CC BY
144
ТОМ 4
НОМЕР 2
201 1
КЛИНИЧЕСКАЯ
OI і і s s—-ч БИОЛОГИЯ ГЕМОБЛАСТОЗОВ
НКОгематология
Genetic susceptibility to therapy-related leukemia:
Analysis of published data
O.S. Kremenetskaya, E.A. Aseeva, A.L. Neverova,
E.V. Domracheva
SUMMARY
This article reviews the role of both exogenous factors (such as antineoplastic therapy) and genetic predisposition in the development of secondary acute myeloblastic leukemia in patients with tumors after antineoplastic therapy of the primary tumor.
Data on genetic polymorphisms of enzymes of DNA repair and xenobiotic detoxification/biotransformation systems, and their potential association with secondary AML is reported. The combined influence of polymorphic proteins of repair and detoxification/biotransformation systems in modulating the individual’s risk of secondary AML and the complexity of genetic context interpretation is discussed.
Keywords: secondary acute myeloid leukemia, genetic predisposition, polymorphic allele, heterozygous carrier, DNA repair, detoxification/biotransformation of xenobiotics.
Russian Hematology Scientific Center, Ministry of Health, Moscow
Генетическая предрасположенность к лейкозам, возникающим после применения противоопухолевой терапии: анализ данных литературы
О.С. Кременецкая, Е.А. Асеева, А.Л. Неверова, Е.В. Домрачева
РЕФЕРАТ
В настоящем обзоре рассматривается вопрос о роли как экзогенных факторов (в частности, противоопухолевой терапии), так и генетической предрасположенности в развитии вторичных лейкозов, возникающих у пациентов с онкологическими заболеваниями после проведения противоопухолевого лечения по поводу первичной опухоли. Изложены данные о генетическом полиморфизме ферментов систем репарации ДНК и детоксикации и/или биотрансформации ксенобиотиков, их возможной связи с развитием вторичных ОМЛ. Обсуждается возможность комплексного воздействия полиморфных белков систем репарации и детоксикации и/или биотрансформации и сложность интерпретации генетического контекста.
Ключевые слова
вторичный острый миелоидный лейкоз, генетическая предрасположенность, полиморфный аллель, гетерозиготное носительство, репарация ДНК, детоксикация и/или биотрансформация ксенобиотиков.
Контакты: tkolga@mail.ru Принято в печать: 11 июня 2011 г.
ВВЕДЕНИЕ
Значительную роль в возникновении опухолей играют сложные взаимодействия организма и окружающей среды. Считается, что 5 % опухолей обусловлены исключительно индивидуальны -ми генетическими особенностями организма. Остальные — следствие совместного воздействия на организм как эндогенных (генетическая предрасположенность), так и экзогенных (мутагенное воздействие радиации, различных химических соединений, инфекционных агентов и др.) факторов.
Комплексное влияние этих факторов особенно наглядно проявляется при развитии вторичных (в частности, возникших после противоопухолевой терапии) острых миелоидных лейкозов (в-ОМЛ), составляющих 5—20 % всех случаев ОМЛ [1—3].
Исходно термин «вторичный» указывал на то, что болезнь развивается не как первичный процесс (de novo) и обусловлена предшествующими воздействиями: противоопухолевой терапией, высокими дозами облуче-
ния, воздействием бензола и его производных, других химических агентов (индуцированные лейкозы) [1, 4].
В данном обзоре мы использовали этот термин для краткого обозначения случаев ОМЛ, возникающих после применения противоопухолевой терапии (химио-/лучевой) у пациентов с онкологическими заболеваниями. При этом вероятность развития в-ОМЛ/в-МДС после химиотерапии значительно выше, чем после лучевой терапии. В то же время комбинированное применение химио-/лучевой терапии значительно повышает риск в-ОМЛ/в-МДС [1,5].
Следует отметить, что в- ОМЛ / в-МДС возникает далеко не у всех пациентов, получавших противоопухолевое лечение [1, 6, 7]. Например, риск в-ОМЛ/в-МДС через 10 лет после начала химиотерапии по поводу рака молочной железы, неходжкинских лимфом, рака яичников, лимфомы Ходжкина составляет 1,5, 7,9, 8,5 и 3,8 % соответственно [6]. В общем виде факторы, способствующие развитию в-ОМЛ, представлены на рис. 1.
ФГБУ ГНЦ МЗ и СР РФ, Москва
111
О.С. Кременецкая и др.
Условия окружающей среды:
- ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА
■ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ
■ ИОНИЗИРУЮЩАЯ РАДИАЦИЯ
- ХИМИЧЕСКИЕ АГЕНТЫ
■ БЕНЗОЛ
- ВИРУСЫ
Особенности генома:
■ НАСЛЕДСТВЕННЫЕ СИНДРОМЫ - ПОЛИМОРФИЗМ ФЕРМЕНТОВ систем детоксикации
ПОЛИМОРФИЗМ ФЕРМЕНТОВ СИСТЕМ РЕПАРАЦИИ
Рис. 1. Известные факторы, обусловливающие развитие вторичных лейкозов
Очевидно, что существенную роль в возникновении в-ОМЛ/в-МДС играют не только экзогенные факторы, но и генетическая предрасположенность [1, 5, 6, 8, 9]. Так, по результатам работы L. Pagano и соавт., у близких родственников пациентов с в-ОМЛ частота возникновения неоплазий выше, чем у таковых с ОМЛ de novo (36,9 vs 27,2 % соответственно) [5].
Известно, что генетические события, вызывающие активацию протоонкогенов, а также инактивацию опухолевых супрессоров и мутаторных генов, приводят к развитию опухолей. Значительная часть генных перестроек характерна для определенных опухолей человека, что часто используется при постановке диагноза [10]. Перечень ряда опухолевых супрессоров и мутаторных генов с указанием функции кодируемых ими белков, а также названия соответствующих синдромов и новообразований приведены в статье Б.П. Копнина [11].
В то же время известно, что каждый генетический локус характеризуется определенным уровнем изменчивости, т. е. присутствием различных аллелей (разновидностей) одного и того же гена [12].
Наиболее распространены в популяции аллели дикого типа (нормальные). Мутантные аллели, несущие изменение в нуклеотидной последовательности нормальной ДНК, приводят к различным изменениям и /или нарушениям работы гена. В последнее время некоторые аллельные варианты, не приводящие к заметным нарушениям, рассматриваются как нейтральные мутации или генетические полиморфизмы [12]. Масштабы полиморфизма ДНК таковы, что между последовательностями ДНК двух людей, если только они не однояйцовые близнецы, существует множество различий.
Первоначально считалось, что мутации и полиморфизмы по-разному влияют на функции генов. Если мутации, как правило, ассоциировали с теми или иными генными болезнями, то полиморфизмы, казалось бы, не должны значительно нарушать функцию соответствующего гена. Действительно, генетические полиморфизмы фенотипически могут проявляться менее очевидно. Тем не менее некоторые из них могут быть вовсе не функционально нейтральными и «безразличными» для организма в целом. Как правило, продукт полиморфного аллеля характеризуется измененной активностью и выполняет свои функции не так, как соответствующий ему
«нормальный» белок. Результат совместного действия таких полиморфных белков может приводить или, по крайней мере, предрасполагать к различным заболеваниям многофакторной природы, таким как ишемическая болезнь сердца, атеросклероз, гипертония, бронхиальная астма, диабет, аллергия, онкологические заболевания [12, 13]. Таким образом, грань между понятиями «мутация» и «генетический полиморфизм» может быть достаточно условной [12].
Итак, генами предрасположенности можно считать гены, точнее — их аллели, совместимые с рождением и жизнью в постнатальный период, но которые при определенных условиях могут способствовать развитию того или иного заболевания [13]. Риск повреждения ДНК под влиянием экзо-и/или эндогенных факторов практически постоянен. Способность индивидуума предотвращать и исправлять повреждения ДНК генетически детерминирована и служит результатом совместного действия множества генов [14]. Известно, что предрасположенность к развитию опухолей в целом (тем более, в случаях индукции опухоли) зависит от функционирования систем репарации ДНК и детоксикации и/или биотрансформации ксенобиотиков [15]. Именно поэтому первыми кандидатами при изучении предрасположенности к в-ОМЛ/в-МДС стали генетические различия белков, участвующих в процессах репарации и детоксикации и / или биотрансформации [ 1,5, 6, 7, 9, 15, 16].
СИСТЕМА РЕПАРАЦИИ ДНК
Нарушения функции белков систем репарации ДНК могут приводить к геномной нестабильности, увеличению доли клеток с различными генетическими изменениями и, соответственно, предопределять развитие новообразований [11]. Напомним, что геномная нестабильность — это повышение вероятности возникновения и закрепления в ряду клеточных поколений разнообразных изменений генома [17, 18].
Синдромы хромосомной нестабильности
Некоторые довольно хорошо изученные синдромы, для которых характерна повышенная ломкость хромосом, обусловлены нарушениями систем репарации ДНК (а в ряде случаев и системы регуляции клеточного цикла) и возникающей в связи с этим генетической нестабильностью [17, 18]. Такие аутосомно-рецессивные синдромы относятся к наследственным синдромам хромосомной нестабильности [19]. На сегодня наиболее изучены атаксия-телеангиэктазия, Неймегенский синдром, анемия Фанкони, синдром Блума, пигментная ксеродерма. При этих состояниях значительно повышен риск развития опухолей. И хотя однозначно установить четкую связь между аутосомно-рецессивным синдромом и типом опухоли удается не всегда, при этих синдромах, за исключением пигментной ксеродермы, часто помимо рака наблюдаются гемобластозы.
В табл. 1 приведены аномалии, отвечающие за развитие этих синдромов и характерных для них опухолей, а также известные на сегодня данные о риске онкологических заболеваний не только у гомозиготных, но и гетерозиготных носителей мутантных аллелей соответствующих генов.
Итак, как следует из данных табл. 1, частота в популяции гетерозиготного носительства гена АТМ составляет примерно 1 % [15, 20]. Для частоты гетерозиготного носительства гена NBS1 пока не получено точной цифры. Значения колеблются в пределах 1—3 % (от 1:90 до 1:314) в зависимости от различных мутаций и исследованных групп славянской популяции (Польша, Чехия и др.), где этот синдром встречается наиболее часто [27—30]. Фенотипически гетерозиготные мутации не проявляются; однако в экспериментах in vitro показано, что
112
Клиническая онкогематология
Генетическая предрасположенность к вторичным лейкозам
чувствительность к облучению клеток при гетерозиготном носительстве мутантных АТМ или NBS1 занимает промежуточное положение между наблюдаемой в контроле и при гомозиготном носительстве соответствующих генов [15, 20, 24]. В ряде эпидемиологических исследований были получены данные, свидетельствующие о повышенной чувствительности к облучению (не только in vitro, но и in vivo) и предрасположенности к развитию ряда опухолей (в частности, рака молочной железы) у женщин с гетерозиготным носительством мутантных генов ATM и NBS1 [15, 20, 25, 27, 29, 31, 32, 40]. С помощью биочипов Affymetrix (Affymetrix Genome Focus arrays), позволяющих анализировать 8500 генов, было показано, что профиль экспрессии генов клеток гетерозиготных носителей мутантного аллеля NBS1 отличается от такового контрольных клеток с нормальными аллелями NBS1, а также гетерозиготных носителей мутантного аллеля гена АТМ. Таким образом, наличие гетерозиготной мутации NBS1 оказывает существенное влияние на экспрессию ряда важных генов (связанных с репарацией и регуляцией клеточного цикла), чем, видимо, и объясняются отличия у носителей гетерозиготной мутации NBS1 (несмотря на отсутствие явных клинических проявлений) от людей с нормальным геном NBS1 [29]. Эти отличия заключаются в генетической предрасположенности к возникновению опухолей у гетерозиготных носителей аномальных вариантов генов NBS1 (а также АТМ). Такая генетическая предрасположенность может и не проявиться, а может реализоваться при соответствующих условиях. Вероятно, данное утверждение справедливо и для других генов, ответственных за развитие синдромов хромосомной нестабильности. Следовательно, нельзя исключить риск вторичных опухолей не только у гомозиготных, но и гетерозиготных носителей таких генов [28].
Гомозиготное носительство мутантных генов группы FANC приводит к анемии Фанкони. При этом уже продемонстрирована онкологическая предрасположенность у гетерозиготных носителей ряда мутантных генов FANC [33]. Один из них — FANCD1 — оказался идентичен гену BRCA2 [34]. Известно, что лица с наследственными мутациями генов BRCA1 и BRCA2 имеют повышенный риск рака молочной железы и других опухолей [41,42].
Для гетерозиготных носителей мутаций гена FANCD1/ BRCA2 показана предрасположенность к раку молочной железы, поджелудочной железы, желудка, яичников, простаты и к меланоме. У гетерозиготных носителей мутантного гена FANCC обнаружена предрасположенность к раку поджелудочной железы, острому лимфобластному лейкозу (ОЛЛ) и раку молочной железы, а мутантного гена FANCА — к развитию ОМЛ (см. табл. 1) [35—37].
Итак, во многих исследованиях показано повышение риска развития неоплазий, в т. ч. и острых лейкозов, которые связаны с гетерозиготным носительством мутантных аллелей уже известных генов, ответственных за развитие синдромов хромосомной нестабильности [39]. И хотя в большинстве случаев гетерозиготное носительство этих генов скомпенсировано на уровне фенотипа, провоцирующее внешнее воздействие может способствовать проявлению опухолевой предрасположенности.
Микросателлитная нестабильность
Микросателлитная нестабильность (MSI) считается маркером инактивации генов системы репарации неспаренных оснований («mismatch repair»). Эта система, исправляющая главным образом ошибки репликации ДНК и неточности репарации двунитевых разрывов, играет важную роль в поддержании стабильности генома. В работе этой сложной системы участвуют гены MSH2, MSH3, MSH6, MLH1, PMS2,
при этом наибольшее значение имеет MSH2 и MLH1 [11, 43]. Так, в ряде работ было показано, что частота выявления MSI при вторичных ОМЛ выше, чем при ОМЛ de novo, и наблюдается в 30—60 % случаев [1].
Более подробный анализ генов репарационных систем и их роль в канцерогенезе, а также вклад гетерозиготных аллелей соответствующих генов в онкологический риск рассмотрены в работе Т.Д. Кужира [35].
Полиморфизм генов репарации RAD51 и XRCC3
В последнее время расширяются исследования, связанные с поиском и характеристикой полиморфных вариантов ДНК в кодирующих и некодирующих районах генов, в той или иной степени вовлеченных в канцерогенез [13]. В табл. 2 представлены полиморфные варианты некоторых генов репарации и биотрансформации, изучаемых при в-ОМЛ/в-МДС.
Один из ключевых белков, участвующих в репарации двунитевых разрывов ДНК, — RAD51, который взаимодействует с продуктами генов BRCA1 и BRCA2. Неблагоприятный полиморфный вариант RAD51 характеризуется заменой G/C в положении —135 в 5'-нетранслируемом участке (5'UTR) гена RAD51 — RAD51-G-135C. Предполагается, что это приводит к гиперэкспрессии белка и неадекватной репарации, что, видимо, позволяет выживать клеткам с «некорректно исправленной» ДНК [16]. Показано, что этот полиморфный аллель (как в гомо-, так и гетерозиготном состоянии) встречается чаще по сравнению с контролем у пациентов как с ОМЛ de novo, так и в-ОМЛ, увеличивая риск в-ОМЛ в 2,7 раза (см. табл. 2) [14, 16].
Белок XRCC3, также участвующий в репарации ДНК, в норме взаимодействует с RAD51 и стабилизирует его. Неблагоприятный полиморфизм XRCC3-C18067T, приводящий к замене Thr241Met, связан с повышением риска как первичных, так и вторичных неоплазий [20, 50]. У пациентов с ОМЛ de novo и в-ОМЛ такой гомозиготный полиморфный генотип встречается примерно в 2 раза чаще по сравнению с контролем (24,4 vs 12,4 %) [16].
Кроме того, показано, что при совместном гетерозиготном носительстве неблагоприятного полиморфного аллеля генов RAD51G-135С и XRCC3-241Met риск как ОМЛ de novo, так и в-ОМЛ значительно повышен (в 3,8 и 8 раз соответственно) (см. табл. 2) [1, 14].
СИСТЕМА ДЕТОКСИКАЦИИ И/ИЛИ БИОТРАНСФОРМАЦИИ КСЕНОБИОТИКОВ
Помимо белков, участвующих в репарационных процессах, существенная роль в предохранении ДНК от повреждений принадлежит системе детоксикации и /или биотрансформации ксенобиотиков [16].
Ксенобиотоки — это чужеродные для живых организмов химические вещества. К ним относятся пестициды, детергенты, радионуклиды, синтетические красители, полициклические ароматические углеводороды, тяжелые металлы, нефтепродукты, большинство лекарств и другие соединения. Система детоксикации и /или биотрансформации ксенобиотиков защищает организм от повреждающих воздействий различных химических соединений, в т. ч. и противоопухолевых препаратов, осуществляя детоксикацию и выведение из организма самых разнообразных веществ экзо- и эндогенного происхождения [1, 13]. В табл. 3 представлены противоопухолевые препараты и ферменты детоксикации и /или биотрансформации, участвующие в их метаболизме.
Биотрансформация ксенобиотиков происходит в несколько этапов. В процессе первой фазы, или фазы активации, поступающие в организм чужеродные соединения
www.medprint.ru
113
Клиническая онкогематология
Таблица 1. Синдромы хромосомной нестабильности
Синдром Аномалии, отвечающие за развитие данного синдрома Функции продукта(ов) Частота гомозигот Онкологическая п ре д рас п ол оже н н ост ь Частота гетерозигот Онкологическая п ре драс п ол оже н н ост ь
Атаксия-телеангиэктазия (АТ — ataxia-telangiectasia) Герминальные, преимущественно инактивирующие мутации (могут быть различными — двойные гетерозиготы) обоих аллелей гена АРМ (11q22.3-q23.1) [20] ATM, участвует в репарации ДНК и регуляции клеточного цикла. АТМ взаимодействует с множеством различных белков, в т. ч. с NBS1, р53, BRCA1 [21] 1-2,5:100 000 новорожденных [20] Риск развития опухолей очень высок (повышен примерно в 100 раз) Развиваются преимущественно лимфоидные опухоли из Т- или В-клеток (НХЛ, ЛХ, различные формы лейкозов) [11,20] Развивается рак кожи, яичников, желудка и, особенно часто, РМЖ [20] Высокая чувствительность к ионизирующему излучению in vivo и in vitro [20] Примерно 1 % [15, 20] Повышен риск РМЖ (примерно в 4 раза); считается, что 2-4% случаев РМЖ могут быть обусловлены гетерозиготным носительством АТМ [20] Незначительно повышен риск развития опухолей лимфоидной системы, легких, желудка [23] Чувствительность к облучению повышена in vitro (промежуточное положение между наблюдаемой в контроле и при гомозиготном носительстве); менее исследовано in vivo [15,20,21,24]
АТ-синдром (ATLD — ataxia-telangiectasia-like disorder) Герминальные мутации гена Мге11а (11 q22.1). Считается, что 6% пациентов с атаксией-телеангиэктазией несут мутации Мге11а [20] Мге11 а участвует в репарации двунитевых разрывов ДНК Нет данных Повышен риск развития опухолей Повышена чувствительность к ионизирующему излучению [20] Нет данных В некоторых гематологических опухолях обнаружены мутации Мге11а в сочетании с потерей аллеля дикого типа [20]
Неймегенский синдром (NBS — Nijmegen Breakage Syndrome) Герминальные мутации гена NBS1 (8q21) Нибрин — одна из важнейших мишеней АТМ, участвует в регуляции клеточного цикла и репарации двунитевых разрывов ДНК 1:133 000 для жителей Украины [25]. Для мутации 657del(5) — 1:106 в Чехии, где Неймегенский синдром довольно распространен [26] Высокий риск (в относительно раннем возрасте) лимфоидных новообразований, преимущественно из В-клеток Высокий риск других видов опухолей Повышена чувствительность к ионизирующему излучению [20] 1-3% (1:90-1:314 в славянской популяции) [27-30] Повышен риск развития различных опухолей [27, 28, 31,32] Чувствительность к облучению повышена (промежуточное положение между наблюдаемой в контроле и при гомозиготном носительстве) [15, 24]
Анемия Фанкони (FA — Fan-coni anemia) Мутации генов FANC-. FANCA (16q24), FANCB (Хр22.31), FANCC (9q22), FANCD1 (BRCA2) (13q12), EANCD2 (Зр25), FANCE(6р21), FANCF (11р15),FANCG (9р 13) [15, 20] Продукты этих генов, участвуют в репарации ДНК [15, 20] 1-2,5:100 000 новорожденных [20, 33] Значительно (в 15 000 раз) повышен риск МДС и ОНЛЛ (анемия Фанкони считается предлейкозом) Повышен риск гепатокарцином и некоторых других опухолей [20] 1:300 [33] Предрасположенность гетерозиготных носителей мутаций генов FANC к некоторым видам опухолей [33-37]
Синдром Блума (Bloom syndrome) Мутации генаВШ(15ц26.1) BLM (ДНК-геликаза) совместно с другими белками принимает участие в репарации двунитевых разрывов ДНК [20] До 2:100 000 новорожденных [15] 1:60 000 — 1:100 000 у евреев-ашкенази [38] Значительно повышен риск развития опухолей: острые лейкозы (ОЛЛ и ОНЛЛ), лимфомы, рак [20] Нет данных Нет данных
Пигментная ксеродерма (ХР — xeroderma pigmentosum) Мутации геновХР.ХРА (9q22), ХРВ (ERCC3) (2q21 ),ХРС (Зр25), XPD (ERCC2) (19q13), ХРЕ (11 р12-11 р11), XPF (ЕРСС4) (19q13), XPG (,ERCC5) (13q32) [20] Компоненты системы ЭКСЦИЗИ0НН0Й (от англ, excision — вырезание) репарации нуклеотидов (NER) 0,3-1:100 000 новорожденных [20] Высокий риск развития множественных опухолей кожи (в 1000 раз) и меланомы (в 2000 раз) на местах, подвергающихся солнечному облучению Вероятность развития других опухолей (преимущественно, мозга) повышена не так значительно (в 10-20 раз) [20] Нет данных Показана предрасположенность гетерозиготных носителей мутаций генов ХР к раку легкого [39]
Сокращения: ЛХ — лимфома Ходжкина; НХЛ — неходжкинские лимфомы; ОНЛЛ — острый нелимфобластный лейкоз; РМЖ — рак молочной железы.
О.С. Кременецкаяи др.
www .medprint.ru
Таблица 2. Некоторые полиморфные варианты генов репарации и биотрансформации, изучаемые при в-ОМЛ/в-МДС
Ген репарации или Изучаемый полиморфный Частота аллелей Частота аллелей в контрольной Частота аллелей
биотрансформации аллель или риск ОМЛ/МДС de novo группе или риск в-ОМЛ/в-МДС
RAD51
RAD51-G-135C (-135G/C 5'UTR)
XRCC3
XRCC3 С18067Т (Thr241 Met)
Совместное носительство RAD51-G-135C и XRCC3-241 Met Цитохромы CYP3A CYP3A4* 1В (CYP3A4-V) (A(-290)G)
Гетерозиготное носительство
21,9% [16] 11,8% [16] Риск увеличен в 2,7 раза [14]
Риск увеличен в 2,1 раза [16] Нет данных
Гомозиготное носительство
24,4% при ОМЛ vs 12,4% в контроле [16] (отдельно не рассматривали группы с ОМЛ de novo и в-ОМЛ)
Риск ОМЛ увеличен в 2,3 раза [16] (отдельно не рассматривали группы с ОМЛ de novo и в-ОМЛ)
Риск увеличен (даже при гетерозиготном носительстве) Нет данных Риск увеличен (даже при гетерозиготном носительстве)
в 3,8 раза [1,14] в 8,1 раза [1,14]
9,4% при ОМЛ vs 3,1 % в контроле [16] (отдельно не рассматривали группы с ОМЛ de novo и в-ОМЛ)
Риск ОМЛ увеличен (даже при гетерозиготном носительстве) в 3,2 раза [16] (отдельно не рассматривали группы с ОМЛ de novo и в-ОМЛ)
Нет данных 15% [44] 2,2% [44]
19% Нет данных 3%
21 % (при наличии перестроек МП) [45] 0% (при наличии перестроек МП) [45]
НАД(Ф)Н-хиноноксидоредуктаза NQ01*2 (NQ01C609T — NQ01 Pro187Ser) Гетерозиготное носительство
(N001) 35,8% [6] Нет данных 47,3% [6]
Нет данных Нет данных Риск увеличен в 1,6 раза [6]
58% [46] Нет данных 72% [46]
Гомозиготное носительство
3,9% [16] Нет данных 10,3% [16]
15,6% [46] 10,6% [46] 24,1 % [46]
Глутатион-8-трансфераза (GST) Гомозиготное носительство deIGSTT 1 13,7% [6] 20,5% [6]
Риск увеличен в 2,65-2,9 раза [47] Нет данных Риск увеличен 4,6 раза [47]
Совместное гомозиготное носительство deIGSTT 1 и delGSTM! 8,8% [48] 55% [48]
GSTP1 (Ne105Val)
51 % (при гетерозиготном носительстве) [49] Нет данных
63% (при гетерозиготном носительстве) [49]
Риск увеличен в 1,6 раза [49]
Совместное носительство трех неблагоприятных полиморфизмов CYP1А1 *2А, deIGSTT 1, N001*2 Риск в-ОМЛ увеличен в 18,4 раза [6]
Совместное носительство RAD51-G-135C и CYP3A4* 1В Риск ОМЛ de novo и в-ОМЛ увеличен в 13,6 раза [16]
Совместное носительство RAD51-G-135C, delGSTM! (или deIGSTT 1) и XRCC3-241 Met
Риск ОМЛ denovo и в-ОМЛ увеличен в 15,3 раза [1,14]
Примечания. Значения частоты полиморфных аллелей изучаемых генов и риска в-ОМЛ/в-МДС приводятся без изменений по данным работ [1,6,14,16, 44-49]. В контрольную группу вошли практически здоровые лица.
Генетическая предрасположенность к вторичным лейкозам
О.С. Кременецкая и др.
Таблица 3. Противоопухолевые препараты и ферменты детоксикации [1]
Класс препаратов Препараты Гены семейства GST Гены семейства цитохрома CYP
Алкилирующие Мехлорэтамин GSTT1 CYP2B6
соединения Циклофосфамид Мелфалан Бусульфан Кармустин Ломустин GSTM1 GSTP1 CYP2C19 CYP3A4
Ингибиторы топоизомеразы I Топотекан Иринотекан Нет данных CYP3A
Ингибиторы топоизомеразы II Митоксантрон Даунорубицин Доксорубицин Этопозид Тенипозид GSTP1 CYP1B1 CYP3A4
активируются с помощью ферментов огромного суперсемейства цитохромов Р450. Цитохромы Р450 (CYP) существуют в виде множества изоформ, обладающих различной, иногда перекрывающейся субстратной специфичностью и различными механизмами регуляции экспрессии. Каждая изоформа Р450 имеет свой спектр метаболизируемых субстратов. При этом один и тот же ксенобиотик может метаболизироваться различными изоформами с образованием одинаковых или разных производных. Кроме того, каждая изоформа цитохрома Р450 может быть представлена набором вариантов, различающихся по своей активности [51].
В результате первой фазы детоксикации и/или биотрансформации образуются активные промежуточные метаболиты, служащие основным субстратом для ферментов второй фазы системы детоксикации. С помощью ферментов второй фазы детоксикации и/или биотрансформации — глутатион^-трансфераз (GSTT1, gStM1, GSTP1), N-ацетилтрансфераз (NAT), УДФ-глюкуронсульфотранс-фераз (UDF), НАД(Ф)Н-хиноноксидоредуктазы (NQO1) и др. — промежуточные метаболиты превращаются в водорастворимые нетоксичные продукты и выводятся из организма. Ферменты второй фазы присутствуют во всех клетках, т. е. функционируют при любых путях поступления ксенобиотиков, осуществляют или завершают детоксикацию [53].
Однако следует подчеркнуть, что промежуточные метаболиты (например, токсичные метаболиты канцерогенов, метаболиты многих цитостатиков и др.) сами могут обладать генотоксическими свойствами [52, 53].
Наиболее эффективно система детоксикации и /или биотрансформации функционирует при сбалансированном, гармоничном действии ферментов первой и второй фаз. У лиц с несбалансированным генотипом инактивация ксенобиотиков и лекарственных средств может происходить недостаточно эффективно [54, 55]. Особенно неблагоприятно сочетание высокой активности ферментов первой фазы и низкой — второй фазы, т. к. накапливаются промежуточные метаболиты, токсичные для клеток [1,56].
Таким образом, хотя реакции биотрансформации по своей сути направлены на защиту живых систем, они, тем не менее, представляют определенную опасность для организма. Присутствие неблагоприятных полиморфных аллелей различных генов системы детоксикации и/или биотрансформации продемонстрировано при многих опухолях [1,6, 7, 9].
Гены ферментов детоксикации и/или биотрансформации, а точнее — их различные полиморфные варианты, определяют индивидуальные особенности реакции организма на различные экзо- и эндогенные факторы. Полиморфные варианты (аллели) генов, приводящие к полному отсутствию соответствующего функционально-активного белка либо к появлению ферментов с измененной (более низкой или высокой по сравнению с нормой) активностью [57], влияют
на метаболизм канцерогенных соединений и лекарственных средств. Все это может стать причиной выраженной индивидуальной вариабельности реакций организма в ответ на различные экзо- и эндогенные факторы. Поэтому в зависимости от особенностей генома индивидуумы могут сохранять устойчивость или, напротив, обнаруживать повышенную чувствительность к неблагоприятным факторам и повреждающим агентам [13]. В то же время индивидуальные генетические особенности пациента, определяющие характер метаболизма противоопухолевых препаратов, могут увеличивать риск в-ОМЛ/в-МДС.
Довольно часто исследуют частоту при в-ОМЛ различных вариантов генов цитохромов CYP1A1, CYP3A4, CY-
P2D6 (ем. табл. 2) [57, 58]. К субстратам CYP3A4, практически самого многочисленного компонента цитохромов, относятся многие противоопухолевые препараты, такие как эпиподофил-лотоксины, этопозид, тенипозид, циклофосфамид, ифосфамид, винбластин, виндезин и др. [1]. Полиморфный вариант с заменой (A(-290)G) в 5'-промоторном районе CYP3A4, называемый CYP3A4*1B (CYP3A4-V), изменяет метаболизм соответствующих соединений. Было проведено исследование частоты этого аллеля у пациентов с ОМЛ de novo и в-ОМЛ. Оказалось, что она различна и составляет 19 и 3 % соответственно [16]. Более того, этот полиморфный вариант был обнаружен у 9 (21 %) из 42 пациентов с ОМЛ de novo, сопровождающимся перестройками гена MLL в лейкозном клоне, и отсутствовал у всех 22 обследованных пациентов с вторичными лейкозами, сопровождающимися перестройками гена MLL [16, 45]. Медленно метаболизирующие полиморфные варианты генов CYP2D6 и CYP2C19 у пациентов с в-ОМЛ встречаются несколько чаще, чем при ОМЛ de novo [59].
Полиморфизм гена НАД(Ф)Н-хиноноксидоредуктазы
(NQO1). Другой важный фермент, участвующий
в инактивации свободных радикалов, — НАД(Ф) Н-хиноноксидоредуктаза 1 (NQO1) [16]. NQO1 участвует в детоксикации хинонсодержащих канцерогенов и метаболизме хинонсодержащих химиопрепаратов [57]. Видимо, этот фермент играет немаловажную роль в детоксикации, т. к. хиноны, гидрохиноны и соответствующие метаболиты служат гено- и гематотоксинами.
Полиморфизмы NQO1*2 (C609T гена NQO1)
и NQO1*3 (C465T гена NQO1) приводят соответственно к полной потере или снижению функции НАД(Ф) Н-хиноноксидоредуктазы. Результатом отсутствия актив -ности данного фермента служит увеличение повреждений ДНК вследствие оксидативного стресса. Гомозиготное носительство NQO1*2 и, соответственно, полная потеря активности фермента связаны с повышением риска лейкозов и некоторых других опухолей [20]. Было показано, что гетерозиготное носительство NQO1*2 встречается чаще у тех пациентов с ОЛЛ, у которых впоследствии развился в-ОМЛ (47,3 vs 35,8 %) [6]. Гомозиготное носительство NQO1*2 у пациентов с в-ОМЛ обнаруживается чаще, чем при ОМЛ de novo, например 10,3 vs 3,9 % [16] и 24,1 vs 15,6 % соответственно [46] . Показана также более высокая частота как гомозиготных, так и гетерозиготных полиморфных аллелей NQO1*2 у пациентов именно с в-ОМЛ при сравнении с лейкозами и МДС de novo [60]. Видимо, полиморфизм NQO1*2 можно считать связанным с в-ОМЛ [6, 16, 46, 57, 60].
Гены глутатион^-трансфераз (GST) — наиболее важное семейство ферментов второй фазы детоксикации. Они участвуют в метаболизме и детоксикации многих канцерогенов, мутагенов, лекарственных средств, в т. ч. и противоопухолевых, токсинов окружающей среды, продуктов оксидатив-ного стресса и др. Среди цитостатиков, метаболизируемых GST, — доксорубицин, кармустин, блеомицин, хлорамбуцил,
116
Клиническая онкогематология
Генетическая предрасположенность к вторичным лейкозам
цисплатин, этопозид, мелфалан, митомицин С, митоксантрон, винкристин, циклофосфамид и др. [1].
Наиболее распространенными изучаемыми полиморфизмами генов семейства GST считаются делеционные полиморфизмы GSTT1 и GSTM1 [16]. Это приводит к отсутствию соответствующих белков и снижению детоксикации канцерогенов и других метаболитов, в т. ч. лекарственных средств [57].
Известно, что делеционные полиморфизмы GSTT1 и GSTM1 увеличивают риск ОМЛ и связаны с неблагоприятным прогнозом лечения [16, 57]. О существенном влиянии GSTT1 на терапевтический ответ свидетельствовало снижение выживаемости больных ОМЛ с гомозиготной делецией GSTT1 по сравнению с гетерозиготными носителями данного гена [61]. Гомозиготные делеции GSTT1 у пациентов с в-ОМЛ встречаются чаще, чем в контрольной группе (20,5 vs 13,7 %) [6]. Другие исследователи полагают, что делеционные полиморфизмы GSTT1 увеличивают риск как ОМЛ de novo (примерно в 2,65—2,9 раза), так и в-ОМЛ (в 4,6 раза) [47]. Было показано также, что одновременное гомозиготное носительство делеционных полиморфизмов GSTT1 и GSTM1 значительно выше у больных в-ОМЛ (55 vs 8,8 % в контрольной группе) [1, 48].
Полиморфный вариант GSTP1 -Ile 105Val характеризуется сниженной ферментативной активностью по отношению ко многим субстратам. Частота гетерозиготного носительства полиморфного аллеля GSTP1-Ile105Val при в-ОМЛ выше, чем при ОМЛ de novo (63 % против 51 %). Причем этот полиморфный аллель чаще встречается у пациентов с в-ОМЛ, развившимся после химио-, но не лучевой терапии. Еще более четко эта ассоциированность полиморфного аллеля GSTP1-Ile105Val с в-ОМЛ проявилась при выделении группы пациентов, химиотерапия которым проводилась с использованием препаратов, в метаболизме которых участвует GSTP1 (ифосфамид, циклофосфамид, бусульфан, хлорамбуцил, этопозид, доксорубицин и др.) [49].
Кроме того, оказалось, что одновременное сочетание трех неблагоприятных полиморфизмов (CYP1A1*2A, del-GSTT1, NQO1*2) связано со значительным увеличением риска в-ОМЛ (в 18,4 раза по сравнению с контролем) [6].
Возрастание риска ОМЛ было продемонстрировано и при совместном гетерозиготном носительстве полиморфных аллелей гена системы репарации RAD51-G-135C и гена первой фазы детоксикации CYP3A4-A-290G (в 13,6 раза по сравнению с контролем) [16]. Комбинированное сочетание полиморфных вариантов генов системы репарации RAD51-G-135C, XRCC3-241Met и делеционного полиморфизма гена второй фазы детоксикации delGSTM1 также связано с ростом риска ОМЛ (в 15,3 раза по сравнению с контролем). Подобная тенденция (хотя было обследовано небольшое число пациентов) наблюдалась и при анализе влияния сочетания полиморфных вариантов RAD51-G-135C, XRCC3-241Met и delGSm на риск в-ОМЛ [1, 14].
Таким образом, комплексный эффект нескольких одновременно присутствующих в геноме неблагоприятных полиморфных вариантов генов систем репарации и детоксикации и/или биотрансформации выражен сильнее и может быть связан с увеличением индивидуальной онкологической предрасположенности.
Вероятно, число полиморфных вариантов генов систем репарации и детоксикации и /или биотрансформации, ассоциированных с вторичными лейкозами, огромно, а количество данных о связи различных полиморфных аллелей с в-ОМЛ/в-МДС будет возрастать по мере проведения исследований.
MZF1
PRAR PU1
Рис. 2. Взаимосвязь генов, факторов транскрипции и сайтов связывания, участвующих в развитии вторичных лейкозов (по [62]). Названия генов указаны внутри диаграммы, транскрипционных факторов — снаружи; линиями соединены названия каждого гена с соответствующим фактором транскрипции; черный цвет указывает на повышение уровня экспрессии, красный — на снижение уровня экспрессии генов при в-ОМЛ/в-МДС
При исследовании генетической онкологической предрасположенности используются и другие подходы. В частности, показательным примером анализа сложности комплексных взаимодействий генетических изменений на уровне организма стали исследования экспрессии генов, предположительно связанных с генетической предрасположенностью к развитию в-ОМЛ/в-МДС. Проведено сравнение профиля экспрессии генов в бластах костного мозга у детей с ОЛЛ, у которых впоследствии развился в-ОМЛ/в-МДС, с профилем, при котором в-ОМЛ/в-МДС не развился. В этих двух группах пациентов уровень экспрессии 53 генов был различен: либо повышен, либо понижен [62].
Названия этих 53 генов, вовлеченных, по данным А. Bogni и соавт., в процесс развития в-ОМЛ/в-МДС, а также факторов транскрипции, сайты связывания которых обнаружены у этих генов, показаны на рис. 2 [62].
Вероятно, данное наблюдение теоретически открывает возможность предвидеть риск в-ОМЛ/в-МДС до начала терапии по поводу первичной опухоли. Однако представленный рисунок наглядно иллюстрирует сложность интерпретации генетического контекста. Кроме того, нельзя утверждать, что только эти гены ответственны за развитие в-ОМЛ/в-МДС [63]; возможно также наличие небольшого числа как ложноположительных, так и ложноотрицательных результатов. Но в любом случае следует учитывать неидентичность индивидуальных профилей экспрессии генов [29, 62, 64-66].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты работ, изучающих взаимосвязь систем репарации, биотрансформации и индивидуальной предрасположенности к в-ОМЛ/в-МДС, не всегда удается интерпретировать однозначно. Это связано с рядом причин, в т. ч. с неоднородностью исследованных групп, индивидуальностью каждого генома, а главное — с множеством генов, тем или иным образом влияющих на предрасположенность к опухолям. Ис-
www.medprint.ru
117
