da kræft er en genetisk sygdom, ligger to genomiske hændelser til grund for disse mekanismer for erhvervet lægemiddelresistens: Genomændringer (f.eks. genamplificering og deletion) og epigenetiske modifikationer.

genetiske årsagerrediger

Genomændringerrediger

kromosomal omlejring på grund af genomstabilitet kan forårsage genamplificering og deletion.Genforstærkning er stigningen i kopiantal for en region af et kromosom. som ofte forekommer i faste tumorer og kan bidrage til tumorudvikling gennem ændret genekspression.

hamstercelleforskning i 1993 viste, at amplifikationer i DHFR-genet involveret i DNA-syntese begyndte med kromosombrud under genet, og efterfølgende cyklusser med brobrudsfusions-formationer resulterer i store intrachromosomale gentagelser. Overforstærkning af onkogener kan forekomme som reaktion på kemoterapi, menes at være den underliggende mekanisme i flere klasser af resistens. For eksempel forekommer DHFR-amplifikation som respons på metotreksat, tyms (involveret i DNA-syntese) amplifikation som respons på 5-fluorouracil, og BCR-ABL-amplifikation forekommer som respons på imatinibmesylat. Bestemmelse af områder af genforstærkning i celler fra kræftpatienter har enorme kliniske implikationer.Gen-deletion er det modsatte af genforstærkning, hvor en region af et kromosom går tabt, opstår en lægemiddelresistens ved at miste tumorundertrykkende gener såsom TP53.

genomisk ustabilitet kan forekomme, når replikationsgaffelen forstyrres eller standses i dens migration. Dette kan forekomme med replikationsgaffelbarrierer, proteiner såsom PTIP, CHD4 og PARP1, som normalt ryddes af cellerne DNA-skadesensorer, landmålere og respondenter BRCA1 og BRCA2.

epigenetiske mekanismerrediger

epigenetiske modifikationer i antineoplastisk lægemiddelresistens spiller en vigtig rolle i kræftudvikling og lægemiddelresistens, da de bidrager til reguleringen af genekspression. To hovedtyper af epigenetisk kontrol er DNA-methylering og histonmethylering/acetylering. DNA-methylering er processen med at tilføje methylgrupper til DNA, normalt i opstrøms promotorregioner, som stopper DNA-transkription i regionen og effektivt dæmper individuelle gener. Histonmodifikationer, såsom deacetylering, ændrer kromatindannelse og dæmper store kromosomale regioner. I kræftceller, hvor normal regulering af genekspression nedbrydes, aktiveres onkogener via hypomethylering, og tumorundertrykkere tavles via hypermethylering. Tilsvarende er det i lægemiddelresistensudvikling blevet foreslået, at epigenetiske modifikationer kan resultere i aktivering og overekspression af pro-lægemiddelresistensgener.

undersøgelser af kræftcellelinjer har vist, at hypomethylering (tab af methylering) af MDR1-genpromotoren forårsagede overekspression og multidrugresistens.uden lægemiddeloptagelse og folatbærerekspression, hvilket giver DAC, en DNA-methyleringsinhibitor, forbedret lægemiddeloptagelse og folatbærerekspression.

erhvervet resistens over for det alkylerende lægemiddel fotemustin i melanomcelle viste høj Mgmt-aktivitet relateret til hypermethyleringen af MGMT-geneksonerne.

i Imatinibresistente cellelinjer har lyddæmpning af SOCS – 3-genet via methylering vist sig at forårsage STAT3-proteinaktivering, hvilket forårsagede ukontrolleret proliferation.

kræftcellemekanismerredit

kræftceller kan blive resistente over for flere lægemidler ved ændret membrantransport, forbedret DNA-reparation, apoptotiske vejdefekter, ændring af målmolekyler, protein-og vejmekanismer, såsom deaktivering.

Altered membran transportEdit

mange klasser af antineoplastiske lægemidler virker på intracellulære komponenter og veje, som DNA, nukleare komponenter, hvilket betyder, at de skal komme ind i kræftcellerne. P-glycoproteinet (P-gp) eller det multiple lægemiddelresistensprotein er en phosphoryleret og glycosyleret membrantransportør, der kan transportere lægemidler ud af cellen og derved mindske eller ablere lægemiddeleffektivitet. Dette transportprotein er kodet af MDR1-genet og kaldes også ATP-bindende kassette (ABC) protein. MDR1 har promiskuøs substratspecificitet, hvilket gør det muligt at transportere mange strukturelt forskellige forbindelser over cellemembranen, hovedsageligt hydrofobe forbindelser. Undersøgelser har vist, at MDR1-genet kan aktiveres og overudtrykkes som reaktion på farmaceutiske lægemidler, hvilket danner grundlaget for resistens over for mange lægemidler. Overekspression af mdr1-genet i kræftceller bruges til at holde intracellulære niveauer af antineoplastiske lægemidler under celledrabningsniveauer.

for eksempel har antibiotikumet rifampicin vist sig at inducere mdr1-ekspression. Eksperimenter i forskellige lægemiddelresistente cellelinjer og patient-DNA afslørede genomlejringer, som havde initieret aktivering eller overekspression af MDR1. En c3435t-polymorfisme i ekson 226 af MDR1 er også blevet stærkt korreleret med p-glycoproteinaktiviteter.

MDR1 aktiveres gennem NF-kB, et proteinkompleks, der fungerer som en transkriptionsfaktor. I rotten støder et NF-kB-bindingssted op til mdr1b-genet, NF-kB kan være aktivt i tumorceller, fordi dets muterede NF-kB-gen eller dets hæmmende IkB-gen muteret under kemoterapi. I kolorektale cancerceller forårsagede inhibering af NF-kB eller MDR1 øget apoptose som reaktion på et kemoterapeutisk middel.

Enhanced DNA repairEdit

Enhanced DNA repair spiller en vigtig rolle i kræftcellernes evne til at overvinde lægemiddelinducerede DNA-skader.platinbaserede kemoterapier, såsom cisplatin, målretter tumorceller ved at tværbinde deres DNA-strenge og forårsage mutation og skade. En sådan skade vil udløse programmeret celledød (f.eks. Cisplatinresistens opstår, når kræftceller udvikler en forbedret evne til at vende sådanne skader ved at fjerne cisplatin fra DNA og reparere eventuelle skader. De cisplatinresistente celler opregulerer ekspression af ercc1-genet og proteinet.

nogle kemoterapier er alkyleringsmidler, hvilket betyder, at de vedhæfter en alkylgruppe til DNA for at forhindre, at den læses. O6-methylguanin DNA methyltransferase (Mgmt) er et DNA-reparationsmiddel, der fjerner alkylgrupper fra DNA. Mgmt-ekspression opreguleres i mange kræftceller, som beskytter dem mod alkyleringsmidler. Øget Mgmt-ekspression er fundet i tyktarmskræft, lungekræft, ikke-Hodgkins lymfom, brystkræft, gliomer, myelom og kræft i bugspytkirtlen.

apoptotisk vejdefektredit

TP53 er et tumorundertrykkende gen, der koder for p53-proteinet, som reagerer på DNA-skade enten ved DNA-reparation, cellecyklusstop eller apoptose. At miste TP53 via gensletning kan give celler mulighed for kontinuerligt at replikere på trods af DNA-skade. Tolerancen for DNA-skade kan give kræftceller en metode til resistens over for de lægemidler, der normalt inducerer apoptose gennem DNA-skade.

andre gener, der er involveret i den apoptotiske vejrelaterede lægemiddelresistens, inkluderer h-ras og bcl-2/Baks. Onkogen h-ras har vist sig at øge ekspression af ercc1, hvilket resulterer i forbedret DNA-reparation (se ovenfor). Hæmning af h-ras viste sig at øge cisplatinfølsomheden i glioblastomceller. Opreguleret ekspression af Bcl-2 i leukæmiske celler (ikke-Hodgkins lymfom) resulterede i nedsatte niveauer af apoptose som respons på kemoterapeutiske midler, da Bcl-2 er en pro-overlevelse onkogen.

ændrede målmolekylerrediger

under målrettet terapi har målet ofte ændret sig selv og reduceret dets ekspression til det punkt, at terapi ikke længere er effektiv. Et eksempel på dette er tabet af østrogenreceptor (ER) og progesteronreceptor (PR) ved anti-østrogenbehandling af brystkræft. Tumorer med tab af ER og PR reagerer ikke længere på tamoksifen eller andre anti-østrogenbehandlinger, og mens kræftceller forbliver noget lydhøre over for østrogensyntesehæmmere, reagerer de til sidst ikke på endokrin manipulation og er ikke længere afhængige af østrogen for vækst.

en anden række terapeutiske midler, der anvendes til behandling af brystkræft, er rettet mod kinaser som human epidermal vækstfaktorreceptor 2 (HER2) fra EGFR-familien. Mutationer forekommer ofte i HER2-genet ved behandling med en hæmmer, hvor omkring 50% af patienter med lungekræft viste sig at have en EGFR-T790M gatekeeper-mutation.

behandling af kronisk myeloid leukæmi (CML) involverer en tyrosinkinasehæmmer, der er målrettet mod BCR/ABL-fusionsgenet kaldet imatinib. Hos nogle mennesker, der er resistente over for Imatinib, genaktiveres eller forstærkes BCR/ABL-genet, eller der er forekommet en enkeltpunktmutation på genet. Disse punktmutationer forbedrer autophosphorylering af BCR-ABL-proteinet, hvilket resulterer i stabilisering af ATP-bindingsstedet til dets aktive form, som ikke kan bindes af imatinib til korrekt lægemiddelaktivering.Topoisomerase er et lukrativt mål for kræftbehandling på grund af dets kritiske rolle som et middel til DNA-replikation, og mange topoisomerasehæmmere er blevet lavet. Modstand kan forekomme, når topoisomeraseniveauer nedsættes, eller når forskellige isoformer af topoisomerase fordeles forskelligt i cellen. Der er også rapporteret om mutanter i patientleukæmiske celler såvel som mutationer i andre kræftformer, der giver resistens over for topoisomerasehæmmere.

ændret metabolismeredit

en af mekanismerne for antineoplastisk resistens er overekspression af lægemiddelmetaboliserende stoffer eller bærermolekyler. Ved at øge ekspression af metaboliske stoffer omdannes lægemidler hurtigere til lægemiddelkonjugater eller inaktive former, som derefter kan udskilles. For eksempel fremmer øget ekspression af glutathion lægemiddelresistens, da glutathions elektrofile egenskaber tillader det at reagere med cytotoksiske midler og inaktivere dem. I nogle tilfælde giver nedsat ekspression eller tab af ekspression af lægemiddelmetaboliserende stoffer resistens, da lægemidlet er nødvendigt for at behandle et lægemiddel fra en inaktiv form til en aktiv form. Arabinosid, en almindeligt anvendt kemoterapi for leukæmi og lymfomer, omdannes til cytosin arabinosid trifosfat af deoksycytidinkinase. Mutation af deoksycytidinkinase eller tab af ekspression resulterer i resistens over for arabinosid. Dette er en form for deaktivering.

vækstfaktorekspressionsniveauer kan også fremme resistens over for antineoplastiske terapier. I brystkræft viste det sig, at lægemiddelresistente celler udtrykte høje niveauer af IL-6, mens følsomme celler ikke udtrykte signifikante niveauer af vækstfaktoren. IL-6 aktiverer CCAAT-forstærkerbindende proteintranskriptionsfaktorer, der aktiverer mdr1-genekspression (se Ændring af Membrantransport).