Генетические полиморфизмы как предикторы токсичности метотрексата: обзор литературы
https://doi.org/10.17650/1818-8346-2024-19-2-26-33
Аннотация
Введение. Большим достижением в лечении высокоагрессивных неходжкинских лимфом и острого лимфобластного лейкоза стало включение в протоколы терапии высокодозного (1000–5000 мг/м2) метотрексата. Подобный подход позволил существенно повысить показатели многолетней выживаемости больных, но оказался сопряжен с токсичностью лечения, требующей проведения сопроводительной терапии. Поиск факторов, которые могли бы предопределить развитие токсичности, позволил выделить гены, участвующие в метаболизме (например, MTHFR) или транспорте (SLCO1B1) метотрексата. Дальнейший анализ метаболизма метотрексата, определение дополнительных генов, участвующих в элиминации этого препарата, позволят более эффективно профилактировать и лечить токсические осложнения, сопряженные с противоопухолевыми эффектами метотрексата.
Цель исследования – изучение генетических полиморфизмов ферментов, участвующих в метаболизме метотрексата, и ассоциированной с ними токсичности при лечении острого лимфобластного лейкоза и неходжкинских лимфом у детей.
Материалы и методы. Проведен анализ данных в специализированных медицинских базах PubMed, Scopus, Web of Science, Frontiers, Google Scholar с 2001 по 2024 г. Результаты. Основными предикторами токсичности при использовании высокодозного метотрексата являются полиморфизмы генов MTHFR, SLCO1B1 и ARID5B.
Заключение. Несмотря на противоречивые данные, представленные в литературе, следует принимать во внимание обнаруживаемые полиморфизмы при проведении лечения высокодозным метотрексатом и своевременно выполнять сопроводительную терапию, направленную на предотвращение выраженной токсичности.
Об авторах
Г. А. РаджабоваРоссия
119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2
Т. Т. Валиев
Россия
Валиев Тимур Теймуразович.
119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2; 115522 Москва, Каширское шоссе, 24
Ю. Е. Рябухина
Россия
143081 Московская обл., д. Лапино, 1-е Успенское шоссе, 111
М. И. Савельева
Россия
150000 Ярославль, ул. Революционная, 5
Ш. П. Абдуллаев
Россия
125993 Москва, ул. Баррикадная, 2/1, стр. 1
О. Д. Гурьева
Россия
115522 Москва, Каширское шоссе, 24
П. А. Зейналова
Россия
119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2; 143081 Московская обл., д. Лапино, 1-е Успенское шоссе, 111
Список литературы
1. Rocha J.M., Xavier S.G., de Lima Souza M.E. et al. Current strategies for the detection of minimal residual disease in childhood acute lymphoblastic leukemia. Mediterr J Hematol Infect Dis 2016;8(1):e2016024. DOI: 10.4084/MJHID.2016.024
2. World Health Organization (WHO). International Agency for Research on Cancer 2023. GLOBOCAN 2020: Estimated number of new cases and deaths in 2020, World, both sexes, ages 0–19. Available at: https://gco.iarc.fr.
3. Hunger S.P., Mullighan C.G. Acute lymphoblastic leukemia in children. N Engl J Med 2015;373(16):1541–52. DOI: 10.1056/nejmra1400972
4. Pui C.H., Evans W.E. A 50-year journey to cure childhood acute lymphoblastic leukemia. Semin Hematol 2013;50(3):185–96. DOI: 10.1053/j.seminhematol.2013.06.007
5. Frei E., Freireich E.J., Gehan E. et al. Studies of sequential and combination antimetabolite therapy in acute leukemia: 6-mercaptopurine and methotrexate. Blood 1961;18(4):431–54.
6. Pavlovic S., Kotur N., Stankovic B. et al. Pharmacogenomic and pharmacotranscriptomic profiling of childhood acute lymphoblastic leukemia: Paving the way to personalized treatment. Genes 2019;10(3):E191. DOI: 10.3390/genes10030191
7. Gervasini G., Vagace J.M. Impact of genetic polymorphisms on chemotherapy toxicity in childhood acute lymphoblastic leukemia. Front Genet 2012;3:249. DOI: 10.3389/fgene.2012.00249
8. Moriyama T., Relling M.V., Yang J.J. Inherited genetic variation in childhood acute lymphoblastic leukemia. Blood 2015;125(26):3988–995. DOI: 10.1182/blood-2014-12-580001
9. Кулева С.А., Иванова С.В., Новик А.В. и др. Использование активных методов детоксикации при замедленной элиминации МТХ после высокодозной инфузии у ребенка с остеогенной саркомой: клиническое наблюдение. Российский журнал детской гематологии и онкологии 2017;4(3)58–63. DOI: 10.17650/2311-1267-2017-4-3-58-63
10. Mikkelsen T.S., Thorn C.F., Yang J.J. et al. PharmGKB summary: methotrexate pathway. Pharmacogenet Genomics 2011;21(10): 679–86. DOI: 10.1097/FPC.0b013e328343dd93
11. Yang L., Wu H., Gelder T.V. et al. SLCO1B1 rs4149056 genetic polymorphism predicting methotrexate toxicity in Chinese patients with non-Hodgkin lymphoma. Pharmacogenomics 2017;18(17):1557–62. DOI: 10.2217/pgs-2017-0110
12. Singh R.K., van Haandel L., Kiptoo P. et al. Methotrexate disposition, anti-folate activity and efficacy in the collagen-induced arthritis mouse model. Eur J Pharmacol 2019;853:264–74. DOI: 10.1016/j.ejphar.2019.03.052
13. Tukukino C., Wallerstedt S.M. Drug information centre queries and responses about drug interactions over 10 years – a descriptive analysis. Basic Clin Pharmacol Toxicol 2020;126(1):65–74. DOI: 10.1111/bcpt.13294
14. He H.R., Liu P., He G.H. et al. Association between reduced folate carrier G80A polymorphism and methotrexate toxicity in childhood acute lymphoblastic leukemia: A meta-analysis. Leuk Lymphoma 2014;55(12):2793–800. DOI: 10.3109/10428194.2014.898761
15. Gomez-Gomez Y., Organista-Nava J., Villanueva-Flores F. et al. Association between the 5, 10-MTHFR 677C>T and RFC1 80G>A polymorphisms and acute lymphoblastic leukemia. Arch Med Res 2019;50(4):175–80. DOI: 10.1016/j.arcmed.2019.07.010
16. Chiusolo P., Giammarco S., Bellesi S. et al. The role of MTHFR and RFC1 polymorphisms on toxicity and outcome of adult patients with hematological malignancies treated with high-dose methotrexate followed by leucovorin rescue. Cancer Chemother. Pharmacol 2012;69(3):691–6. DOI: 10.1007/s00280-011-1751-4
17. Cwiklinska M., Czogala M., Kwiecinska K. et al. Polymorphisms of SLC19A1 80G>A, MTHFR 677C>T, and tandem TS repeats influence pharmacokinetics, acute liver toxicity, and vomiting in children with acute lymphoblastic leukemia treated with high doses of methotrexate. Front Pediatr 2020;8:307. DOI: 10.3389/fped.2020.00307
18. Gregers J., Christensen I.J., Dalhoff K. et al. The association of reduced folate carrier 80G>A polymorphism to outcome in childhood acute lymphoblastic leukemia interacts with chromosome 21 copy number. Blood 2010;115:4671–7. DOI: 10.1182/blood-2010-01-256958
19. Rudin S., Marable M., Huang R.S. The promise of pharmacogenomics in reducing toxicity during acute lymphoblastic leukemia maintenance treatment. Genomics Proteomics Bioinformatics 2017;15(2):82–93. DOI: 10.1016/j.gpb.2016.11.003
20. Ferrari M., Guasti L., Maresca A. et al. Association between statin-induced creatine kinase elevation and genetic polymorphisms in SLCO1B1, ABCB1 and ABCG2. Eur J Clin Pharmacol 2014;70(5):539–47. DOI: 10.1007/s00228-014-1661-6
21. Treviño L.R., Shimasaki N., Yang W. et al. Germline genetic variation in anorganic anion transporter polypeptide associated with methotrexate pharmacokinetics and clinical effects. J Clin Oncol 2009;27(35):5972–8. DOI: 10.1200/JCO.2008.20.4156
22. Tirona R.G., Leake B.F., Merino G. et al. Polymorphisms in OATP-C: identification of multiple allelic variants associated with altered transport activity among European- and African-Americans. J Biol Chem 2001;276(38):35669–75. DOI: 10.1074/jbc.M103792200
23. Van de Steeg E., van der Kruijssen C.M., Wagenaar E. et al. Methotrexate pharmacokinetics in transgenic mice with liver-specific expression of human organic anion-transporting polypeptide 1B1 (SLCO1B1). Drug Metab Dispos 2009;37(2): 277–81. DOI: 10.1124/dmd.108.024315
24. Смирнов Л.П. АТФ-связывающие транспортные белки семейства ABC (ATP-binding cassette transporters, ABC). Номенклатура, структура, молекулярное разнообразие, функция, участие в функционировании системы биотрансформации ксенобиотиков. Труды Карельского научного центра РАН 2020;(3):5–19.
25. Juliano R.L., Ling V. A surface glycoprotein modulating drug permeability in Chinese hamster ovary cell mutants. Biochim Biophys Acta 1976;455(1):152–62. DOI: 10.1016/0005-2736(76)90160-7
26. Ni L.N., Li J.Y., Miao K.R. et al. Multidrug resistance gene (MDR1) polymorphisms correlate with imatinib response in chronic myeloid leukemia. Med Oncol 2011;28(1):265–9. DOI: 10.1007/s12032-010-9456-9
27. Клиническая фармакология для педиатров: учебник. Под ред. Е.В. Ших, В.Н. Дроздова. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2021. 1008 с.
28. Kimchi-Sarfaty C., Oh J.M., Kim I.W. et al. A “silent” polymorphism in the MDR1 gene changes substrate specificity. Science 2007;315(5811):525–8. DOI: 10.1126/science.1135308
29. Sheng X., Zhang L., Tong N. et al. MDR1 C3435T polymorphism and cancer risk: a meta-analysis based on 39 case-control studies. Mol Biol Rep 2012;39(7):7237–49. DOI: 10.1007/s11033-012-1554-7
30. Wang J., Wang B., Bi J. et al. MDR1 gene C3435T polymorphism and cancer risk: a meta-analysis of 34 case-control studies. J Cancer Res Clin Oncol 2012;138(6):979–8. DOI: 10.1007/s00432-012-1171-9
31. Karathanasis N.V., Choumerianou D.M., Kalmanti M. Gene polymorphisms in childhood ALL. Pediatr Blood Cancer 2009;52(3):318–23. DOI: 10.1002/pbc.21825
32. Faganel Kotnik B., Grabnar I., Bohanec Grabar P. et al. Association of genetic polymorphism in the folate metabolic pathway with methotrexate pharmacokinetics and toxicity in childhood acute lymphoblastic leukaemia and malignant lymphoma. Eur J Clin Pharmacol 2011;67(10):993–1006. DOI: 10.1007/s00228-011-1046-z
33. Ma C.X., Sun Y.H., Wang H.Y. ABCB1 polymorphisms correlate with susceptibility to adult acute leukemia and response to high-dose methotrexate. Tumor Biol 2015;36:7599–606. DOI: 10.1007/s13277-015-3403-5
34. Van der Straaten R.J., Wessels J.A., De Vries-Bouwstra J.K. et al. Exploratory analysis of four polymorphisms in human GGH and FPGS genes and their effect in methotrexate-treated rheumatoid arthritis patients. Pharmacogenomics 2007;8(2):141–50. DOI: 10.2217/14622416.8.2.141
35. Sharma S., Das M., Kumar A. et al. Interaction of genes from influx-metabolism-efflux pathway and their influence on methotrexate efficacy in rheumatoid arthritis patients among Indians. Pharmacogenet Genomics 2008;18(12):1041–9. DOI: 10.1097/fpc.0b013e328311a8fd
36. Sharma S., Das M., Kumar A. et al. Purine biosynthetic pathway genes and methotrexate response in rheumatoid arthritis patients among north Indians. Pharmacogenet Genomics 2009;19(10): 823–8. DOI: 10.1097/fpc.0b013e328331b53e
37. Liu S.G., Gao C., Zhang R.D. et al. FPGS rs1544105 polymorphism is associated with treatment outcome in pediatric B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia. Cancer Cell Int 2013;29(13):107. DOI: 10.1186/1475-2867-13-107
38. Wang S.M., Sun L.L., Zeng W.X. 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. DOI: 10.1007/s00280-014-2507-8
39. Jekic B., Vejnovic D., Milic V. et al. Association of 63/91 length polymorphism in the DHFR gene major promoter with toxicity of methotrexate in patients with rheumatoid arthritis. Pharmacogenomics 2016;17(15):1687–91. DOI: 10.2217/pgs-2016-0090
40. Koomdee N., Hongeng S., Apibal S., Pakakasama S. Association between polymorphisms of dihydrofolate reductase and gamma glutamyl hydrolase genes and toxicity of high dose methotrexate in children with acute lymphoblastic leukemia. Asian Pac J Cancer Prev 2012;13(7):3461–4. DOI: 10.7314/apjcp.2012.13.7.3461
41. Ongaro A., De Mattei M., Della Porta M.G. et al. Gene polymorphisms in folate metabolizing enzymes in adult acute lymphoblastic leukemia: effects on methotrexate-related toxicity and survival. Haematologica 2009;94(10):1391–8. DOI: 10.3324/haematol.2009.008326
42. Ceppi F., Gagné V., Douyon L. et al. DNA variants in DHFR gene and response to treatment in children with childhood B ALL: revisited in AIEOP-BFM protocol. Pharmacogenomics 2018;19(2):105–12. DOI: 10.2217/pgs-2017-0153
43. Девальд И.В., Ходус Е.А., Хромова Е.Б. и др. Аллельные полиморфизмы гена тимидилатсинтазы и их гаплотипы как предикторы ответа на метотрексат у больных ревматоидным артритом. Научно-практическая ревматология 2019;57(2):149–53. DOI: 10.14412/1995-4484-2019-149-53
44. Chen Y., Shen Z. Gene polymorphisms in the folate metabolism and their association with MTX-related adverse events in the treatment of ALL. Tumor Biol 2015;36(7):4913–21. DOI: 10.1007/s13277-015-3602-0
45. Oosterom N., Berrevoets M., den Hoed M.A.H. et al. The role of genetic polymorphisms in the thymidylate synthase (TYMS) gene in methotrexate-induced oral mucositis in children with acute lymphoblastic leukemia. Pharmacogenet Genomics 2018;28(10):223–9. DOI: 10.1097/FPC.0000000000000352
46. Kodidela S., Suresh Chandra P., Dubashi B. Pharmacogenetics of methotrexate in acute lymphoblastic leukaemia: why still at the bench level? Eur J Clin Pharmacol 2014;70:253–60. DOI: 10.1007/s00228-013-1623-4
47. 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. DOI: 10.21037/tp-22-671
48. 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 2012;13(6):498–506. DOI: 10.1038/tpj.2012.44
49. Huang L., Tissing W.J., de Jonge R. et al. Polymorphisms in folate-related genes: association with side effects of high-dose methotrexate in childhood acute lymphoblastic leukemia. Leukemia 2008;22(9):1798–800. DOI: 10.1038/leu.2008.66
50. Zhao M., Liang L., Ji L. et al. MTHFR gene polymorphisms and methotrexate toxicity in adult patients with hematological malignancies: a meta-analysis. Pharmacogenomics 2016;17(9):1005–17. DOI: 10.2217/pgs-2016-0004
51. 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. DOI: 10.3389/fonc.2021.759805
52. Ojha R.P., Gurney J.G. Methylenetetrahydrofolate reductase C677T and overall survival in pediatric acute lymphoblastic leukemia: a systematic review. Leuk Lymphoma 2014;55(1):67–73. DOI: 10.3109/10428194.2013.792336
53. Zhao X., Qian M., Goodings C. et al. Molecular mechanisms of ARID5B-mediated genetic susceptibility to acute lymphoblastic leukemia. J Natl Cancer Inst 2022;114(9):1287–95. DOI: 10.1093/jnci/djac101
54. Xu H., Zhao X., Bhojwani D. et al. ARID5B influences antimetabolite drug sensitivity and prognosis of acute lymphoblastic leukemia. Clin Cancer Res 2020;26(1):256–64. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-19-0190
55. Csordas K., Lautner-Csorba O., Semsei A.F. et al. Associations of novel genetic variations in the folate-related and ARID5B genes with the pharmacokinetics and toxicity of high-dose methotrexate in paediatric acute lymphoblastic leukaemia. Br J Haematol 2014;166(3):410–20. DOI: 10.1111/bjh.12886
56. Zhang L.F., Ma Y., Li L. et al. Correlation between ARID5B gene SNP and MTX resistance in children with ALL. Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi 2023;31(2):333–7. DOI: 10.19746/j.cnki.issn.1009-2137.2023.02.004
57. Hoffman J.M., Haidar C.E., Wilkinson M.R. et al. PG4KDS: a model for the clinical implementation of pre-emptive pharmacogenetics. Am J Med Genet C Semin Med Genet 2014;166C(1):45–55. DOI: 10.1002/ajmg.c.31391
Рецензия
Для цитирования:
Раджабова Г.А., Валиев Т.Т., Рябухина Ю.Е., Савельева М.И., Абдуллаев Ш.П., Гурьева О.Д., Зейналова П.А. Генетические полиморфизмы как предикторы токсичности метотрексата: обзор литературы. Онкогематология. 2024;19(2):26-33. https://doi.org/10.17650/1818-8346-2024-19-2-26-33
For citation:
Radzhabova G.A., Valiev T.T., Ryabukhina Yu.E., Savelyeva M.I., Abdullaev Sh.P., Gurieva O.D., Zeynalova P.A. Genetic polymorphisms as predictors of methotrexate toxicity: literature review. Oncohematology. 2024;19(2):26-33. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/1818-8346-2024-19-2-26-33