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