Bedeutung von Einzelnukleotidpolymorphismen in den Genen ATM, GSTP1, SOD2, TGFB1, XPD und XRCC1 bei Brustkrebspatientinnen für die Erythementstehung als Akutreaktion nach Strahlentherapie

Abstract

Die vorliegende Arbeit steht in direktem Zusammenhang mit vorausgegangenen Untersuchungen der Arbeitsgruppe zur Identifizierung klinisch relevanten Parameter, welche zur Charakterisierung der individuellen Strahlenempfindlichkeit genutzt werden können. Während sich frühere Arbeiten auf die Untersuchung zellulärer Endpunkte konzentrierten, wurden im Rahmen dieser Arbeit genetische Variablen als Determinanten der Strahlenempfindlichkeit untersucht. Als Endpunkt der individuellen Strahlenempfindlichkeit wurden sowohl die klinischen Symptome des akuten schweren Erythems nach Strahlentherapie, als auch die zelluläre Strahlenempfindlichkeit erfasst. Letztere wurden bereits in früheren Studien bestimmt und im Rahmen der vorliegenden Untersuchung bezüglich der genetischen Determinanten interpretiert. Die Studie umfasste insgesamt 85 Patientinnen, welche mit einer brusterhaltenden, kurativen Strahlentherapie behandelt wurden. Die Evaluation der akuten Nebenwirkungen erfolgte mittels des RTOG/EORTC-Klassifizierungssystems, wobei ausschließlich das Hauterythem nach einer Gesamtdosis von 50.4Gy als objektiv messbare Nebenwirkung berücksichtigt wurde. Von den Patientinnen entwickelten 55% ein Erythem Grad 2 oder 3, was generell der klinischen Erfahrung entspricht. Als wichtiger kofundierender Faktor der Akuttoxizität wurde das Brustvolumen in diesem Patientinnenkollektiv identifiziert. Als genetische Determinanten wurden Single-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) untersucht. Dabei wurden dem "candidate-gene-approach" folgend SNPs in Genen untersucht, welche an der Entstehung beziehungsweise der Reparatur von DNA-Schäden beteiligt sind und für die bereits in der Literatur eine Assoziation mit dem Nebenwirkungsrisiko nach Strahlentherapie dokumentiert wurde. Es wurden SNPs in sechs Genen untersucht: ATM (G5557A, rs1801516), GSTP1 (A105G, rs1695), SOD2 (C11183T, rs4880), TGFB1 (C509T, rs1800469), XPD (A751C, rs13181) und XRCC1 (G399A rs25487). Eben diese SNPs wurden bereits im Rahmen einer frühren Studie der Arbeitgruppe bezüglich ihres Einflusses auf strahlenbedingte Spättoxizitäten nach Strahlentherapie untersucht. Somit kann die vorliegende Arbeit erstmalig Aussagen bezüglich des Einflusses der untersuchten SNPs treffen, nicht nur in Bezug auf die zelluläre Strahlenempfindlichkeit, sondern auch auf das akute und späte klinische Nebenwirkungsrisiko. Die Genotypisierung der Patientinnen erfolgte mittels PCR-basierter RFLP-Methode beziehungsweise, wenn die aus technischen Gründen nicht anwendbar war, mittels MALDI-TOF. In einem methodischen Teil der Arbeit wurden wesentliche Optimierungen der angewendeten Methoden erarbeitet. Insbesondere bezüglich der Aufreinigung der PCR-Produkte und der PCR-Protokolle konnten wesentliche Fortschritte erzielt werden, welche in die Laborpraxis übernommen wurden. Die Ergebnisse bezüglich der Genotyp-Verteilungen entsprachen für vier der untersuchten SNPs den aus der Literatur bekannten Verteilungen eines europäischen Kontrollkollektivs. Die Genotypverteilungen der Polymorphismen im SOD2- bzw. im XRCC1-Gen entsprachen nicht dem Hardy-Weinberg-Gleichgewicht und wurden bei der Analyse der Daten nicht weiter berücksichtigt. Während die Genotyp-Verteilung der Polymorphismen im ATM- und GSTP1-Gen keine Assoziation mit dem Erythemrisiko zeigten, konnten für den SNP im TGFB1-Gen das polymorphe T-Allel bzw. für den SNP im XPD-Gen das nicht-polymorphe A-Allel als Risikoallel des strahleninduzierten Erythems identifiziert werden. Die weitere Analyse ergab, dass das Nebenwirkungsrisiko mit der Anzahl an Risikoallelen zunimmt. Diese Beobachtung findet Bestätigung in der aktuellen Literatur. Bezüglich des Einflusses der untersuchten SNPs auf die individuelle zelluläre Strahlenempfindlichkeit zeigte sich überraschenderweise keine signifikante Korrelation. Im Rahmen dieser Arbeit konnte zum einen die Relevanz von SNPs für das Risiko strahleninduzierter Nebenwirkungen bestätigt werden, zum anderen konnte erstmals dokumentiert werden, dass klinische und zelluläre Strahlenempfindlichkeit nicht über dieselben genetischen Varianten vermittel werden. Damit zeigt diese Arbeit erstmalig, dass die individuelle zelluläre Strahlenempfindlichkeit nicht über dieselben Polymorphismen vermittelt wird, welche die klinische Strahlenempfindlichkeit determinieren.