急性淋巴细胞白血病化疗中甲氨蝶呤毒性反应的药物基因组学研究进展

王婷，宋沧桑*，李兴德，张阳，张函舒，王国徽（.昆明市第一人民医院药学部，昆明650000；2.大理大学药学院，云南 大理 67000）

抗肿瘤药甲氨蝶呤（methotrexate，MTX）干扰叶酸正常代谢，用于急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia，ALL）的巩固化疗。大剂量甲氨蝶呤（high dose methotrexate，HD-MTX）能有效抑制肿瘤细胞繁殖，治疗效果显著，但其毒性反应的发生也随剂量增加而增加，患者在治疗过程中往往会因为毒性反应而减少剂量或者停止用药，导致ALL 复发或死亡率增加。造成毒性反应的因素有给药途径、输注时间、合并用药、体质量、给药剂量、患者生理病理状况和药物相关基因多态性[1]。基因多态性主要影响MTX 代谢、转运和作用靶点[2]，在不同患者使用相同剂量的MTX 时，可能会导致毒性反应的不同。个体化差异是毒性反应类型和程度差异发生的原因之一。鉴于此，笔者查阅国内外相关文献，结合药物基因组学分析各相关基因多态性与MTX 化疗期间毒性反应之间的关联性。

1 MTX 代谢相关的基因多态性

1.1 亚甲基四氢叶酸还原酶（methylenetetrahydrof olate reductase，MTHFR）

MTHFR基因位于1p36.6，编码区长1980 bp，包含11 个外显子和10 个内含子，是调节细胞内叶酸代谢的关键酶，MTHFR 催化5，10-亚甲基四氢叶酸不可逆地还原为5-甲基四氢叶酸。C677T 位点的突变使丙氨酸被缬氨酸代替，导致酶活性降低[3]。HD-MTX 治疗的患者中，MTHFRC677T 突变纯合TT 基因型发生毒性反应的风险是野生基因型的12 倍（TTvsCC：OR＝12.2，95%CI＝2.54～58.9，P＝0.001），其中中性粒细胞减少、肝毒性和胃肠道毒性的发生显著升高（P＜0.05）[4-5]。Frikha 等[6]纳入35 名患者以评估MTHFRC677T 基因多态性对其MTX 化疗相关毒性的影响，结果发现CT 基因型发生肝毒性的风险比CC 型更高（OR＝13，P＝0.002）。Chae 等[7]分析了117 名ALL 患儿在HD-MTX 治疗337 个周期后相关毒性反应与MTHFR677CC 多态性之间的关系，结果发现TT 基因型相较于CC、CT 基因型患者黏膜炎的发生率更高（P＝0.0273）。有研究进一步证明，携带突变基因的患者发生黏膜炎和腹泻的风险更高[8]。但也有研究指出，MTHFR677CC 基因型使患者血液毒性的风险增加了4.5 倍（OR＝4.5，P＝0.026），而T 等位基因（OR＝0.265，P＝0.047）、677CT 基因型（OR＝0.150，P＝0.006）对于血液毒性具有保护作用，分别使其风险降低4 倍和7 倍[9]。野生基因型与Ⅲ～Ⅳ级白细胞减少症的发生相关（60%vs31%，P＝0.05），且野生基因型感染风险增加（21%vs0%，P＜0.05）、Ⅲ～Ⅳ级贫血的发生率增加（26%vs5%，P＜0.05）[10]。由于现存样本量较少，且结论不一致，故有学者对此做了meta 分析。Yang等[11]的荟萃分析中纳入14 项研究得出结论：T 突变等位基因与MTX 化疗引起毒性风险的增加显著相关，包括肝毒性（TT/CT 与CC：OR＝1.70，95%CI：1.05～2.75）、口腔黏膜炎（TT/CT 与CC：OR＝3.68，95%CI：1.73～7.85）、胃肠道毒性（TT/CT 与CC：OR＝2.36，95%CI：1.36～4.11）、皮肤毒性（T 与C：OR＝2.26，95%CI：1.07～4.74）。而在另外一篇meta 分析中纳入了9 篇研究，共计3607 名ALL 患者，研究结果得出，MTHFR基因多态性与患者在MTX 化疗引起中性粒细胞减少、血小板减少、血红蛋白减少、黏膜损伤以及肝功能损伤的毒性反应均无相关性（P均＞0.05）[12]。由此可见，meta 分析也存在结果不一致的情况，可能与人种、纳入文献质量或其他混杂等因素相关，故需要更大规模的研究予以证实。

A1298C 是MTHFR基因中另外一个被广泛研究的位点，其多态性是A 碱基被C 碱基替换后改变了429 位的密码子，使该位点谷氨酸被丙氨酸代替，MTHFR 活性降低。研究报道显示，MTHFR1298CC 基因型与野生型相比，患者发生Ⅲ～Ⅳ级贫血的概率更高（56%vs21%，P＜0.05），且与黏膜炎（OR＝4.39，95%CI：1.14～13.69，P＝0.011）、腹泻（OR＝3.22，95%CI：1.08～9.57，P＝0.036）的发生也显著相关[13-14]。另外，C 突变基因携带者发生中性粒细胞减少的风险明显增加（AC/CCvsAA：OR＝6.1，95%CI：1.3～29.5，P＝0.04）[15]。周丽红[16]的研究进一步证实携带突变基因患者使用MTX 出现毒性反应的风险明显高于野生型AA（P＝0.01）。刘晶霞等[17]的研究结果与上述不同，ALL 患者MTX 化疗后出现Ⅱ度以上的骨髓抑制、口腔黏膜炎、恶心、胃肠道反应、肝脏损伤和皮疹，其中，AA 基因型患者毒性反应明显高于AC 和CC 型患者。而荆锐[18]的研究发现，各基因型与肝功能异常、骨髓抑制等不良反应无相关性。

MTHFRA1298C 基因多态性与MTX 化疗产生毒性反应的相关性研究结果存在不一致性，需要更大型试验或者meta 分析来论证。

2 与MTX 转运相关的基因多态性

2.1 溶质载体19A1（solute carrier family member 1，SLC19A1）

SLC19A1 又称为RFC1，定位于21 号染色体的长臂上，这些蛋白表达减少或运输动力学改变会减少细胞对MTX 的吸收而导致毒性反应更易发生，其中rs1051266、rs2838958 和rs1051296 位点与毒性反应的发生可能具有相关性。Shimasaki等[19]的研究分析SLC19A1G80＞A（rs1051266）多态性能否作为MTX 维持性化疗期间毒性反应发生的预测指标，结果得出A 突变基因更容易发生血液毒性。有研究报道，突变纯合AA 基因型患者肝毒性风险明显增加，血小板和血红蛋白水平显著降低，且AA 型发生不良反应的基因型频率最高（AA＝80%）[20-22]。然而有研究与上述结果不一致[23-26]，在Chiusolo 等[23]的一项前瞻性研究当中，纳入的54 名患者均接受大剂量MTX 治疗，并未发现SLC19A1G80A 基因多态性与MTX 毒性具有相关性。针对rs2838958 位点，Kotnik 等[27]的研究指出，rs2838958 TT 基因型的患者发生黏膜炎的可能性更高（OR＝0.226，95%CI：0.071～0.725，P＜0009）。此外，在SLC19A1rs1051296 G＞T 基因型与MTX 化疗毒性相关性的研究中报道，携带突变基因GT 型患者血液毒性的发生率明显高于携带野生型基因患者（38.81%vs13.79%，P＜0.05）[28]。

SLC19A1rs2838958、rs1051296 位点可能与黏膜炎、血液毒性的发生相关，而rs1051266 位点各基因型与MTX 诱导的毒性反应之间的相关性结果具有矛盾性，由于各研究纳入样本数量较少，故需要更大规模的研究来进一步证实。

2.2 溶质转运蛋白（solute carrier organic anion transporter 1B1，SLCO1B1）

SLCO1B1基因位于12 号染色体的短臂上，长度为108.59 kb，由14 个外显子和1 个内含子组成，编码有机阴离子转运多肽1B1（OATP1B1），OATP1B1 主要将MTX 转运进入肝细胞。SLCO1B1基因突变可能改变OATO1B1 对MTX 在肝脏中的摄取，而导致MTX 化疗毒性的产生[29]。张华年等[30]的研究中纳入了82 例ALL患者以探讨SLCO1B1c.521T＞C（rs4149056）多态性与MTX 临床疗效的关系，结果发现，携带C 突变等位基因的患者胃肠道和肝脏严重毒性反应（Ⅲ～Ⅳ）的发生率均显著升高，主要表现为恶心、呕吐、腹痛、腹泻、口腔黏膜炎、肛周黏膜炎；谷丙转氨酶和天门冬氨酸转氨酶突发性升高，且差异具有统计学意义（P均＜0.05）。有学者的研究产生了不一致的结果，Liu 等[31]研究发现，SLCO1B1c.521T＞C 位点中C 突变等位基因的患者发生黏膜炎的风险较低。此外，也有学者对其他位点进行了研究，Treviňo 等[32]研究认为，SLCO1B1rs11045879 T 等位基因（OR＝16.4，95%CI：8.7～26.7，P＝0.0045）和rs4149081 中的G 等位基因（OR＝15.3，95%CI：7.9～24.6，P＝0.03）与胃肠道毒性显著相关。

上述研究结果提示，SLCO1B1基因多态性可能成为MTX 化疗发生的胃肠道毒性、黏膜炎和肝毒性的预测因子，但各位点的相关研究数量偏少，此结论仍需要进一步验证。

2.3 腺苷三磷酸结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transporter，ABC 转蛋白）

2.3.1 ABCB1ABCB1基因位于7 号染色体长臂的q21 上，包含28 个外显子和17 个内含子，由1280 个氨基酸组成。ABCB1 主要参与MTX 外排机制，随着药物基因组学的深入研究发现，该基因多态性影响MTX 化疗毒性反应的发生[33]。本节主要探讨rs1045642 位点和rs1128503 位点。Zgheib 等[24]纳入127 名ALL 患者，以评估基因多态性是否能预测MTX 治疗毒性，结果得出ABCB13435C＞T（rs1045642）T 突变等位基因携带者中性粒细胞计数（ANC）平均从87.8%下降至60.5%（OR＝5.174，95%CI：1.674～15.989）。樊春艳[34]的研究指出，ABCB13435 位点携带CT/TT 基因型的患者在MTX 化疗后发生骨髓抑制风险比CC 型患者高2.489 倍（OR＝2.489，95%CI：0.106～5.839）。而胡川[35]的研究中41 名患者与MTX 化疗后发生的中性粒细胞减少、血小板减少、血红蛋白降低、肝脏毒性、肾脏毒性、黏膜损伤和胃肠毒性反应无相关性。荆锐[18]的研究同样认为，患者在HD-MTX 化疗后出现肝功能异常、骨髓抑制与ABCB1C3435T 基因态之间无相关性。有学者也对rs1128503 位点做了研究，结果得出，ABCB11236C＞T（rs1128503）与血液毒性相关，患者中性粒细胞计数（ANC）从80.5%下降至53.5%（OR＝3.364，95%CI：1.257～9.004）[24]。

2.3.2 ABCC2ABCC2基因位于人体10 号染色体长臂q24 上，共有32 个外显子，由1545 个氨基酸构成。有报道ABCC2基因突变改变了MDR2 功能，其中rs717620 位点的基因多态性影响MTX 的药代动力学特征，导致MTX 在体内蓄积产生毒性[36]。有学者对此位点进行了研究，Razali 等[37]研究纳入38 名患者，通过高效液相色谱-质谱法分析静脉输注MTX 在24 h 和48 h血清浓度水平和毒性的关系，结果表明，治疗48 h 后，MTX 水平较高患者的ABCC2rs717620 基因突变频率较高，该多态性与Ⅰ～Ⅳ白细胞减少症的发生显著相关（P＝0.03）。Liu 等[38]研究指出，携带ABCC2-24C＞T（rs717620）突变等位基因的患者明显比野生基因型患者（ABCC2-24CC）具有更高的MTX 血浆浓度，且毒性反应风险明显升高：白细胞减少（P＝0.02，OR＝4.74，95%CI：1.46～15.33），贫血（P＝0.02，OR＝6.11，95%CI：1.42～26.36），血小板减少（P＝0.02，OR＝5.87，95%CI：1.40～24.67），黏膜损伤/口腔黏膜炎（P＝0.01，OR＝9.00，95%CI：2.11～38.35）和胃肠道反应（P＝0.01，OR＝11.08，95%CI：3.48～35.21）增加。

2.3.3 ABCC4ABCC4基因定位于染色体13q32，长312 kb，含有31 个外显子，编码1325 个氨基酸，主要将MTX 运送至胞外，ABCC4rs7317112和rs2274407 位点与MTX 化疗产生的毒性相关。Den 等[39]研究134 名ALL 患者以确定MTX 化疗毒性的遗传因素，结果发现，rs7317112 A＞G 野生AA 基因型患者黏膜炎的发生风险更高（AA：OR＝2.81，95%CI：1.01～7.84）。

研究发现rs2274407 位点在ABCC4934CA基因型患者中Ⅲ～Ⅳ级血小板减少发生率增加（P＝0.01）[40]。Gervasini 等[41]研究认为，ABCC4934C＞A 野生CC 基因型与化疗产生的血液毒性相关（P＝0.041）。

综上所述，ABC 家族包含多个成员，本文相关研究提示：ABCB1、ABCC2、ABCC4基因的多个位点和MTX 化疗毒性之间呈相关性，有必要对其家族进行更广泛、深入的研究。

2.4 γ-谷氨酰水解酶（gamma-glutamyl hydrolase，GGH）

GGH基因位于8 q12.23～13.1，全长24 kb，编码区全长957 bp，由9 个外显子组成，长度在51～371 bp。有研究发现该基因启动子区C-401 及编码区C452T 多态性与MTX 化疗毒性相关[42-44]。Koomdee 等[42]研究rs3758149 位点，结果发现在接受高剂量MTX 治疗后，GGH401 C＞T 突变基因型CT 和TT 患者发生血小板风险更高（OR＝3.17，95%CI：1.41～7.13；OR＝4.02，95%CI：1.58～10.26）。Kalantari 等[43]研究认为，GGH401 C＞T 多态性与ALL 患者MTX 化疗中白细胞减少、血小板减少显著相关。针对rs11545078 位点，Chen 等[44]研究指出，GGHC452T 突变基因型CT和TT 发生2 级以上肝毒性（OR＝0.17，95%CI：0.04～0.80，P＝0.029）和黏膜炎毒性（OR＝0.11，95%CI：0.02～0.56，P＝0.01）风险升高。

综述所述，在现有的少数研究中表明GGHrs3758149 位点和rs11545078 位点可能与化疗产生的血液毒性相关，有待成为MTX 化疗毒性的预测因子。

3 与作用靶点相关的基因多态性

3.1 TYMS

胸苷酸合成酶（thymidylate synthase，TS）基因位于人类18 号染色体短臂18p11.32，由7个外显子和6 个内含子组成。TS基因多态性主要有3 种：TS 5’端非翻译区转录起始点上游存在的28 bp 核苷酸（CCGCGCCACCTTGGCCTGCCTCCGTCCCG）串联重复（R）序列多态性[TS增强子区（TS enhancer region，TSER）]、TS3’-UTR1494 bp 处存在的6 bp 核苷酸缺失或插入多态性（1494del6）和TS基因的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）[45]。有研究得出rs34743033 位点与ALL 患者HD-MTX 化疗毒性相关。Erčulj 等[46]研究发现，高表达基因型2R/3RG、3RC/3RG、3RG/3RG 与白细胞减少症（OR＝0.49，95%CI：0.25～0.94，P＝0.032）、血小板减少症（OR＝0.19，95%CI：0.06～0.58，P＝0.003）、口腔黏膜炎（OR＝0.21，95%CI：0.05～0.96，P＝0.044）毒性反应发生的风险降低相关。而在朱秀娟等[47]的研究中，73 例ALL患者化疗期间发生中性粒细胞减少、血红蛋白降低、血小板减少、肝脏毒性、黏膜损伤和胃肠道毒性等不良反应与TS各基因型的相关性无统计学意义。对于rs2790 位点，杨春兰等[48]纳入75名ALL 患者以研究TS基因多态性与HD-MTX 治疗时毒副作用的相关性，结果得出突变GG 基因型使中性粒细胞减少的发生率降低（OR＝0.07，95%CI：0.01～0.64，P＝0.026）。TS3'-UTR1494 bp 处的6 bp 核苷酸缺失或插入多态性（1494del6）与化疗毒性也具有一定相关性，Yousef 等[49]收集了50 名ALL 化疗患者的毒性反应数据以讨论基因多态性与MTX 化疗毒性之间的关系，结果表明，1494del6 等位基因缺失患者化疗期间中性粒细胞减少的风险更高（Del/Del＋Del/Ins：94%vsIns/Ins：71.4%；OR＝6，95%CI：1.2～31.1，P＝0.04）。

上述研究提示，TS的3 种基因多态性可能是影响MTX 化疗毒性反应的重要因素，有进一步深入研究的价值。

3.2 DHFR

DHFR 可催化二氢叶酸还原为四氢叶酸，编码二氢叶酸还原酶（dihydrofolate reductase，DHFR）的基因位于染色体的5q14.1。DHFR基因中研究最多的是DHFR19bp Ins/Del 多态性。Ongaro 等[50]研究纳入122 名ALL 患者每周给予MTX 15～20 mg 维持治疗，结果表明，DHFR19 bp 中杂合子与突变纯合子基因型患者肝毒性分别增加了2.07 倍和4.57 倍。有研究指出，DHFRIns/Ins 基因型携带者发生Ⅲ～Ⅳ级白细胞减少症的风险是缺失基因型患者的5.4 倍（Ins/Ins：50%vsIns/Del＋Del/Del；OR＝5.4，95%CI：1.6～17.8，P＝0.006）[49]。对于DHFRC-680A（rs442767） 位点，Kodidela 等[51]研究认为，-680CA 基因型与白细胞减少症相关（P＜0.05）。Gervasini 等[52]研究指出，突变纯合AA 基因型发生Ⅲ～Ⅳ级中性粒细胞减少更严重[AAvsCC/CA：19（IQR＝14）vs11.5（IQR＝11），P＝0.04]。针对rs408626 位点，有学者指出，DHFR-317A＞G 野生基因型AA 与严重的白细胞减少症相关[52]。

DHFR基因多态性对ALL 患者在MTX 化疗期间发生毒性反应的研究相对较少，参考价值有限，故需要更多的研究以进一步论证。

4 总结

综上所述，ALL 患者在MTX 化疗相关毒性反应受药物转代谢、转运和作用靶点相关基因多态性的影响。MTHFRA1298C、C677T 多态性与肝毒性、血液毒性、胃肠道毒性和口腔黏膜炎等毒性反应的研究尚均存在较大争议。需要更大规模试验或meta 分析进一步论证。转运蛋白相关SLC19A1基因、SLCO1B1基因、ABCB1基因、ABCC2基因、ABCC4基因和GGH基因可能影响化疗毒性反应，有进一步研究的价值。代谢途径中TYMS、DHFR基因多态性与毒性反应在有限的文献中提示具有一定相关性，结论仍有待商榷。患者化疗过程中产生毒性反应的类型和程度因人而异，研究表明药物基因多态性与毒性的产生存在一定关系，但存在诸多混杂因素，不足以得出可靠的结论，需要大型的前瞻性研究予以证明，尽管如此，药物基因组学对MTX 化疗毒性反应的预测提供了一定的理论依据，有助于临床MTX 用药剂量的调整，促进个体化用药，加强医院合理用药的规范化。