Thymidylat-Synthase-Polymorphismen als Prädiktor der Toxizität gegenüber 5-Fluorouracil-basierter Chemotherapie bei Dickdarmkrebs im Stadium III

Hypothese:

Kürzlich wurde festgestellt, dass der Promotor des Thymidylat-Synthase-Gens polymorph ist, mit einer variablen Anzahl von Tandem-Wiederholungen mit einer Länge von 28 Basenpaaren. Diese Polymorphismen wurden mit dem Ansprechen des Tumors auf die Behandlung mit Fluorpyrimidinen in Verbindung gebracht. Die Forscher stellen die Hypothese auf, dass Polymorphismen in der Promotorregion des Thymidylatsynthase (TS)-Gens mit der Toxizität der Behandlung mit 5-Fluorouracil (5FU)/Leukvorin (LV) assoziiert sind, insbesondere mit der Entwicklung von Myelosuppression und Durchfall. Die Forscher vermuten, dass ein Polymorphismus in der Methylentetrahydrofolatreduktase (MTHFR) auch mit der Toxizität und Wirksamkeit der 5FU/LV-Behandlung verbunden ist. Die Forscher spekulieren, dass der MTHFR-Polymorphismus nur dann klinisch signifikant wird, wenn Patienten nach TS-Promotor-Polymorphismen stratifiziert werden.

Ziele:

1. Bestimmung, ob Polymorphismen in der Promotorregion der Thymidylatsynthase mit der Entwicklung von Gesamttoxizität, Durchfall, Neutropenie oder Mukositis bei mit 5FU/LV behandelten Patienten assoziiert sind.
2. Bestimmung, ob ein Polymorphismus der Methylentetrahydrofolatreduktase (MTHFR) mit der Entwicklung einer Gesamttoxizität, Durchfall, Neutropenie oder Mukositis bei mit 5FU/LV behandelten Patienten assoziiert ist

Hintergrund und Bedeutung:

5-Fluorouracil (5FU) ist ein starker Antimetabolit, der die derzeit anerkannte adjuvante Behandlung von Darmkrebs darstellt. Außerdem wird 5FU zur Behandlung von Kopf- und Halskrebs, Brustkrebs und Magenkrebs eingesetzt. 1985 zeigten Takeishi et al., dass das Gen der Thymidylat-Synthase einen Satelliten in der 5'-untranslatierten Region hatte, die aus 3 Tandem-Wiederholungen einer 28-Basenpaar-Sequenz bestand. Horie et al. zeigten, dass diese Satelliten aufgrund unterschiedlicher Anzahlen von Tandem-Wiederholungen in der Länge polymorph waren, wobei der 2-Längen-Polymorphismus aus 2 Tandem-Wiederholungen von 28 Basenpaaren (2R) und 3 Tandem-Wiederholungen von 28 Basenpaaren (3R) bestand. Nachfolgende Autoren haben 4 Wiederholungen (4R), fünf Wiederholungen (5R) und neun Wiederholungen (9R) gezeigt. Kawakami et al. zeigten, dass die Anzahl der Tandem-Wiederholungen die Translation des TS-Gens beeinflusste. Sie zeigten, dass Patienten, die für 3R-Allele homozygot waren, höhere TS-Proteinspiegel aufwiesen als 2R/3R-Heterozygote. Unter Verwendung der In-vitro-Expression von 2R- und 3R-Genen zeigten sie, dass die erhöhten Proteinspiegel auf eine erhöhte Translationseffizienz der 3R-RNA und nicht auf eine erhöhte 3R-mRNA-Expression zurückzuführen waren. Diese Tandem-Wiederholungen sind prädiktiv für die Ansprechraten verschiedener Krebsarten auf eine Fluoropyrimidin-Krebs-Chemotherapie. Park et al. zeigten bei Patienten mit metastasiertem Darmkrebs, die mit Capecitabin behandelt wurden, dass die Ansprechrate 14 % bei Patienten betrug, die für 3R-Repeats homozygot waren, und 80 % bei Patienten, die für 2R-Repeats homozygot waren. Keine prospektive Studie hat untersucht, ob der TS-Genotyp eines Patienten eine 5-FU-Toxizität vorhersagt.

Ein Polymorphismus im Gen der Methylentetrahydrofolatreduktase (MTHFR) kann auch das Risiko eines Patienten für eine Capecitabin-Toxizität bestimmen. Ein Polymorphismus in MTHFR existiert an Position 677, C bis T, was ein thermolabiles und schnell abbaubares Enzym erzeugt. TT-Homozygote haben erhöhte Konzentrationen von Methylentetrahydrofolat. Methylentetrahydrofolat stabilisiert die Bindung von 5FU an Thymidylatsynthase und der Komplex aus TS, 5FU und Methylentetrahydrofolat wird als ternärer Komplex bezeichnet. Der Forscher stellt die Hypothese auf, dass eine erhöhte Stabilisierung von TS und 5FU aufgrund erhöhter Mengen an Methylentetrahydrofolat zu einer erhöhten Toxizität und Wirksamkeit von Capecitabin führen würde. Keine Studie hat untersucht, ob TT-Homozygote eine erhöhte Ansprechrate auf Fluoropyrimidine oder eine erhöhte Toxizität aufweisen. Dihydropyrimidindehydrogenase (DPD)-Mangel wurde als Ursache seltener schwerer lebensbedrohlicher Reaktionen auf Fluorpyrimidine identifiziert. Der erste Fall wurde von Tuchman et al. bei einer 27-jährigen Frau berichtet, die sich einer adjuvanten Chemotherapie mit Cyclophosphamid, Methotrexat und 5-Fluoruracil unterzogen hatte und schwere neurologische Komplikationen entwickelte. Diasio et al. berichteten erneut über den zweiten Fall einer Frau, die wegen Brustkrebs mit 5-Fluoruracil behandelt wurde.

Eine Studie von Etienne et al. hat Fragen bezüglich des Nutzens der DPD-Aktivität allein aufgeworfen, um Patienten mit einem Risiko für Fluorpyrimidin-Toxizität vorherzusagen. Sie untersuchten prospektiv 185 Patienten, die mit 5FU-haltigen Chemotherapieschemata behandelt wurden. Sie fanden eine Normalverteilung der DPD-Aktivität mit einem Mittelwert von 0,222 nmol/min/mg Protein. Sie fanden keine Korrelation zwischen der DPD-Aktivität und der 5FU-Toxizität. Die Forscher schlagen vor, die Wirkung dieser beiden polymorphen Enzyme auf die Toxizität von 5FU/LV bei adjuvanten Dickdarmkrebspatienten zu untersuchen. Die Forscher gehen davon aus, dass Patienten, die für 2R/2R homozygot sind, höhere Raten an Gesamttoxizität, Durchfall, Neutropenie und Mukositis aufweisen werden als 3R/3R-Homozygote. Für MTHFR gehen die Forscher davon aus, dass TT-Homozygote höhere Raten an Gesamttoxizität, Durchfall, Neutropenie und Mukositis aufweisen werden als CC-Homozygote. Die Wirkung des MTHFR-Polymorphismus auf die Toxizität von 5FU/LV wird unter Kontrolle des Thymidylatsynthase-Genotyps untersucht.

Methoden:

Patienten, denen eine adjuvante Chemotherapie bei Darmkrebs empfohlen wurde, werden aufgenommen. Die Patienten werden mit Standarddosen von 5FU/LV gemäß dem Mayo-Schema behandelt. Toxizitäten während des ersten Zyklus werden gemäß den Common Toxicity Criteria Version 2 des National Cancer Institute eingestuft. Dosisreduktionen während des ersten Zyklus werden aufgezeichnet.

Untersuchungen:

Vor Beginn der Behandlungen wird den Patienten eine 10-ml-Blutprobe entnommen, die zur Gewinnung von DNA aus weißen Blutkörperchen verwendet wird. Die Patienten werden gemäß TS- und MTHFR-Genotypen genotypisiert. Das Plasma wird dem bestimmten DPD-Phänotyp zugeordnet.

Berechnung der Stichprobengröße:

Die Allelfrequenz von 3R-Tandem-Repeats beträgt 0,6 und von 2R-Tandem-Repeats 0,417. Bei 100 Patienten würde man daher 16 Patienten mit 2R/2R-Genotypen, 48 mit 2R/3R-Genotypen und 36 mit 3R/3R-Genotypen erwarten. Es ist interessant festzustellen, dass die Inzidenz von palmarer plantarer Erythrodysästhesie und Diarrhoe Grad 3/4 in der Größenordnung von 14 bis 16 Prozent liegt. Eine Stichprobe von 104 Patienten hätte eine Power von 0,8, um einen statistisch signifikanten Unterschied von 40 % zwischen 2R/2R (60 %) und 3R/3R (20 %) zu zeigen.

Statistische Analyse:

Assoziationen zwischen dem TS-Genotyp und der Entwicklung der Gesamttoxizität Grad 1/2 und 3/4 werden unter Verwendung des Chi-Quadrat-Tests mit einem Signifikanzniveau von 0,05 untersucht. Andere interessierende Toxizitäten, Durchfall, Mukositis und Neutropenie, werden auf Assoziation mit dem TS-Genotyp-Chi-Quadrat-Test untersucht. Eine ähnliche explorative Analyse wird für MTHFR-Phänotypen durchgeführt