Bab XI. Peran Epigenetik Pada Perkembangan Kanker

BAB XI PERAN EPIGENETIK PADA PERKEMBANGAN I{ANKEPPENDAHULUANJstilah epigenetik merujuk pada perubahan status fenotip yang tidakIdidasarkan pada perubahan genotip, dalam arti bahwa ada perubahanekspresi gen yang tidak disebabkan oleh perubahan sekuen DNA. Berbedadengan mutasi DNA yang berakibat perubahan sekuen DNA dan perubahanekspresi gen yang keversibel, gangguan epigenetik adalah potensial reversibel,tetapi tetap stabil selama pembelahan sel sehingga perubahan epigenetik inidiwariskan (heritable) kepada sel anak saat pembelahan sel.1,2 Mekanisme epigenetik merupakan mekanisme penting dalam per-kembangan sel normal dan dalam memelihara pola ekspresi gen spesifikjaringan pada mamalia. Menurut definisi yang dianut saat ini, mekanismeepigenetik adalah perubahan ekspresi gen yang diwariskan yang terjaditanpa bergantung pada sekuen DNA primer. Sebagian besar perubahanyang diwariskan ini terjadi selama diferensiasi sel dan tetap stabil selamabeberapa siklus pembelahan sel yang memberi kesempatan kepada sel-sel untuk berkembang menjadi sel berbeda satu dengan lain sekaligusmempertahankan informasi genetik yang sama. Selama morfogenesis, selpunca (st em cel I) tolipoten sambil terus membelah berubah menjadi berbagaisel pluripoten yang pada gilirannya berdiferensiasi menjadi berbagai jenissel seperti sel neuron, otot, epitel dan lain. Hal ini terjadi melalui aktivasibeberapa gen tertentu seraya menghambat /menekan (silencing) gen-genterlentuyang lain. Polaperubahan ekspresi gen ini dimediasi olehmodifikasiepigenetik, termasuk metilasi basa cytosine pada DNA, modilikasi protein-protein histone pascatranslasi maupun penempatan nucleosome sepanj angDNA. Modifikasi-modifikasi ini yang secara kolektif disebut epigenom,menghasilkan mekanisme berlangsungnya diversitas seluler dengan caramengatur informasi genetik yang mana yang bisa dijangkau oleh mesinsel. Kegagalan memelihara petanda epigenetik yang diwariskan dapatberakibat aktivasi atau inhibisi berbagai jalur pensinyalan selulet yangtidak tepat dan berakibat berbagai penyakit seperti kanker. 3 289

Perubahan epigenetik yang biasanya terjadi dini dan kenyataan bahwasel punca merupakan sel sasaran untuk menjadi kanker bersama-samadengan bukti-bukti bahwa perubahan atau penyimpangan epigenetikmungkin dapat membedakan sel punca dari sel somatik, mengakibatkanmunculnya pendapat bahwa perubahan atau penyimpangan epigenetikpada sel punca merupakan penyebab kanker.a Hingga beberapa waktu yang lalu perkembangan kanker terutamadikaitkan dengan masalah kelainan genetiknamun kemudian terbukti bahwaperubahan epigenetik juga mempunyai peran besar pada kanker. Bahkankedua keadaan abnormal itu dapat secara bersama-sama atau bekerja samauntuk mempromosikan sel menjadi sel ganas.a'5'6J (lihat gambar 1) 6E#frrI **M* $. f' #*rngene f**riinn.l 'f'um*r suFprer,s#t fi:*rhrn I'l-r i.: :, #rr*,:g*r\"l*rr*lt s ',\".: lt i:'ffii'.':i ri :- I 1 * T+- r:: * l '. l 'i Gambar 1. Perubahan epigenetik dan perubahan genetik bekerja sama mempromosikan onkogenesis Masalah epigenetik pada kanker mendapat perhatian besar pada tahun-tahun terakhir berdasarkan bukti-bukti bahwa mekanisme epigenetikmerupakan mekanisme kunci pada perkembangan kanker.s'e Semuaperubahan penting pada sel kanker seperti hambatan fungsi (silencing)gen supresor tumor, aktivasi onkogen, defek perbaikan DNA (DNA repair)290 \"

bukan saja dapat disebabkan mekanisme genetik (perubahan sekuen DNAatau mutasi) tetapi juga dapat disebabkan mekanisme epigenetik. Peristiwaepigenetik dapat terjadi pada setiap tahap perkembangan kanker.l'7'10'1r'r2Pergeseran dari model muruti genetikke model epigenetik, kenyataan bahwamekanisme .genetik dan epigenetik bekerjasama dalam karsinogenesis, disamping adanya bukti-bukti bahwa peristiwa epigenetik terjadi sebelummutasi gen, dan karena epigenetik merupakan peristiwa yang reversible,maka epigenetik merupakan hal yang penting dalam strategi pencegahandan terapi kanker. I 3' 11'15'16 Bukti-bukti penelitian lain menyatakan bahwa perubahan epigenetikpada kanker dapat digunakan di klinik sebagai pendekatan diagnosis baru,prediksi perjalanan penyakit dan penentuan risiko.r3'ra'r5'r6 Sepefti telahdisebut di atas perubahan epigenetik adalah reversibel, karena itu peristiwaepigenetik seperti metilasi DNA dan asetilasi histone merupakan targetmenarik untuk terapi epigenetik. Perubahan epigenetik yang reversibelini juga merupakan kesempatan yang menjanjikan untuk pengembanganstrategi baru dalam pencegahan kankerTPERAN FUNDAMENTAL PERISTIWA EPIGENETIK Seperti telah disebutkan pada pendahuluan, perubahan epigenetikmerupakan peristiwa yang diwariskan melalui kromosom dari satusel kepada sel anak saat pembelahan sel. Ada empat macam informasiepigenetik yang diwariskan melalui kromosom, yaitu 5'7:l) Perlama adalah metilasi DNA, di mana molekul DNA dimodifikasi oleh sejumlahenzim DNA methyl transferase (DNMT). Metilasi DNA mempunyai banyak peran dalam proses selular termasuk di antaranya pengaturan ekspre si gen . P ada mamalia meti las i DN A terj adi pada pos is i C5 basa cy'tosine yang terletak dalam dinukleotida CpG (lihat g ambar 2). Dalam genom manusia, dinukleotida CpG tidak tersebar merata tetapi terkonsentrasi dalam untaian DNA yang kaya akan dinukleotida, yang disebut sebagai pulau-pulau CpG, (CpG islands) dan bagian-bagian genome dengan sekuen-sekuen berulang (large repetitive sequence) seperti centromer, retrotransposon, rDNA dan lain-lain. Sebagian besar situs CpG pada umumnya tetmetilasi tetapi mayoritas pulau-pulau CpG tetap tidak termetilasi selama perkembangan, yang berakibat transcriptional silencing, dan inaktivasi kromosom X. Di lain fihak, sekuen genomik repetitive yang tersebar sepanjang genom, termetilasi sehingga mencegah terjadinya instabilitas kromosom dengan cara silencing DNA non-koding. 291

2) Jenis yang kedua adalahmodifikasi histone (kromatin) berupa asetilasi, metilasi, fosforilasi, dan ubikuitilasi residu lysine pada ekor histone yang menyatakan keadaan pasca-translasi dari histone. Modifikasi ini mengatur proses-proses seluler penting misalnya proses transkripsi dan proses DNArepair. Tidak seperti halnya metilasi DNA, modifikasi histone dapat berakibat aktivasi atau represi tergantung residu mana yang dimodifikasi dan jenis modifikasinya. Pola spesifik modifikasi histone terdapat pada tiap sel yang berbeda dan berfungsi dalam menentukan identitas sel.3) Jenis ketiga adalah pengaturan penempatan (positioning) nukleosom yang lebih merupakan pengaturan fisik dan varian histone. Mekanisme non-kovalen seperti remodeling nukleosom dan penggantian protein histone kanonikal dengan varian histone spesifik juga memegang peranan penting dalam menentukan bagaimana struktur kromosom mengatur aktivitas gen. Selain menyediakan diri sebagai modul dasar bagi pembungkusan DNA di dalam sel, nukleosom mengatur ekspresi gen dengan cara mengubah keterjangkauan sekuen DNA regulator terhadap faktor transkripsi. Kehilangan nukleosom arah hilir dari situs transkripsi sangat berkorelasi dengan aktivasi gen. Di samping perubahan fisik dalam penempatan nukleosom, inkorporasi varian histone ke dalam nukleosom juga mempengaruhi kepadatan nukleosom dan dengan demikian juga aktivasi gen. Tidak sama halnya dengan subtipe histone biasa yang sintesis dan inkorporasinya berkaitan dengan replikasi DNA saat fase S, varian-varian histone disintesis dan di-inkorporasi selama siklus sel. Adanya varian-varian ini merupakan mekanisme epigenetik tambahan yang digunakan oleh sel untuk memodiflkasi struktur kromatin sesuai kebutuhan dalam berbagai proses seluler.4) Jenis yang keempat melibatkan RNA yang tidak menyandi ( non- coding RNA) yang saat ini dikenal sebagai microRNA (miRNA). MicroRNA mengatur ekspresi gen melalui silencing pascatranskripsi gen sasaran. Interaksi miRNA dengan gen sasaran berakibat degradasi atau hambatan translasi mRNA sasaran. miRNA diekspresikan secara spesiflk jaringan dan berfungsi mengontrol berbagai proses biologik seperti proliferasi, diferensiasi dan apoptosis sel. Ekspresi miRNA juga diatur melalui mekanisme epigenetik. Selain itu miRNA juga dapat memodulasi mekanisme pengaturan epigenetik di dalam sel dengan cara mengatur enzim-enzim yang bertanggung jawab atas berlangsungnya metilasi DNA dan modifikasi histone.292

54*r***eding mifiFtrA t . tl : \"i-:r.tll.. li: I ' *trtA Tr*necrlpt9*n*l Nucle *someTil!,=t.1..fnfo= aetivati*nf posif,i*,ni*g, -.'- r,S$.f *fi=$FT.,.... 1 tl::' .,.:-.-.:..-::,,,::.,,,-.,:.. :.,. :.tfh*'emafir:* Hist**e ***plpg m*dififatisn.r.::::. :.:.;:,:::.:::::.:: 1:,:. lGambar 2. Informasi epigenetik dan hubungannya dengan transkripsi gen (dimodifikasi dari Engeland r7 ) Dari gambar 2 tampak bahwa di samping keempat jenis informasiepigenetik dasar yang berperan pada transkripsi ada komponen kelimayaitu \"chromatin loop\" yang lebih merupakan modifikasi fisik tetapi turutberpengaruh terhadap aksesibilitas gen terhadap faktor transkripsi. Darikeempat jenis informasi epigenetik di atas yang akhir-akhir ini mendapatperhatian besar adalah yang mengaitkan metilasi DNA dengan modifikasihistone. Penelitian-penelitian dalam bidang ini membuktikan bahwa selainberfungsi sendiri-sendiri, metilasi dan modifikasi histone bekerjasamauntuk menghasilkan dan memelihara status represif kromatin dan menekan(menghambat) transkripsi gen. Beberapa jenis HMT dapat mengarahkanmetilasi DNA kearah gen sasaran spesifik dengan cara merekrut DNAmethyltransferase (DNMTs) untuk menghambat aktivasi gen. Selain secaralangsung merekrut DNMI HMT dan demethylase, juga mempengaruhimetilasi DNA dengan mengatur stabilitas protein DNMT. Di lain flhak,DNMT dapat merekrut HDAC dan methyl binding protein yang berakibatgene silencing dan kondensasi kromatin.5 Gambar 3 memperlihatkanepigenetic gene silencingpada mamalia (dikutip dari Sharma dan kawan-kawans) 293

A# IF*lg6snnb nssr€s*i1rs I GrsiJFH !-s-)r* e c Gambar 3, Mekanisme epigenetic gene silencing pada mamalia s Pada gambar 3 (A) tampak bahwa gen yang aktif menunjukkan strukturkromatin terbuka terdiri atas regio promoter yang tidak tetmetilasi, tanpanukleosom arah hulu dari situs mulainya transkripsi, penuh dengan tandahistone yang aktif seperti asetilasi (segitiga hijau, Ac) dan metilasi H3K4(lingkaran hrjau). Struktur kromatin terbuka ini memungkinkan pengikatanfaktor transkripsi dengan RNA Pol-II yang memediasi transkrisi aktif padapromoter tersebut. Represi gen yang aktif tersebut (ditunjukkan denganpanah merah) dapat dijumpai pada sel normal melalui 2 mekanisme utama,yaitu: (B) Represi gen melalui kerja PRCI dan PRC2 yang memediasimetilasi represif H3K2'7 (lingkaran merah) disertai hilangnya asetilasioleh HDACs, hilangnya metilasi H3K4, pemadatan kromatin, okupansinukleosom dalam NFR dan ubikuitilasi H2AZ. (C) Silencing jangkapanjang melalui metilasi DNA oleh DNA metiltransferase. MetilasiDNA (lingkaran merah kecil pada untaian DNA) sering diserlai metilasirepresif H3K9 (lingkaran merah) pada promoter yang berakibat pemadatankromatin . Promoter termetilasi yang mengalami represi memperlihatkandeplesi HLAZ, kehilangan metilasi H3K4 dan deasetilasi histone'294

MEKANISME EPIGENETIK PADA ITANKER Gambaran epigenom yang ada dalam selnormal mengalami distorsi yangekstensif pada kanker. Epimutasi ini, bersama dengan perubahan genetikyang luas memegang peranan penting pada inisiasi dan progresi kanker.Epigenom kanker ditandai dengan pola perubahan global metilasi DNA danmodifikasi histone maupun perubahan profil ekspresi enzim pemodifikasikromatin. Perubahan epigenetik ini menyebabkan disregulasi menyeluruhdari profil ekspresi gen yang berakibat perkembangan dan progresi kanker.5,17'r8,1e Epimutasi dapat menyebabkan disfungsi (silencing) gen supresortumor secara independen atau bersama-sama dengan mutasi genetik, dengandemikian berlindak sebagai \"second hit\" yang diperlukan untuk inisiasikanker sesuai dengan teori model \"two hit\" dalam onkogenesis. Gambar4 menunjukkan reprogramming epigenom pada saat perkembangan danpada tumorigenesis. (dikutip dari Sharma dan kawan-kawan.s) A gF Cell {8iY€t*ri *!3*} lb k g to,! F** *H*;*€{hyt*San I EF*6€*6tie Rsprqg.affirnin6 gsitchi$gSeprcgrrutl*rinf;Gambar 4, Reprogramming epigenom saat perkembangan dan pada tumorigenesis.s Gambar 5 memperlihatkan regulasi epigenetik pada kanker dan faktor-faktor yang mempengaruhi. Sejumlah gen supresor tumor dan gen yangberkaitan dengan kanker (cancer related gene), termasuk gen Rb, p16,VHL, MLHl, MSH2, RASSFIA, RAR-p, E-cadherin dan banyak gen 295

yang lain terbukti dapat mengalami penekanan hingga tidak berfungsi(silenceQ akibat hipermetilasi promoter. Hingga kini sudah lebih dari 600gen yang diketahui dapat mengalami gangguan fungsi akibat mekanismeepigenetik. i : r r lt i:: i t jl!:i :-\".ri fii:r i t' I I :!. :.i: j . l'l )il'ti+ / l!1iiir:iil \.1!,': ;.:',:' Cell Cycle control ::!. Rb, p16, APC DNA Damage RASSFlA, RARB, Apoptosis ',:,,'.' TIMP1, GSTP1, MLH1, MSH2 lnvasion \" ri E-cadherin, etc X-Chromosome lnactivatisii c-myc, k-ras lmprinting Raf, c-fos ..::'N: etc ii,l , :r /,i i. j i ;-l i 1 f! ili i:ili::lilr; i;: Dietary Hormonal Genelic DNA Methyltransfetases tlrtl.ri jif;: .,,;r:., I'r Histone Methyltransf erases Histone Acetylationi Acetylases/Deacelylases Deacetylation Gambar 5. Regulasi epigenetik pada kanker (gambar menunjukkan berbagai fungsi sel yang diatur secara epigenetik\" dan faktor-faktor yang mempengaruhinya. Perubahan epigenetik dapat berupa hipermetilasi global atau modifikasi histone) Metilasi DNA abnormal pada kanker Metilasi DNA, yaitu penambahan kovalen gugusan metil pada basa sitosin dalam DNA, merupakan peristiwa epigenetik yang memberikan dampak pada fungsi sel dengan cara mengubah ekspresi gen. Seperti telah disebut di atas istilah genetik merujuk pada pewarisan informasi yang didasarkan atas sekuen DNA, sedangkan istilah epigenetik merujuk pada pewarisan informasi yang didasarkan atas tingkat ekspresigen tanpa disertai perubahan sekuen DNA. Tingkat ekspresi gen menggambarkan aktivitas transkripsi sehingga dengan kata lain pengertian epigenetik dapat dipersempit sebagai perubahan/gangguan transkripsi gen yang tidak disebabkan perubahan sekuen DNA tetapi berdasarkan variasi struktur kromatin. Infrastruktur kromosom sangat penting dalam mengatur apakah pada satu saat gen tertentu perlu diaktifkan (\"dinyalakan\") atau diinaktifkan (\"dipadamkan\"). Hal yang penting agar proses perkenrbangan296

sel berlangsung normal adalah keputusan untuk \"menyalakan\" gen yangtepat dan \"memadamkan\" gen lain yang tepat pula. Ketidak tepatan dalammenyalakan dan memadamkan gen tertentu berakibat perkembangan selmenjadi abnormal. Dalam proses penentuan ini histone dan komponenkomponen kromatin mempunyai peran kunci.s,te,202t Struktur kromatinmenentukan status susunan DNA yang membawa informasi genetikdalam sel. Susunan genom dalam struktur kromatin yang tepat sangatmempengaruhi kemampuan gen untuk bisa \"menyala\" alan\"padam\" sesuaiyang diperlukan.5 Variasi dalam struktur kromatin melalui modifikasihistone, remodeling kromatin dan metilasi DNA dapat memodulasipenggunaan genom. Banyak, tetapi tidak semua, modifikasi dan perubahankromatin ini ternyata reversibel tetapi tetap stabil selama pembelahansel sehingga perubahan epigenetik ini diwariskan kepada sel anak saatpembelahan sel. Hal ini berbeda dengan perubahan genetik/mutasi DNAyang ireversibel. r'2'2s'26 Salah satu contohperubahan epigenetik adalah metilasi DNAyang dapatmenginduksi pola ekspresi gen yang berbeda-beda sesuai jenis jaringan(tissue specific) dan stadium perkembangan. Metilasi DNA dapat terjadisepanjang genom dan melibatkan penambahan gugusan metil pada cincincytosine dari dinukleotida CpG. Proses metilasi ini di katalisasi oleh enzimDNA methyl transferase (DNMT) dan menghasilkan pembentukan methylc;,tosine. Metilasi DNA dalam region promoter salah satu gen berakibatpenurunan/kehilangan fungsi (silencing) gen bersangkutan. Pola metilasiterjadi selama perkembangan sel dan dalam keadaan normal dipertahankanselama hidup individu bersangkutan. Jadi, metilasi DNA merupakanregulator kunci dari transkripsi gen dan stabilitas genom, dan perubahanpola metilasi DNA sering dideteksi sebagai perubahan epigenetik padakanker.25'27 Pada karsinogenesis, mekanisme yang pada umumnya mengaturpola metilasi DNA terganggu dan sebagai konsekuensinya banyak kankeryang menunjukkan hipometilasi global diserlai hipermetilasi regional padabeberapa sekuen promoter. Perubahan metilasi promoter gen supresortumor saat ini merupakan perubahan epigenetik yang telah banyakdipelajari dan dibuktikan keberadaannya pada berbagaijenis kanker. Padabanyak kasus, metilasi hbnotmal pada region promoter gen tertentu (padaumumnya gen supresor tumor) berkorelasi dengan tidak diekspresikannyagen bersangkutan, dan metilasi DNA diduga merupakan jalur alternatifuntuk delesi atau mutasi yang berakibat hilangnya fungsi gen supresor1u-o..2s'28'2e Hipermetilasi DNA secara khas terjadi pada pulau-pulau CpGdan dihubungkan dengan inaktivasi gen. Pulau-pulau CpG adalah fraksi- 297

fraksi kecil dalam genom yang terdiri atas untaian pendek DNA dengandensitas CpG tinggi (CpG rich area) yang sebagian besar bebas metilasi.Regio promoter gen yang aktif melakukan transkripsi sering mengandungbanyak CpG.to Sekitar 60%o genom manu;ia dihubungkan dengan pulau-pulau CpG yang menunjukkan pola metilasi spesifik untuk tiap jenisjaringan. Beberapa pulau CpG cenderung mengalami hipermetilasi selamaproses penuaan dan pada perkembangan penyakit tertentu termasuk kanker.eHipermetilasi promoter pulau-pulau CpG berdampak pada gen yangterlibat dalam siklus sel, DNA repair, metabolism karsinogen, interaksi antar sel, apoptosis, invasi dan angiogenesis yang semuanya terlibat dalamperkembangan kanker.3 1,32 Di samping metilasi abnormal, deregulasi modifikasi histone danremodeling kromatin juga memberi dampak pada perkembangan kanker.Bahkan adayangberpendapat bahwa metilasi DNAterjadi dalam konteksmodifikasi kimiawi protein-protein histone, dalam arti bahwa metilasiDNA dan modifikasi histone bekerja secara independen tetapi dalam satuconcert untuk mengubah ekspresi gen pada saat tumorigenesis.s Histonebukan saja berupa protein yang membungkus DNA, tetapi merupakan strukturmolekuler yang berpartisipasi dalam mengah,r ekspresi gen, dengan demikianpembungkusan genom sama pentingnya dalam mengatur proses seluler yangdiperlukan untuk memelihara identitas sel dan mengakibatkan berbagaipenyakit termasuk kanker.5 Histone menyimpan informasi epigenetik melaluimodifikasi pasca translasi. Pentingnya modifikasi histone diperlihatkan dengan'kenyataan bahwa mekanisme yang melibatkan modifikasi ini merupakanhal yang esensial selama perkembangan dan bahwa deregulasi dalammekanisme ini dapat menyebabkan terjadinya kanker.3,a Seperti tampak pada gambar 6, ekspresi gen mengharuskan DNA dapatdiakses oleh faktor transkripsi (TF). Perubahan epigenetik mengubahstruktur kromatin dan menentukan apakah DNA dapat diakses oleh faktortranskripsi atau tidak. Kromatin yang terbuka memungkinkan ekspresigen (kiri), sedangkan kromatin yang tertutup (padat, kanan) mencegahekspresi gen. Kompleks yang memodifikasi histone mencakup histoneacetyltransferase (HNI's) yaitu enzim yang bertanggung jawab atasasetilasi ekor histone dan histone methyltransferase yartu kelompok enzim yang menambahkan epitop methyl pada beberapa residu histonedan bertanggung jawab atas berbagai fungsi seperti \"gene silencing\" danpembentukan heterokromatin. Gangguan dalam proses berdasar kromatinini dapat mengakibatkan mutasi onkogen, gangguan fungsi gen supresortumor atau gen DNA repair yang menyebabkan instabilitas genetik,transformasi dan perkembangan kanker.26,33 298

Aclivaiing Represiv€ modifi€tions modifimiions Euchromtin 43 H3Kg &etyiation l-leterchromalinamessible iniormation *'5 methylcytosire in CpG isla*d reslricted infomatid JGambar 6. Perubahan epigenetik dapat mempengaruhi struktur kromatin (menjadi padat' kanan) dan mencegah ekspresi gen. &fGsns -sstched o*f\". Silent l.anden€d! {h'om3!ia\" Herhylatei {:ylsa*'. O€acetylated hlstorBGamtrar 7. Gangguan transkripsi pada peristiwa epigenetik 299

Seperti telah diuraikan di atas, perubahan epigenetik baik melalui perubahan metilasi (hipermetilasi) maupun modifikasi histone dengan deasetilasi dapat menyebabkan pemadatan kromatin dan berakibat gangguan transkripsi gen. Hal ini dapat dilihat pada gambar 7 yang memperlihatkan proses mqtilasi DNA dan modifikasi histone pada sel normal (A dan B atas) dan bagaimana transkripsi dihambat akibat metilasi berlebihan dan modifikasi /deasetilasi histone pada sel kanker (B bawah) akibat gen yangterlibat \"dipadamkan\" (switched ffi . Berbagai penelitian telah memperlihatkan bahwa hipermetilasi DNA dihubungkan dengan \"gene silencing\" dan bahwa gen dengan kandungan tinggi methylcytosine dalam region promoter biasanya kurang mampu melaksanakan transkripsi.l0,ll Metilasi DNA merupakan hal yang penting pada perkembangan embrional dan dalam sel somatik pola metilasi DNA ini diwariskan kepada sel anak. Tetapi metilasi DNA yang abnormal sering dihubungkan dengan berbagai jenis keganasan, penyakit non-neoplasia dan proses penuaan. 1o'l l'34 Metilasi DNA abnormalterdapat dalam 2 bentuk, yaitu a) hipermetilasi dan b) hipometilasi. Hipermetilasi DNA merupakan perubahan epigenetikyang paling banyak dipelajari saat ini dan dijumpai pada banyak jenis kanker. Hipermetilasi DNA secara khas terjadi pada pulau-pulau CpG dan dihubungkan dengan inaktivasi gen. Pulau-pulau CpG adalah fraksi-fraksi kecil dalam genom yang terdiri atas untaian pendek DNA dengan densitas'CpG tinggi yang sebagian besar bebas metilasi. Sekitar 60% genom manusia diubungkan dengan pulau-pulau CpG yang menunjukkan pola metilasi spesifik untuk tiap jenis jaringan. Beberapa pulau CpG cenderung mengalami hipermetilasi selama proses penuaan dan pada perkembanganpenyakit tertentu seperti kanker.e Hipermetilasi promoter pulau-pulauCpG berdampak pada gen yang terlibat dalam siklus sel, DNA repair,metabolism karsinogen, interaksi antar sel, apoptosis dan angiogenesisyang semuanya terlibat dalam perkembangan kanker. Hipermetilasi dapatterjadi pada berbagai stadium perkembangan kanker, padajejaring sesuleryang berbdda dan berinteraksi dengan gen yang mengalami kerusakan.3l,35Sejumlah gen supresor tumor dan gen yang berkaitan dengan kanker(cancer reloted genes), termasuk gen Rb, p16, VHL, MLHI, RASSFIA,E-cadherin, dan beberapa gen yang lain terbukti mengalami penekanan(silenceQ akibat hipermetilasi promoter. Hingga kini sudah lebih dari 600gen yang diketahui dapat mengalami gangguan fungsi akibat mekanismeepigenetik.32 Walaupun demikian belum diketahui mengapa pulau-pulauCpG pada beberapa jenis tumor mengalami hipermetilasi sedangkan300 ..

pada jenis tumor yang lain tidak. Diduga hal ini berkaitan dengan lokasipulau CpG. CpG dapat berada di dalam sekuen nukleotida teftentu yangmemungkinkan ia mengalami hipermetilasi atau berada dalam regionkromosom yang memudahkan terjadinya disregulasi epigenetik skala besar.Di samping itu ada faktor modifikasi histone yang berpengaruh terhadapIhipermetilasi gen.31 Tabel memperlihatkan perubahan epigenetik yangsering dijumpai pada berbagai jenis kanker. rrTabel 1. Perubahan epigenetik pada berbagaijenis kanker.i,4i+.+,F;*H.il,:9{i;lf,.iKanker kolon Hipermetilasi pulau2 CpG gen hMLH1, p16rNK1\", p14ARr, hipometilasi miRNA, hipometilasi global genom, LOI IGF2, modifikasi histone H4Kanker payudara Hipermetilasi pulau2 CpG BRCA1, E-cadherin, TMS 1, reseptor estrogen, hipometilasi global genomKanker paru Hipennetilasi p16'**u\", DAPK, RASSFlA, hipometilasi global genom, delesi genom CBP dan faktor remodeling kromatinLeukemia BRCC I Hipermetilasi pl5lNK4b, EXTI dan ID4, translokasi rnodifier histone CBP, MOZ, MORF, MLLl, MLL3Limfoma Hipermetilasi pulau2 CpG p 1 6INK4a, p73 danenzim DNA repair MCMT. modifi kasi histoneKankerprostat Hipermetilasi pulau2 CpG GSTPI, kelainan pola rnodifikasiKanker rambung H\"'ipre.rHme:t:ilials,ii;p,uHlauiJ2 rC.pGhrS\4OLCHSr 1dadnapnr4G,RSTPI, hipometilasiKankerhati global genomKanker ovarium Hipermetilasi pu1au2 CpG BRCAI Peran hipometilasi DNA pada kanker tidak banyak dipelajariwalaupun hipometilasi DNA telah lebih dahulu diketahui berperanpada perkembangan kanker. Tetapi penelitian-penelitian akhir-akhir inimenunjukkan bahwa hipometilasi global dijumpai pada hampir semuajenis kanker pada manusia. Bagaimana presisnya mekanisme hipornetilasiglobal berkontribusi pada proses neoplasia belum diketahui, tetapi didugabahwa hal itu terjadi melalui induksi instabilitas kromosom dan aktivasiproto-onkogen selu1ar.36'37 Ada dugaan bahwa salah satu penyebabhipometilasi DNA adalah defisiensi nutrisi. Kadar folat yang rendah ataudefek metabolisme folat dan vitamin B 12 menyebabkan defisiensi gugusanmethyl yang berakibat instabilitas genetik dengan cara menurunkankonsentrasi S-adenosyl-methionine, mengurangi metilasi DNA global dan 301

sintesis thymidine dari uracil. Hal ini berakibat ketidak seimbangan poolnukleotida dan peningkatan \"DNA breaks\" yang dapat menjurus kearahperkembangan kanker.e Ada 3 mekanisme yang diduga dapat menjelaskankontribusi hipometilasi DNA pada kankel, yaitu instabilitas kromosom,reaktivasi,elemen \"transposable\" dan hilangnya imprinting (loss ofimprinting, LOI). Hipometilasi DNA dapat menyebabkan rekombinasimitotik yang berakibat delesi atau translokasi dan }uga rearrangementkromosom. Salah satu contoh akibat hipometilasi DNA adalah aktivasibax2,yailnr salah satu gen yang terlibat dalam proliferasi sel. HipometilasiDNA akibat defek pada DNMT juga sering dijumpai pada berbagai jeniskeganasan misalnya limfoma. Hipometilasi DNA yang menyebabkandelesi di satu fihak dapat mempromosikan lesi awal pra-kanker, tetapi dilain fihak menekan tumorigenesis stadium akhir.3r'35 Baik hipermetilasimaupun hipometilasi dapat menyebabkan perkembangan kanker. A.Norrnal cell* Exon 1 t1(O5 Z r,*Fa.\"rir\dg\4.F\nd\+ed\\"\"* mRNA exPressior {*} {Frqadr%:*qil.F\q;r\*'l&**&H,B.*ancer cell* Ll unmethylated CpG site 1 ? Methylated {pG site gRon I Exo* I ffKNA expr6$si$n {-)Gambar 8. Dampak metilasi pada sel normal (A) dan hipermetilasi dan hipometilasi terhadap ekspresi mRNA pada sel kanker (B)Peran modifikasi histone pada kanker Di samping metilasi DNA abnormal, penemuan-penemuan terakhirmengungkapkan bahwa deregulasi modifikasi histone dan remodelingkromatin juga memberi dampak pada perkembangan kanker. Bahkan adayang berpendapat bahwa metilasi DNA terjadi dalam konteks modifikasikimiawi protein-protein histone. Histone bukan saja berupa protein yangmembungkus DNA, tetapi merupakan strukturmolekuleryang berpartisipasidalam mengatur ekspresi gen. Histone menyimpan informasi epigenetik302 ,.

melalui modifikasi pasca translasi seperti asetilasi lysine, metilasi arginin.dan lysine dan fosforilasi serine.3l Modifikasi histone biasanya terjadipada ekor N-terminal pada histone yang mencuat dari nukleosom (histonetails). Berbagai modifikasi pada beberapa. asam amino dimungkinkan,dan di antara mereka ada saling ketergantungan. Misalnya asetilasi danmetilasi dapat terjadi pada lysine, sedangkan fosforilasi terjadi pada residuserine atau threonine. Pentingnya modifikasi histone diperlihatkan dengankenyataan bahwa mekanisme yang melibatkan modifikasi ini merupakanhal yang esensial selama perkembangan dan bahwa deregulasi dalammekanisme itu dapat mengakibatkan terjadinya kanker.3'a'1e'38' Berbagaikompleks yang memodifikasi kromatin bekerja dalam konteks fisiologisuntuk memodulasi akses terhadap mesin transkripsi dan perbaikanDNA.33'3e Kompleks yang memodifikasi histone ini mencakup histoneacetyltransferase (HN's) yaitu enzim yang bertanggung jawab atasasetilasi ekor inti histone dan histone methyltransferase yaitu sekelompokenzim yang menambahkan epitop methyl pada beberapa residu histonedan bertanggung jawab atas berbagai fungsi seperti \"gene silencing\"dan pembentukan heterokromatin.r3'4o Gangguan dalam proses berdasarkromatin ini dapat mengakibatkan mutasi onkogen, gen supresor tumoratau gen perbaikan DNA (D//l repair) yang menyebabkan instabilitasgenomik, transformasi dan perkembangan kanker.Pengaturan epigenetik microRNA pada kanker MicroRNA juga mengalami pengaturan yang sama dengan genpenyandi protein-yang lain, dan sama seperti halnya ekspresi gen penyandi,mekanisme epigenetik juga bertanggung jawab atas ekspresi abnormalmicroRNA pada kanker. Diketahui bahwa sekelompok miRNA yangdisebut sebagai epi-MiRNA, secara langsung maupun tidak langsung,mengontrol ekspresi molekul-molekul efektor epigenetik seperli DNMTs,HDACs, dan gen polycomb.al Hipermetilasi pulau-pulau CpG diketahuisebagai penyebab kehilangan ekspresi miRNA global, tetapi di sampinghipermetilasi, disregulasi miRNA juga dapat disebabkan variasi jumlahcopy miRNA. Mekanisme lain yang menyebabkan perubahan ekspresimiRNA adalah kelainan dalam mesin pemroses miRNA, misalnyaperubahan ekspresi Dicer dan AGO 1 yang berperan dalam proses maturasimiRNA, demikian pula perubahan ekspresi mesin pengatur miRNA yanglain seperti Drosha, DGCR8, TRPB dan lain-lain.a2 Pada kanker prostatdiketahui bahwa beberapa miRNA tertentu merupakan regulator potensial 303

dalam jalur pensinyalan reseptor androgen, dan beberapayang lain terlibat dalam jalur apoptosis. Perubahan ekspresi miRNA melalui mekanisme epigenetik juga terbukti terlibat pada kanker.la RAI{TOR-NAI(TOR YANG MEMPENGARUHIMEKANISME EPIGENETIK Berbagai penelitian membuktikan bahwa berbagai faktor lingkungan dan gaya hidup memberikan kontribusi pada perkembangan kanker. Secara umum faktor lingkungan dan gaya hidup yang dapat menginduksi perkembangan kanker dibagi dalam 2 golongan, yaitu 7: 1. Agen-agen yang baik secara langsung maupun tidak langsung menginduksi perubahan pada DNA2. Agen-agen yang mengganggu proses regulasi seluler yang penting, seperli transkripsi gen, deteksi dan pensinyalan kerusakan DNA, DNA repair, kontrol siklus sel dan apoptosis. Agen-agen dalam golongan pertama dapat mengubah kadar dan pola metilasi DNA dan merangsang perubahan dalam DNA, misalnya peristiwamufasi. Hal ini dibuktikan dalam penelitian yang menunjukkan bahwa gen MLHI (yang merupakan mismatch repair gene) sering mengalami hipermetilasi pada tumor sporadik yang mengakibatkan instabilitas. mikrosatelit. Demikianj uga,s il enci ngdariMGMI genDNArepairpenyandi protein yang bertanggung j awab untuk menyingkirkan O6-methylguanine yang diinduksi karsinogen dari DNA (yang apabila tidak disingkirkan akan menyebabkan mutasi transisi G ke A), berakibat peningkatan kecepatan mutasi pada gen-gen regulator penting, termasuk gen supresor tumor dan onkogen. Karena itu pemaparan terhadap lingkungan dan gaya hidup yang mengganggu ekspresi atau aktivitas enzim yang terlibat dalam metilasi DNA dan atau memelihara metilasi DNA dapat merupakan predisposisi untuk mutasi. Salah satu contoh adalah karsinogen yang terdapat dalam asap rokok lebih suka berikatan dengan bagian CpG yang mengalami hipermetilasi dan!menyebabkan terbentuknya kelainan DNA berupa transfersi G ke yang sering dijumpai pada kanker saluran nafas pada perokok.T Agen-agen dalam golongan kedua dapat mengganggu pola modifikasi histone secara tidak menetap (transient) dan menginduksi perubahan dalam proses seluler penting termasuk transkripsi, respons terhadap kerusakan DNA dan DNA repair. Sasaran epigenetik utama dari golongan ini adalah kompleks protein-protein yang bertanggung jawab atas modifikasi histone seperli HAT's dan histone-deacetylase (HDACs), yang aktivitasnya sering304 ,.

terganggu pada kanker. Berbagai penelitian membuktikan bahwa HAIsterlibat dalam proses DNA repair; hal ini menimbulkan dugaan bahwahambatan aktivitas HATs yang diinduksi oleh paparan faktor lingkungandan diet, sekalipun tidak menetap atau mode{ate, dapat mengganggu prosesDNA repair.dan menyebabkan mutasi dan instabilitas genom. HDAC jugaterbukti diperlukan untuk DNA repair yang efisien. Penyingkiran asetilasihistone diperlukan untuk memperbaiki struktur kromatin setelah DNArepair selesai. Regulasi ketat aktivitas HAI dan HDAC penting untukregulasi transkripsi gen dan DNA repair yang benar. Pengurangan kadarasetilasi histone atau deasetilasi yang berlebihan dapat menyebabkanpemadatan kromatin, hambatan pada akses faktor transkripsi ke DNA danatau hambatan pada polymerase DNA. Dengan anggapan bahwa modifikasihistone dan metilasi DNA bekerjasama untuk menentukan status kromatin,agen-agen yang ada dalam lingkungan dan diet yang berdampak pada salahsatu di antaranya pasti berdampak juga padayanglain.TKarsinogen epigenetik dalam lingkungan Sejumlah epimutagen dalam lingkungan dan diet terbukti dapatmengubah pola epigenetik walaupun mekanismenya masih banyak yangbelum diketahui pasti. Penelitian-penelitian terakhir mengungkapkandampak karsinogen lingkungan spesifik terhadap metilasi DNA dannrodifikasi histone dan terjadinya kanker. Dari bukti-bukti penelitian itupara peneliti menduga mekanisme yang mendasarinya seperti tampak padagambar 9. Sebagai contoh karsinogen polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs)yang terdapat dalam asap rokok diduga menyebabkan perubahan epigenetikDNA melalui pengikatan dengan bagian CpG yang termetilasi. Padakanker paru terbukti bahwa selain mutasi gen p53, gen supresor tumorlain seperti pl6 dan MGMT sering mengalami perubahan epigenetik padapromoternya, sehingga diduga bahwa asap rokok melancarkan dampakkarsinogeniknya dengan eata inaktivasi gen supresor tumor penting baikmelalui mekanisme genetik maupun epigenetik.T Paparan jangka panj an gterhadap nikel dan arsen juga terbukti menyebabkan perubahan epigenetikyang reversibel baik melalui metilasi maupun modifikasi histone pada padagen p16, p16 dan MLHI yang dikenal sebagai gen supresor tumor danDNA repair.T Beberapa jenis virus seperti HPV dan EBV dapat mengubahekspresi gen pejamu melalui peristiwa epigenetik. Diduga bahwa proteinvirus berikatan dengan region promoter gen pejamu, kemudian mencegah 305

faktor transkripsi berikatan dengan binding sites nya pada DNA sehinggatidak terjadi transkripsi gen yang diperlukan. Kemungkinan yang lainadalah bahwa protein virus berinteraksi dengan protein pengikat methylCpG yang merekrut HDAC dalam kromatjn. Akibatnya adalah perubahanmodifikasi histone yang menyebabkan perubahan konfigurasi kromatindan menghambat transkripsi.a3'aa Salah satu penelitian yang mempelajariperistiwa epigenetik yang berkaitan dengan infeksi HPV pada kankerserviks mendukung teori bahwa infeksi HPV menyebabkan hambatantranskripsi dan bahwa hipermetilasi terjadi pada segmen gen yang dikenalsebagai \"late genes\", sedangkan region onkogen E6 dan E7 mengalamihipometilasi. Juga ditemukan bahwa makin berat penyakitnya, hipometilasipada onkogen E6 dan E7 makin progresif.a5 Walaupun relatif sedikit yang diketahui mengenai dampak langsungfaktor diet pada perubahan epigenetik, ada beberapa contoh dimanahubungan tersebut lebihjelas (lihat tabel 2). Yang telah banyak dipelajaridan dibuktikan adalah hubungan antara metionin dalam diet dan metilasiDNA. Sebagai asam amino esensial metionin memegang peran pentingdalam mengatur epigenetik dengan bertindak sebagai donor gugus metilpada reaksi netilasi. Pada proses metilasi cytosine enzimDNMT rnengubahSAM menjadi S-adenosylhomocysteine (SAH) , karena itu ketersediaanSAM yang optimal atau pembuangan SAH merupakan hal penting untukterselenggaranya pola metilasi DNA normal. Karena itu faktor lingkungandan diet yang mempengaruhi reaksi metilasi DNA dan aktivitas DNMTdapat mengakibatkan pola metilasi abnormal.TnFaktor lingkunga -t lt';r,ffiffi -.-t Perubahan Ku^er^lai6in.^a^Lr cen.knscpi resi aan Faktordiet \ t t\-+t.tl.,[ vI \ ' Perubahan'\"'' epigenetlk Gambar 9. Mekanisme karsinogenesis akibat faktor lingkungan dan diet306

Tabel 2. Pengaruh faktor lingk-ungan, diet dan gaya hidup pada mekanisme epigenetik.TLingkunganAsap rokok Pengikatan PAH tembakau pada CpG CDKN2A, MGMT CDKN2Ab15), MLH1Nikel termetilasi P16Radiasi pen!ion Inhibisi asetllasi histone, kerusakan inti APC-1,4, CDKN2D, gen p14, CDKN2A, hMLH1,IIPV EBV, HBV histone RASSFlA Silencing regulator-regulator pentingI Metllas gen virus, pengikatan protein virusI pada promoter gen pejamu gen pejamu. ;I hipemetilasi gen pejamu, perubahan polaI ..,.\"*:*-.,,-9sne1iu\"'.sFv*r:lHP'19i: NutrisiAlkohol Metabolit alkohol berlindak sebagai: Folat ko-karsinogen dg virus HBV,THCV dan, Kurang metionin aflatoksin. Deplesi SAM Perubahan metilasi DNA, perubahan: modifikasi histone Gangguan metilasi DNA dan modifikasi histoneDIAGNOSIS EPIGENETIK Perubahan epigenetik pada sel kanker bukan saja memberikan sasaranbaru untuk terapi tetapi juga prospek unik untuk diagnosis kanker. Ada tigacara pendekatan untuk menentukan status epigenetik lokus gen tertentu,yaitu: 1) mengukur ekspresi gen;2) menentukan modifikasi histone sertamengukur komposisi protein kromatin dan 3) menganalisis status metilasipromoter DNA. Dahulu metode imunopresipitasi merupakan metode risetyang bermanfaat untuk menganalisis komposisi dan modifikasi proteinkromatin. Tetapi metode ini tidak cukup baik untuk diterapkan sebagaimetode diagnostik di klinik, berbeda dengan metode proteomics denganmoss spectrometry) yang berkembang dengan cepat saat ini. Salah satumetode untuk mengukur hipermetilasi DNA abnormal adalah denganmenggunakanmetwlation specific PCR (MSP). Metode ini telah digunakandengan sukses pada kanker pankreas.e Matsubayashia6 mengukur kadarmetilasi DNA pada penderita kanker pankreas dan penyakit pankreas jinakdengan menggunakan MSP kuantitatif (QMSP), dan mendapatkan bahwakonsentrasi DNAtermetilasi >1% dalam2 atau lebih dari 5 penandametilasiyang ditelitinya (TFP-2, p16, ppENK, SPARC, NPTX2) sangat akuratuntuk membedakan pasien dengan kanker pankreas dari pasien penyakitkanker jinak dan pankreas normal. Analisis microaruay untuk menentukan 301

ekspresi gen juga merupakan metode yang kuat untuk mengidentifikasisubklasifikasi baru untuk kanker dan memprediksi luaran klinik (clinicaloutcome) atau respons terapi. Tetapi analisis ekspresi gen secara umumtidak dapat dianggap sebagai analisis epigenetik, karena mekanismeregulasi gen tidak selalu harus melibatkan perubahan epigenetik. Perhatianutama dalam menggunakan epigenetik sebagai alat diagnostik adalah\"epigenetic silencing\" dan sebagian besar dilakukan dengan mengukurhipermetilasi DNA pulau-pulau CpQ.+r'+s Petanda metilasi DNA digunakan untuk klasifikasi penyakit, deteksipenyakit, prognosis dan prediksi respons terapi. Hasil berbagai penelitianmenunjukkan adanya hubungan antara hipermetilasi gen tertentu denganprognosis pada berbagai jenis kanker.45'1e'50'5r's2 Sebagai contoh metilasipromoter gen E-cadherin terbukti diperlukan untuk invasi dan metastasis.s3Penggunaan petanda metilasi DNA untuk mendeteksi kanker didasarkanatas dugaan bahwa DNA yang berasal dari tumor dilepaskan ke dalamcairan tubuh dan dapat dideteksi karena menunjukkan pola metilasiDNA abnormal yang spesifik untuk sel ganas. Sebagian besar penelitianmenggunakan darah atau serum sebagai sumber DNA, tetapi akhir-akhirini sumber DNA yang lain juga dapat digunakan misalnya cairan yangberasal dari puting susu, bronchial brush,BAL (broncho-alveolar lavage),cairan prostat, kelenjar getah bening, getah pankreas, sputum maupuncairan peritoneum. i,a8 D ari penelitian-penelitian terbukti b ahwaperubahan epigenetiktermasukoosilencing\" dari gen supresor tumor dapatterjadi pada perkembangan awalkeganasan bahkan pada periode pre-malignan. Misalnya metilasi promotergen p I 6Mau (CDKN2A) dapat dideteksi pada lesi bronchial preinvasif,5a danpada epitel kelenjar payudara.55 Deteksi kelainan epigenetik pada jaringannormal ata.u jaringan premalignant membuka jalan untuk penggunaanpetanda metilasi DNA untuk menentukan risiko,as khemoprevensiberdasarkan inhibisi atau mengembalikan perubahan epigenetik sebelumterjadi keganasan.56EPIGENETIK DALAM PENAIALAKSANAAN I(ANKER Pola metilasi DNA dan modifikasi histone yang berkaitan denganperkembangan dan progresi kanker memiliki potensi penggunaannya diklinik. Penanda hpermetilasi DNA sedang banyak diteliti sebagai alatdiagnostik, faktor prognostik dan prediktor respons terapi (lihat gambarB). Misalnya gen glutathione-S-transferase (GSTP1) terbukti mengalami308 ;\"

hipermetilasi pada 80-90% pasien kanker prostat tetapi tidak mengalamihipermetilasi pada hipertrofi prostat jinak. Dengan demikian identifikasihipermetilasi pulau-pulau CpG gen GSTP1 dapat digunakan sebagaipenanda kanker prostat, dan karena hipermetilasi DNA yang abnormal itudapat diidentifikasi dalam spesimen biopsi maupun berbagai cairan tubuhmisalnya darah dan urin, metode ini dapat diterapkan di klinik sebagaimetode non-invasif untuk diagnosis maupun prognosis dan prediksirespons terapi (gambar 9).rr Analisis hipermetilasi pulau-pulau Cpg memiliki potensi untukaplikasi klinik pada pembawa mutasi gen supresor tumor penetrasi tinggi(high penetrance tumor suppressor gene) seperti BRCAl. Identifikasihipermetilasi DNA gen BRCAI pada pembar.va mutasi bermanfaat biladiagnosis patologik biopsi tidak jelas karena hipermetilasi terjadi padaawal perkembangan kanker. Hal serupa dapat digunakan untuk berbagaijenis kanker dan menggunakan berbagai jenis spesimen. Analisis beberapahipermetilasi gen dapat mendeteksi 2 kali lebih banyak sel tumor dalamcairan kelenjar payrdara dibanding analisis sitologik konvensional, danhipermetilasi gen dapat ditemukan dalam sel-sel yang dilepaskan padaberbagai stadium perkembangan kanker serviks.3 1 I'ltMoR DIAGNOSIS D]NI: PROCNOS]S PL]\4ANTAT]ANDeteksl hipennetilasi pulau2 Hipemetilasi gen spesifik profil DNA Deteksi hipermetilasi pulau CpG CpC dalam cairar biologis rnethr lom< lengkdp mrpping modifikasi dalam cairan biologis dan serum N4isal: metilasi p15 pada pasien dan serum, histone PRI]D]KS]: leukemia mielositik akut Misal: GSTP I dalam urin Hipermetilasi pulau CpG sbg penanda penderita dengm dugaan respons khemoterapi, terapi homone dan targeted therapy kmker prostat Misal. MCMT r DNA repairt pada pa'ien glioma dg terapi tennozolomideGambar 10. Peran epigenetik dalam penatalaksanaan kanker.31 Hipermetilasi gen supresor tumor dapat digunakan sebagai indikatorprognosis pada pasien kanker. Hipermetilasi protein kinase yangberfungsi pada apoptosis (DAPK ) dan p16NKaA, dihubungkan denganluaran klinik yang buruk pada kanker paru, kolorektal dan otak. Profilepigenom merupakan pelengkap dari profil pola ekspresi genom dan dapatdikembangkan dengan menggunakan material atau jaringan yang disimpandalam blok paralfin. Hipermetilasi gen-gen tertentu juga dapat merupakan 309

prediktor respons terapi, misalnya gen DNA repair MGMT pada terapidengan termozolomida dan hMLHI pada terapi dengan cisplatin.3l Seperti telah disebutkan di atas, berbeda dengan mutasi DNA, metilasiDNA dan modifikasi histone adalah reversibel. Perubahan epigenetikmemberikan kesempatan pada kanker untuk beradaptasi dengan perubahanlingkungan mikro di sekitarnya, tetapi gen supresor tumor yang mengalamihipermetilasi dan yang semula dorman dapat \"dibangunkan\" dengan obat.Sangat dimungkinkan untuk mengekspresikan kembali gen termetilasi padakanker dengan agen demetilasi (demethylating agents) dan memperbaikifungsinya. Obat demetilasi DNA dalam dosis kecil dapat digunakan diklinik untuk beberapa jenis tumor, misalnya S-azacTrtidine dan 5-aza-2'-deoxycytidine (decitabine) bermanfaat untuk terapi sindrom mielodisplasia(MDS)57'58, namun saat ini agen demetilasi belum terbukti dapat digunakanpada tumor padat. Inhibitor histone deacetylase (HDAC) dapat menginduksidiferensiasi, cell cycle arrest, dan apoptosis in vitro walaupun belumdiketahui tepat mekanismenya. Selain itu inhibitor HDAC juga dapatmeningkatkan sensitivitas terhadap khemoterapi dan radioterapi.5e'60Pada uji klinik inhibitor HDAC bermanfaat untuk terapi limfoma sel Tdan terbukti menunjukkan efek samping yang rendah.6rWalaupun masihperlu penelitian-penelitian lebih lanjut, terapi epigenetik dapat merupakanstrategi terapi baru dalam penatalaksanaan kanker di kemudian hari. Sepertitelah disebutkan di atas, perubahan epigenetik merupakan peristiwa yangreversibel dan diperoleh secara gradual. Kenyataan ini merupakan potensiyang luar biasa untuk strategi pencegahan. Berdasarkan estimasi, lebih daridua-pertiga kanker dikaitkan dengan faktor lingkungan dan diet, karenaitu seharusnya sebagian besar kanker dapat dicegah. Tetapi masih perluditetapkan bagian mana dari variasi insidens kanker disebabkan perubahanepigenetik yang diinduksi oleh faktor lingkungan dan diet. Karena itu perludilakukan penelitian-penelitian untuk mengetahui sejauh mana dampakperubahan epigenetik akibat faktor lingkungan dan diet dan memperolehinformasi untuk menemukan biomarker baru dan pengembangan strategibaru untuk pencegahan kanker.TRINGKASAN Mekanisme epigenetik sangat penting dalam perkembangan sel normaldan untuk mempertahankan pola ekspresi gen spesifik jaringan. Disrupsiproses epigenetik dapat berakibat gangguan fungsi gen dan transformasiganas. Perubahan pola epigenetik merupakan salah satu ciri kanker.310..

Inisiasi dan progresi kanker yang semulahanya dikaitkan dengan mutasigen saat ini diketahui juga melibatkan proses epigenetik secara bersamaatau berinteraksi dengan mutasi gen. Sifat reversibel dari proses epigenetikmerupakan hal yang menarik bagi perkembangan strategi pencegahan danterapi target pada kanker.RUJUKAN1. Laird PW. Cancer epigenetics. Human Molecular Genetics 2005:, 14: R65-R762. Bird A. Perceptions of epigenetics. Nature 2007; 447: 396-83. Wolf R. Stability and flexibility of epigenetic gene regulation in mammalian development. Nature 2007; 447 : 425-324. Feinberg AP. Ohlsson R, Hennikof S. The epigenetic progenitor origin of human cancer. Nat Rev Genet 2006: 7:21-335. Sharma S, Kelly TK, Jones PA. Epigenetics in cancer. Carcinogenesis 2010; 31(1): 27-366. Davalos V and Esteller M. MicroRNAs and cancer epigenetics: A macrorevolution. Curr Opin Oncol 2010; 22(1):35-a5.7 Herceg Z. Epigenetics and cancer: towards an evaluation of impact of environmental and dietary factors. Mutagenesis 2007 ; 22(2): 91 -1038. Ballestar E, Fraga MF, Ropero S, Lopez-Serra L, Jacinto FV Esteller M. Epigenetic basis of cancer. Ned Tijdschr Klin Chem Labgeneesk 2006; 3 1 : 1 95-69. Omura N, Goggins M. Epigenetics and epigenetic alterations in pancreatic cancer. lnt J Clin Exp Pathol 2009; 2:310-2610. Jones PA, Baylin SB. The fundamental role of epigenetic events in cancer. Nat Rev 2002;3: 415-2811. FeinbergAP, Tycko B. The history of cancer epigenetics. Nat Rev Cancer. 2004;4: 143-5312. Weidman JR, Dolinoy DC, Murphy SK, Randy L. Cancer susceptibility: Epigenetic manifestation of environmental exposures. Cancer J. 2007 ; 13 : 9-1613. Brower V. Unravelling the cancer code. Nature 2011;471: Sl2-1314. Jeronimo C, Bastian PJ, BjartellA, Carbone GM, Catto JWF, Clark SJ, et al. Epigenetics in prostate cancer: Biologic and clinical relevance. Eur J Urol 2011; 60: 7 53-6615. Russo D, Damante G, Puxeddu E, Durante C, Filetti S. Epgenetics of thyroid cancer and novel therapeutic targets. J Mol Endocrinol20Il 46: R73-8116. O'Byme KJ, Ban MP, Gray SG. The role of epigenetics in resistance to cisplatin chemotherapy in lung cancer. Cancer 2011; 3:1.426-5317. Engeland M, Derks S, Limts KM, Meijer GA, Herman JG. Colorectal epigenetics: complex simplicity. J Clin Oncol 2011;29(10): 1382-9118. Egger G, Liang G, Aparicio A, Jones PA. Epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy. Nature 2004; 429:45'7^6319. Kanwal R, Gupta S. Epigenetics and cancer. J Appl Physiol 2010; 109: 598-60520. Belinsky SA. Gene-promoter hypermethylation as a biomarker in lung cancer. Nat Rev Cancer 2004; 4: 707 -1721. Ushijima T. Detection and interpretation of altered methylation pattems in cancer cells. Nat Rev Cancer. 2005; 5:223-3122. Seligson DB, Horvath S, Shi T, Yu H, Tze S, Grunstein M, Kurdistani SK. Global histone modification patterrrs predict risk ofprostate cancer recurrence. Nature 2005; 435:1262-6623. Wolffe AP. Chromatin remodeling: why it is important in cancer. Oncogene 2001;20: 2988-90 311

24. Caims BR. Emerging roles for chromatin remodeling in cancer biology. Trends Cell Biol 2001;11: S15-S2125. Kim YK and Kim WJ. Epigenetic markers as promising prognosticators for bladder cancer. Int J Urol 2009; 16: 17-2226. Lopez J, Percharde M, Coley HM, Webb A and Crook T. The context and potential of epigenetics in oncology. Brit J Cancer 2009;140:571-7727. Esteller M. Cancer epigenomics: DNA methylomes and histone-modifiction maps. Nat Rev Genet 2007; 8: 286-9828. Kim WJ, Kim EJ, Jeong P. RIINX3 inactivation by point mutations and abenant DNA methylation in bladder tumors. Cancer Res 2005;65:9347-5429. Kim EJ, Kim YJ, Jeong PD, Ha YS, Bae SC, Kim WJ. Methylation of the RII\X3 promoter as a potential prognostic marker for bladder tumor. J Urol 2008; I80: 1141-530. Negraes PD, Favaro FP, Camargo JLV Oliveira MLCS, Goldberg J, ainho CA et al. DNA methylation pattems in bladder cancer and washing cell sediments: A perspective for tumor recurrence detection. BMC Cancer 2008; 8: 238. Available from http://www. biomedcentral,.coml I 47 1 -2407 I 8 123 831. Esteller M. Epigenetics in cancer. N Engl J Med 2008; 358: 1148-5932. Jones PA, Marlienssen R. A blueprint for a human epigenome project: The AACR human epigenome workshop. Cancer Res 2005;65l.11241-4633. Herceg Z andWang ZQ. Rendezvous at mitosis: TRRAPed in the chromatin. Cell Cycle 2005; 4: 383-8734. RichardsonB. lmpactofagingonDNAmethylation.AgeingResRev.2003;2:245-6135. Das PM, Singal R. DNAmethylation and cancer. J Clin Oncol 2004;22:4632-4236. Sato N, Maitra A, Fukushima N, van Heek N! Matsubayashi H, Iacobuzio-Donahue CA, et al. Frequent hypomethylation of multiple genes overexpressed in pancreatic ductal adenocarcinoma. Cancer Res 2003; 63:4I 58-6637. Cho B, Lee H,Jeong S, Bang YJ, Lee HJ, Hwang KS, et a1. Promoter hypomethylation of a novel cancer/testis antigen gene CAGE is correlated with its aberrant expression and is seen in premalignant stage of gastric carcinoma. Biochem Biophys Res Commun 2003;307: 52-63\"3398.. LundAH, Lohuizen M. Epigenetics and cancer. Genes Dev. 2004; 18: 2315-35 Dev Peterson CL, Cote J. Cellular machineries for chromosomal DNA repair. Genes 2004; 18:602-1640. Carozza MJ, Utley RT, Worlcnan JL, Cote J. The diverse functions of histone acetyltransferase complexes. Trends Genet 2003 ; 19 : 321-2941. Valeri N, Vannini I, Fannini F, Calore F, Adair B, Fabbri M. Epigenetics, miRNAs and human cancer: a new chapter in human gene regulation. Mamm Genome 2009; 20: 573-8042. Veeck J, Esteller M. Breast cancer epigenetics: from DNA methylation to microRNA. J Mamm Gland Biol Neoplasia 2010; 15: 5-1743. Zhang J, Martins CR, Fansler ZB, Roemer KL, Kincaid EA, Gustafson KS, et al. DNA methylation in anal intraepithelial lesions and anal squamous cell carcinoma. Ciin Cancer Res. 2005; 1 1: 6544-4944. Feng Q, Balasubramanian A, Hawes SE. Detection of hypetmethylated genes in women with and without cervical neoplasia. J Natl Cancer Inst 2005; 9'7:2'73-8245. Duenaz-G onzales A, Lizano M, Candelaria M, Cetina L, Arce C, Cervera E. Epi genetics of cervical cancer.An overview and therapeutic perspectives. Mol Cancer 2005; 4: 38. Diunduh dari http://www.molecular-cancer.com/content/4/1/3 846. Matsubayashi H, Canto M, Sato N, Klein A, Abe I Yamashita K, et al. DNA methylation alterations in the pancreatic juice of patients with suspected pancreatic disease. Cancer Res 2006: 66: 1 208- 1 747. Herman JG, Baylin SB. Gene silencing in cancer in association with promoter hypermethylation. N Engl J Med 2003; 349 2042-5448. Laird PW The power and the promise of DNA methylation markers. Nat Rev Cancer 2003:3:253-66312

49. Graziano F, Arduini F, Ruzzo A, Bearzi J, HumarB, More H, et al. Prognostic analysis of E-cadherin gene promoter hypermethylation in patients with surgically resected node-positive duffirse gastric cancer. Clin Cancer Res 2004; 10: 2784-8950. Toyooka S, Suzuki M, Maruyama R, Toyooka KO, Tsul':uda K, Fukuyama Y, et al. The relationship between aberrant methylation and survival in non-small-cell lung cancer. Br J Cancer 2004;91:7'/l-7451 Roman-Gomez J, Jemenez-Velasco A, Castillejo JA, Agirre X, Barios M, Navarro G, et al. Promoter hypermethylation of cancer-related genes: a strong independent prognostic factor in acute lyrnphoblastic leukemia. Blood 2004;104:2492-9852. Esteller M, Gonzales S, Risques RA, Marcuello E, Margues R, Germa JR et al. K-ras and p16 aberrations confer poor prognosis in human colorectal cancer. J Clin Oncol 2001; 19 299-30453. Mehrotra J, Vali M, McVeigh M, Kominsky SL, Fackler MJ, Lahti-Domenici, J, et al. Very high frequency of hypermethylated genes in breast cancer metastasis to the bone, brain and lung. Clin Cancer Res 2004; 10 3 104-0954 Lamy A, Sesboue R, Bourguignon J, Dautrearx B, Metayer J, Frebourg T, et al. Abenant methyiation of the CDKN2A/p I 6INK4a gene promoter region in preinvasive bronchial lesions: a prospective study in high risk patients without invasive cancer. Int J Cancer 2002; 100: 189-9355 Holst CR, Nuovo GJ, Esteller M, Chew K, Baylin SB, Herman JG, et al. Methylation of p16(NK4a) promoters occurs in vivo in histologically normal human mammary epithelia. Cancer Res 2003:'63: i596-160156. Kopelovich I, Crowell JA, Fay JR. The epigenome as a target for cancer chemoprevention. J Natl Cancer Inst 2003 ; 95 : 17 41 -5757. Muller CI, Ruter B, Koeffier HP, Lube( M. DNA hypermethylation of myeloid cells, a novel therapeutic target in in MDS and AML. Curr Pharm Biotechnol 2006;1: 315-2158. Oki Y, Aoki E, Issa JP. Decitabine-bedside to bench. Crit Rev Oncol Hematol 2007; 61: 140-5259. Prakash S, Foster BJ, Meyer M, Wozniak A, Hellbrun LK, F1ahery L, et al' Chronic oral administration of CI-994: a phase I study. Invest New Drugs 200 1 ; 1 9: I - I 160. Reid T, Valone F, Lipera W, Irwin D, Paroly W, Natale R, et al. Phase II trial of the histone deacetylase inhibitor pivaloyloxymethyl butyrate (Pivanex, AN-9) in advanced non-small-cell lung cancer. Lung Cancer 2004;45: 381-8661. Marks PA, Breslow R. Dimethyl sulfoxide to vorinostat: development of this histone deacetylase inhibitor as an anticancer drug. Nat Biotechnol 2007 25: 84-90 JIJ