Thymidylatsyntasepolymorfismer som en forudsigelse af toksicitet til 5-fluorouracil-baseret kemoterapi i trin III tyktarmskræft

Hypotese:

For nylig har thymidylatsyntasegenets promotor vist sig at være polymorf med varierende antal tandemgentagelser på 28 basepar i længden. Disse polymorfier er blevet forbundet med tumorrespons på behandling med fluoropyrimidiner. Forskerne antager, at polymorfismer i thymidylatsyntase (TS)-genets promotorregion er forbundet med toksicitet fra 5-fluorouracil (5FU)/leucovorin (LV) behandling, specifikt udvikling af myelosuppression og diarré. Forskerne antager, at en polymorfi i methylentetrahydrofolatreduktase (MTHFR) også er forbundet med toksicitet og effektivitet af 5FU/LV-behandling. Forskerne spekulerer i, at MTHFR-polymorfien kun bliver klinisk signifikant ved at stratificere patienter med TS-promotorpolymorfismer.

Mål:

1. For at bestemme, om polymorfier i thymidylatsyntases promotorregion er forbundet med udvikling af generel toksicitet, diarré, neutropeni eller mucositis hos patienter behandlet med 5FU/LV.
2. For at bestemme, om en polymorfi i methylentetrahydrofolatreduktase (MTHFR) er forbundet med udvikling af generel toksicitet, diarré, neutropeni eller mucositis hos patienter behandlet med 5FU/LV

Baggrund og betydning:

5-fluorouracil (5FU) er en potent antimetabolit, der er den aktuelt accepterede adjuverende behandling for tyktarmskræft. Desuden bruges 5FU til behandling af hoved- og halskræft, brystkræft og mavekræft. I 1985 demonstrerede Takeishi et al, at thymidylatsyntasens gen havde en satellit i den 5' utranslaterede region, som bestod af 3 tandemgentagelser af en 28 basepar sekvens. Horie et al demonstrerede, at disse satellitter var polymorfe i længden på grund af forskelligt antal tandemgentagelser, med 2 længde polymorfi eksisterende 2 tandem gentagelser af 28 basepar (2R) og 3 tandem gentagelser af 28 basepar (3R). Efterfølgende forfattere har demonstreret 4 gentagelser (4R), fem gentagelser (5R) og ni gentagelser (9R). Kawakami et al påviste, at antallet af tandem-gentagelser påvirkede TS-gentranslation. De viste, at de patienter, der var homozygote for 3R-alleler, havde højere TS-proteinniveauer end 2R/3R-heterozygoter. Ved at bruge in vitro-ekspression af 2R- og 3R-gener viste de, at de øgede proteinniveauer skyldtes øget translationel effektivitet af 3R-RNA'et og ikke på grund af øget 3R-mRNA-ekspression. Disse tandem-gentagelser er forudsigelige for responsrater af forskellige kræftformer på fluoropyrimidin-kræftkemoterapi. Park et al viste hos patienter med metastatisk kolorektal cancer behandlet med capecitabin, at responsraten var 14 % hos patienter, der var homozygote for 3R-gentagelser, og 80 % hos patienterne, der var homozygote for 2R-gentagelser. Ingen prospektiv undersøgelse har undersøgt, om en patients TS-genotype forudsiger 5-FU-toksicitet.

En polymorfi i methylentetrahydrofolatreduktase-genet (MTHFR) kan også bestemme en patients risiko for capecitabin-toksicitet. En polymorfi i MTHFR eksisterer i position 677, C til T, der producerer et termolabilt og hurtigt nedbrudt enzym. TT-homozygoter har øgede niveauer af methylentetrahydrofolat. Methylentetrahydrofolat stabiliserer binding af 5FU til thymidylatsyntase, og komplekset af TS, 5FU og methylentetrahydrofolat omtales som det ternære kompleks. Forskeren antager, at øget stabilisering af TS og 5FU på grund af øgede mængder af methylentetrahydrofolat ville føre til øget capecitabin toksicitet og effektivitet. Ingen undersøgelse har undersøgt, om TT-homozygoter har en øget responsrate på fluoropyrimidiner eller øget toksicitet. Dihydropyrimidin dehydrogenase (DPD) mangel er blevet identificeret som årsag til sjældne alvorlige livstruende reaktioner på fluoropyrimidiner. Det første tilfælde blev rapporteret af Tuchman et al. hos en 27-årig kvinde, som havde gennemgået adjuverende kemoterapi med cyclophosphamid, methotrexat og 5-fluoruracil og udviklede alvorlige neurologiske komplikationer. Diasio et al rapporterede det andet tilfælde igen hos en kvinde, der blev behandlet med 5-fluoruracil for brystkræft.

En undersøgelse af Etienne et al. har rejst spørgsmål vedrørende nytten af ​​DPD-aktivitet alene til at forudsige patienter med risiko for fluoropyrimidin-toksicitet. De undersøgte prospektivt 185 patienter behandlet med 5FU-holdige kemoterapiregimer. De fandt en normalfordeling af DPD-aktivitet med en middelværdi på 0,222 nmol/min/mg protein. De fandt ingen sammenhæng mellem DPD-aktivitet og 5FU-toksicitet. Forskerne foreslår at studere effekten af ​​disse to polymorfe enzymer på 5FU/LVs toksicitet hos adjuverende tyktarmskræftpatienter. Forskerne forventer, at patienter, der er homozygote for 2R/2R, vil have højere forekomster af generel toksicitet, diarré, neutropeni og mucositis end 3R/3R-homozygote. For MTHFR forventer forskerne, at TT-homozygoter vil have højere forekomster af samlet toksicitet, diarré, neutropeni og mucositis end CC-homozygoter. Virkningen af ​​MTHFR-polymorfi på 5FU/LV's toksicitet vil blive undersøgt med kontrol for thymidylatsyntasegenotype.

Metoder:

Patienter, der er blevet rådet til at have adjuverende kemoterapi for tyktarmskræft, vil blive indskrevet. Patienterne vil blive behandlet med standarddoser på 5FU/LV i henhold til Mayo-kuren. Toksiciteter under cyklus 1 vil blive klassificeret i henhold til National Cancer Institute Common Toxicity Criteria Version 2. Dosisreduktioner under cyklus 1 vil blive registreret.

Undersøgelser:

Inden behandlingen påbegyndes, vil patienterne give en 10 ml blodprøve, som vil blive brugt til at få DNA fra hvide blodlegemer. Patienterne vil blive genotypet i henhold til TS- og MTHFR-genotyper. Plasma vil blive banket til bestemt DPD-fænotype.

Beregning af prøvestørrelse:

Allelfrekvensen af ​​3R tandemgentagelser er 0,6 og 2R tandemgentagelser er 0,417. I 100 patienter ville man derfor forvente 16 patienter med 2R/2R genotyper, 48 med 2R/3R genotyper og 36 med 3R/3R genotyper. Det er interessant at bemærke, at forekomsten af ​​grad 3/4 palmar plantar erythrodysæstesi og diarré er i størrelsesordenen 14 til 16 procent. En prøve på 104 patienter ville have en styrke på 0,8 til at vise en statistisk signifikant forskel på 40 % mellem 2R/2R (60 %) og 3R/3R (20 %).

Statistisk analyse:

Forbindelser mellem TS-genotype og udvikling af grad 1/2 og 3/4 overordnet toksicitet vil blive undersøgt ved hjælp af chi square testen, med et signifikansniveau på 0,05. Andre toksiciteter af interesse, diarré, mucositis og neutropeni, vil blive undersøgt for sammenhæng med TS genotype chi square test. Lignende eksplorativ analyse vil blive udført for MTHFR-fænotyper