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编号:11555
5-FU相关的药物疗效及毒性预测分子.ppt
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    5-FU相关的药物疗效及毒性

    预测分子

    前 言

    > Heidelberger：1957年首次合成氟尿嘧啶类抗癌药物5-氟尿嘧啶(5-FU)

    > 各种实体肿瘤的治疗：大肠癌、胰腺癌、乳腺癌、头颈部肿瘤、胃癌和卵巢癌等

    > 消化道恶性肿瘤普遍使用的化疗药物

    > 对于肿瘤转移患者，以氟尿嘧啶为基础的化疗敏感性只有22%，中位生存期仅11个月

    > 不同患者对同一药物反应不同

    > 根据肿瘤自身药物敏感性为指导开展个体化的药物治疗

    个体化的化疗

    > 恶性肿瘤的分子学分类

    > 药物敏感性相关基因

    药物基因组学(pharmacogenomics)、药物遗传学(pharmacogenetics)

    > 2005年广东省自然科学基金重点项目 ：

    "实现肿瘤化疗个体化的研究 "林桐榆

    > 2004年广州市科技计划项目

    "二氢嘧啶脱氢酶基因的单核苷酸多态性与

    5-Fu的个体化治疗"姜文奇

    > 5-FU作为消化道肿瘤最常用的化疗药物之一，其疗效与毒性相关基因的研究备受瞩目。

    > 与5-FU相关基因的基础研究早已广泛开展，其具体机制也有较明确的认识

    5-FU的代谢特点

    相关药物效应分子

    毒性预测分子

    5-FU代谢

    > 周期特异性药物

    > 本身无抗肿瘤活性

    > 体内有两种代谢形式:

    肝脏中分解代谢

    组织中合成代谢

    5-FU的合成及分解代谢

    TS(胸腺嘧啶核苷酸合成酶，thymidylate synthase)

    > dUMP(脱氧尿嘧啶核苷酸) - - dTMP

    (脱氧胸腺嘧啶核苷酸)

    > 5-FU的活性代谢产物FdUMP可与dUMP竞争性结合TS，使TS失活，抑制DNA的合成，从而抑制肿瘤细胞的生长和增殖

    > 肿瘤细胞对5-FU的抵抗性机制

    5-FU的关键酶缺失;

    5-FU代谢酶活性增加;

    TS还原性叶酸底物的缺乏;

    TS基因扩增;

    TS基因过度表达或基因突变引起的TS活性或水平的变化;

    DNA损伤反应通路的变化

    > TS作为5-FU作用的靶酶，与5-FU的敏感性密切相关

    > 体外实验表明：5-FU耐药与TS基因扩增有关

    > Lenz 等：荧光定量PCR在1996年报道65例接受5-FU和铂类药物化疗的胃癌患者，其胃镜活检肿瘤组织中TS mRNA水平与化疗有效率和中位生存期有关：TS mRNA水平高者中位生存期为6 个月，而TS mRNA水平低者，生存期为43 个月。

    > Nordic trail 等用免疫组化法检测TS蛋白：

    862例大肠癌患者(单独手术治疗/手术+5-FU辅助化疗)

    单独手术组，与高TS水平组相比，低TS水平者有更好的生存(P = 0.04).

    术后辅助治疗组，作者认为高TS水平者临床获益明显(无瘤生存、总生存率).

    肠癌患者5-FU化疗有效率与TS水平相关性

    * 转移性大肠癌患者肿瘤组织内低表达TS者可从姑息性5-FU化疗中获益；

    * 局部进展大肠癌患者肿瘤组织内低表达TS者未见明显获益于辅助化疗

    上述结果多来自对5-FU为基础的化疗进行的回归分析，故有必要在前瞻性研究中重新进行评估。

    > 其他如早期直肠癌、非小细胞肺癌、乳腺癌和头颈部肿瘤等也有研究表明TS的表达水平与5-FU的治疗反应密切相关.

    1. 直肠癌：TS表达水平可以作为复发和远处转移的独立预测指标.

    检测了接受草酸铂和氟尿嘧啶作为二线化疗药物的50例转移性大肠癌患者的TS mRNA，发现TS mRNA水平与生存期相关：表达越高预示着生存期越短(高TS:1.5个月 vs低TS:10.2 个月).

    2.但有研究发现在胰腺癌患者中，TS高表达却预示着生存期越长，具体机制尚不清楚.

    > 研究者建议要进行辅助性化疗的肠癌患者检测TS mRNA水平作为化疗的预测因子.

    TS基因多态性与5-FU敏感性

    > TS活性的研究：检测肿瘤组织内TS mRNA的表达水平

    > TS基因表达受基因多态性的影响

    > TS启动子增强区域(TSER )：由不同拷贝数的28 bp的重复序列组成，该序列有2-9个拷贝数(TSER*2-TSER*9)的多态性存在

    > TSER的基因型单独、联合TS蛋白水平及TS mRNA表达水平作为5-FU敏感性的预测指标

    > 221例肠癌患者：辅助5-FU+亚叶酸钙(CF)，TSER*2纯合子和TSER*2/TSER*3杂合子(74%)患者临床生存期显著提高，而TSER*3纯合子(26%)患者无生存获益--检测TSER基因型在预测使用5-FU化疗的缓解率中的重要作用.

    > TS基因其他位点的多态性研究：2004年ASCO会议上报道在213例接受5-FU+levamisole/leucovorins方案的II-IV期的大肠癌患者中，TS基因的另一多态性3'非编码区6 bp的缺失(TS1494del6)与生存期密切相关(P = 0.006).但其具体机制尚不清楚.

    DPD与5-FU代谢

    > 肝脏及单核细胞中活性最高，小肠粘膜中也有较高的活性

    > 肝脏是5-FU代谢的主要场所

    > 肝功能正常的患者中，外周血单核细胞(PMNCs)中DPD的活性与其在肝脏组织中的活性有明显的相关性.

    > 有报道：PMNCs中DPD的活性与5-FU的代谢呈负相关。可能PMNCs中DPD的活性在个体中的波动和个体间的变异较大，且与PMNCs的组成(淋巴细胞和单核细胞所占的比例)和蛋白水平相关.

    DPYD基因的多态性与5-FU的毒副作用

    > 1985年Tuchman 首次报道了5-FU相关的严重副作用与DPD的低活性相关

    > DPYD基因位于人类染色体1p22

    > 包含23个外显子

    > 20余种突变与DPD活性下降有关

    > 与5-FU密切相关的是 DPYD第1986位剪切位点发生G到A的转化(DPYD*2A)导致外显子14的缺失(IVS14+1G>A)，形成无活性DPD，使5-FU的合成途径活跃，导致血液、神经及消化系统的毒性，甚至致命

    > IVS14+1G>A变异的患者有明显的DPD功能不全，5-FU的清除率比携带野生基因型患者低2.5倍，药时曲线下面积(AUC)高2.5倍.

    > 接受5-FU化疗且出现WHO 3-4级毒副作用的患者进行DPD基因型分析发现：24-28%患者的DPYD基因存在IVS14+1G>A变异(包括纯合子和杂合子)

    > 特例：Collie-Duguid等对23例DPD活性降低的患者进行DPYD基因型分析，未发现有IVS14+1G>A的变异.

    > 60余种肿瘤细胞系：显示DPD mRNA水平与DPD活性及对5-FU的反应性密切相关；

    > DPD作为5-FU代谢的限速酶，mRNA水平决定5-FU的疗效：低的mRNA表达水平的肿瘤对5-FU敏感；高表达的肿瘤对5-FU抵抗；

    >Horiguchi等：119例乳腺癌术后患者(87例术后接受5-FU为主的化疗)的DPD表达与预后的关系：DPD阳性患者的无病生存期少于阴性患者，两者有显著性差异(P<0.05)。还证明了淋巴结的转移与DPD的表达都可以作为无病生存期的独立预后指标。相似的结果在肠癌患者的研究中也有报道

    > 据已有的DPD活性缺乏患者所发生的5-FU毒性，已提出将正常人群DPD活性的70%水平作为病人毒性发生的临界点

    > 正常及杂合缺失的人群，其DPD活性呈正态分布，DPD基因突变杂合体平均DPD活性为对照人群的48%。

    > 与DPD作为预后因子相比，充足的证据说明：低的DPD活性，严重5-FU相关毒性发生风险增加

    胸腺嘧啶磷酸化酶(TP)

    > 肝脏、胃肠道中DPD的活性高，口服5-FU的生物利用度很低 ；

    > 希罗达(Capecitabine)作为5-FU的前体药物，在胃肠道的吸收过程中并不会被DPD灭活；

    > 转变为5-二氢氟尿嘧啶(5-DHFU)，进一步通过肿瘤中的TP转化为5-FU，发挥其细胞毒性作用

    > TP在肿瘤组织中>正常组织，为Capecitabine的肿瘤选择性强于5-FU的原因

    > TP不仅将5-DHFU转化为5-FU，还参与5-FU代谢为活性产物FdUMP的过程

    > 体外细胞培养和异种移植物模型的实验表明：TP的高表达与5-FU敏感相关，这可能与FdUMP的聚集有关

    > TS、DPD和TP ：

    Salonga等联合用于评估药物的敏感性发现；

    所有化疗有效的患者三个指标的表达呈现一致性；

    化疗无效的患者三个指标表达的高低却不相同。

    亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)

    > 叶酸代谢过程中的关键酶

    > 将还原型叶酸转变为5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)

    > 此基因具多态性：由T到C的变异(C677T).

    > Sohn等报道对结肠癌细胞和乳腺癌细胞株的MTHFR基因型与酶活性的研究表明：具有变异型的癌细胞的MTHFR活性降低，细胞增殖速度加快，而对5-FU的敏感性增高

    > Cohen等：43例晚期大肠癌患者MTHFR基因多态性与以5-FU为基础化疗方案疗效的关系，发现T/T基因型(17/43)患者的有效率达100%，而C/C(5/43)和C/T(21/43)基因型患者的有效率分别为47%和67%.

    dUTP核苷酸水解酶(dUTPase)

    > TS活性抑制可致大量dUTP的积聚，dUTP直接掺入DNA，抑制DNA链的延长；还可以改变DNA的稳定性，继而引起DNA链断裂，最终导致细胞的死亡。

    > 正常情况下，dUTPase可以抑制dUTP积聚引起的DNA损伤。

    > dUTPase被作为许多细胞毒性药物作用的靶点。

    > dUTPase的过表达：限制dUTP的聚集，引起TS相关的细胞毒性药物的耐受，最终阻止尿嘧啶错误地掺入到DNA链中;

    > dUTPase的低表达：使dUTP聚集，从而提高药物的敏感性.

    > 用免疫印记的方法检测了20个大肠癌患者的dUTP核苷酸水解酶的表达

    发现其中核dUTPase阳性的8个患者(核内阳性表达>10%)，没有一个人对5-FU敏感;而另外12个dUTPase阴性的患者却对5-FU敏感(P = 0.005).

    对疾病进展时间和生存期的比较：dUTPase阳性和阴性的患者有显著性的差异.

    该作者认为：核中dUTPase的过度表达的患者对5-FU为基础的化疗不敏感，疾病进展时间和生存期也较短。但是目前仍缺乏大样本的研究来证实此结论.

    小 结

    > 目前对TS、DPD、TP的研究较多，而dUTPase及MTHFR的研究还缺乏大样本多中心的研究

    >越来越多的体外及临床实验都逐渐地揭示了药物基因组学和药物遗传学在肿瘤化疗中的重要作用.

    THNAK YOU!