çalışma, antisens yaklaşımının etkisini göstermiştir ve bu, YUSAC-2 ve LOX malign melanoma hücrelerinde spontan apoptoza yol açmıştır. Ayrıca, aynı yaklaşımın baş ve boyun skuamöz hücreli karsinomda da başarılı olduğu ve bu hücreleri kemoterapiye daha duyarlı hale getirdiği belirlenmiştir.Kaspazları HedeflemekKaspaz Temelli İlaç TerapileriKaspazları sentetik olarak aktive etmek için çeşitli ilaçlar tasarlanmıştır. Örneğin, Apoptin, ilk olarak tavuk anemi virüsünden türetilen ve normal hücrelerde değil, kötü huylu hücrelerde seçici olarak apoptozu indükleyen bir kaspaz indükleyici ajandır. Diğer bir ilaç sınıfı olan kaspaz aktivatörleri, küçük moleküllü kaspaz aktivatörleridir ve arginin-glisin-aspartat motifini içeren peptidlerdir. Bu ilaçlar proapoptotik özelliklere sahiptir ve pro-kaspaz 3'ün otomatik aktivasyonunu indükleyebilirler. Ayrıca, kaspazın aktivasyon eşiğini düşürdükleri ve kanser hücrelerinin ilaç duyarlılığında bir artışa katkıda bulundukları da gösterilmiştir.Kaspaz Temelli Gen TerapileriKaspaz temelli ilaç tedavisine ek olarak, kaspaz temelli gen terapisi birkaç çalışmada denenmiştir. Örneğin, AH130 karaciğer tümörü modelinde etoposid tedavisine ek olarak insan kaspaz-3 gen terapisi kullanıldı. Yapısal olarak aktif kaspaz-3'ün HuH7 insan hepatom hücrelerine gen transferi, seçici olarak apoptozu indüklerken aynı zamanda kötü huylu tümörlerin hacmini azalttığı bulundu.