Estudis farmacogenètics en el tractament del càncer colorectal

• Autores: Laia Paré Brunet
• Directores de la Tesis: Francesc González Sastre (dir. tes.), Montserrat Baiget Bastús (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2010
• Idioma: catalán
• Tribunal Calificador de la Tesis: Josep Francesc Nomdedéu Guinot (presid.), Sandra Villegas Hernández (secret.), Amalia Lafuente (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Genética
      • Genética de poblaciones
  • Ciencias médicas
    • Ciencias clínicas
      • Oncología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: DDD
• Resumen

  • Introducción L'Agència Europea del Medicament (AME) ha definit com Farmacogenòmica l'estudi de les variacions en la seqüència de l'ADN o l'ARN i la seva relació amb la resposta als fàrmacs i Farmacogenètica com una part de la farmacogenòmica que estudia la relació entre les diferències en la seqüència de l'ADN i la resposta que presenten els pacients als fàrmacs. Amb la introducció de la farmacogenètica es planteja la substitució del actual sistema assaig i error en la selecció i dosificació dels medicaments per una altra metodologia en la que amb la determinació del genotip del pacient es pugui avaluar quin fàrmac i en quines dosis s'assolirà el balanç més adequat entre el seu nivell d'eficàcia i el risc de provocar reaccions adverses. El càncer colorectal (CCR) és una de les neoplàsies més freqüents. La seva freqüència ha augmentat en els últims anys i constitueix la segona causa de mort per càncer en ambdós sexes. Els fàrmacs més àmpliament utilitzats en el tractament quimioteràpic dels pacients amb càncer de recte són el 5-Fluorouracil (5-FU) i el Oxaliplatí (OXA). Farmacogenètica de les Fluoropirimidines El 5-fluorouracil és un agent quimioteràpic disponible des de fa 60 anys i continua sent un dels fàrmacs més utilitzats en el tractament de tumors sòlids com els càncers colorectal, gàstric, esofàgic, de mama i de cap i coll. La timidilat sintasa és la diana farmacològica del 5-FU. És un enzim citosòlic amb una estructura dimèrica amb dues subunitats idèntiques d'aproximadament 38.5 KDa. La TS té un paper clau en el metabolisme de l'àcid fòlic i catalitza la metilació reductiva de desoxiuridina-5'-monosfosfat (dUMP) a desoxitimidina-5'-monofosfat (dTMP), en presència del cofactor de folats reduïts, metilè-tetrahidrofolat (CH2THF4), que actua com a grup donador de metils. Aquesta reacció és la única font de novo de dTMP, nucleòtid indispensable per a la síntesi d'ADN. El 5-FU forma un complex amb la TS que inhibeix la seva activitat enzimàtica. Existeix una correlació inversa entre l'activitat de la TS i l'eficiència del 5-FU. En la regió promotora del gen de la TS s'han descrit tres polimorfismes funcionals: - El primer d'ells consisteix en un número variable de repeticions en tandem o VNTR (de l'anglès Variable Number of Tandem Repeats) de 28 parells de bases (pb): els al¿lels amb dos (TS*2) i tres (TS*3) repeticions són els més freqüents. En els al¿lels TS*3 existeixen dos USF family E-box consensus elements, mentre que els al¿lels TS*2 contenen només una d'aquestes seqüències a les que s'uneixen factors de transcripció. - El segon polimorfisme descrit per Mandola et al. és un SNP que consisteix en una substitució de G>C en el 12è nucleòtid de la segona repetició en l'al¿lel TS*3. Aquestes substitucions polimòrfiques G>C canvien el residu crític en la seqüència consens de la familia USF E-Box, eliminant o creant el domini d'unió a USF-1 i alterant l'activitat transcripcional. - Recentment s'ha descrit l'existència d'un tercer polimorfisme en la regió promotora molt poc freqüent en l'al¿lel TS*2, que consisteix en un canvi de base de G>C en el 12è nucleòtid de la primera repetició de 28 parells de base (pb). En la regió 3' UTR del gen TS, s'ha descrit un altre polimorfisme freqüent que consisteix en la deleció de 6 pb en la posició 1494 (TTAAAG). La concentració intracel¿lular de 5,10-metilè-tetrahidrofolat (CH2FH4) està regulada per l'activitat de la metilè-tetrahidfrofolat reductasa. Aquest enzim participa en la regulació dels nivells de folat intracel¿lular (essencial per la síntesis de proteïnes i àcids nucleïcs) i catalitza la conversió irreversible de 5,10-metilè-tetrahidrofolat (5,10 CH2FH4) a 5- metiltetrahidrofolat (5, CH3FH4), que actua com a donador de radicals metil. S'han descrit varis polimorfismes en aquest gen. El polimorfisme més freqüent consisteix en la transició de C>T en la posició 677, en l'exó 4 (codó 222), que dóna lloc a una substitució d'alanina per valina en un domini al que se li ha atribuït activitat catalítica. Aquest polimorfisme està associat a una baixa activitat enzimàtica i a valors de folat alterats. El segon polimorfisme més freqüent en el gen MTHFR és la transició de A>C en la posició 1298, en l'exó 7 (Codó 428), que resulta en la substitució d'àcid glutàmic per alanina en un domini proteïc probablement regulador. La variant C també comporta una reducció de l'activitat enzimàtica. La dihidropirimidina deshidrogenasa catalitza el pas inicial en la via del catabolisme de les pirimidines i, per tant, del 5-FU. És un gen molt polimòrfic i s'han descrit fins a 42 mutacions. Aproximadament el 3% de la població són portadors heterozigots i un 0,1% són portadors homozigots de mutacions que inactiven la DPD . En la població occidental la mutació més freqüent consisteix en el canvi d'una G a una A que afecta la seqüència de reconeixement d'splicing de l'intró 14 (IVS14 +1 G>A) i dóna lloc a una deleció de 55 aminoàcids de la proteïna. La DPD transforma la molècula de 5-FU a una forma inactiva, el 5-dihidrofluorouracil (5-FUH2), catabolitzant el 80% del fàrmac administrat (Figura 2). Aquest és el pas limitant del catabolisme d'aquest agent que determina la biodisponibilitat del mateix. Farmacogenètica dels derivats del Platí En els tumors sòlids l'OX s'administra, habitualment, en combinació amb altres fàrmacs com el 5-FU, la gemcitabina, els inhibidors de la topoisomerasa I i els taxans. En càncer colorectal s'ha de destacar la capacitat de l'OX d'induir respostes en combinació amb el 5-FU en tumors amb resistència adquirida a aquest últim. La unió de l'Oxaliplatí amb l'ADN es produeix mitjançant enllaços covalents amb els nitrògens en posició 7 dels anells imidazol de les guanines (G) i adenines (A) de la molècula d'ADN. Les estructures aberrants que es formen poden ser intracatenàries, intercatenàries i en forma de monoadductes Per tal de preservar la integritat de la molècula de l'ADN, les cèl¿lules s'han dotat d'uns mecanismes capaços de reparar el dany que diferents agents li provoquen. Quan l'agent nociu és un fàrmac, com és el cas del OX, es desencadenen dues vies importants de reparació de l'ADN i un mecanisme de destoxificació. Aquestes són la via de reparació per escissió de nucleòtids (NER) i la via de reparació per escissió de bases (BER). Inicien la reparació de l'ADN danyat eliminant els adductes ADN-Oxaliplatí i, per tant, l'activitat antitumoral del OX queda disminuïda. El procés de reparació del ADN pot representar-se com una simfonia d'enzims que funcionen de forma conjunta per reparar les lesions que detecten en l'ADN. Enzims com l'ERCC1, l'ERCC2 (XPD) (NER), XRCC1 (BER) amb funcions interdependents suggereixen que alteracions en qualsevol dels gens que els codifiquen poden afectar la capacitat de reparació del ADN a nivells rellevants des del punt de vista clínic (Lunn RM. et al.2000). En un treball retrospectiu recent (Park DJ, et al, 2003) es demostra que dos polimorfismes (C>T en el codó 118 i C>A en posició 8092) del gen ERCC1 s'associen amb la resposta clínica. En el gen ERCC2 o XPD s'ha descrit que el canvi A>C en el codó 751 té significat farmacogenètic. En el gen XRCC1 (Stoehlmacher J, et al, 2001), s'ha analitzat el paper de la substitució A>C en el codó 399 (Arg399Gln) i s'han obtingut resultats poc concloents (Lenz HJ, et al, 2002). Un altre mecanisme per prevenir el dany que provoquen els derivats del platí és la destoxificació d'aquests a través d'enzims metabolitzadors de fase II, com les glutatió-S-transferases (GST). Dels polimorfismes descrits en aquest gen, el més estudiat és la substitució A>G en la posició 313 dins de l'exó 5, que comporta un canvi d'aminoàcid Ile105Val. El genotip Val/Val s'ha considerat favorable en relació amb la mortalitat en els malalts tractats amb Oxaliplatí. HIPOTESIS I OBJECTIUS Els estudis farmacogenètics plantegen la utilització dels coneixements derivats dels estudis genòmics per tal que els pacients es puguin sotmetre a tractaments farmacològics més eficaços i menys tòxics. Aquests estudis tenen una especial rellevància en el camp de l'oncologia, ja que els tractaments quimioradioteràpics es caracteritzen per tenir una finestra terapèutica molt estreta que fa difícil establir l'equilibri entre l'increment de la dosi (per millorar l'eficàcia) i l'aparició d'efectes adversos. La hipòtesi d'aquest treball és que la utilització de marcadors moleculars capaços de predir la toxicitat i/o la resposta al tractament farmacològic de pacients amb càncer colorectal avançat facilitarà el disseny de pautes terapèutiques personalitzades. Els objectius d'aquest treball són: - Analitzar l'associació de la resposta clínica i l'aparició d'efectes adversos del tractament amb 5-FU amb el patró de polimorfismes/mutacions dels gens relacionats amb la via metabòlica de síntesis de folats (TS, MTHFR, DPD). - Analitzar l'associació de la resposta clínica i l'aparició d'efectes adversos de la quimioteràpia amb derivats del platí amb el patró de polimorfismes en gens relacionats amb els mecanismes de reparació de l'ADN: via de reparació NER (genes ERCC1 i XPD) i via de reparació BER (XRCC1). - La resposta clínica a la quimioteràpia amb derivats de platí s'analitzarà, també, en relació amb el polimorfisme de la GSTP1. CONCLUSIONS Pel que fa a l'estudi de la relació de la resposta clínica i l'aparició d'efectes adversos del tractament amb 5-FU en pacients amb CCR avançat i el patró de polimorfismes/mutacions dels gens relacionats amb la via metabòlica de la síntesis de folats, les conclusions d'aquesta tesi són: 1. El nombre de llocs d'unió de factors de transcripció de la regió 5' no traduïda del gen de la Timidilat Sintasa és un marcador farmacogenètic de l'eficàcia del tractament amb 5-FU. 2. No s'ha evidenciat una associació entre els polimorfismes del gen de la Metilentetrahidrofolat reductasa (C677T i A1298C) i la toxicitat relacionada amb l'administració de 5-FU. 3. Existeix una associació estadísticament significativa entre el genotip A1298C del gen de la Metilentetrahidrofolat reductasa i la supervivència global en les dones tractades amb 5-FU. 4. Ni els reordenaments genòmics en el gen de la Dihidropirimidina deshidrogenasa, ni la presència de la mutació IVS14 +1 G>A tenen un paper rellevant en el desenvolupament d'efectes adversos associats amb el tractament amb 5-FU. Pel que fa a l'estudi de la relació de la resposta i de la toxicitat del tractament amb derivats del platí en pacients amb CCR avançat amb el patró de polimorfismes en gens relacionats amb els mecanismes de reparació de l'ADN de les vies de reparació NER i BER, les conclusions són: - Via NER: 1. El polimorfisme C118T del gen de reparació per escissió del grup de complementació creuada 1 és un bon marcador pronòstic que avalua la resposta i la supervivència en pacients amb CCR tractats amb règims OX/5-FU. 2. El polimorfisme Lys751Gln del gen xeroderma pigmentosa grup D és un marcador pronòstic que avalua la resposta i la supervivència global en pacients tractats amb derivats del platí. - Via BER: 1. No es demostra una associació entre els tres polimorfismes del gen de reparació per raigs X del grup de complementació creuada 1 i els paràmetres clínics que defineixen la remissió clínica i la supervivència. Pel que fa a l'estudi de la resposta a la quimioteràpia amb derivats de platí en pacients amb CCR avançat en relació amb el polimorfisme de la Glutatió-S-transferasa, la conclusió és: 1. No es demostra associació significativa entre el polimorfisme Ile105Val d'aquest gen i la neurotoxicitat induïda pel tractament amb oxaliplatí.