ГЕНЕТИЧНІ ПРЕДИКТОРИ ТОКСИЧНИХ ЕФЕКТІВ ПРИ ЗАСТОСУВАННІ МЕТОТРЕКСАТУ В ПАЦІЄНТІВ З ОНКОЛОГІЧНОЮ ПАТОЛОГІЄЮ
DOI:
https://doi.org/10.15407/exp-oncology.2023.04.399Ключові слова:
метотрексат, онкологія, фармакогеноміка, ген, токсичністьАнотація
На сьогоднішній день метотрексат (МТХ) у комбінації з іншими лікарськими засобами застосовується для лікування широкого кола злоякісних новоутворень. Незважаючи на його доказану високу ефективність, застосування МТХ часто викликає серйозні побічні явища, що може призвести до необхідності зниження його дози або повної відміни. Це, у свою чергу, може спровокувати розвиток резистентності до МТХ та прогресування онкологічного захворювання. Прогнозування ризику виникнення МТХ-індукованої токсичності в даний момент ускладнене через варіабельність фармакокінетики та фармакодинаміки в різних пацієнтів, тому в науковій літературі спостерігається інтенсивний пошук потенційних біомаркерів. На основі сучасних літературних даних нами проаналізовано зв’язок між варіантами генів, що кодують ключові ланки внутрішньоклітинного метаболізму МТХ, та побічними ефектами, спричиненими МТХ, а також відповід- дю на прийом препарату. Як показали результати нашої роботи, найбільш досліджуваними є варіанти гена SLC19A1, що кодує переносник відновлених фолатів, та гена MTHFR, що кодує фермент метилентетрагідро- фолатредуктазу. Також дуже перспективними є дослідження впливу метилювання промоторних ділянок генів на реалізацію терапевтичної дії МТХ. На завершення, дослідження молекулярно-генетичних маркерів токсичності МТХ є надзвичайно актуальним і необхідним, адже це дозволить уникнути ефекту множинної резистентності та покращити якість життя і виживаність пацієнтів.
Посилання
Farber S, Diamond LK. Temporaryremissionsinacuteleukemiainchildrenproducedbyfolicacidantagonist, 4-am- inopteroyl-glutamic acid. N Engl J Med. 1948;238(23):787-793. https://doi.org/10.1056/NEJM194806032382301
Koźmiński P, Halik PK, Chesori R, Gniazdowska E. Overview of dual-acting drug methotrexate in different neu- rological diseases, autoimmune pathologies and cancers. Int J Mol Sci. 2020;21(10):3483. https://doi.org/10.3390/ijms21103483
Wang W, Zhou H, Liu L. Side effects of methotrexate therapy for rheumatoid arthritis: A systematic review.
Eur J Med Chem. 2018;158:502-516. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2018.09.027
Bedoui Y, Guillot X, Sélambarom J, et al. Methotrexate an old drug with new tricks. Int J Mol Sci. 2019;20(20):5023. https://doi.org/10.3390/ijms20205023
Hamed KM, Dighriri IM, Baomar AF, et al. Overview of methotrexate toxicity: a comprehensive literature review.
Cureus. 2022;14(9):e29518. https://doi.org/10.7759/cureus.29518
Dang Y, Zhou D, Du X. et al. Molecular mechanism of substrate recognition by folate transporter SLC19A1. Cell Discov. 2022;8:141. https://doi.org/10.1038/s41421-022-00508-w
Mauritz R, Peters GJ, Kathmann I, et al. Dynamics of antifolate transport via the reduced folate carrier and the membrane folate receptor in murine leukaemia cells in vitro and in vivo. Cancer Chemother Pharmacol. 2008;62(6):937-948. https://doi.org/10.1007/s00280-008-0683-0
Cwiklinska M, Czogala M, Kwiecinska K, et al. Polymorphisms of SLC19A1 80 G>A, MTHFR 677 C>T, and tandem TS repeats influence pharmacokinetics, acute liver toxicity, and vomiting in children with acute lym- phoblastic leukemia treated with high doses of methotrexate. Front Pediatr. 2020;8:307. https://doi.org/10.3389/fped.2020.00307
Esmaili MA, Kazemi A, Faranoush M, et al. Polymorphisms within methotrexate pathway genes: Relationship be- tween plasma methotrexate levels, toxicity experienced and outcome in pediatric acute lymphoblastic leukemia. Iran J Basic Med Sci. 2020;23(6):800-809. https://doi.org/10.22038/ijbms.2020.41754.9858
Ramalingam R, Kaur H, Scott JX, et al. Evaluation of cytogenetic and molecular markers with MTX-mediated toxicity in pediatric acute lymphoblastic leukemia patients. Cancer Chemother Pharmacol. 2022;89(3):393-400. https://doi.org/10.1007/s00280-022-04405-7
Jabeen S, Holmboe L, Alnæs GI, et al. Impact of genetic variants of RFC1, DHFR and MTHFR in osteosarcoma patients treated with high-dose methotrexate. Pharmacogenomics J. 2015;15(5):385-390. https://doi.org/10.1038/tpj.2015.11
Wu Y, Fang F, Wang Z, et al. The influence of recipient SLCO1B1 rs2291075 polymorphism on tacrolim- us dose-corrected trough concentration in the early period after liver transplantation. Eur J Clin Pharmacol. 2021;77(6):859-867. https://doi.org/10.1007/s00228-020-03058-w
Ramsey LB, Bruun GH, Yang W, et al. Rare versus common variants in pharmacogenetics: SLCO1B1 variation and methotrexate disposition. Genome Res. 2012;22(1):1-8. https://doi.org/10.1101/gr.129668.111
Ramsey LB, Panetta JC, Smith C, et al. Genome-wide study of methotrexate clearance replicates SLCO1B1. Blood. 2013;121(6):898-904. https://doi.org/10.1182/blood-2012-08-452839
Hao Q, Song Y, Fang Q, et al. Effects of genetic polymorphisms on methotrexate levels and toxicity in Chinese patients with acute lymphoblastic leukemia. Blood Sci. 2022;5(1):32-38. doi: 10.1097/BS9.0000000000000142
Eldem İ, Yavuz D, Cumaoğullari Ö, et al. SLCO1B1 Polymorphisms are associated with drug intolerance in child- hood leukemia maintenance therapy. J Pediatr Hematol Oncol. 2018;40(5):e289-e294. https://doi.org/10.1097/MPH.0000000000001153
Yang L, Wu H, Gelder TV, et al. SLCO1B1 rs4149056 genetic polymorphism predicting methotrexate toxicity in Chinese patients with non-Hodgkin lymphoma. Pharmacogenomics. 2017;18(17):1557-1562. https://doi. org/10.2217/pgs-2017-0110
Yang FF, Xue TL, Gao C, et al. Effects of SLCO1B1 on elimination and toxicities of high-dose methotrexate in pediatric acute lymphoblastic leukemia. Pharmacogenomics. 2022;23(15):821-834. https://doi.org/10.2217/pgs-2022-0098
Liu SG, Gao C, Zhang RD, et al. Polymorphisms in methotrexate transporters and their relationship to plasma methotrexate levels, toxicity of high-dose methotrexate, and outcome of pediatric acute lymphoblastic leukemia. Oncotarget. 2017;8(23):37761-37772. https://doi.org/10.18632/oncotarget.17781
Razali RH, Noorizhab MNF, Jamari H, et al. Association of ABCC2 with levels and toxicity of methotrexate in Malaysian childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL). Pediatr Hematol Oncol. 2020;37(3):185-197. https://doi.org/10.1080/08880018.2019.1705949
Koehn LM. ABC Transporters: An Overview. In: The ADME Encyclopedia. Springer, Cham; 2021:1-10. https://doi.org/10.1007/978-3-030-51519-5_76-1
Gupta P, Gao HL, Ashar YV, et al. Ciprofloxacin enhances the chemosensitivity of cancer cells to ABCB1 sub- strates. Int J Mol Sci. 2019;20(2):268. https://doi.org/10.3390/ijms20020268
Levkovich NM, Gorovenko NG. Genetic structure characteristics of polymorphic variants xenobiotics detoxi- fication system gene in Ukrainian population. Faktori Eksp Evol Organizmiv. 2014;14:208-211 (In Ukrainian). http://www.utgis.org.ua/journals/index.php/Faktory/article/view/272
Han J, Liu L, Meng L, et al. Effect of polymorphisms of ABCB1 and MTHFR on methotrexate-related toxicities in adults with hematological malignancies. Front Oncol. 2021;11:759805. https://doi.org/10.3389/fonc.2021.759805
Ebid AIM, Hossam A, El Gammal MM, et al. High dose methotrexate in adult Egyptian patients with hema- tological malignancies: impact of ABCB1 3435C > T rs1045642 and MTHFR 677C > T rs1801133 polymor- phisms on toxicities and delayed elimination. J Chemother. 2022;34(6):381-390. https://doi.org/10.1080/112000 9X.2021.2009723
Zhou Y, He H, Ding L, et al. Effects of gene polymorphisms on delayed MTX clearance, toxicity, and metabolomic changes after HD-MTX treatment in children with acute lymphoblastic leukemia. Eur J Pediatr. Published online Oct 18, 2023. https://doi.org/10.1007/s00431-023-05267-8
Gong Y, Luo L, Wang L, et al. Association of MTHFR and ABCB1 polymorphisms with MTX-induced mucositis in Chinese paediatric patients with acute lymphoblastic leukaemia, lymphoma or osteosarcoma — A retrospec- tive cohort study. J Clin Pharm Ther. 2021;46(6):1557-1563. https://doi.org/10.1111/jcpt.13505
Tjong E, Dimri M, Mohiuddin SS. Biochemistry, Tetrahydrofolate. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; Published online June 26 2023. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK539712/
Ceppi F, Gagné V, Douyon L, et al. DNA variants in DHFR gene and response to treatment in children with child- hood B ALL: revisited in AIEOP-BFM protocol. Pharmacogenomics. 2018;19(2):105-112. https://doi.org/10.2217/pgs-2017-0153
Giletti A, Vital M, Lorenzo M, et al. Methotrexate pharmacogenetics in Uruguayan adults with hematological malignant diseases. Eur J Pharm Sci. 2017;109:480-485. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2017.09.006
Gervasini G, de Murillo SG, Jiménez M, et al. Dihydrofolate reductase genetic polymorphisms affect methotrex- ate dose requirements in pediatric patients with acute lymphoblastic leukemia on maintenance therapy. J Pediatr Hematol Oncol. 2017;39(8):589-595. https://doi.org/10.1097/MPH.0000000000000908
Tulstrup M, Moriyama T, Jiang C, et al. Effects of germline DHFR and FPGS variants on methotrexate metabo- lism and relapse of leukemia. Blood. 2020;136(10):1161-1168. https://doi.org/10.1182/blood.2020005064
Lima Á, Seabra V, Bernardes M, et al. Role of Key TYMS polymorphisms on methotrexate therapeutic outcome in Portuguese rheumatoid arthritis patients. PLOS ONE. 2014;9(10):e108165. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0108165
Liu J, Schmitz JC, Lin X, et al. Thymidylate synthase as a translational regulator of cellular gene expression. Bio- chim Biophys Acta. 2002;1587(2-3):174-182. https://doi.org/10.1016/s0925-4439(02)00080-7
Zhao Q, Cui Y, Zeng C, et al. Association between SNPs and hepatotoxicity in patients with primary central ner- vous system lymphoma on high-dose methotrexate therapy. J Pharm Pharmacol. 2021;73(11):1480-1490. https://doi.org/10.1093/jpp/rgab099
Oosterom N, Berrevoets M, den Hoed MAH, et al. The role of genetic polymorphisms in the thymidylate syn- thase (TYMS) gene in methotrexate-induced oral mucositis in children with acute lymphoblastic leukemia. Phar- macogenet Genomics. 2018;28(10):223-229. https://doi.org/10.1097/FPC.0000000000000352
Wizrah MSI, Chua SMH, Luo Z, et al. AICAR transformylase/IMP cyclohydrolase (ATIC) is essential for de novo purine biosynthesis and infection by Cryptococcus neoformans. J Biol Chem. 2022;298(10):102453. https://doi. org/10.1016/j.jbc.2022.102453
Tarnowski M, Tkacz M, Piotrowska K, et al. Differential effect of adenosine on rhabdomyosarcoma migration and proliferation. Arch Med Sci. 2018;16(2):414-427. https://doi.org/10.5114/aoms.2018.75506
Park JA, Shin HY. ATIC gene polymorphism and histologic response to chemotherapy in pediatric osteosarcoma.
J Pediatr Hematol Oncol. 2017;39(5):e270-e274. https://doi.org/10.1097/MPH.0000000000000802
Yeroshkina K, Rossokha Z, Fishchuk L, Gorovenko N. Betaine consumption as a new clinical approach to treat- ment and prophylaxis of folate-related pathologies. Nutr Rev. 2023;81(6):716-726. https://doi.org/10.1093/nutrit/nuac084
Karschnia P, Kurz SC, Brastianos PK, et al. Association of MTHFR polymorphisms with leukoencepha- lopathy risk in patients with primary CNS lymphoma treated with methotrexate-based regimens. Neurology. 2023;101(17):e1741-e1746. https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000207670
Tan Y, Kong Q, Li X, et al. Relationship between methylenetetrahydrofolate reductase gene polymorphisms and methotrexate drug metabolism and toxicity. Transl Pediatr. 2023;12(1):31-45. https://doi.org/10.21037/tp-22-671
Yang FY, Xu LH, Wang J, et al. [Relationship between MTHFR gene polymorphism(C677T) and adverse reactions of high-dose methotrexate in pediatric patients with acute lymphoblastic leukemia]. Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi. 2023;31(4):967-972. https://doi.org/10.19746/j.cnki.issn.1009-2137.2023.04.006
Wang SM, Li M, Wu WS, et al. Methylation analysis of the SLC19A1 promoter region in Chinese children with acute lymphoblastic leukaemia. J Clin Pharm Ther. 2020;45(4):646-651. https://doi.org/10.1111/jcpt.13171
Huang X, Hao Q, Fang Q, et al. Correlation between methylation level of the SLC19A1 promoter region and methotrexate metabolism in adult acute lymphoblastic leukemia. Pharmacogenomics. 2023;24(5):261-268. https://doi.org/10.2217/pgs-2022-0169
Stefansson OA, Hilmarsdottir H, Olafsdottir K, et al. BRCA1 promoter methylation status in 1031 primary breast cancers predicts favorable outcomes following chemotherapy. JNCI Cancer Spectr. 2019;4(2):pkz100. https://doi.org/10.1093/jncics/pkz100
Lobanova OE, Rossokha ZI, Medvedieva NL, et al. Prevalence of BRCA1 and BRCA2 genes promoter hypermeth- ylation in breast cancer tissue. Exp Oncol. 2021;43(1):56-60. https://doi.org/10.32471/exp-oncology.2312-8852.vol-43-no-1.15703
Lobanova O, Medvedieva N, Fishchuk L, et al. Methylation of promoter region of BRCA1 gene versus pathogenic variants of gene: risk factor or clinical marker of breast cancer. Breast Cancer Res Treat. 2022;196(3):505-515. https://doi.org/10.1007/s10549-022-06774-2
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Експериментальна онкологія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
