В данном обзоре рассматриваются два аспекта генетического полиморфизма, имеющие непосредственное отношение к наиболее важным вопросам онкологии: почему люди страдают опухолевыми заболеваниями и как их надо лечить.

Фармакогенетика не может дать исчерпывающего ответа на эти вопросы. Ее задачей является лишь попытка понять, почему кто-то болеет, а кто-то – нет; почему одни люди хорошо переносит терапию и выздоравливает, а у кого-то развивается выраженная токсичность и заболевание прогрессирует. Изучение генетического полиморфизма позволило сформулировать понятие “предрасположенность”. Оказалось, что люди отличаются друг от друга по целому ряду параметров. Замена одного нуклеотида в генетическом коде может привести к совершенно иному функционированию кодируемого белка, а замена нескольких нуклеотидов в разных генах – к изменению функционирования целой системы. Понятие “предрасположенность” подразумевает существование такого преморбидного фона, при котором действие неблагоприятных факторов может привести к развитию болезни.

На сегодняшний день предрасполагающее значение в отношении онкологических заболеваний описано для нескольких полиморфных ферментов. Прежде всего, это касается ферментов MPO, SULT и MTHFR.

МРО, миелопероксидаза – фермент, экспрессирующийся в активированных нейтрофилах. Полиморфизм МРО наиболее значим для развития рака легких. Показано, что действие многих канцерогенных факторов, таких как частицы табачного дыма и асбеста, приводит к миграции нейтрофилов в область повреждения. Активированные нейтрофилы в большом количестве экспрессируют МРО, главной функцией которой является продукция гипохлорита и синглетного кислорода. Задуманная природой активация процессов окисления, призванная бороться с бактериальными патогенами, приводит и к значительному повреждению собственных клеток.

Помимо прямого генотоксического действия, МПО активирует канцерогены, присутствующие в табачном дыме и других аэрополлютантах. Метаболиты ароматических аминов, полициклических ароматических углеводородов и гетероциклических аминов обладают мутагенной активностью, способностью повреждать ДНК [1]. Чем выше активность МРО, тем сильнее повреждающее действие.

Однако оказалось, что не у всех людей синтез МРО одинаков. В первом исследовании, проведенном на белых американцах, было показано, что около 25 % из них наследуют особый вариант гена МРО, характеризующийся низкой экспрессией. Суть полиморфизма состоит в однонуклеотидной замене гуанина аденином в промоторной области (Г–>А). Эта замена приводит к потере сайта, связывающего транс-крипционные факторы в гормончувствительном элементе [2]. Наследование двух копий (А/А генотип) этого вариантного гена ассоциируется с 70 % уменьшением риска развития рака легких [3]. В европеоидной расе обладателями А/А генотипа являются 8–10 % людей.

В следующем исследовании Cascorbi и соавт. (2000), проведенном в Германии, оценивалась протективная роль полиморфизма МРО в отношении рака гортани и глотки. Оказалось, что носительство даже одного вариантного аллеля (А/Г генотип) уменьшает риск рака гортани (относительный риск 0,66), но не оказывает никакого влияния на частоту рака глотки [4].

SULT, сульфотрансферазы – семейство ферментов, для которых было доказано участие в активации большого количества канцерогенов, включая полициклические ароматические углеводороды и гетероциклические амины [5]. В эпителиальных клетках молочной железы экспрессируются два фермента этого семейства – SULT1A1 и SULT1А3 [6]. Для SULT1A1 был охарактеризован полиморфизм в кодирующей области, заключающийся в замене гуанина цитозином (Г→Ц) в 213 кодоне [7]. Замена одного нуклеотида другим приводит к синтезу фермента со сниженной функциональной активностью. Снижение активности для данного фермента играет такую же роль, как и для МРО. Его результатом становится 10–300-кратное уменьшение синтеза канцерогенов из проканцерогенов. Это означает, что женщины, гомозиготные по этому вариантному аллелю, возможно, в меньшей степени предрасположены к раку молочной железы. Частота вариантного аллеля в европейской популяции составляет 63–68 % [8].

MTHFR, метилен-тетрагидрофолат редуктаза – фермент, ответственный за восстановление метилена-THF (тетрагидрофолат) в метил-THF [9]. Метилен-THF – ко-фактор для реакции метилирования нуклеотида dUMP в dTMP. Метил-THF играет не менее важную роль и является донором метильной группы для синтеза метионина из гомоцистеина. Уменьшение активности MTHFR приводит к преимущественному накоплению метилена-THF и дефициту метил-THF. Нарушение баланса в этой системе, с одной стороны, уменьшает хромосомную ломкость и увеличивает хромосомную стабильность, а с другой – приводит к увеличению концентрации гомоцистеина.

Как известно, повышенная хромосомная ломкость рассматривается в качестве одного из основных механизмов канцерогенеза [10]. Накопление ко-фактора метилен-THF способствует адекватному метилированию урацила и предотвращает его избыточное “встраивание” в ДНК. “Встраивание” урацила опасно тем, что при последующем его “вырезании” ферментами репарации образуются “разрывы” в ДНК, которые и являются молекулярной основой хромосомной ломкости [11].

В основе нарушения функциональной активности MTHFR лежит генетический полиморфизм. Описано два вариантных аллеля. Один из них характеризуется заменой в 677 положении цитозина тимином (С→Т), другой – заменой в 1298 положении аденина цитозином (А→С). В европейской популяции 12 % людей являются гомозиготами по С677Т (Т/Т генотип) аллелю и 10 % – по А1298С (С/С генотип) аллелю. Одновременное присутствие двух замен на одном аллеле такое же чрезвычайно редкое событие, как и гетерозиготность по двум вариантным аллелям. Активность фермента при Т/Т генотипе составляет 30 %, а при С/С генотипе 60 % от генотипа дикого типа [12]. Интересно, что дополнительное включение в рацион фолиевой кислоты или продуктов, богатых фолатами (фрукты, овощи), позволяет преодолеть функциональную недостаточность фермента [13]. Дело в том, что замена в 677 положении находится в области связывания MTHFR с ко-фактором FAD (флавин-аденин-динуклеотид). При изменении структуры этой области, диссоциация фермента с ко-фактором происходит слишком быстро для осуществления полноценной каталитической функции. В случае избытка внутриклеточный фолат обеспечивает более плотное взаимодействие MTHFR с FAD и нормализует его активность.

Доказано протективное действие накопления метилен-THF в отношении нескольких онкологических заболеваний. Это, прежде всего, острый лимфобластный лейкоз (ОЛЛ) и колоректальный рак. Примечательно, что только ОЛЛ выявил ассоциацию с полиморфизмом MTHFR. Было проведено не-сколько исследований в педиатрии и у взрослых [14–16], результаты которых оказались сопоставимы. У людей с генотипом Т/Т отмечалось уменьшение риска ОЛЛ в 4,3 раза. Значение С/С генотипа менее однозначно – некоторые исследователи отмечают при его наличии 14-кратное уменьшение риска, другие не обнаруживают его ассоциации с лейкозом.

Интересные результаты принесло исследование Krajinovic и соавт. [17]. Все дети – участники с ОЛЛ – были разделены на две группы: рожденные до 1996 г. и после. В основе такой стратификации лежала рекомендация канадского министерства здравоохранения от 1996 г. о дополнительном включении фолиевой кислоты в рацион питания беременных женщин. Оказалось, что протективный эффект вариантного аллеля присутствует только у детей, рожденных до 1996 г. Частота вариантного аллеля у детей, рожденных после 1996 г., была сопоставима с контрольной группой.

Противоположные данные были получены в отношении колоректального рака. При общем признании протективного значения Т/Т генотипа роль фолатов оценивается иначе. Большинство исследователей склоняются к мнению, что адекватное потребление фолатов способствует уменьшению риска развития колоректального рака [18].

В исследовании Mа и соавт. было проанализировано значение полиморфизма MTHFR в зависимости от сывороточной концентрации фолиевой кислоты [19]. У мужчин с Т/Т генотипом и нормальным уровнем фолиевой кислоты риск развития колоректального рака был в 3 раза ниже, чем у обладателей С/С и С/Т генотипов. При этом частота колоректального рака в группе с Т/Т генотипом и низким уровнем фолиевой кислоты была сопоставима с таковой в группах с С/С и С/Т генотипами.

Неблагоприятные последствия имеет накопление гомоцистеина. В ряде исследований была описана его роль в предрасположенности к раннему инфаркту миокарда [20], тромбофилии [21], рождению детей с незаращением нервной трубки [22] и синдромом Дауна. Было показано, что снижение активности MTHFR по материнской линии сопровождается 2,6-кратным увеличением риска рождения ребенка с трисомией 21 хромосомы. Интересно, что снижение активности этого фермента может оказать действие через поколение, т. е. нарушение расхождения хромосом в мейозе, лежащее в основе развития синдрома, может происходить в половых клетках женского организма еще во внутриутробном периоде [12].

Другой областью исследований генетического полиморфизма в онкологии является противоопухолевая терапия. Знать особенности метаболизма необходимо в первую очередь для индивидуального подхода к назначению препаратов. Это не означает отказа от протоколов лечения, но предполагает дальнейший поиск факторов риска и возможное выделение прогностических групп больных, требующих особого подхода. Наиболее изученными примерами взаимосвязи полиморфизма ферментов с токсичностью и эффективностью противоопухолевой терапии являются TPMT, DPD, GST, CYP3A4.

ТРМТ, тиопурин-S-метилтрансфераза – фермент, для которого на сегодняшний день не идентифицирован эндогенный субстрат. Критическое значение он приобретает при применении 6-меркаптопурина (6-МП), так как ТРМТ катализирует реакцию метилирования 6-МП, ведущую к образованию метаболитов со значительно меньшей токсичностью, чем исходное соединение. Для гена ТРМТ описан полиморфизм, приводящий к синтезу белка с нарушенной каталитической активностью. Изменение активности ТРМТ сопровождается накоплением тиогуанина в гемопоэтических клетках и, как следствие, выраженной миелосупрессией [23]. Около 11 % людей гетерозиготны по вариантному аллелю, 0,3 % – гомозиготны. У таких людей токсичность 6-МП наиболее выражена [24].

DPD, дигидропиримидиндегидрогеназа – фермент, участвующий в метаболизме 5-фторурацила (5-ФУ), отвечая за первый этап его детоксикации. Во многих исследованиях была продемонстрирована ассоциация дефицита DPD с выраженной токсичностью 5-FU вплоть до развития смертельного исхода [25]. В исследовании van Kuilenburg и соавт., было показано, что у пациентов с дефицитом DPD нейтропения 4 степени встречается в 55 % случаев, тогда как у больных, гомозиготных по дикому аллелю, только в 13 % [26]. Определение уровня экспрессии DPD в опухолевых клетках имеет значение и как прогностический фактор ответа на терапию 5-ФУ. Наличие прямой зависимости между его экспрессией и резистентностью было продемонстрировано в исследовании Salonga и соавт. [27]. Они показали, что низкая экспрессия DPD (менее 2,5 x 10^-3 ед/мг белка) в опухолевых клетках коррелирует с 50 % частичным ответом на терапию, в то время как у пациентов с высокой экс-прессией (более 2,5 x 10^-3 ед/мг белка) наблюдалась полная резистентность к 5-ФУ.

GST – семейство глутатион-S-транс-фераз. Функция этих ферментов состоит в конъюгировании электрофильных соединений с глутатионом, что приводит к их инактивации и выведению из организма. GST необходимы для метаболизма алкилирующих препаратов – доксорубицина и винкристина [28].

В семейство GST входят 5 ферментов. Полиморфизм описан для трех из них – GSTT1, GSTM1, GSTP1. Гомозиготами по вариантному аллелю GSTT1 (GSTT1-) являются 50 % людей, 20 % – гомозиготами по вариантному аллелю GSTM1 (GSTM1-). Образование вариантных аллелей происходит в результате делеции генов, поэтому у таких людей экспрессия ферментов полностью отсутствует.

Для GSTP1 описан другой механизм. Он состоит в замене одного нуклеотида, что приводит к синтезу фермента с измененной каталитической активностью и низкой стабильностью. Частота вариантного аллеля GSTP1 различна в популяциях. Исследователи Children’s Cancer Group показали, что у детей с острым миелобластным лейкозом, гомозиготных по GSTT1-, продолжительность жизни при получении терапии, включающей высокие дозы антрациклинов и цитарабина, уменьшается. Частота смерти в ремиссии у них выше и обусловлена токсичностью терапии. Количество рецидивов сопоставимое [29].

Отдельного рассмотрения требует такое осложнение химиотерапии, как развитие вторичной опухоли после лечения первичного заболевания. По оценке Flannery, его частота достигает 7 % [30]. Острые миелобластные лейкозы относятся к числу наиболее часто встречающихся вторичных опухолей [31]. В исследовании, проведенном японскими авторами [32], частота вторичного острого миелобластного лейкоза повышалась в 4,6 у взрослых больных с GSTT1- генотипом. В исследовании Allan и соавт. была показана ассоциация вторичного лейкоза с GSTP вариантным аллелем [33].

CYP3A4 – один из изоферментов сис-темы цитохрома Р450. Он метаболизирует большое число лекарственных препаратов, в т. ч. этопозид, тенипозид, циклофосфамид, ифосфамид и винбластин. Для CYP3A4 описано несколько вариантных аллелей. Наиболее частым и значимым для клинической практики является аллель с заменой в регуляторной области аденина гуанином (CYP3A4-V). Активность вариантного фермента исследователями оценивается неоднозначно. Одни авторы придерживаются мнения, что она выше, чем у фермента дикого типа [34, 35]; другие, напротив, считают, что она ниже [36, 37].

Значение полиморфизма этого фермента было исследовано Felix и соавт. [38]. Они обнаружили, что CYP3A4-V обладает протективными свойствами в отношении развития вторичного острого миелобластного лейкоза после лечения ОЛЛ у детей.

Имеющиеся на сегодняшний день данные о значении полиморфизма ферментов в противоопухолевой терапии пока еще фрагментарны. Создание практических рекомендаций для индивидуального подбора терапии на основании результатов генотипирования требует более тщательного изучения в популяционных исследованиях с учетом роли всех возможных факторов, определяющих токсичность и эффективность терапии.

Роль генетического полиморфизма в развитии онкологических заболеваний находится на стадии активного изучения. Но уже сегодня накопленные данные свидетельствуют о его значимости. Дальнейшие исследования в этой области позволят не только лучше понять механизмы канцерогенеза, но и выделить группы людей, предрасположенных к развитию онкологических заболеваний. А это значит, что уже в скором будущем появится возможность их эффективной профилактики.