Онкологічному хворому призначили препарат метотрексат, до якого з часом клітини-мішені пухлини втратили чутливість. Експресія гену якого ферменту при цьому змінюється?

Чому це правильна відповідь

Метотрексат є класичним антиметаболітом групи антагоністів фолатів (цитостатиків S-фазоспецифічної дії), який реалізує протипухлинний ефект через ферментну мішень у шляху відновлення фолієвої кислоти. На молекулярному рівні він структурно подібний до фолату і з високою афінністю конкурентно інгібує дегідрофолатредуктазу (DHFR) — ключовий фермент, що відновлює дигідрофолат до тетрагідрофолату. Тетрагідрофолат є універсальним донором одновуглецевих фрагментів для синтезу пуринових нуклеотидів і тимідилату, тому блокада DHFR зриває біосинтез ДНК і, відповідно, проліферацію клітин, які швидко діляться (пухлинні клітини, клітини кісткового мозку, епітелій слизових). Втрата чутливості клітин-мішеней пухлини до метотрексату найчастіше пов’язана з механізмами резистентності, що зменшують ефективну блокаду його головної мішені або знижують внутрішньоклітинну концентрацію препарату. Найбільш “канонічний” для тестів механізм — підвищення експресії гена дегідрофолатредуктази або зміни (мутації/ізоформи) DHFR, які зменшують зв’язування метотрексату, але зберігають каталітичну функцію ферменту. Якщо DHFR синтезується у надлишку, то за фіксованої концентрації метотрексату частина ферменту залишається активною, відновлення фолатів частково відновлюється, і клітина знову отримує тетрагідрофолат для синтезу нуклеотидів та ДНК — тобто обхід блоку, який і є суттю резистентності. У внутрішньоклітинних наслідках цей механізм проявляється як нормалізація (або часткова нормалізація) пулів тетрагідрофолатів та одновуглецевих переносників, що критично для утворення dTMP і пуринів. Це не “рецепторний” ефект і не вплив на іонні канали, а чиста ферментна фармакодинаміка: метотрексат гальмує конкретний фермент; резистентність виникає, коли клітина або робить фермент “надлишковим”, або робить його “іншим” щодо спорідненості до інгібітора. Тому, коли в задачі прямо питають про зміну експресії гена ферменту при втраті чутливості, найбільш логічна і фармакологічно коректна відповідь — саме DHFR як первинна мішень метотрексату. Фармакокінетично для резистентності також важливі транспорт і утримання метотрексату в клітині: він потрапляє через переносники фолатів/анйонні транспортери, а всередині може поліглутамінуватися, що підвищує утримання і спорідненість до фолатозалежних ферментів. Проте питання сформульоване не про транспорт, а саме про експресію гена ферменту, і в цьому контексті “підсилення мішені” (ампліфікація/підвищення експресії DHFR) є класичним поясненням. Саме так з’являється клінічно значуща резистентність: на фоні терапії селекціонується клон пухлинних клітин, який має перевагу виживання, бо здатний підтримувати синтез ДНК попри присутність інгібітора. Отже, ключова ознака задачі — метотрексат і розвиток резистентності — прямо вказує на зміни саме в системі “фермент-мішень” метотрексату. Оскільки метотрексат спрямований на дегідрофолатредуктазу, то зміна експресії гена дегідрофолатредуктази (зазвичай підвищення) є найбільш обґрунтованим механізмом втрати чутливості, який відмежовує цей варіант від будь-яких інших назв ферментів, не пов’язаних із центральним вузлом фолатного циклу.