Análisis genético y funcional de polimorfismos de CYP2C8 en muestras de población colombiana: implicaciones en la respuesta a paclitaxel en cáncer de pulmón

Abstract

El paclitaxel (Taxol®) es un potente inhibidor de la replicación de células eucariotas, su actividad farmacológica está determinada por su habilidad para unirse a los microtúbulos, detener el ciclo celular e inducir apoptosis. Con frecuencia se usa para el tatamiento del cáncer de pulmón y otros tumores sólidos, sin embargo su efectividad se ve limitada debido a que muchos de estos tumores desarrollan resistencia. Está ampliamente demostrado que el pulmón es un órgano metabólicante activo, en el que se expresan citocromos P450. Se ha descrito también que la presencia de estas enzimas en células tumorales puede tener un efecto negativo sobre la quimioterapia, dado que pueden inactivar fármacos. Soportados en esto y considerando que el paclitaxel es metabolizado por los citocromos CYP2C8 y CYP3A4 a formas menos activas, se cuantificó su nivel de expresión en líneas celulares de diferente origen tumoral pulmonar, se generaron modelos de resistencia adquirida al fármaco y se determinó su influencia en el desarrollo de fenotipo resistente a paclitaxel. Adicionalmente, se realizó un análisis descriptivo para evaluar la distribución de las formas polimórficas CYP2C8 *2, CYP2C8*3 y CYP2C8 *4 del gen CYP2C8 en muestras de pacientes con cáncer de pulmón y voluntarios sanos de la población colombiana, teniendo en cuenta que estas variantes son los que más se han asociado con alteraciones en la actividad funcional de este citocromo. En ensayos complentarios, se evaluó la expresión de los genes POR y MDR-1. Los resultados del análisis genético mostraron que después del alelo silvestre (CYP2C8*1)(72%), el alelo CYP2C8*3 es el más frecuente en muestras de voluntarios sanos (18%), en los pacientes con cancer de pulmón el alelo silvestre también fue el mas frecuente (85%), sin embargo, la distribución para las variantes *2, *3 y *4 mostró diferencias con respecto a lo observado en las muestras de volunatarios sanos. Los resultados del análisis funcional sugieren que todas las líneas celulares tienen una expresión basal del gen POR, solo algunas expresan los genes CYP2C8 y MDR-1 y ninguna expresa el gen CYP3A4. En los modelos de resistencia se observó una clara sobreexpresión del gen MDR-1. La inducción de la expresión del CYP2C8 en estos modelos fue más modesta.

Abstract. Paclitaxel (Taxol®) is a potent inhibitor of eukaryotic cell replication, its pharmacological action is mediated by its ability to bind and stabilize microtubule structure causing cell cycle arrest and ultimately leading to apoptosis. Paclitaxel is commonly used to treat lung cancer and other solid tumors. However, its effectiveness is often limited because many tumors develop paclitaxel resistance. It has also been demonstrated that lung is a metabolically active organ and cytochromes P450 are expressed in this organ. The presence of functionally active cytochrome P450 (P450) enzymes in tumor cells has been associated with a negative effect on chemotherapy-mediated cell death due to P450- mediated metabolism of anti-cancer drugs. Due to the fact that that paclitaxel is metabolized by cytochromes CYP2C8 and CYP3A4 to less cytotoxic metabolites, we analyzed the expression of these P450s in a panel of lung cancer cell lines. We also generated a cellular model of acquired resistance to paclitaxel and examined its influence on the development of paclitaxel-resistant phenotype. Additionally, we evaluated the distribution of alleles CYP2C8 *2, CYP2C8*3 and CYP2C8 *4 of CYP2C8 gen in samples from lung cancer patients and healthy volunteers of Colombian population, considering that this forms have been associated with alterations in the CYP2C8 function. In complementary assay we analyzed the expression of POR and MDR-1 genes. The results of genetic analysis showed that after of wild type allele (CYP2C8*1)(72%), CYP2C8*3 allele is the most frequent in healthy volunteers (18%), in lung cancer patients the wild type allele was also the most frequent (85%), however, the distribution for *2, *3 and*4 alleles changed in lung cancer patients. The results of functional analysis showed that all cell expressed POR gen, some cells expressed CYP2C8 and MDR-1 genes and not one expressed CYP3A4 gen. In resistant models we observed a clear overexpression of MDR-1 gen. Induction of CYP2C8 in this models was modest.