Рак желудка является тяжелым бременем в области глобального общественного здравоохранения. Согласно Глобальной статистике рака за 2020 год, опубликованной Международным агентством по изучению рака (МАИР), рак желудка является пятым наиболее часто диагностируемым раком и четвертой по значимости причиной смертности, связанной с раком. Во всем мире распространенность стандартизированного по возрасту коэффициента в Восточной Азии является самой высокой как среди мужчин, так и среди женщин1. Возникновение рака желудка коварно, а это значит, что у пациентов часто не наблюдается каких-либо явных и специфических симптомов на ранней стадии. Среди всех пациентов с раком желудка в странах, где нет рутинного скрининга, 80-90% пациентов диагностируются либо на поздней стадии, когда опухоль не может быть прооперирована, либо рецидивируют в течение 5 летпосле операции.
При распространенном или метастатическом раке желудка химиотерапия является основным методом лечения, который может улучшить выживаемость и качество жизни пациентов. Для начальной терапии пациентов с метастатическим раком желудка схема, основанная на платине-фторпиримидине, является основным выбором для схемы химиотерапии первой линии3. Фторпиримидин в основном включает 5-фторурацил (5-FU) и пероральные производные фторпиримидина, такие как капецитабин и тегафур. Основной мишенью 5-FU являются ферменты, связанные с метаболизмом фолатов, которые подавляют синтез ДНК и замедляют рост опухолевой ткани. Побочные реакции на лекарства ограничивают их полезность, при этом наиболее частыми побочными эффектами являются диарея, мукозит, миелосупрессия и ладонно-подошвенный синдром. Сообщалось, что терапевтический ответ и побочные реакции на лекарства тесно связаны с факторами метаболического пути фолиевой кислоты. Примечательно, что гомозиготная мутация rs1801131 была идентифицирована как индикатор ладонно-подошвенного синдрома (p = 4,1 x 10-6, OR =9,99, 95% ДИ: 3,84-27,8)4. Хотя фторпиримидины широко используются в противоопухолевой химиотерапии, их химиорезистентность является распространенным чрезвычайным случаем, вызывающим терапевтическую неудачу при лечении рака желудка. Например, общая частота ответа составляет всего 10-15% среди пациентов с прогрессирующим колоректальным раком, получавшихтолько 5-FU. Также фторпиримидины обладают токсичностью, которую нельзя игнорировать. Реакции токсичности, индуцированные 5-FU, в основном включают диарею, ладоностопный синдром, стоматит, нейтропению, тромбоцитопению, нейротоксичность и даже смерть6. Тяжелая токсичность, связанная с лечением, наблюдается у 10%-30% пациентов, получавших фторпиримидины, а смертельная токсичность наблюдается у 0,5%-1% этих пациентов7.
Исследование качества жизни пациентов с прогрессирующим раком желудка показало, что частота ответа составила менее 50% у тех, кто получал химиотерапию на основе 5-FU8. Таким образом, понимание факторов, связанных с чувствительностью химиотерапии на основе 5-FU, особенно важно для точного лечения, позволяющего максимизировать скорость и эффективность ответа при минимизации токсичности. Учитывая, что 5-FU тесно связан с метаболизмом фолатов, генетические варианты ферментов в пути метаболизма фолатов могут быть одним из факторов. Около 90% вариаций последовательностей у человека связано с мутациями одного основания в ДНК, известными как однонуклеотидные полиморфизмы (SNP)9. Когда SNP изменяют ферментативные свойства метаболизма фолатов, это может привести к индивидуальным различиям в эффективности, токсичности и химиорезистентности к фторурацилу у пациентов с раком желудка.
Метилентетрагидрофолатредуктаза (MTHFR) в основном используется для преобразования 5,10-метилентетрагидрофолата (5,10-MTHF) в 5-метилтетрагидрофолат. 5-FdUMP, метаболит 5-FU, образует неактивную тройку с 5,10-MTHF и тимидилатсинтазой (TS), ингибируя активность TS и приводя к дефициту dTMP10. Накопление 5,10-MTHF может усиливать ингибирующий эффект 5-FU на СТ, что коррелирует с активностью MTHFR. MTHFR rs1801131 и rs1801133 являются наиболее распространенными полиморфизмами, которые связаны с более низкой активностью фермента (снижение на 75% для rs1801133 и 30% для rs181131) и накоплением 5,10-MTHF11.
Дигидрофолатредуктаза (DHFR) является ключевым ферментом в метаболизме фолатов и синтезе ДНК. DHFR восстанавливает дигидрофолат с помощью NADPH до тетрагидрофолата (THF), который используется для переноса одноуглеродной единицы. SNP DHFR могут влиять на его экспрессию, изменять активность и содержание ТГФ, а также в дальнейшем влиять на метаболизм фолатов и чувствительность 5-FU. Точечная мутация DHFR rs1650697 происходит в основном промоторе гена DHFR , что увеличивает экспрессию DHFR12. Исследование показало, что rs442767 связан с эффективностью и токсичностью антифолатных противоопухолевых препаратов, таких как пеметрексед и метотрексат. Что касается SNP rs442767, генотип GT означает наследование аллеля G и аллеля T в одном и том же локусе на гомологичных хромосомах от каждого родителя. Аналогичным образом, генотипы GG и TT обозначают наследование либо двух аллелей G, либо двух аллелей T, соответственно. По сравнению с генотипом GT+TT, GG связан со снижением выживаемости без осложнений и повышеннымриском 13. Это говорит о том, что rs442767 может приводить к определенному потенциальному влиянию на 5-FU.
Метионинсинтаза (MTR) катализирует реметилирование гомоцистеина в метионин, который играет важную роль в метаболизме фолатов. MTR rs1805087 является наиболее распространенным полиморфизмом гена MTR . MTR rs1805087 заменяет глицин на аспарагиновую кислоту в потенциально функциональном участке белка, что может снижать активность MTR. У пациентов с аллелем G был повышен уровень фолиевой кислоты в плазме крови и снижен уровень гомоцистеина14 в плазме крови. Напротив, исследование показало, что rs1805087 не имеет статистически значимой связи с эффективностью 5-FU. Но это исследование было сосредоточено на колоректальном раке, и размер выборки был небольшим. Взаимосвязь между rs1805087 и эффективностью 5-FU у пациентов с раком желудка еще предстоит изучить15.
Гамма-глутамилгидролаза (GGH) — лизосомальный фермент, регулирующий внутриклеточную концентрацию фолатов. Птероилглутаминовая кислота является синонимом фолиевой кислоты, которая состоит из птерина,-аминометилбензойной кислоты и глутаминовой кислоты. Существует две формы фолиевой кислоты в организмах: моноглутамат фолат и полиглутаматированный фолат. ТГФ-полиглутамат ферментативно преобразуется в моноглутаминовый фолат под действием GGH, последовательно высвобождая либо моноглутамат (mono-Glu), либо диглутамат (di-Glu)16. Исследование экспрессии GGH у пациентов с местнораспространенным раком желудка показало, что высокая экспрессия GGH может снижать 5,10-MTHF и TS, что означает, что для достижения ингибирующего эффекта TS уэтих пациентов необходима лишь небольшая доза 5-FU. ГГ является прогностическим биомаркером у пациентов с местнораспространенным раком желудка, получающих послеоперационную адъювантную химиотерапию с S-1, пролекарством 5-FU, и играет важную роль в поддержании внутриклеточного гомеостаза фолиевой кислоты18. GGH rs11545078 является миссенс-вариантом и изменяет Thr-127 на Ile-127. Исследование, посвященное субстратной специфичности GGH, предполагает, что rs11545078, по сравнению с диким типом, приводит к более высокому Km и более низкой каталитической эффективности метотрексата, а его структура аналогична фолиевой кислоте19. Совместное изучение взаимосвязи между rs11545078 и клиническими исходами 5-FU является многообещающей стратегией для понимания лекарственной устойчивости.
Семейство растворенных носителей 19 член 1 (SLC19A1), также называемое транспортером восстановленных фолатов, является типичным облегчающим трансмембранным белком, который импортирует восстановленные фолаты, которые клетки млекопитающих не способны синтезировать de novo, что признано для оценки реакции опухоли на 5-FU20. Тем не менее, было проведено лишь несколько исследований относительно связи между 5-FU и полиморфизмом SLC19A1 21. У пациентов с немелкоклеточным раком легкого, получавших пеметрексед, который является аналогом фолиевой кислоты, rs1051298 в гене SLC19A1 способствовал увеличению риска всех побочных реакций на лекарственные препараты и снижениюобщей выживаемости. SLC19A1 rs1051298, вариант 3'нетранслируемой области, отвечающий за метаболизм фолиевой кислоты, может помочь объяснить некоторые индивидуальные различия в терапии 5-FU. Цель исследования состоит в том, чтобы оценить связь между rs1051298 и резистентностью к 5-FU у пациентов с раком желудка.
Набор, основанный на полупроводниковом секвенировании, используется для качественного обнаружения генов in vitro (рис. 1), который может обнаружить 7 выбранных SNP в 5 генах, мутации rs1801131 и rs1801133 гена MTHFR , мутации rs1650697 и rs442767 гена DHFR , мутацию rs1805087 гена MTR , мутацию rs11545078 гена GGH и rs1051298 гена SLC19A1 Ген в образцах опухолевой ткани больных раком желудка. Сначала образец извлекали нуклеиновую кислоту, а целевой фрагмент специально амплифицировали методом ПЦР. Универсальный адаптер для секвенирования был добавлен на обоих концах фрагмента ДНК для создания библиотеки, которую можно использовать для секвенирования. Затем была проведена амплификация библиотеки секвенирования методом ПЦР для формирования шаблона секвенирования. Позитивный шаблон был обогащен в соответствии с требованиями секвенирования. С помощью системы секвенирования полупроводников путем фиксации нити ДНК в крошечном отверстии полупроводникового чипа. ДНК-полимераза берет одноцепочечную ДНК в качестве матрицы и синтезирует комплементарную цепь ДНК по принципу комплементарного спаривания оснований. Каждый раз, когда основание удлиняется в цепочке ДНК, протон высвобождается, вызывая локальные изменения pH. Ионный датчик обнаруживает изменения pH и преобразует химические сигналы в цифровые, так что основания могут быть интерпретированы в режиме реального времени, и, наконец, может быть получена последовательность оснований каждого сегмента ДНК. Биоинформатический анализ был использован для сопоставления этих последовательностей с эталонной картой генома человека. Когда гены, связанные с раком желудка, мутируют, их соответствующие последовательности оснований ДНК изменяются, чтобы получить информацию о мутациях родственных генов.
Результат может отображать статус мутации гена и служить ориентиром для клиницистов для выбора подходящих типов и дозировок химиотерапевтических препаратов и прогнозирования лекарственной устойчивости у пациентов с раком желудка. Тем не менее, результаты тестов носят исключительно клинический характер и не рекомендуются в качестве единственной основы для индивидуального лечения пациентов. Клиницисты должны вынести всестороннее суждение, основываясь на состоянии пациента, показаниях к применению лекарств, реакциях на лечение и других показателях лабораторных исследований.