Oporno
Oporno
ść
ść
wielolekowa
wielolekowa
i kliniczne
i kliniczne
znaczenie
znaczenie
polimorfizm
polimorfizm
ó
ó
w
w
Przemysław M. Mrozikiewicz
POZNAŃ
Oporno
Oporno
ść
ść
wielolekowa
wielolekowa
i kliniczne
i kliniczne
znaczenie
znaczenie
polimorfizm
polimorfizm
ó
ó
w
w
Przemysław M. Mrozikiewicz
POZNAŃ
Główną przyczyną oporności wielolekowej jest nadekspresja
pewnych białek transportujących leki (transportery MDR)
w błonie plazmatycznej opornych komórek
Genetycznym podłożem oporności komórek nowotworowych
wobec cytostatyków jest utrata zdolności do indukcji
apoptozy
MDR - multidrug resistance
Oporność wielolekowa
polegająca na oporności komórek
nowotworowych
na
szereg
leków
stosowanych
w chemioterapii stanowi poważny problem kliniczny
i jest zjawiskiem wieloczynnikowym
Jest to główny czynnik niepowodzeń w farmakoterapii
nowotworów
Definicja: nabieranie przez komórki jednoczesnej oporności
na wiele strukturalnie niepodobnych leków – chemioterapeutyków, skutkujące
aktywnym transportem cytostatyków na zewnątrz komórek przez
nadprodukowane transportery oporności wielolekowej
efektywność
działania leków (syntetycznych / pochodzenia roślinnego) jest hamowana
ze względu na ograniczoną zdolność przenikania oraz/lub przez szybki proces
usuwania substancji
Definicja:
Definicja:
nabieranie przez komórki jednoczesnej oporności
na wiele strukturalnie niepodobnych leków – chemioterapeutyków, skutkujące
aktywnym transportem cytostatyków na zewnątrz komórek przez
nadprodukowane transportery oporności wielolekowej
efektywność
działania leków (syntetycznych / pochodzenia roślinnego) jest hamowana
ze względu na ograniczoną zdolność przenikania oraz/lub przez szybki proces
usuwania substancji
Oporność wielolekowa może zależeć od :
nadmiernej aktywacji enzymów detoksykacyjnych
zaburzeń w przekierowaniu cyklu komórkowego na szlak
apoptyczny
(np. mutacje w obrębie genu p53, zachwiania
równowaga białek pro- i antyapoptycznych)
nasilonego efluksu ksenobiotyków z komórki docelowej za
pośrednictwem transporterów błonowych
zmniejszonego wychwytu leku ze środowiska zewnętrznego
MDR - multidrug resistance
Lekooporność może być następstwem uwarunkowań:
farmakologicznych:
nieprawidłowe dawkowanie, zmiany metabolizmu,
zmiany dostępności biologicznej leku
komórkowych:
zmiany szybkości wnikania leków do komórki i ich transportu cytoplazma
- jądro komórkowe, zmiany ilości i powinowactwa enzymów docelowych
dla cytostatyków, aktywacja lub inaktywacja związków farmakologicznych
w komórkach nowotworowych, zdolności komórek nowotworowych do
zaburzania regulacji procesu apoptozy, zmiany w procesach naprawy DNA,
możliwość aktywnego usuwania cytostatyków z komórki przez białka
transportowe w błonie
Ostatni z mechanizmów jest najlepiej poznany – podwyższona ekspresją
białek transportowych jest uznawana za czynnik oporności nowotworów
na cytostatyki.
MDR - multidrug resistance
Mechanizmy komórkowe lekooporności
Rozw
Rozw
ó
ó
j zjawiska
j zjawiska
-
-
postulowane mechanizmy:
postulowane mechanizmy:
aktywacja bia
aktywacja bia
ł
ł
ek
ek
transmembranowych
transmembranowych
transportuj
transportuj
ą
ą
cych substancje
cych substancje
chemiczne
chemiczne
(
(białka transportujące - zmniejszenie napływu lub
zwiększenie usuwania leku z wnętrza komórki, aktywne usuwanie
cytostatyków)
aktywacja enzym
aktywacja enzym
ó
ó
w systemu
w systemu
detoksyfikacji glutationu
detoksyfikacji glutationu
z
(zmniejszenia aktywności lub inaktywacja leku w komórce)
zmiany w genach lub bia
zmiany w genach lub bia
ł
ł
kach w
kach w
łą
łą
czonych w kontrol
czonych w kontrol
ę
ę
procesu
procesu
apoptozy
apoptozy
(zw
(zw
ł
ł
aszcza p53 oraz
aszcza p53 oraz
Bcl
Bcl
-
-
2)
2)
zmiany w białkach komórkowych będących celem dla
chemioterapeutyku
modyfikacje mechanizmów naprawy DNA po polekowych
uszkodzeniach
Typy powstawania oporności
Oporność wielolekową nowotworu związaną z nadekspresją P-gp można
w zależności od mechanizmu jej powstawania podzielić na 3 typy:
Pierwotna
nasilona konstytutywna ekspresja
MDR w komórkach w wyniku:
zróżnicowanego charakteru
tkanki, z której wywodzi się
nowotwór
zmian ekspresji genu
represyjnego dla genu MDR
Nabyta
w komórkach nowotworowych pierwotnie
wrażliwych na chemioterapię w wyniku:
rozwoju subpopulacji zmutowanych
komórek
cechujących się nadekspresją P-gp
Przejściowa (indukowana)
w komórkach nowotworowych pierwotnie wrażliwych na leki, które
pod wpływem chemioterapii indukują nasiloną ekspresję MDR
Próby zniesienia oporności wielolekowej
w nowotworach
stosowanie
stosowanie
„
„
chemouczulaczy
chemouczulaczy
”
”
(modulatory MDR)
(modulatory MDR)
-
-
inhibicja
inhibicja
funkcjonowania pomp transporter
funkcjonowania pomp transporter
ó
ó
w MDR, zmniejszenie
w MDR, zmniejszenie
wyrzutu lek
wyrzutu lek
ó
ó
w z kom
w z kom
ó
ó
rki (inhibicja konkurencyjna) np.
rki (inhibicja konkurencyjna) np.
blokery
blokery
kana
kana
ł
ł
ó
ó
w wapniowych, antagoni
w wapniowych, antagoni
ś
ś
ci
ci
kamoduliny
kamoduliny
,
,
peptydy
hydrofobowe,
antybiotyki,
inhibitory
peptydy
hydrofobowe,
antybiotyki,
inhibitory
kinazy
kinazy
bia
bia
ł
ł
kowej, pochodne hormon
kowej, pochodne hormon
ó
ó
w i
w i
flawonoidy
flawonoidy
przeszkoda:
przeszkoda:
wysokie dawki i dzia
wysokie dawki i dzia
ł
ł
anie niepo
anie niepo
żą
żą
dane
dane
siRNA
siRNA
–
–
wy
wy
łą
łą
czanie gen
czanie gen
ó
ó
w, degradacja
w, degradacja
transkryptu
transkryptu
rybozymy
rybozymy
–
–
wyciszanie gen
wyciszanie gen
ó
ó
w docelowych na poziomie
w docelowych na poziomie
mRNA
mRNA
Transportery MDR
Za występowanie MDR u ludzi odpowiadają głównie
zmiany poziomu ekspresji oraz polimorfizm genów
kodujących następujące białka
Za występowanie MDR u ludzi odpowiadają głównie
zmiany poziomu ekspresji oraz polimorfizm genów
kodujących następujące białka
transportery SLC (ang. solute
carrier family): Oatp1a4, Oatp1a5,
Oatp1c1, Oatp2
MDR1 (glikoproteina P = P-gp)
białka związane z opornością
wielolekową (MRP1 i MRP2
– ang. multidrug resistance-
associated proteins)
Geny transporterów ABC
człowiek – 49 genów, mysz – 51 genów, drożdże – 31 genów
Większość białek oporności lekowej należy do nadrodziny ABC
(ATP-binding cassette)
Zestawienie wybranych transporterów
z rodziny ABC i białka LRP
Inne czynniki warunkujące oporność
wielolekową
S
S
-
-
transferaza glutationu
transferaza glutationu
–
–
w nowotworach podwy
w nowotworach podwy
ż
ż
szony
szony
poziom
poziom
izoformy
izoformy
GST
GST
π
π
o lokalizacji j
o lokalizacji j
ą
ą
drowej
drowej
(rak szyjki macicy, rak j
(rak szyjki macicy, rak j
ą
ą
dra, rak jajnika, rak jelita
dra, rak jajnika, rak jelita
grubego)
grubego)
–
–
wysoka ekspresja towarzyszy nowotworom
wysoka ekspresja towarzyszy nowotworom
odpornym na:
odpornym na:
doksorubicyn
doksorubicyn
ę
ę
,
,
cisplatyn
cisplatyn
ę
ę
, zwi
, zwi
ą
ą
zki
zki
alkiluj
alkiluj
ą
ą
ce
ce
Topoizomeraza
Topoizomeraza
II
II
α
α
–
–
hamowana aktywnymi zwi
hamowana aktywnymi zwi
ą
ą
zkami
zkami
cytotoksycznymi:
cytotoksycznymi:
aktynomycyna
aktynomycyna
D,
D,
antracykliny
antracykliny
,
,
epipodofilotoksyny
epipodofilotoksyny
,
,
mitoksantron
mitoksantron
,
,
etopozyd
etopozyd
i
i
amsakryna
amsakryna
Genetyczny polimorfizm
Genetyczny polimorfizm
–
–
przyk
przyk
ł
ł
ady
ady
Genetyczny polimorfizm – kliniczne
następstwa
Genetyczny polimorfizm – kliniczne
następstwa
Polimorfizm
Lek
Kliniczne następstwa upośledzonego
metabolizmu
TPMT
TPMT
Merkaptopuryna
Merkaptopuryna
Tio
Tio
g
g
uanina
uanina
Azatiopryna
Azatiopryna
Hamowanie czynno
Hamowanie czynno
ś
ś
ci szpiku kostnego,
ci szpiku kostnego,
mielosupresja
mielosupresja
DPD
DPD
Fluorouracyl
Fluorouracyl
Zwi
Zwi
ę
ę
kszona toksyczno
kszona toksyczno
ść
ść
leku,
leku,
mielosupresja
mielosupresja
,
,
zaburzenia czynno
zaburzenia czynno
ś
ś
ci uk
ci uk
ł
ł
adu nerwowego
adu nerwowego
i przewodu pokarmowego
i przewodu pokarmowego
UGT1A1
UGT1A1
Irynotekan
Irynotekan
Leukopenia,
Leukopenia,
ma
ma
ł
ł
op
op
ł
ł
ytkowo
ytkowo
ść
ść
, dzia
, dzia
ł
ł
anie
anie
toksyczne
toksyczne
CYP2D6
CYP2D6
Tamoksyfen
Tamoksyfen
Brak aktywno
Brak aktywno
ś
ś
ci przeciwnowotworowej
ci przeciwnowotworowej
MDR1 (C3435T)
MDR1 (C3435T)
Digoksyna
Digoksyna
Objawy toksyczne
Objawy toksyczne
digoksyny
digoksyny
, konieczno
, konieczno
ść
ść
zmniejszenia dawki po podaniu doustnym
zmniejszenia dawki po podaniu doustnym
Genetyczny polimorfizm – kliniczne
następstwa
Genetyczny polimorfizm
Genetyczny polimorfizm
–
–
kliniczne
kliniczne
nast
nast
ę
ę
pstwa
pstwa
Polimorfizm
Lek
Kliniczne następstwa upośledzonego
metabolizmu
NAT2
NAT2
Izoniazyd
Izoniazyd
Ryzyko
Ryzyko
tocznia
tocznia
uk
uk
ł
ł
adowego, neuropatii obwodowej
adowego, neuropatii obwodowej
–
–
wolny
wolny
acetylator
acetylator
Ryzyko zapalenia w
Ryzyko zapalenia w
ą
ą
troby
troby
–
–
szybki
szybki
acetylator
acetylator
CYP2D6
CYP2D6
Enkainid
Enkainid
Ma
Ma
ł
ł
a skuteczno
a skuteczno
ść
ść
lecznicza, konieczno
lecznicza, konieczno
ść
ść
zwi
zwi
ę
ę
kszenia dawki leku upo
kszenia dawki leku upo
ś
ś
ledzenie tworzenia
ledzenie tworzenia
aktywnego metabolitu dzia
aktywnego metabolitu dzia
ł
ł
aj
aj
ą
ą
cego 10
cego 10
-
-
krotnie
krotnie
silniej
silniej
przeciwarytmicznie
przeciwarytmicznie
od zwi
od zwi
ą
ą
zku macierzystego.
zku macierzystego.
CYP2D6
CYP2D6
K
K
odeina
odeina
Tramadol
Tramadol
Upo
Upo
ś
ś
ledzenie tworzenia metabolitu
ledzenie tworzenia metabolitu
–
–
morfiny,
morfiny,
dzia
dzia
ł
ł
aj
aj
ą
ą
cego przeciwb
cego przeciwb
ó
ó
lowo.
lowo.
Zahamowanie wytwarzania aktywnego metabolitu
Zahamowanie wytwarzania aktywnego metabolitu
CYP2C9
CYP2C9
Warfaryna
Warfaryna
Nasilone krwawienia, niebezpiecze
Nasilone krwawienia, niebezpiecze
ń
ń
stwo krwotok
stwo krwotok
ó
ó
w
w
VKORC1
VKORC1
Warfaryna
Warfaryna
Ryzyko krwawie
Ryzyko krwawie
ń
ń
Metaboliczna aktywacja tamoksyfenu
Metaboliczna aktywacja
Metaboliczna aktywacja
tamoksyfenu
tamoksyfenu
Dezentje et al., Clin Cancer Res 2009; 15:15-25
Genetyczny wariant
Genetyczny wariant
SSRI
SSRI
Leki zaaprobowane przez FDA
i aspekt
i aspekt
farmakogenomiczny
farmakogenomiczny
Leki, dla których opracowano testy
farmakogenomiczne zaakceptowane
przez FDA:
Abakawir (Ziagen) i
HLA-B*5701
Atorwastatyna (Lipitor)
Azatiopryna (Imuran) i
TPMT
Karbamazepina (Tegretol) i
HLA-B*1502
Cetuksymab (Erbitux) i
EGFR
Klopidogrel (Plavix) i
CYP2C19
Dasatynib (Sprycel) i
BCR-ABL
Imatynib (Gleevec) i
BCR-ABL
Irynotekan (Camptosar) i
UGT1A1
Panitumumab (Vectibix) i
KRAS
Raspurikaza (Elitek) i
G6PD
Trastuzumab (Herceptin) i
ERBB2 (HeR2
)
Kwas walproinowy (Stavzor)
Warfaryna (Coumadin) i
CYP2C9, VKORC1
Leki, do których opracowywane
są testy farmakogenomiczne
(zgłoszone do FDA):
Inhibitory reduktazy HMG-CoA
Fenytoina
Czynnik V Leiden, Protrombina,
MTHFR - polimorfizmy
T
T
rombofilia
rombofilia
z
z
aburzenia uk
aburzenia uk
ł
ł
adu hemostazy powoduj
adu hemostazy powoduj
ą
ą
ce zwi
ce zwi
ę
ę
kszon
kszon
ą
ą
tendencj
tendencj
ę
ę
do
do
powstawania
powstawania
zmian zakrzepowych
zmian zakrzepowych
-
-
wrodzona
wrodzona
-
-
nabyta
nabyta
Najczęstsze przyczyny trombofilii wrodzonej
>80 mutacji
0,00
2
Egeberg i wsp., 1965
Niedobór
antytrombiny III
>100 muta
cji
0,2-1,0
Comp i wsp., 1984
Niedobór białka S
>
160 mutacji
0,2-0,4
Griffin i wsp., 1981
Niedobór białka
C
677C>T
8,0-13,0
Frost i wsp., 1995
MTHFR(TT)
20210G>A
1,7-3,0
Poort i wsp., 1996
Protrombina
1691G>A
4,0-5,0
Bertina i wsp., 1994
Czynnik V Leiden
mutacja
%
autor
czynnik
Rozkład czynnika V prawidłowego
i z mutacją Leiden
Mutacja genu protrombiny
20210G>A
Zlokalizowana na 3`UTR końcu genu FII - mutacja typu
nabycia funkcji (ang.
gain-of-function mutation
)
wzrost stężenia protrombiny we krwi (~20%)
Poort i wsp. Blood, 1996: 3698-703
.
5'UTR
Sekwencja kodująca (Eksony + Introny)
3’UTR
Reduktaza metylenotetrahydrofolianowa
MTHFR
przekształca z udziałem NADPH, 5,10- metylenoTHF
powodując jego redukcję do 5-metyloTHF
pełni kluczową rolę w metaboliźmie homocysteiny