Pharmacogenetic studies of methotrexate toxicity in the treatment of non-Hodgkin’s lymphomas in children

Full Text

Введение

В онкогематологии метотрексат (MTX) стал одним из основных компонентов противоопухолевого лечения острого лимфобластного лейкоза, когда в 1948 г. Сидни Фарбер продемонстрировал возможность достижения временной ремиссии с использованием данного препарата [1]. Клиническое применение МТХ в высоких (более 1000 мг / м²) дозах было ограничено токсичностью препарата, но по мере расширения представлений о механизме его действия, разработки высокоэффективных схем сопроводительного лечения, включающих введение антидота (фолинат кальция), поддержание щелочного уровня pН крови и мочи, проведение инфузионной терапии и лекарственного мониторинга, стало возможным применять МТХ в дозах 1000–5000 мг / м². Интеграция высокодозного МТХ в программы лечения позволила улучшить показатели выживаемости не только при остром лимфобластном лейкозе, но и при высокоагрессивных неходжкинских лимфомах (НХЛ) [2].

Эффективность терапии с включением высокодозного МТХ, несмотря на применяемые меры профилактики, сопряжена с риском развития клинически значимой токсичности. Изменчивость фармакокинетики и фармакодинамики МТХ во многом определяет степень токсических явлений [3, 4]. Основные пути действия МТХ: фолатный, аденозиновый и ингибирование синтеза пуринов и пиримидинов de novo [3]. Полиморфизмы генов, кодирующих транспортные белки и ферменты метаболизма МТХ, могут определять индивидуальную вариабельность токсичности и эффективности МТХ [3]. Предметом многочисленных исследований является оценка влияния однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) генов на фармакокинетику и фармакодинамику препарата. Выделен ряд генов, которые могут вносить вклад в вариабельность метаболизма МТХ.

Z.L. Taylor и соавт. провели анализ опубликованных к 2021 г. данных о влиянии полиморфизмов генов, участвующих в фолатном пути и кодирующих белки-транспортеры МТХ, на фармакокинетику препарата, считая задержку экскреции МТХ важнейшим предиктором развития токсических явлений [5] (табл. 1).

 

Таблица 1. Влияние полиморфизма генов фолатного цикла на экскрецию метотрексата (МТХ) [5]

Table 1. Impact of folate cycle gene polymorphism on methotrexate (MTX) excretion [5]

Ген Gene	Полиморфный вариант гена Gene polymorphism	Влияние на экскрецию МТХ: ↑ – удлинение; ↓ – ускорение Influence on MTX excretion: ↑ – prolonged; ↓ – rapid
ABCB1	rs9282564	↑
ABCG2	rs12505410	↓
ABCG2	rs13120400	↑
ABCG2	rs13137622	↓
ABCG2	rs2231142	↑
ABCC2	rs3740065	↑ | ↓
ABCC2	rs3740066	↑ | ↓
ABCC2	rs717620	↑ | ↓
ABCC3	rs4793665	↓
ABCC3	rs9895420	↓
ABCC4	rs10219913	↑
ABCC4	rs7317112	↑
ABCC4	rs868853	↓
ABCC4	rs9516519	↑ | ↓
SLC19A1	rs1051266	↑ | ↓
SLC19A1	rs1051296	↑
SLC19A1	rs61510559	↓
SLCO1A2	rs4149009	↓
SLCO1B1	rs10841753	↑ | ↓
SLCO1B1	rs11045787	↑
SLCO1B1	rs11045818	↑ | ↓
SLCO1B1	rs11045813	↑
SLCO1B1	rs11045819	↓
SLCO1B1	rs11045821	↓
SLCO1B1	rs11045825	↓
SLCO1B1	rs11045870	↓
SLCO1B1	rs11045872	↓
SLCO1B1	rs11045879	↑ | ↓
SLCO1B1	rs11045892	↓
SLCO1B1	rs11045897	↑
SLCO1B1	rs16923647	↓
SLCO1B1	rs17328763	↑
SLCO1B1	rs2169969	↓
SLCO1B1	rs2306283	↑ | ↓
SLCO1B1	rs2900476	↓
SLCO1B1	rs34671512	↓
SLCO1B1	rs4149056	↑
SLCO1B1	rs4149076	↓
SLCO1B1	rs4149081	↑ | ↓
SLCO1B1	rs59502379	↑
ARID5B	rs4948496	↑
GGH	rs3758149	↑
FPGS	rs1544105	↓
MTHFD1	rs2236225	↓
MTHFR	rs1801133	↑ | ↓
TYMS	rs2790	↓
TYMS	rs34743033	↓

 

Единственным геном, варианты которого статистически значимо влияли на фармакокинетику MTX, оказался SLCO1B1. Ген SLCO1B1 кодирует белок – переносчик органических анионов 1B1 (OATP1B1), который расположен на мембране гепатоцитов. Субстратами переносчика OATP1B1 являются эндогенные молекулы, такие как билирубин и эстрогены, а также лекарственные препараты, в первую очередь статины и MTX. Варианты гена SLCO1B1 ассоциировались как с ускоренной, так и с замедленной экскрецией МТХ, и определенные SNP этого гена включены в руководство по применению симвастатина. Показано, что полиморфные варианты этого гена определяют более 10 % межиндивидуальной вариабельности, что более значимо, чем негенетические переменные, такие как пол, возраст, раса. Отдельные SNP гена SLCO1B1, которые отрицательно влияют на клеточный захват МТX, также ассоциировались с замедленной экскрецией МТX. Авторы предлагают использовать эти данные в клинической практике для более раннего лекарственного мониторинга у носителей данных SNP и последующей оптимизации поддерживающей терапии (например, увеличение гидратации или достижение более щелочных значений рН крови и мочи) в случае задержки экскреции МТX.

В другом систематическом обзоре для определения факторов риска развития МТХ-индуцированной токсичности, помимо лекарственных взаимодействий, демографических данных, оценки сывороточного альбумина, pH мочи, уровня сывороточного кальция, исследованы генетические полиморфизмы, влияющие не только на транспорт MTX (например, SLCO1B1), но и на внутриклеточный метаболизм фолатов (MTHFR), дифференцировку лимфоцитов (ARID5B) и метаболические пути (UGT1A1, PNPLA3). Сделан вывод, что полиморфизмы rs4149009 в гене SLCO1A2, rs3737966 / rs35134728 в гене MTHFR, rs1051296 в гене SLC19A1 влияют на уровни MTX, в то время как полиморфизмы в miRNA (miR-1208, miR-1206, pre-miR-323b) могут быть связаны с гепатотоксичностью и гематологической токсичностью. Кроме того, метилирование ДНК в промоторе гена GGH может способствовать нейротоксичности, связанной с MTX [6].

В 2021 г. исследователи из Китая опубликовали данные обзора о влиянии генетических факторов на метаболизм MTX у пациентов с острым лимфобластным лейкозом и НХЛ (34 исследования, 4102 пациента европеоидной и азиатской рас). Результаты анализа 12 полиморфизмов выявили, что варианты генов MTHFR и ABCB1 связаны с повышенным риском токсичности MTX, в то время как полиморфизмы RFC1 и TYMS ассоциированы с меньшей токсичностью [7].

Таким образом, полученные исследователями данные зачастую противоречивы, большая часть исследований ретроспективны, нет общего стандартизованного протокола исследований, что затрудняет интегрирование результатов в программу противоопухолевого лечения.

Цель исследования – определить влияние фармакогенетических маркеров на риск развития органной токсичности МТХ у пациентов детского возраста с различными вариантами НХЛ.

Материалы и методы

С 2020 по 2024 г. в проспективное исследование вошли 103 пациента в возрасте 2–18 лет, которым согласно клиническим рекомендациям Минздрава России был впервые верифицирован диагноз того или иного варианта НХЛ и проведена терапия по одному из протоколов полихимиотерапии с включением высокодозного МТХ. Доза МТХ в протоколах лечения составляла 1000–5000 мг / м², введение препарата было длительным, внутривенным в течение 24 ч. Сопроводительная терапия включала гипергидратацию (3000 мл / м² / сут) с добавлением натрия бикарбоната с целевым уровнем рН мочи ≥7,0 до начала, во время инфузии и до полной элиминации МТХ; введение фолината кальция в начальной дозе 15 мг / м² начиная с 42 ч от начала введения МТХ и далее каждые 6 ч до полной элиминации МТХ (целевой уровень МТХ в крови ≤0,25 мкмоль / л к 54 ч после начала введения МТХ включительно); исключение из сопроводительной терапии препаратов, которые могут влиять на фармакокинетику и / или фармакодинамику МТХ (аспирин, пенициллины, триметоприм, пробенецид, вальпроат, тимидин, дазатиниб, иматиниба мезилат, омепразол). Экскрецию MTX считали замедленной, если концентрация препарата в сыворотке крови, определяемая методом гомогенного иммуноферментного анализа, составляла ≥0,25 мкмоль / л через 54 ч после начала введения МТХ. Для регистрации побочных эффектов терапии использовали оценку состояния больного с помощью визуальных аналоговых шкал, а также лабораторных методов (общий и биохимический анализы крови и мочи) в соответствии со шкалой токсичности Национального института онкологии США (Общие терминологические критерии для оценки нежелательных явлений версии 5.0, 2018 г.).

Всем пациентам выполняли генетическое исследование методом аллель-специфичной гибридизации на биологических микрочипах. Исследован полиморфизм генов фолатного цикла и метаболизма лекарственных средств: MTHFR, MTR, MTRR, SLC19A1, CYP2B6, CYP4F8, SULT1E1, SLCO1B1. Материалом для исследования служила ДНК из лимфоцитов периферической крови. Время забора крови для исследования не регламентировано.

Статистический анализ

Для проверки согласия распределения генотипов с распределением, равновесным по Харди–Вайнбергу, использовали критерий согласия χ² Пирсона. При статистическом анализе группы сравнивали с помощью критерия χ² Пирсона или точного двустороннего критерия Фишера. Использовали медианы значений и интерквартильный размах [25 %; 75 %]. Медианы сравнивали с помощью критерия Манна–Уитни. Для оценки связи определенного исхода с фактором риска рассчитывали отношение шансов (OR) с 95 % доверительным интервалом (CI). Для всех критериев различия считали статистически значимыми при p <0,05.

Результаты

В исследуемой группе пациентов (n = 103) преобладали мальчики (74,7 %; n = 77), девочки составили 25,3 % (n = 26). НХЛ из В-клеток диагностированы у 59,2 % (n = 61) пациентов, у остальных (40,8 %; n = 42) – из Т-клеток. Большинство пациентов были в возрасте 6–12 лет – 48,5 % (n = 50); 13–18 лет – 36 % (n = 37); 1–3 лет – 9,7 % (n = 10). Наименьшую группу составили больные в возрасте 4–5 лет – 5,8 % (n = 6).

В соответствии с протоколом терапии в зависимости от прогностической группы риска все пациенты получили лечение с включением высокодозного МТХ. МТХ в дозе 1000 мг / м² использован в 32 % (n = 33) случаев; 2000 мг / м² – в 3 % (n = 3); 5000 мг / м² – в 65 % (n = 67).

При изучении зависимости времени экскреции МТХ, спектра и степени токсичности препарата от наличия полиморфных вариантов генов определена статистически значимая ассоциация задержки экскреции более 54 ч у пациентов с генотипом AA SLC19A1 rs2838958 (задержка экскреции наблюдалась у 48,6 % носителей генотипа AA по сравнению с 23,5 % среди носителей генотипов GG и AG; p = 0,033; OR 3,069; 95 % CI [1, 289; 7, 312]) (рис. 1). Медиана экскреции для носителей генотипа AA полиморфизма SLC19A1 rs2838958 составила 54 [48; 72] ч по сравнению с 48 [48; 54] ч для носителей AG- и GG-генотипов; p = 0,025 (рис. 2).

 

Рис. 1. Распределение экскреции метотрексата в зависимости от генотипа пациента

Fig. 1. Distribution of methotrexate excretion depending on patient genotype

 

Рис. 2. Медиана экскреции метотрексата в общей выборке больных (а) и в зависимости от носительства генотипа SLC19A1 rs2838958 (б)

Fig. 2. Median methotrexate excretion in the total patients cohort (а) and depending on the SLC19A1 rs2838958 genotype (б)

 

Для полиморфизма MTHFR rs1801133 обнаружена ассоциация со степенью тяжести мукозитов. Так, мукозиты III–IV степеней регистрировались у 40,0 % носителей генотипов AA и GA по сравнению с 18,8 % у носителей генотипа GG (p = 0,039; OR 2,889; 95 % CI [1, 170; 7, 131]).

Кроме того, для 3 полиморфизмов обнаружена ассоциация с тяжестью инфекционных осложнений. У 82,9 % носителей генотипов AA и GA SLC19A1 rs2838958 отмечались инфекционные осложнения III–V степеней, тогда как при носительстве генотипа GG – в 2 раза реже – 42,9 % (p = 0,017; OR 4,600; 95 % CI [1, 428; 14, 817]). При исследовании полиморфизма CYP2B6 rs4803418 выявлено, что III–V степени инфекционных осложнений регистрировались у 90,3 % пациентов – носителей генотипа CC, тогда как при обнаружении генотипов GG и CG указанные степени инфекционных осложнений отмечались в 70,0 % случаев (p = 0,028; OR 2,889; 95 % CI [1, 170; 7, 131]). Также III–V степени инфекционных осложнений отмечались при терапии с включением высокодозного МТХ у 92,6 % носителей генотипа CC полиморфизма CYP2B6 rs4803419 по сравнению с 70,0 % носителей генотипов TT и CT (p = 0,024; OR = 6,500; 95 % CI [1, 427; 29, 609]).

При оценке распределения степеней токсичности в зависимости от времени экскреции МТХ получены следующие данные: за исключением гепатотоксичности, наблюдалось большее число случаев токсичности тяжелой степени при задержке экскреции МТХ (рис. 3). Однако в нашей выборке больных только для нейротоксичности достигнуто статистически значимое различие в частоте случаев задержки экскреции: в 28,8 % задержка экскреции МТХ не ассоциировалась с нейротоксичностью, а в 66,7 % случаев определялась нейротоксичность I–IV степеней (p = 0,029).

 

Рис. 3. Распределение случаев задержки (>54 ч) экскреции и нормальной (≤54 ч) экскреции метотрексата среди пациентов с различными вариантами токсичности

Fig. 3. Distribution of cases with delayed (>54 hours) and normal (≤54 hours) methotrexate excretion among patients with different variants of toxicity

 

Обсуждение

Персонализированный подход к терапии пациентов, особенно с учетом данных генетических исследований, является приоритетным направлением развития медицины. Факторами персонализации в онкологии могут быть как морфоиммуногистохимические и генетические особенности опухоли, так и индивидуальные особенности организма пациента, которые определены в том числе вариабельностью генов, участвующих в метаболизме лекарственных препаратов. Например, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США включило информацию о генетических вариантах генов TPMT (для азатиоприна, 6-меркаптопурина и тиогуанина) и NUDT15 (для 6-меркаптопурина и тиогуанина) в соответствующие инструкции лекарственных средств. Фармакогенетические ассоциации (включая Консорциум по внедрению фармакогенетических исследований в клиническую практику) рекомендуют снижение дозы препарата для лиц с низкой или недостаточной активностью фермента TPMT или NUDT15, определяемой при генотипировании TPMT и / или NUDT15 [8].

Известные клинические факторы прогноза развития органной токсичности не могут объяснить весь спектр межиндивидуальной вариабельности токсических явлений при терапии высокодозным МТХ. Данные о полиморфизмах генов метаболизма лекарственных препаратов могут стать инструментом прогнозирования развития МТХ-индуцированной токсичности. В настоящем исследовании получены данные о том, что генотип AA SLC19A1 rs2838958 ассоциирован с задержкой экскреции МТХ, что обусловливает увеличение риска органной токсичности. Генотипы AA и GA полиморфизма MTHFR rs1801133 выступили как фактор риска развития мукозита тяжелой степени. Генотипы AA и GA полиморфизма SLC19A1 rs2838958, генотипы CC CYP2B6 rs4803418 и CC CYP2B6 rs4803419 определены как факторы риска инфекционных осложнений тяжелой степени.

Заключение

Таким образом, полученные в настоящем исследовании данные о генетических полиморфизмах могли бы влиять на коррекцию дозы МТХ как в сторону увеличения, так и уменьшения; изменение тайминга лекарственного мониторинга и введения антидота (фолинат кальция); коррекцию инфузионной терапии; превентивное назначение нейро- либо гепатопротекторов.

About the authors

Zarui K. Simavonyan

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of Russia; State Research Center – A. I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center, Federal Medical Biological Agency

Author for correspondence.
Email: zarui@inbox.ru
ORCID iD: 0009-0008-1361-0082
Russian Federation, 23 Kashirskoe Shosse, Moscow 115522; 23 Marshala Novikova St., Moscow 123098

Timur T. Valiev

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of Russia; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of Russia (Sechenovskiy University); Russian Medical Academy of Continuing Professional Education, Ministry of Health of Russia

Email: timurvaliev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1469-2365

MD, DSc (Med.), Professor, Head of the Department of Pediatric Oncology and Hematology (Chemotherapy of Hemoblastoses), Professor of the Pediatric Oncology Department

Russian Federation, 23 Kashirskoe Shosse, Moscow 115522; Build. 2, 8 Trubetskaya St., Moscow 119048; Build. 1, 2 / 1 Barrikadnaya St., Moscow 125993

O. D. Gurieva

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of Russia

Email: zarui@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-0050-0721
Russian Federation, 23 Kashirskoe Shosse, Moscow 115522

L. Serdan Ramos

V.A. Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: zarui@inbox.ru
ORCID iD: 0009-0002-3663-0920
Russian Federation, 32 Vavilova St., Moscow 119991

V. V. Semenova

V.A. Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: zarui@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-9705-1001
Russian Federation, 32 Vavilova St., Moscow 119991

T. V. Nasedkina

V.A. Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: zarui@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-2642-4202
Russian Federation, 32 Vavilova St., Moscow 119991

References

Supplementary files