CC BY
49ВёШЗЕШ! ОБЗОР
Роль фармакогенетических факторов в развитии побочных эффектов метотрексата при лечении злокачественных опухолей
Т.Т. Валиев*12, В.В. Семенова1,3, А.Ю. Иконникова3, А.А. Петрова3, Т.С. Белышева1, Т.В. Наседкина3
1ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России, Москва, Россия; 2ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Москва, Россия;
3ФГБУН «Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта» РАН, Москва, Россия Аннотация
Метотрексат (МТХ) является одним из основных химиотерапевтических агентов, определяющих высокую эффективность программ лечения острых лимфобластных лейкозов и неходжкинских лимфом. Обратной стороной высокой противоопухолевой активности МТХ являются побочные эффекты, для предупреждения которых требуется проведение сопроводительной терапии. Но даже современная сопроводительная терапия в ряде случаев не позволяет избежать развития тяжелых токсических повреждений со стороны кожи и слизистых оболочек, нервной системы, почек, печени. Фармакоки-нетика МТХ демонстрирует значительную индивидуальную вариабельность, что может быть отражением генетической изменчивости. Многочисленные фармакогенетические исследования оценивали влияние полиморфизма генов, участвующих в метаболизме MTX, на фармакокинетику МТХ и развитие токсических проявлений с целью улучшить результаты лечения пациентов и снизить токсичность препарата. В настоящем обзоре рассмотрен вклад в развитие токсичности МТХ полиморфных вариантов в ключевых генах метаболизма МТХ (ATIC, DHFR, GGH, FPGS, MTHFR, MTR, MTRR, TYMS) и генах белков-транспортеров (ABCB1,ABCG2,ABCC2,ABCC4, SLC19A1, SLCO1B1). Наибольшее влияние на фармакокинетику МТХ оказывают полиморфные маркеры в гене SLCO1B1.
Ключевые слова: метотрексат, фармакогенетика, генетический полиморфизм, фолатный цикл, побочные эффекты Для цитирования: Валиев Т.Т., Семенова В.В., Иконникова А.Ю., Петрова А.А., Белышева Т.С., Наседкина Т.В. Роль фармакогенетических факторов в развитии побочных эффектов метотрексата при лечении злокачественных опухолей. Современная Онкология. 2021;23(4):622-627. DOI: 10.26442/18151434.2021.4.201127
Введение
История терапии острого лимфобластного лейкоза (ОЛЛ) и лимфом началась около 70 лет назад, когда S. Farber применил аметоптерин (метотрексат - МТХ) и получил первые временные ремиссии [1]. По мере появления новых противоопухолевых препаратов (6-меркаптопурин, пред-низолон/дексаметазон, L-аспарагиназа, доксорубицин/дау-норубицин, этопозид, циклофосфамид/ифосфамид, цитара-бин, винкристин), определения их оптимальной дозировки и разработки режимов сопроводительной терапии показатели многолетней выживаемости при ОЛЛ и лимфомах у детей превысили 90% даже при прогностически неблагоприятных группах риска [2-4].
Одним из основных препаратов, определивших успех в лечении лимфопролиферативных заболеваний, стал МТХ,
Информация об авторах / Information about the authors
*Валиев Тимур Теймуразович - д-р мед. наук, зав. отд-нием онкологии и гематологии (химиотерапии гемобластозов №1) НИИ детской онкологии и гематологии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина», проф. каф. онкологии Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» (Сеченовский Университет). E-mail: timurvaliev@mail.ru; ORCID: 0000-0002-1469-2365
Семенова Вера Владимировна - аспирант лаб. биологических микрочипов ФГБУН «ИМБ им. В.А. Энгельгардта», врач-генетик НИИ детской онкологии и гематологии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина». E-mail: sulpiridum@yandex.ru; ORCID: 0000-0002-9705-1001
Иконникова Анна Юрьевна - мл. науч. сотр. лаб. биологических микрочипов ФГБУН «ИМБ им. В.А. Энгельгардта». ORCID: 0000-0002-8434-5916
Петрова Алиса Александровна - студент, лаб. биологических микрочипов ФГБУН «ИМБ им. В.А. Энгельгардта». E-mail: alisa7397396@gmail.com; ORCID: 0000-0002-7536-5683
вводимый как внутривенно, интратекально, так и внутримышечно и перорально [5-7]. В лечении ОЛЛ МТХ используется на всех этапах терапии: индукции ремиссии, консолидации и поддерживающей терапии, при этом дозы, используемые в разных протоколах и на различных этапах лечения или ветвях, могут заметно отличаться [6, 7]. Терапия МТХ в высоких дозах (1000-5000 мг/м2) требует массивной инфузионной терапии щелочными растворами, введения антидота МТХ (фолината кальция) и динамического лекарственного мониторинга [6, 7]. Однако, несмотря на весь спектр сопроводительных мероприятий, МТХ способен вызывать осложнения, проявляющиеся тяжелыми мукозитами, дерматологической токсичностью, нейро-(3,8-4,1%; включая лейкоэнцефалопатию), гепато- (7,2%) и нефротоксичностью (0,01-1,8%). В 17,7-32,2% случаев
*Timur T. Valiev - D. Sci. (Med.), Prof., Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University). E-mail: timurvaliev@mail.ru; ORCID: 0000-0002-1469-2365
Vera V. Semenova - Graduate Student, Engelhardt Institute of Molecular Biology, Blokhin National Medical Research Center of Oncology. E-mail: sulpiridum@yandex.ru; ORCID: 0000-0002-9705-1001
Anna Yu. Ikonnikova - junior researcher, Engelhardt Institute of Molecular Biology. ORCID: 0000-0002-8434-5916
Alisa A. Petrova - Student, Engelhardt Institute of Molecular Biology. E-mail: alisa7397396@gmail.com; ORCID: 0000-0002-7536-5683
Белышева Татьяна Сергеевна - д-р мед. наук, вед. науч. сотр. научно-консультативного Tatiana S. Belysheva - D. Sci. (Med.), Blokhin National Medical Research Center of Oncology.
отд-ния НИИ детской онкологии и гематологии ФГБУ «НМИЦ онкологии E-mail: klinderma@bk.ru; ORCID: 0000-0001-5911-553X им. Н.Н. Блохина». E-mail: klinderma@bk.ru; ORCID: 0000-0001-5911-553X
Наседкина Татьяна Васильевна - д-р биол. наук, вед. науч. сотр. лаб. биологических Tatiana V. Nasedkina - D. Sci. (Biol.), Engelhardt Institute of Molecular Biology.
микрочипов ФГБУН «ИМБ им. В.А. Энгельгардта». E-mail: tanased06@rambler.ru; E-mail: tanased06@rambler.ru; ORCID: 0000-0002-2642-4202 ORCID: 0000-0002-2642-4202
REVIEW
Role of pharmacogenetic factors
in the development of side effects of methotrexate
in the treatment of malignant tumors: A review
Timur T. Valiev12, Vera V. Semenova1,3, Anna Yu. Ikonnikova3, Alisa A. Petrova3, Tatiana S. Belysheva1, Tatiana V. Nasedkina3
1Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Moscow, Russia; 2Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Moscow, Russia; 3Engelhardt Institute of Molecular Biology, Moscow, Russia
Abstract
Methotrexate (MTX) is one of the main chemotherapeutic agents that has determined the high effectiveness of protocols for the treatment of acute lymphoblastic leukemia and non-Hodgkin lymphomas. The reverse side of the high anti-tumor activity of MTX is the adverse reactions, which require accompanying preventive therapy. But even modern accompanying therapy in some cases does not avoid severe toxicity from the skin and mucous membranes, nervous system, kidneys, liver. mTx pharmacokinetics exhibits significant individual variability, which may be a reflection of genetic variability. Numerous pharmacogenetic studies have evaluated the effect of polymorphism of various genes involved in MTX metabolism on MTX pharmacokinetics and the development of toxic manifestations in order to improve patient outcomes and decrease drug toxicity. This review presents impact of key metabolic MTX genes (ATIC, DHFR, GGH, FPGS, MTHFR, MTR, MTRR, TYMS) and transporter proteins genes (ABCB1, ABCG2, ABCC2, ABCC4, SLC19A1, SLCO1B1) in the development of MTX side effects. Polymorphic markers in SLCO1B1 gene have the most influence with MTX pharmacokinetic.
Keywords: methotrexate, pharmacogenetics, genetic polymorphism, folate cycle, side effects
For citation: Valiev TT, Semenova VV, Ikonnikova AY, Petrova AA, Belysheva TS, Nasedkina TV. Role of pharmacogenetic factors in the development of side effects of methotrexate in the treatment of malignant tumors: A review. Journal of Modern Oncology. 2021;23(4):622-627. DOI: 10.26442/18151434.2021.4.201127
токсические проявления служат причиной несвоевременного начала очередного курса терапии или вынужденной редукции дозы МТХ [8-10]. Степень выраженности токсических проявлений напрямую коррелирует с концентрацией МТХ в плазме крови, при этом все большую роль в различном проявлении токсичности отводят индивидуальной гетерогенности генетических факторов, вовлеченных в метаболизм лекарственных препаратов. Одно из направлений научного поиска для снижения токсичности препарата лежит в области персонифицированной фармакотерапии, позволяющей прогнозировать особенности кинетики МТХ и, соответственно, риск развития токсических осложнений у каждого пациента на основе данных о его генотипе.
Внутриклеточный метаболизм и транспорт МТХ
МТХ является антиметаболитом из группы структурных аналогов фолиевой кислоты. Активный перенос МТХ через клеточную мембрану в обоих направлениях осуществляется с использованием трансмембранной транспортной системы, опосредованной белками-носителями [11]. Эта система включает сеть белков-транспортеров, которые принадлежат двум основным суперсемействам: транспортерам (переносчикам) растворенных веществ (solute carrier - SLC) и АТФ-связывающим кассетным транспортерам (ATP-binding cassette - ABC). Большей частью МТХ попадает в клетку при участии белка-переносчика восстановленных фолатов 1 (reduced folate carrier 1 - RFC-1) или SLC19A1 [12]. Внутри клеток МТХ превращается в МТХ-полиглутамат (ПГ-МТХ) за счет последовательного добавления остатков глутами-новой кислоты с помощью фермента фолиполиглутамат синтетазы (FPGS). Полиглутаминирование способствует удержанию МТХ в клетке, усиливая его ингибирующее воздействие на фолатный, метиониновый и аденозиновый метаболические пути, а также de novo синтез пуринов и пиримидинов, что является ключевым звеном противовоспалительного и антипролиферативного терапевтического эффекта МТХ [13-15]. В то же время фермент у-глутамил-гидролаза (y-glutamyl hydrolase - GGH) способен отщеплять остатки глутаминовой кислоты от ПГ-МТХ, что позволяет выводить МТХ из клетки при участии ABC-транспор-
теров [15]. Белки-транспортеры экспрессируются в разных тканях и оказывают значительный эффект на фармакокине-тику МТХ, в том числе на его абсорбцию, распределение и элиминацию (рис. 1) [11, 15, 16].
ПГ-МТХ оказывает прямое ингибирующее действие на 3 основных фермента: тимидилат синтазу (TYMS), диги-дрофолатредуктазу (DHFR) и 5-аминоимидазол-4-карбок-
Рис. 1. Упрощенная схема внутриклеточного метаболизма МТХ. МТХ попадает в клетку с помощью белка-транспортера SLC19A1, далее переходит в полиглутаматную форму ПГ-МТХ и ингибирует DHFR, TYMS, ATIC. Выведение МТХ из клетки происходит посредством белков-транспортеров семейства ABC (адаптировано [17]).
Fig. 1. Simplified scheme of intracellular metabolism of MTX. MTX enters the cell trough SLC19A1, after that, MTX is transformed into polyglutamate form and inhibits DHFR, TYMS, ATIC. The removal of MTX from the cell is performed by means of membrane transporters ABC (adapted [17]).
Примечание. ABCB1 - АТФ-связывающий кассетный транспортер B1, 5-methyl-THF - 5-метил-тетрагидрофолат, 5,10-methylen-THF - 5,10-метилен-тетрагидрофолат, 10-CHO-THF - 10-формилтетрагидрофолат, SLC19A1 - переносчик растворенных веществ 1 семейства 19, SHMT - серин гидроксиметилтрансфераза.
самид рибонуклеотид трансформилазу (ATIC). TYMS катализирует превращение дезоксиуридинмонофосфата (dUMP) в дезокситимидинмонофосфат (dTMP) в метаболическом пути синтеза пиримидинов de novo. Подавление активности фермента приводит к нарушению синтеза нуклеиновых кислот, что влечет за собой торможение пролиферации и гибель клетки [17, 18]. Ингибирование DHFR блокирует превращение дигидрофолата (dihydrofolate - DHF) в тетрагидрофо-лат (tetrahydrofolate - THF), что ведет к нарушениям синтеза ДНК и образования метионина и, в свою очередь, влияет на процессы метилирования. Ингибирующее действие MTX на ATIC приводит к нарушению синтеза пуринов и повышению уровня внеклеточного аденозина, который проявляет выраженные противовоспалительные медиаторные свойства [19]. Также предполагается, что через аденозиновый путь частично реализуется антипролиферативный эффект МТХ [13].
Из организма MTX выводится преимущественно через почки путем гломерулярной фильтрации и активной секреции в почечных канальцах. В этом процессе принимает участие ряд белков-переносчиков, имеющих сродство к МТХ (SLC22A6, SLC22A8, SLC19A1, ABCG2, ABCC2, ABCC4) [11, 15]. Около 10% МТХ выводится с желчью с последующей реабсорбцией в кишечнике.
Молекулярные механизмы развития токсичности
Основной механизм развития токсичности МТХ обусловлен его неизбирательным воздействием на клетки организма. Действуя на ферменты-участники фолатного цикла, MTX ингибирует синтез нуклеиновых кислот, необходимых для пролиферации не только опухолевых, но и нормальных клеток. Это оказывает негативный эффект преимущественно на те органы и ткани, для которых характерна высокая пролиферативная активность, что способствует развитию кожной токсичности, мукозитов, гепатотоксичности, ци-топении и т.д. [11, 14, 17]. Кроме того, что полиглутамат-ная форма MTX является активным метаболитом, участвующим в различных внутриклеточных процессах, ПГ-МТХ способен вызывать оксидативный стресс путем индукции перекисного окисления липидов, активировать провоспа-лительные сигнальные пути, индуцировать апоптоз клеток. Как предполагается, по такому пути реализуется механизм развития МТХ-индуцированной гепатотоксичности [20].
Вариабельность проявлений токсических эффектов МТХ у разных пациентов может быть обусловлена полиморфизмом белков-переносчиков в различных тканях, которые отвечают за транспорт MTX через клеточную мембрану и его элиминацию (табл. 1). От скорости этих процессов может зависеть продолжительность экспозиции МТХ в клетке и, как следствие, выраженность проявлений токсичности [21].
Вклад в развитие токсичности может также вносить вариабельность активности ферментов, вовлеченных в метаболизм МТХ, или его производных (ATIC, DHFR, FPGS, GGH, MTHFR, MC, MCP, TYMS). Одним из таких ферментов является метилентетрагидрофолатредуктаза (MTHFR). MTHFR участвует в превращении 5,10-метилентетраги-дрофолата, необходимого для синтеза пурина и тимидина, в 5-метилтетрагидрофолат, имеющий важное значение для синтеза белков и метилирования ДНК. Нарушение соотношения различных производных фолиевой кислоты вследствие изменения активности MTHFR, в частности неполное превращение 5,10-метилентетрагидрофолата в 5-метилте-трагидрофолат, может влиять на устойчивость клеток к действию МТХ и повышать риск развития токсичности [18].
Фармакогенетические предикторы токсичности
К настоящему времени проведены многочисленные клинические исследования, направленные на поиск генетических маркеров, которые могут влиять на индивидуальные различия в фармакокинетике МТХ, а также на риск разви-
Таблица 1. Белки-переносчики, участвующие в активном транспорте МТХ в различных системах организма (адаптировано [11, 15])
Table 1. Transporter proteins involved in active MTX transport in different body systems (adapted [11, 15])
Орган Транспорт внутрь клетки Выведение из клетки
ЖКТ SLC19A1, SLC46A1, FOLR1, SLCO1A2 АВСС2, АВСВ1, АВСв2 (транспорт в просвет ЖКТ), АВСС1, АВСС3 (транспорт в кровяное русло)
Почки SLC22A6, SLC22A8 АВСС2, АВСС4, АВСв2
Печень SLC19A1, SLCO1B1, SLCO1B3 АВСС3, АВСС4 (транспорт в кровяное русло), АВСС2, АВСВ1 (выведение с желчью)
Центральная нервная система SLC22A6, SLC22A8 АВСВ1 (экскреция в цереброспинальную жидкость), АВСС1, АВСС4 (транспорт через гематоэнцефалический барьер)
тия тяжелой токсичности. Основным подходом в этих исследованиях в настоящее время является изучение маркеров в генах-кандидатах, вовлеченных в метаболизм МТХ [13, 17, 18, 22]. Также проводится полногеномный поиск ассоциаций (genome-wide association studies - GWAS), направленный на исследование ассоциаций между генетическими вариантами и фармакокинетикой МТХ [23-25]. В результате исследований GWAS выявлен ряд полиморфизмов в гене SLCO1B1, ассоциированных с различной скоростью выведения МТХ из организма. На сегодняшний день наиболее изучено влияние полиморфных вариантов в генах, участвующих в метаболизме фолиевой кислоты (MTHFR, MTR, MTRR и др.), и ге -нах белков-транспортеров семейств SLC и ABC.
Ген MTHFR. Среди множества известных полиморфизмов гена MTHFR наиболее изученными являются полиморфные маркеры C677T (rs1801133) и A1298C (rs1801131) [18, 19], однако результаты исследований зачастую противоречивы. Проведены метаанализы, которые показали значимые ассоциации между наличием аллеля MTHFR 677T и печеночной токсичностью, миелосупрессией, оральным мукозитом, желудочно-кишечной токсичностью, нейротоксичностью и кожной токсичностью [26, 27]. Также получены данные о роли полиморфизма MTHFR A1298C в развитии кожной токсичности и лейкопении [27]. В других метаанализах эти ассоциации не нашли подтверждения [28, 29], и, таким образом, на сегодняшний день не имеется четко установленных корреляций между полиморфизмом гена MTHFR и токсичностью МТХ. Однако стоит отметить, что в базе данных Pharmgkb.org (https://www.pharmgkb.org) маркеру MTHFR C677T (rs1801133) присвоен довольно высокий уровень доказательности - 2А.
Также в качестве генов-кандидатов рассматривают другие гены, которые кодируют белки-участники метаболических путей, связанных с МТХ: ATIC, DHFR, GGH, FPGS, MTR, MTRR, TYMS [13, 14, 21].
Ген ATIC кодирует ATIC, ключевой фермент синтеза пуринов. Наиболее изучен полиморфизм ATIC ^347C>G (rs2372536). Выявлена ассоциация между ATIC 347 GG и GC генотипами и токсичностью МТХ у пациентов европейского происхождения с ревматоидным артритом [30]. Однако в исследованиях GWAS связи между этим полиморфизмом и фармакокинетикой МТХ не обнаружено [23-25].
Ген DHFR кодирует фермент DHFR, который конвертирует DHF в THF (см. рис. 1). DHFR является фармакоди-намической мишенью МТХ, который связывается с этим ферментом в 1000 раз эффективнее, чем фолаты. В ряде исследований не выявлено влияния полиморфизмов в этом гене на фармакокинетику МТХ [23-25, 31]. При анализе полиморфизмов в промоторной области гена DHFR показано, что дети с ОЛЛ, носители генотипа -680AA (rs442767), чаще
имели эпизоды тяжелой нейтропении и, соответственно, перерывы в лечении по сравнению с носителями CC и CG генотипов на этапе поддерживающей терапии [32].
Ген GGH кодирует фермент GGH, который гидролизует полиглутаматную форму МТХ до МТХ. Наиболее изучен полиморфизм rs3758149 (-401С>Т), расположенный в промо-торной области, регулирующей экспрессию гена. Показано, что у пациентов с ОЛЛ, имеющих генотип СС (rs3758149), уровень МТХ в плазме крови значительно ниже, чем у носителей ТС и ТТ генотипов [33, 34].
Ген FPGS кодирует фермент FPGS, который превращает МТХ в ПГ-МТХ. Потеря функции этого фермента приводит к снижению внутриклеточной концентрации МТХ и резистентности к терапии [35]. Отмечено, что наличие генотипа GG (rs1544105) у пациентов с ОЛЛ приводит к более быстрому снижению концентрации МТХ в сыворотке крови через 24 ч после введения по сравнению с AA и AG генотипами [33, 36]. При этом эффективность химиотерапии и, соответственно, общая выживаемость выше у пациентов с генотипом AA, для которых характерен более высокий уровень МТХ [36].
Ген MTR кодирует витамин В12-зависимую метионин син-тазу - MC (5-метилтетрагидрофолат гомоцистеин S-метил-трансферазу); см. рис. 1. МС катализирует метилирование гомоцистеина в метионин с одновременным превращением 5-метил-тетрагидрофолата в THF [35]. Наиболее изучен полиморфизм rs1805087 (;.2756A>G). В большинстве исследований не удалось установить связь между этим полиморфизмом и кинетикой MTX [23-25, 37].
Ген MTRR кодирует фермент метионин синтаза редук-тазу - MPC (5-метилтетрагидрофолат-гомоцистеин ме-тилтрансфераза редуктаза), который катализирует восстановление метилкобаламина (одна из форм витамина B12), являющегося кофактором для MC. Наиболее известен полиморфизм rs1801394 (c.66A>G). При исследовании кинетики МТХ в зависимости от генотипа у детей с ОЛЛ, получавших высокие дозы препарата, показано, что у носителей AA генотипа (дикий тип) выявляется более высокий уровень МТХ в плазме через 24 ч после введения по сравнению с AG и GG генотипами [38]. В этой же работе не обнаружено связи между концентрацией МТХ в плазме и развитием мукозита. В дальнейшем проведенный метаанализ показал, что полиморфизм MTRR c.66A>G ассоциирован с развитием мукози-та у пациентов, получавших терапию MTX [39].
Ген TYMS кодирует фермент тимидилат синтазу, который необходим для синтеза de novo пиримидиновых нуклеоти-дов (см. рис. 1). ПГ-МТХ ингибирует фермент и тем самым блокирует образование dTMP из dUMP. Низкая экспрессия TYMS в бластных клетках при ОЛЛ связана со снижением антилейкемического эффекта МТХ и повышенным риском рецидива [40]. Наиболее изучены полиморфизмы rs34743033 и rs34489327. Полиморфизм rs34743033 представлен разным количеством (двойных, 2R или тройных, 3R) повторов длиной 28 пар оснований, расположенных в 5'-нетранслируе-мой области (5'-UTR), соответствующие генотипы - 2R/2R, 2R/3R и 3R/3R. Более высокое число повторов приводит к повышенной экспрессии TYMS и, возможно, резистентности к терапии МТХ и риску развития рецидива [41]. Другой важный полиморфизм rs34489327 представлен делеци-ей 6 нуклеотидов (TTAAAG) в 3'-нетранслируемой области (3'-UTR). Наличие делеции уменьшает стабильность мРНК и приводит к снижению уровня TYMS соответственно. Так как этот фермент является одной из основных мишеней действия МТХ, высокий уровень TYMS может предрасполагать к отсутствию ответа на терапию МТХ [42].
В одной из обзорных работ проанализированы данные о влиянии полиморфизмов в генах белков-транспортеров ABCB1, ABCG2, ABCC2, ABCC3, ABCC4, SLC19A1, SLCO1A2, SLCO1B1 на фармакокинетику МТХ [37]. Наибольшее число исследований касалось следующих маркеров.
Ген ABCB1 (rs1045642). Ген кодирует АТФ-зависимый транспортер, который экспрессируется в печени, почках и
желудочно-кишечном тракте (ЖКТ). Аллель T (rs1045642) в ряде работ связан со снижением клиренса МТХ.
Ген ABCG2 (rs2231142). Ген кодирует АТФ-зависимый транспортер, который экспрессируется в ЖКТ. Аллель A (rs2231142) связан со снижением клиренса МТХ в ряде исследований.
Ген ABCC2 (rs3740065, rs3740066, rs717620). Ген экспрес-сируется в клетках печени и почек. Аллель Т (rs717620) в разных исследованиях связан как с повышенным, так и со сниженным клиренсом МТХ, в других работах не показано данной взаимосвязи. Аналогичная картина наблюдалась в отношении аллеля С (rs3740065), а также полиморфизма rs3740066.
Ген ABCC4 (rs868853, rs9516519 rs10219913). Аллель C (rs10219913) и аллель G (rs7317112) ассоциированы со сниженным клиренсом МТХ. Напротив, rs868853C и rs9516519G сопровождались повышенным клиренсом МТХ.
Ген SLC19A1 (rs1051266, rs61510559). Ген кодирует повсеместно экспрессируемый белок-транспортер, который опосредует поглощение эндогенных восстановленных фолатов и антифолатных ксенобиотиков. Наиболее изучен rs1051266. Аллель A (rs1051266) в разных исследованиях показывал ассоциацию как со сниженным, так и с повышенным клиренсом MTX.
Ген SLCO1B1 (rs4149056, rs4149009, rs10841753, rs11045818, rs11045872, rs11045879, rs2306283, rs4149081). Ген экспрес-сируется исключительно клетками печени, где он расположен на базолатеральной мембране гепатоцитов. Субстратами транспортера являются эндогенные молекулы, такие как билирубин и эстрогены, а также лекарственные препараты, в первую очередь статины и МТХ. Исследователи пришли к выводу, что только для этого гена достоверно продемонстрировано влияние на фармакокинетику МТХ. Наиболее часто исследуют полиморфизм rs4149056 (c.521T>C). Замена тимидина T на цитозин C уменьшает количество транспортера на поверхности клетки, что приводит к заметному снижению транспорта МТХ in vitro и снижению клиренса МТХ in vivo [25]. Другие полиморфизмы в гене SLCO1B1 также являются клинически значимыми. Маркеры rs4149056 (генотип TT или TC) и rs11045879 (генотип CC и TC) в гене SLCO1B1 связаны со снижением клиренса при высокодозной терапии МТХ в сочетании с более низкой частотой желудочно-кишечной токсичности и в некоторых случаях с повышенной нефро- и гепатотоксичностью [43]. Пациентам с генотипами повышенного риска могут быть рекомендованы более длительное защелачивание вводимых вместе с МТХ инфузионных растворов, более продолжительное проведение инфузионной терапии и введение фолината кальция [44].
Перспективы исследования маркеров токсичности в клинической практике
Токсичность MTX является потенциально опасным для жизни событием при лечении злокачественных опухолей [45]. Несмотря на то, что руководства по идентификации и оценке токсичности MTX [46] интегрированы в современные протоколы лечения злокачественных опухолей у взрослых и детей, они нуждаются в научно обоснованном пересмотре и постоянной модернизации. Современный уровень наших знаний показывает, что фармакогенетика МТХ представляет собой достаточно сложную область исследований, поскольку метаболические пути МТХ и фолатного цикла вовлекают большое количество ферментов и белков-транспортеров, участвующих в различных ветвях этого процесса [47]. Эти белки кодируются полиморфными генами, таким образом, полиморфизм на генетическом уровне реализуется в различной скорости течения метаболических процессов. Также наблюдаются «ген-генные» взаимодействия, которые могут способствовать развитию сложных взаимозависимостей между участниками метаболических путей [48].
Кроме того, существуют взаимодействия между генами и нутриентами, а также очевидна модифицирующая роль диетических компонентов в сложном механизме фолатного
цикла [49]. Использование метода полногеномного анализа ассоциаций (GWAS) пока не принесло существенных успехов в определении действенных маркеров токсичности МТХ из-за ограниченной статистической мощности. Подход, связанный с анализом генов-кандидатов, не способен идентифицировать новые гены и генетические варианты, которые могут быть использованы в качестве мишеней для лекарств или прогностических маркеров [50], таким образом, он не дает возможности учитывать все соответствующие аспекты метаболизма МТХ. Тем не менее постоянный технологический прогресс предоставляет нам все больше геномных и клинических данных, которые могут помочь исследователям понять и прогнозировать побочные реакции на терапию, а также способствовать достижению более высоких показателей терапии опухолевых заболеваний. Молекулярное профилирование ДНК пациентов с использованием высокопроизводительного секвенирования, как предполага-
ется, позволит создать надежные генетические панели для рутинного клинического фармакогенетического тестирования. Фармакогенетическое тестирование может назначаться перед введением цитотоксических лекарственных средств, комбинаций лекарственных препаратов, используемых в различных фазах химиотерапевтических протоколов при злокачественных новообразованиях [51]. Внедрение персонализированного лечения в повседневную клиническую практику является длительным и сложным процессом, тем не менее есть основания полагать, что индивидуализация протоколов лечения злокачественных новообразований достижима и позволит уменьшить тяжелые проявления токсичности химиопрепаратов, в том числе МТХ.
Раскрытие информации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Disclosure. The authors declare no conflict of interest.
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Махонова Л.А. Современные методы лечения острого лимфобластного лейкоза у детей. Автореф. дис. ... канд. мед. наук. М., 1963; с. 14 [Mahonova LA. Sovremenie metody lechenya ostrogo limphoblastnogo leykoza u detey. Avtoref. dis. ... kand. med. nauk. Moscow, 1963; p. 14 (in Russian)].
2. Demidowicz E, Pogorzata M, t^cka M, et al. Outcome of pediatric acute lymphoblastic leukemia: sixty years ofprogress. Anticancer Res. 2019;39(9):5203-7. D0l:10.21873/anticanres.13717
3. Валиев Т.Т. Лимфома Беркитта у детей: 30 лет терапии. Педиатрия.Журн. им. Г.Н. Сперанского. 2020;99(4):35-41 [Valiev TT. Lymphoma Berkitta u detey: 30 let terapii. Pediatriya. Zhurnalim. GNSperanskogo. 2020;99(4):35-41 (in Russian)].
4. Kara MK, Peter DC, Qinglin P, et al. Response-adapted Therapy for the Treatment of Children with Newly Diagnosed High risk Hodgkin lymphoma (AH0D0831): a report from the Children's Oncology Group. Br J Haematol. 2019;187(1):39-48. D0I:10.1111/bjh.16014
5. Sakura T, Hayakawa F, Sugiura I, et al. High-dose methotrexate therapy significantly improved survival of adult acute lymphoblastic leukemia: a phase Ill study by JALSG. Leukemia. 2018;32(3):626-32. D0I:10.1038/leu.2017.283
6. ALL IC-BFM 2009. A randomized trial of the I-BFM-SG for the management of childhood non-B acute lymphoblastic leukemia final version of therapy protocol from August-14-2009. Available at: http://www.bialaczka.org/wp-content/ uploads/2016/10/ALLIC_BFM_2009.pdf. Accessed: 28.02.2020 (in Russian)].
7. ALL-MB 2015. Режим доступа: https://fnkc.ru/docs/ALLMB2015.pdf. Ссылка активна на 22.09.2021 [ALL-MB 2015. Available at: https://fnkc.ru/docs/ ALLMB2015.pdf. Accessed: 22.09.2021 (in Russian)].
8. Bhojwani D, Sabin ND, Pei D, et al. Methotrexate-induced Neurotoxicity and Leukoencephalopathy in Childhood Acute Lymphoblastic Leukemia. J Clin Oncol. 2014;32(9):949-59. D0I:10.1200/JC0.2013.53.0808
9. Schmiegelow K, Klaus Müller K, Mogensen SS, et al. Non-infectious chemotherapy-associated acute toxicities during childhood acute lymphoblastic leukemia therapy. F1000Res. 2017;6:444. D0I:10.12688/f1000research.10768.1
10. Sajith M, Pawar A, Bafna V, et al. Serum methotrexate level and side effects of high dose methotrexate infusion in pediatric patients with acute lymphoblastic leukaemia (ALL). Indian J Hematol Blood Transfus. 2020;36(1):51-8. D0I:10.1007/s12288-019-01144-3
11. Lima A, Sousa H, Monteiro J, et al. Genetic polymorphisms in low-dose methotrexate transporters: current relevance as methotrexate therapeutic outcome biomarkers. Pharmacogenomics. 2014;15(12):1611 -35. D0I:10.2217/pgs.14.116
12. Fowler B. The folate cycle and disease in humans. KidneyIntSuppl. 2001;78:S221-9. D0I:10.1046/j.1523-1755.2001.59780221.x
13. Suthandiram S, Gan GG, Zain SM, et al. Effect of polymorphisms within methotrexate pathway genes on methotrexate toxicity and plasma levels in adults with hematological malignancies. Pharmacogenomics. 2014;15(11):1479-94. D0I:10.2217/pgs.14.97
14. Cao M, Guo M, Wu DQ, Meng L. Pharmacogenomics of Methotrexate: current status and future outlook. CurrDrug Metab. 2018;19(14):1182-7.
D01:10. 2174/1389200219666171227201047
15. Mikkelsen TS, Thorn CF, Yang JJ, et al. PharmGKB summary: methotrexate pathway. PharmacogenetGenomics. 2011;21(10):679-86. D0I:10.1097/FPC.0b013e328343dd93
16. Inoue K, Yuasa H. Molecular basis for pharmacokinetics and pharmacodynamics of methotrexate in rheumatoid arthritis therapy. Drug Metab Pharmacokinet. 2014; 29 (1) :12-9. D0I:10.2133/dmpk.dmpk-13-rv-119
17. Esmaili MA, Kazemi A, Faranoush M, et al. Polymorphisms within methotrexate pathway genes: relationship between plasma methotrexate levels, toxicity experienced and outcome in pediatric acute lymphoblastic leukemia. Iran J Basic MedSci. 2020;23(6):800-9. D0I:10.22038/ijbms.2020.41754.9858
18. Lopez-Lopez E, Martin-Guerrero I, Ballesteros J, Garcia-Orad A. A systematic review and meta-analysis of MTHFR polymorphisms in methotrexate toxicity prediction in pediatric acute lymphoblastic leukemia. Pharmacogenomics J. 2013;13(6):498-506. D0I:10.1038/tpj.2012.44
19. Fukushima H, Fukushima T, Sakai A, et al. Polymorphisms of MTHFR associated with higher relapse/death ratio and delayed weekly MTX administration in pediatric lymphoid malignancies. Leuk Res Treatment. 2013;2013:238528. D0I:10.1155/2013/238528
20. Ezhilarasan D. Hepatotoxic potentials of methotrexate: understanding the possible toxicological molecular mechanisms. Toxicology. 2021;458:152840. D0I:10.1016/j.tox.2021.152840
21. Bernsen EC, Hagleitner MM, Kouwenberg TW, Hanff LM. Pharmacogenomics as a tool to limit acute and long-term adverse effects of chemotherapeutics: an update in pediatric oncology. Front Pharmacol. 2020;11:1184. D0I:10.3389/fphar.2020.01184
22. Stamp LK, Roberts RL. Effect of genetic polymorphisms in the folate pathway on methotrexate therapy in rheumatic diseases. Pharmacogenomics. 2011;12(10):1449-63. D0I:10.2217/pgs.11.86
23. Trevino LR, Shimasaki N, Yang W, et al. Germline genetic variation in an organic anion transporter polypeptide associated with methotrexate pharmacokinetics and clinical effects. J Clin Oncol. 2009;27(35):5972-8. D0I:10.1200/JC0.2008.20.4156
24. Ramsey LB, Panetta JC, Smith C, et al. Genome-wide study of methotrexate clearance replicates SLC01B. Blood. 2013;121(6):898-904. D0I:10.1182/blood-2012-08-452839
25. Ramsey LB, Bruun GH, Yang W, et al. Rare versus common variants in pharmacogenetics: SLC01B1 variation and methotrexate disposition. Genome Res. 2012;22(1):1-8. D0I:10.1101/gr.129668.111
26. Spyridopoulou KP, Dimou NL, Hamodrakas SJ, Bagos PG. Methylene tetrahydrofolate reductase gene polymorphisms and their association with methotrexate toxicity: a meta-analysis. Pharmacogenet Genomics. 2012;22(2):117-33. D0I:10.1097/FPC.0b013e32834ded2a
27. Campbell JM, Bateman E, Stephenson MD, et al. Methotrexate-induced toxicity pharmacogenetics: an umbrella review of systematic reviews and meta-analyses. Cancer Chemother Pharmacol. 2016;78(1):27-39. D0I:10.1007/s00280-016-3043-5
28. Umerez M, Gutierrez-Camino A, Munoz-Maldonado C, et al. MTHFR polymorphisms in childhood acute lymphoblastic leukemia: influence on methotrexate therapy. PharmgenomicsPersMed. 2017;10:69-78. D0I:10.2147/PGPM.S107047
29. Yao P, He X, Zhang R, et al. The influence of MTHFR genetic polymorphisms on adverse reactions after methotrexate in patients with hematological malignancies: a meta-analysis. Hematology. 2019;24(1):10-9. D0I:10.1080/10245332.2018.1500750
30. Lee YH, Bae SC. Association of the ATIC 347 C/G polymorphism with responsiveness to and toxicity of methotrexate in rheumatoid arthritis: a metaanalysis. Rheumatol Int. 2016;36(11):1591-9. D0I:10.1007/s00296-016-3523-2
31. Cheng Y, Chen MH, Zhuang Q, et al. Genetic factors involved in delayed methotrexate elimination in children with acute lymphoblastic leukemia. Pediatr Blood Cancer. 2021;68(5):e28858. D0I:10.1002/pbc.28858
32. Gervasini G, de Murillo SG, Jiménez M, et al. Dihydrofolate reductase genetic polymorphisms affect methotrexate dose requirements in pediatric patients with acute lymphoblastic leukemia on maintenance therapy. J Pediatr Hematol Oncol. 2017;39(8):589-95. D0l:10.1097/MPH.0000000000000908
33. Wang SM, Sun LL, Zeng WX, et al. Influence of genetic polymorphisms of FPGS, GGH, and MTHFR on serum methotrexate levels in Chinese children with acute lymphoblastic leukemia. Cancer Chemother Pharmacol. 2014;74(2):283-9. D0I:10.1007/s00280-014-2507-8
34. Hegyi M, Arany A, Semsei AF, et al. Pharmacogenetic analysis of highdose methotrexate treatment in children with osteosarcoma. Oncotarget. 2017;8(6):9388-98. D0I:10.18632/oncotarget.11543
35. Uhlen M, Fagerberg L, Hallstrom BM, et al. Proteomics. Tissue-based map of the human proteome. Science. 2015;347(6220):1260419. D0I:10.1126/science.1260419
36. Huang Z, Tong HF, Li Y, et al. Effect of the polymorphism of folylpolyglutamate synthetase on treatment ofhigh-dose methotrexate in pediatric patients with acute lymphocytic leukemia. MedSciMonit. 2016;22:4967-73. D0I:10.12659/msm.899021
37. Taylor ZL, Vang J, Lopez-Lopez E, et al. Systematic review of pharmacogenetic factors that influence high-dose methotrexate pharmacokinetics in pediatric Malignancies. Cancers (Basel). 2021;13(11):2837. D0I:10.3390/cancers13112837
38. den Hoed MA, Lopez-Lopez E, te Winkel ML, et al. Genetic and metabolic determinants of methotrexate-induced mucositis in pediatric acute lymphoblastic leukemia. Pharmacogenomics J. 2015;15(3):248-54. D0I:10.1038/tpj.2014.63
39. Maagdenberg H, 0osterom N, Zanen J, et al. Genetic variants associated with methotrexate-induced mucositis in cancer treatment: a systematic review and metaanalysis. CritRevOncol Hematol. 2021;161:103312. D0I:10.1016/j .critrevonc.2021.103312
40. Sorich MJ, Pottier N, Pei D, et al. In vivo response to methotrexate forecasts outcome of acute lymphoblastic leukemia and has a distinct gene expression profile. PLoSMed. 2008;5(4):e83. D0I:10.1371/journal.pmed.0050083
41. Pietrzyk JJ, Bik-Multanowski M, Skoczen S, et al. Polymorphism ofthe thymidylate synthase gene and risk of relapse in childhood ALL. LeukRes. 2011;35(11):1464-6. D0I:10.1016/j.leukres.2011.04.007
42. de Beaumais TA, Jacqz-Aigrain E. Intracellular disposition of methotrexate in acute lymphoblastic leukemia in children. Curr Drug Metab. 2012;13(6):822-34. D0l:10.2174/138920012800840400
43. Roszkiewicz J, Michatek D, Ryk A, et al. SLC01B1 variants as predictors of methotrexate-related toxicity in children with juvenile idiopathic arthritis. Scand J Rheumatol. 2021;50(3):213-7. D0I:10.1080/03009742.2020.1818821
44. Mlakar V, Huezo-Diaz Curtis P, Satyanarayana Uppugunduri CR, et al. Pharmacogenomics in pediatric oncology: review of gene-drug associations for clinical use. IntJMolSci. 2016;17(9):1502. D0I:10.3390/ijms17091502
45. Yousef AM, Farhad R, Alshamaseen D, et al. Folate pathway genetic polymorphisms modulate methotrexate-induced toxicity in childhood acute lymphoblastic leukemia. Cancer Chemother Pharmacol. 2019;83(4):755-762. D0I:10.1007/s00280-019-03776-8
46. Nacional Cancer Institute. Cancer Therapy Evaluation Program: Common Toxicity Criteria Manual; National Cancer Institute: Bethesda, MD, USA, 1999; p. 1-29.
47. Assaraf Y. The role of multidrug resistance efflux transporters in antifolate resistance and folate homeostasis. Drug Resist Updat. 2006;9(4-5):227-46. D0I:10.1016/j.drup.2006.09.001
48. Relton CL, Wilding CS, Pearce MS, et al. Gene-gene interaction in folate-related genes and risk of neural tube defects in a UK population. J Med Genet. 2004;41(4):256-60. D0I:10.1136/jmg.2003.010694
49. Zinck JW, MacFarlane AJ. Approaches for the identification of genetic modifiers of nutrient dependent phenotypes: examples from folate. Front Nutr. 2014;1:8. D0I:10.3389/fnut.2014.00008
50. Amos W, Driscoll E, Hoffman JI. Candidate genes versus genome-wide associations: which are better for detecting genetic susceptibility to infectious disease? Proc Biol Sci. 2011;278(1709):1183-8. D01:10.1098/rspb.2010.1920.
51. Pavlovic S, Kotur N, Stankovic B, et al. Pharmacogenomic and pharmacotranscriptomic profiling of childhood acute lymphoblastic leukemia: paving the way to personalized treatment. Genes (Basel). 2019;10(3):191. D0I:10.3390/genes10030191
Статья поступила в редакцию / The article received: 28.07.2021 Статья принята к печати / The article approved for publication: 10.12.2021
omnidoctor.ru
