Das Fehlen des FMR1-Genprodukts FMRP ist ursächlich für die Entstehung des Phänotyps bei Patienten mit Fragilem-X-Syndrom. Es kommt hierbei auf Grund einer Hypermethylierung der DNA im Bereich der FMR1-Promotorregion zu einer Hemmung der Transkription. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine Behandlung mit Methotrexat, welches eine Hypomethylierung der DNA verursacht, eine Therapieoption für Patienten mit Fragilem-X-Syndrom darstellt. Es wurden Fibroblasten von Patienten mit Fragilem-X-Syndrom kultiviert und währenddessen mit Methotrexat behandelt. Hierbei trat eine Reaktivierung der FMR1-Transkription auf, FMRP konnte allerdings nicht reproduzierbar detektiert werden. Auch in der Untersuchung des Methylierungsstatus der FMR1-Promotorregion zeigte sich nach Behandlung keine Reduktion der Methylierung. Der fehlende Nachweis von FMRP in den behandelten Patientenzellen macht es unwahrscheinlich, dass MTX im Rahmen dieser Erkrankung klinische Anwendung finden wird.

Methotrexate (MTX) is an antimetabolite anticancer agent that is used in treatment of multiple cancers, such as acute lymphoblastic leukaemia and osteosarcoma. A lack of selective tumour toxicity is one of the major problems associated with MTX chemotherapy, especially when given at high doses, as in high dose MTX (HDMTX) therapy. MTX causes various toxicity problems including life-threatening nephrotoxicity, haematological toxicity and neurotoxicity. Overcoming this toxicity is of great importance and has been attempted in various ways, not least via the design of prodrugs. The concept of tumour protease, and specifically matrix metalloproteinase (MMP), activated prodrugs was the focus of the work described in this thesis. This concept relies upon attachment of an MMP-sensitive peptide sequence to a specific site in a drug structure, so as to inactive it. The activity of the parent drug is restored once it is activated by the MMPs in the tumour microenvironment. In this work, different MMP-sensitive peptide sequences linked to MTX were synthesised, resulting in 63 MTX prodrugs. The MMP-mediated activation of these conjugates in tumour tissues (specifically HT1080 homogenates) ex vivo was assessed and the results were compared to the activation of these conjugates in various normal tissues specifically liver, kidney and lung. Specific criteria were established for the selection of promising conjugates for more detailed study. From 7 promising compounds, compound 75 was identified as the lead prodrug, demonstrating selective MMP activation, as indicated by inhibition of its activation by broad spectrum MMP inhibitor ilomastat. The pharmacokinetics of compound 75 was studied in tumour (HT1080) xenograft-bearing mice and the results were compared to those obtained from administration of equimolar doses of conventional MTX. Compound 75 led to enhanced tumour concentrations of MTX, with reduced exposure to normal tissues in vivo compared to conventional MTX therapy. Furthermore, the efficacy of equimolar doses of compound 75 and directly dosed MTX in reduction of HT1080 volume were compared. Superior antitumour activity was observed with compound 75 compared to MTX treatment. Compound 75 is the first example of an MMP-activated prodrug to be reported with enhanced therapeutic index, as evidenced by a full in vivo pharmacokinetic analysis and normal tissue metabolism data. The data presented in thesis support the concept of MMP-activated prodrug development, and form a strong foundation upon which to develop a clinicallyuseful MTX prodrug, with the potential to enhance efficacy and reduce toxicity to the patient.

[ES] La dieta es la principal vía de exposición a mercurio (Hg) para la mayoría de la población. Las principales formas de Hg en los alimentos son el metilmercurio (MeHg) y el Hg inorgánico divalente [Hg(II)]. Aunque el intestino es la principal puerta de entrada del tóxico en la circulación sistémica, los estudios sobre su toxicidad a nivel intestinal son escasos. El objetivo de la presente tesis ha sido evaluar la toxicidad y los mecanismos de acción del Hg(II) y el MeHg a nivel intestinal. Adicionalmente, se ha ensayado la eficacia de cepas de bacterias ácido- lácticas (BAL) como estrategia de reducción de esta toxicidad. Para los estudios in vitro se ha desarrollado un modelo celular en el que se han combinado enterocitos, células mucosecretoras y macrófagos en un sistema bicameral. Las células se han expuesto a Hg(II) y MeHg (0.1-1 mg/L) durante 10 días. Los datos han evidenciado que ambas especies generan un aumento de la respuesta inflamatoria, incrementando la liberación de la citoquina IL-8 e IL-1β, y una respuesta pro-oxidante, con un aumento de las especies reactivas de oxígeno/nitrógeno (ROS/RNS) y una sobreexpresión de proteínas de estrés (HSP70, HSP90 y MT2A). Esta respuesta ha sido más notable en macrófagos, indicando que posiblemente sean las células inmunitarias las que gobiernen la respuesta al tóxico. La situación de estrés va acompañada de una alteración de la expresión de la proteína de las uniones estrechas ZO-1 y una modificación de la morfología de la monocapa. Además, la exposición genera un aumento de la secreción de mucus y una sobreexpresión de su principal mucina, principalmente a MeHg. Los mecanismos de esta hipersecreción podrían estar relacionados con la ruta IL4/IL13/STAT6. Todos estos efectos sobre la monocapa epitelial conllevan un aumento de la permeabilidad y una reducción de la capacidad de regeneración. En los ensayos in vivo se han expuesto ratones BALB/c a Hg(II) y MeHg (1- 10 mg/L) durante 4 meses a través del agua de bebida. Los datos obtenidos han confirmado lo observado in vitro. La exposición a ambas especies (especialmente a 5 y 10 mg/L) induce un proceso inflamatorio en el colon, con un aumento de las citoquinas TNF-α e IL1-β y la presencia de infiltrados de neutrófilos. Paralelamente, la exposición genera estrés oxidativo con un incremento de las ROS/RNS y los peróxidos lipídicos. Se ha confirmado in vivo la participación en esta respuesta de algunas rutas apuntadas in vitro, en concreto p38 MAPK y JNK. Además, también se evidencian alteraciones en la expresión de proteínas de las uniones estrechas y de la mucina MUC2 en el colon, acompañada de una hiperplasia de las células mucosecretoras, especialmente en los tratamientos con MeHg. En estos animales se observa, además, un aumento de la expresión de IL13 e IL4, lo que apunta a la participación de la ruta IL4/IL13/STAT6, tal y como indicaban los ensayos in vitro. Además, estos ensayos in vivo muestran un efecto de ambas especies sobre el metabolismo de la microbiota intestinal con una reducción de los contenidos luminales de los ácidos grasos de cadena corta (SCFA), aunque los cambios detectados en la composición de la microbiota son mínimos. Finalmente, los animales tratados presentan un aumento de la permeabilidad. Todos los datos obtenidos in vitro e in vivo ponen de manifiesto que una exposición continuada a Hg(II) y MeHg genera una disrupción de la barrera intestinal. Los ensayos in vitro realizados para determinar la eficacia de las cepas de BAL de origen murino LE1 y LE2 como estrategia de protección se han realizado coexponiendo el modelo celular a Hg(II) o MeHg (1 mg/L) junto con las cepas durante 7 días. Los datos obtenidos han mostrado un efecto protector de ambas cepas, con una reducción de la respuesta inflamatoria, el estrés y los efectos sobre las uniones estrechas y la producción de mucus. Asimismo, la presencia de ambas bacterias restaura parcialmente la permeabilidad y la capacidad de regeneración de las monocapas. Teniendo en cuenta que en este estudio las BAL están inactivadas térmicamente, esta protección se asocia principalmente a su capacidad de quelación del Hg, aunque no hay que descartar que algún componente estructural de la pared bacteriana pueda ejercer otro tipo de efecto beneficioso. Los ensayos in vivo para confirmar el efecto protector de las BAL se han realizado en ratones BALB/c expuestos durante 2 meses a MeHg (5 mg/L) a través del agua de bebida. Las bacterias, en este caso viables, se han administrado por sonda gástrica diariamente. Los datos obtenidos muestran que, aunque las dos cepas reducen por igual los contenidos colónicos de MeHg, la reducción de los efectos tóxicos es mucho más notable con la cepa LE1. Se observan reducciones de los contenidos de mediadores de inflamación y estrés en el colon, hay una recuperación de la expresión de proteínas constituyentes de las uniones estrechas y del mucus. Se reestablecen los niveles luminales de los metabolitos de la microbiota y se restaura parcialmente la permeabilidad intestinal. Los resultados muestran que, además del proceso de quelación, la cepa LE1 activa la ruta de señalización Nrf2/Keap1/ARE y la producción de la citoquina anti-inflamatoria IL10. Los datos obtenidos in vitro e in vivo, apuntan a que la cepa LE1 podría ser una buena alternativa para reducir la toxicidad intestinal del Hg; reducción que puede tener también repercusiones beneficiosas a nivel sistémico. / [CA] La dieta és la principal via d'exposició a mercuri (Hg) per a la majoria de la població. Les principals formes de Hg en els aliments són el metilmercuri (MeHg) i el Hg inorgànic divalent [Hg(II)]. Encara que l'intestí és la principal porta d'entrada del tòxic a la circulació sistèmica, els estudis sobre la seua toxicitat a nivell intestinal són escassos. L'objectiu de la present tesi ha sigut avaluar la toxicitat i els mecanismes d'acció del Hg(II) i el MeHg a nivell intestinal. Addicionalment, s'ha assajat l'eficàcia de soques de bacteris àcid-làctics (BAL) com a estratègia de reducció d'aquesta toxicitat. Per als estudis in vitro s'ha desenvolupat un model cel·lular en el qual s'han combinat enteròcits, cèl·lules mucosecretores i macròfags en un sistema bicameral. Les cèl·lules s'han exposat des de l'inici a Hg(II) i MeHg (0.1-1 mg/L) durant 10 dies. Les dades han evidenciat que totes dues espècies generen un augment de la resposta inflamatòria, incrementant l'alliberament de la citocina IL- 8 i IL-1β, i una resposta pro-oxidant, amb un augment de les espècies reactives d'oxigen/nitrogen (ROS/RNS) i una sobreexpressió de proteïnes d’estrès (HSP70, HSP90 i MT2A). Aquesta resposta ha sigut més notable en macròfags, indicant que possiblement són les cèl·lules immunitàries les que governen la resposta al tòxic. La situació d’estrès va acompanyada d'una alteració de l'expressió de la proteïna de les unions estretes ZO-1 i una modificació de la morfologia de la monocapa. A més, l'exposició, principalment a MeHg, genera un augment de la secreció de mucus i una sobreexpressió de la seua principal mucina. Els mecanismes d'aquesta hipersecreció podrien estar relacionats amb la ruta IL4/IL13/STAT6. Tots aquests efectes sobre la monocapa epitelial comporten un augment de la permeabilitat i una reducció de la capacitat de regeneració. En els assajos in vivo s'han exposat ratolins BALB/c a Hg(II) i MeHg (1-10 mg/L) durant 4 mesos a través de l'aigua de beguda. Les dades obtingudes han confirmat l'observat in vitro. L'exposició a totes dues espècies (especialment a 5 i 10 mg/L) indueix un procés inflamatori en el còlon, amb un augment de les citocines TNF-α i IL1-β i la presència d'infiltrats de neutròfils. Paral·lelament, l'exposició genera estrès oxidatiu amb un increment de les ROS/RNS i els peròxids lipídics. S'ha confirmat in vivo la participació en aquesta resposta d'algunes rutes apuntades in vitro, en concret p38 MAPK i JNK. A més, també s'evidencien alteracions en l'expressió de proteïnes de les unions i de la mucina MUC2 en el còlon, acompanyada d'una hiperplàsia de les cèl·lules mucosecretores, especialment en els tractaments amb MeHg. En aquests animals hi ha, a més, un augment de l'expressió d'IL13 i IL4, la qual cosa apunta a la participació de la ruta IL4/IL13/STAT6, tal com indicaven els assajos in vitro. A més, aquests assajos in vivo mostren un efecte de les espècies de Hg sobre el metabolisme de la microbiota intestinal, amb una reducció dels continguts luminals dels àcids grassos de cadena curta (SCFA), encara que els canvis en la composició de microbiota intestinal son minims. Finalment, els animals tractats presenten un augment de la permeabilitat. Totes les dades obtingudes in vitro i in vivo posen de manifest que una exposició continuada a Hg(II) i MeHg genera una disrupció de la barrera intestinal. Els assajos in vitro realitzats per a determinar l'eficàcia de les soques de BAL d'origen murí LE1 i LE2 com a estratègia de protecció s'han realitzat coexposant el model cel·lular combinat a Hg(II) o MeHg (1 mg/L) juntament amb les soques durant 7 dies. Les dades obtingudes han mostrat un efecte protector de totes dues soques, amb una reducció de la resposta inflamatòria, l'estrès i els efectes sobre les unions estretes i la producció de mucus. Així mateix, la presència dels bacteris restaura parcialment la permeabilitat i la capacitat de regeneració de les monocapes. Tenint en compte que en aquest estudi les BAL estan inactivades tèrmicament, aquesta protecció s'associa principalment a la seua capacitat de quelació del Hg, encara que no cal descartar que algun component estructural de la paret bacteriana puga exercir un altre tipus d'efecte beneficiós. Els assajos in vivo per a confirmar l'efecte protector de les BAL s'han realitzat en ratolins BALB/c exposats durant 2 mesos a MeHg (5 mg/L) a través de l'aigua de beguda. Els bacteris, en aquest cas viables, s'han administrat per sonda gàstrica diàriament. Les dades obtingudes en aquest assaig mostren que, encara que els dues soques redueixen per igual els continguts colònics de MeHg, la reducció dels efectes tòxics és molt més notable amb la soca LE1. S'observen reduccions dels continguts dels mediadors d'inflamació i estrès en el còlon, hi ha una recuperació de l'expressió de proteïnes constituents de les unions estretes i el mucus. Es restableixen els nivells luminals dels metabòlits de la microbiota i es restaura parcialment la permeabilitat intestinal. Els resultats mostren que a més del procés de quelació, la soca LE1 activa la ruta de senyalització Nrf2/Keap1/ARE i la producció de la citocina anti-inflamatòria IL10. Les dades obtingudes in vitro i in vivo apunten al fet que la soca LE1 podria ser una bona alternativa per a reduir la toxicitat intestinal del Hg; reducció que pot tindre també repercussions beneficioses a nivell sistèmic. / [EN] A cell model for in vitro studies in which enterocytes, mucosecretory cells and macrophages have been combined in a bicameral system has been developed. Cells have been exposed to Hg for 10 days. The data have shown that both species induce an inflammatory response and a pro-oxidant response, with an increase in reactive oxygen/nitrogen species and an overexpression of stress proteins. The situation of stress is accompanied by alterations in the expression of the tight junction protein ZO-1 and changes in the morphology of the intestinal monolayer. In addition, exposure, especially to MeHg, generates an increase in mucus secretion and an overexpression of its main mucin. The mechanisms of this hypersecretion could be related to the IL4/IL13/STAT6 pathway. All these effects on the epithelial monolayer lead to and increased permeability and a reduced regeneration capacity. In vivo assays have been performed in BALB/c mice exposed to Hg (1-10 mg/L) for 4 months through drinking water. The data obtained have confirmed the previous results observed in vitro. Exposure to both species induces an inflammatory process in the colon and generates oxidative stress with an increase in ROS/RNS and lipid peroxides. The participation in this response of some signaling pathways targeted in vitro has been confirmed in vivo. In addition, alterations in the expression of tight junction proteins and the mucin MUC2 in the colon are also evidenced, accompanied by a hyperplasia of the mucosecretory cells, especially in MeHg treatments. In these animals, there is also an increase in the expression of IL-13 and IL-4 cytokines, which points to the participation of the IL4/IL13/STAT6 pathway. In addition, these in vivo assays show an effect of both species on the metabolism of the intestinal microbiota, with a reduction in the luminal contents of short-chain fatty acids, although changes in the intestinal microbiota composition are minimal. Finally, the treated animals showed an increase in permeability. The in vitro studies carried out to determine the efficacy of the BAL strains of murine origin LE1 and LE2 as a strategy of protection have been performed by co-exposing the combined cell model to Hg (1 mg/L) together with the strains for 7 days. The data obtained have shown a protective effect of both strains, with a reduction in the inflammatory response, oxidative stress and the effects on tight junctions and mucus production. In the same way, the presence of both bacteria partially restores the permeability and the regenerative capacity of the monolayers. Bearing in mind that in this study the LABs are heat-inactivated, this protection is mainly associated with their ability to bind Hg, although it cannot be ruled out that some structural components of the bacterial wall may exert another type of beneficial effect. In vivo assays carry out to confirm the protective effect of LAB have been performed in BALB/c mice exposed for 2 months to MeHg (5 mg/L) through drinking water. The strains of LAB have been administered daily by gavage. Data show that, the reduction of the toxic effects is much more pronounced when LE1 strain is administrated. Reductions in the contents of inflammatory and stress mediators in the colon are observed, together with a recovery in the expression of proteins of the tight junctions and the mucus layer. The luminal levels of microbiota metabolites are restored, and intestinal permeability is partially reestablished. The results show that in addition to the chelation process, LE1 strain activates the Nrf2/Keap1/ARE signaling pathway and the production of the anti-inflammatory cytokine IL10. The data obtained in vitro and in vivo suggest that LE1 strain could be a good strategy to reduce Hg intestinal toxicity; reduction that can also have beneficial repercussions at a systemic level. / Rodríguez Viso, P. (2023). Estrategias para mitigar la toxicidad asociada a la exposición crónica al mercurio a través de la dieta [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192865

Methotrexate (MTX) is an antimetabolite anticancer agent that is used in treatment of multiple cancers, such as acute lymphoblastic leukaemia and osteosarcoma. A lack of selective tumour toxicity is one of the major problems associated with MTX chemotherapy, especially when given at high doses, as in high dose MTX (HDMTX) therapy. MTX causes various toxicity problems including life-threatening nephrotoxicity, haematological toxicity and neurotoxicity. Overcoming this toxicity is of great importance and has been attempted in various ways, not least via the design of prodrugs. The concept of tumour protease, and specifically matrix metalloproteinase (MMP), activated prodrugs was the focus of the work described in this thesis. This concept relies upon attachment of an MMP-sensitive peptide sequence to a specific site in a drug structure, so as to inactive it. The activity of the parent drug is restored once it is activated by the MMPs in the tumour microenvironment. In this work, different MMP-sensitive peptide sequences linked to MTX were synthesised, resulting in 63 MTX prodrugs. The MMP-mediated activation of these conjugates in tumour tissues (specifically HT1080 homogenates) ex vivo was assessed and the results were compared to the activation of these conjugates in various normal tissues specifically liver, kidney and lung. Specific criteria were established for the selection of promising conjugates for more detailed study. From 7 promising compounds, compound 75 was identified as the lead prodrug, demonstrating selective MMP activation, as indicated by inhibition of its activation by broad spectrum MMP inhibitor ilomastat. The pharmacokinetics of compound 75 was studied in tumour (HT1080) xenograft-bearing mice and the results were compared to those obtained from administration of equimolar doses of conventional MTX. Compound 75 led to enhanced tumour concentrations of MTX, with reduced exposure to normal tissues in vivo compared to conventional MTX therapy. Furthermore, the efficacy of equimolar doses of compound 75 and directly dosed MTX in reduction of HT1080 volume were compared. Superior antitumour activity was observed with compound 75 compared to MTX treatment. Compound 75 is the first example of an MMP-activated prodrug to be reported with enhanced therapeutic index, as evidenced by a full in vivo pharmacokinetic analysis and normal tissue metabolism data. The data presented in thesis support the concept of MMP-activated prodrug development, and form a strong foundation upon which to develop a clinically-useful MTX prodrug, with the potential to enhance efficacy and reduce toxicity to the patient. / Libyan government / The full text will be available after the extended embargo: 5th March 2027

Le dihydrofolate réductase (DHFR) est la principale cible du méthotrexate, un important composant du traitement de la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA). Une association des polymorphismes du promoteur de DHFR avec l’issue de la LLA a été mise en évidence au laboratoire. Une survie sans événement (EFS) réduite corrélait avec les allèles A -317 et C -1610, et l’haplotype *1, défini par ces allèles. L’haplotype *1 était aussi associé à une expression élevée du DHFR. Dans cette étude, nous étendons l’analyse à la région régulatrice adjacente, d’environ 400 pb, correspondant au transcrit mineur non-codant du DHFR, qui joue un rôle essentiel dans la régulation de la transcription au niveau du promoteur majeur. Six polymorphismes ont été identifiés, parmi lesquels 5 étaient des SNPs et un polymorphisme de longueur composé d’un nombre variable d’éléments de 9 pb et d’une insertion/délétion de 9 pb. L’analyse d’haplotype, incluant tous les polymorphismes promoteurs, a révélé une diversification de l’haploytpe *1 en 5 sous-types (*1a à *1e). Les variations du promoteur majeur et les sous-types de l’haplotype *1 ont été par la suite analysés pour l’association avec l’issue de LLA. Un EFS réduit corrélait avec l’allèle A du polymorphisme G308A (p=0,02) et avec l’haplotype *1 (p=0,01). Des niveaux élevées d’ARNm étaient trouvés chez les porteurs de l’haplotype *1b (p=0,005) et pas pour les autres sous-types de l’haplotype *1. Alors, la mauvaise issue de LLA associée avec l'haplotype *1 est en effet déterminée par le sous-type *1b. Cette étude donne un nouvel aperçu des polymorphismes régulateurs du DHFR définissant plus précisément les variations du DHFR prédisposant un événement. / Dihydrofolate reductase (DHFR) is the major target of methotrexate, a key component in childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL) treatment. We recently reported an association of DHFR promoter polymorphisms with ALL outcome. Lower event free survival (EFS) correlated with the alleles A -317 and C -1610, and with haplotype *1, defined by these alleles. Haplotype*1 was also associated higher DHFR expression. Here we extended the analysis to adjacent 400bp regulatory region corresponding to non-coding minor DHFR transcript which plays an essential role in the regulation of transcription from the major promoter. Six polymorphisms were identified, of which 5 were SNPs and one length polymorphism composed of variable number of 9bp elements and 9bp insertion/deletion. Haplotype analysis including all promoter polymorphisms revealed diversification of haplotype *1 into 5 subtypes (*1a to *1e). Major promoter variations and haplotype *1 subtypes were subsequently analyzed for the association with ALL outcome. Lower EFS correlated with an A allele of G308A polymorphism (p=0.02) and with *1b haplotype (p=0.01). Higher mRNA levels were found in the carriers of *1b haplotype (p=0.005) and not for remaining haplotype *1 subtypes. So, the worse ALL outcome associated with haplotype *1 is actually determined by the subtype *1b. The study provides a new insight into DHFR regulatory polymorphisms defining more precisely event–predisposing DHFR variations.

Le dihydrofolate réductase (DHFR) est la principale cible du méthotrexate, un important composant du traitement de la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA). Une association des polymorphismes du promoteur de DHFR avec l’issue de la LLA a été mise en évidence au laboratoire. Une survie sans événement (EFS) réduite corrélait avec les allèles A -317 et C -1610, et l’haplotype *1, défini par ces allèles. L’haplotype *1 était aussi associé à une expression élevée du DHFR. Dans cette étude, nous étendons l’analyse à la région régulatrice adjacente, d’environ 400 pb, correspondant au transcrit mineur non-codant du DHFR, qui joue un rôle essentiel dans la régulation de la transcription au niveau du promoteur majeur. Six polymorphismes ont été identifiés, parmi lesquels 5 étaient des SNPs et un polymorphisme de longueur composé d’un nombre variable d’éléments de 9 pb et d’une insertion/délétion de 9 pb. L’analyse d’haplotype, incluant tous les polymorphismes promoteurs, a révélé une diversification de l’haploytpe *1 en 5 sous-types (*1a à *1e). Les variations du promoteur majeur et les sous-types de l’haplotype *1 ont été par la suite analysés pour l’association avec l’issue de LLA. Un EFS réduit corrélait avec l’allèle A du polymorphisme G308A (p=0,02) et avec l’haplotype *1 (p=0,01). Des niveaux élevées d’ARNm étaient trouvés chez les porteurs de l’haplotype *1b (p=0,005) et pas pour les autres sous-types de l’haplotype *1. Alors, la mauvaise issue de LLA associée avec l'haplotype *1 est en effet déterminée par le sous-type *1b. Cette étude donne un nouvel aperçu des polymorphismes régulateurs du DHFR définissant plus précisément les variations du DHFR prédisposant un événement. / Dihydrofolate reductase (DHFR) is the major target of methotrexate, a key component in childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL) treatment. We recently reported an association of DHFR promoter polymorphisms with ALL outcome. Lower event free survival (EFS) correlated with the alleles A -317 and C -1610, and with haplotype *1, defined by these alleles. Haplotype*1 was also associated higher DHFR expression. Here we extended the analysis to adjacent 400bp regulatory region corresponding to non-coding minor DHFR transcript which plays an essential role in the regulation of transcription from the major promoter. Six polymorphisms were identified, of which 5 were SNPs and one length polymorphism composed of variable number of 9bp elements and 9bp insertion/deletion. Haplotype analysis including all promoter polymorphisms revealed diversification of haplotype *1 into 5 subtypes (*1a to *1e). Major promoter variations and haplotype *1 subtypes were subsequently analyzed for the association with ALL outcome. Lower EFS correlated with an A allele of G308A polymorphism (p=0.02) and with *1b haplotype (p=0.01). Higher mRNA levels were found in the carriers of *1b haplotype (p=0.005) and not for remaining haplotype *1 subtypes. So, the worse ALL outcome associated with haplotype *1 is actually determined by the subtype *1b. The study provides a new insight into DHFR regulatory polymorphisms defining more precisely event–predisposing DHFR variations.

Abstract Diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) is the most common type of Non-Hodgkin´s Lymphoma (NHL). The standard treatment for DLBCL is R-CHOP chemoimmunotherapy (rituximab, cyclophosphamide, vincristine, doxorubicin and prednisone). About one -third of patients have refractory disease or the lymphoma relapses. Prognosis after relapse of refractory disease is poor. Fitter and younger patients are recommended new intensive salvage chemotherapy followed by autologous stem cell transplantation. Central nervous system (CNS) relapse is the most feared complication with dismal prognosis in DLBCL. High dose methotrexate intravenously administered concurrently with R-CHOP treatment has shown to be most promising to prevent CNS relapses. Primary CNS lymphoma (PCNSL) is a rare aggressive lymphoma limited to the CNS and eyes. PCNSL is a chemo-and radiosensitive disease, but long-term response is rare since the blood brain barrier (BBB) limits access of many drugs to the CNS. BBB disruption (BBBD) is a treatment modality where the BBB is opened by hypertonic mannitol infusion. Administration of chemotherapeutics will achieve over ten-fold concentrations in the CNS and eradicate microscopic disease involvement. This study retrospectively analyses patients who treated as first line with Bonn/Bonn-like treatment (study I), with BBBD treatment followed by high-dose treatment/autologous stem cell transplantation (HDT/ASCT) in first- or second-line (study II) or those treated with primary R-CHOP or its derivatives with or without concurrent CNS-targeted treatment (study III). HD-MTX-based multichemotherapy is an effective induction treatment in CNS lymphoma, but long-lasting responses are rare. BBBD-treatment is well-tolerated and a promising method to attain high drug concentrations in the CNS to eradicate microscopic disease involvement in first- and second-line. CNS-prophylaxis with HD-MTX prevents CNS events in high risk DLBCL. PCNSL is agressive disease despite excellent primary response with HD-MTX based multichemotherapy. BBBD-treatment is a promising method to eradicate microscopic disease in the CNS and achieve a long-term response and cure rate. Fatal CNS relapses can be avoided using CNS-targeted treatment. / Tiivistelmä Diffuusi suurisoluinen B-solulymfooma (DLBCL) on yleisin non-Hodgkin lymfooma (NHL), jonka standardihoitona toimii R-CHOP (rituksimabi, syklofosfamidi, vinkristiini, doksorubisiini, prednisoloni). Noin kolmasosalla potilaista tautii etenee hoidosta huolimatta tai uusii hoidon päätyttyä. Relapoituneen tai refraktaarin taudin ennuste on huono. Hyväkuntoisilla ja nuoremmilla potilailla pyritään etenemään uuteen induktiohoitoon ja korkea-annoshoitoon autologisen kantasolusiirteen turvin. Keskushermostouusiutuma on huonoennusteisin DLBCL:n komplikaatio. Suuriannosmetotreksaattihoito liitettynä R-CHOP-hoitoon estää keskushermostouusiutumia. Primaari aivolymfooma (PCNSL) on harvinainen keskushermoston ja silmien alueelle rajautuva lymfooma. PCNSL on herkkä sytostaatti-ja sädehoidolle, mutta pitkäkestoisia vasteita nähdään harvoin. Veriaivoeste estää useimpien tehokkaiden sytostaattien pääsyn keskushermostoon. Veriaivoesteen aukaisuhoidossa veriaivoeste avataan hypertonisella mannitoli-infuusiolla. Toimenpiteen jälkeisellä sytostaatti-infuusiolla saavutetaan kymmenkertaiset lääkeainepitoisuudet keskushermostossa ja voidaan hoitaa mikroskooppista veriaivoesteen takana sijaitsevaa tautia. Väitöskirjatyön tutkimukset ovat retrospektiivisiä. Ensimmäisessä osatyössä analysoitiin PCNSL potilaat, jotka saivat ensilinjassa Bonnin tai Bonnin kaltaista hoitoa. Toisessa osatyössä potilaat hoidettiin joko ensi- tai toisessa linjassa BBBD-hoidolla, päättyen konsolidaatiohoitona annettavaan korkea-annoshoitoon autologisen kantasolusiirteen turvin. Kolmannessa osatyössä analysoitiin suuren aivouusiutumariskin potilaita, joko yhdessä tai ilman keskushermostoon suunnattua hoitoa samanaikaisesti R-CHOP-hoidon kanssa. Suuriannosmetotreksaatti-pohjainen yhdistelmäsolunsalpaajahoito on tehokas induktiohoito aivolymfoomassa pitkäkestoisten vasteiden ollessa harvinaisia. BBBD-hoito on hyvin siedetty ja lupaava hoitomuoto, jolla keskushermostossa voidaan saavuttaa suuret lääkeainepitoisuudet, jotka riittävät hoitamaan mikroskooppisen taudin sekä ensi että toisessa linjassa. Keskushermostoprofylaksia suuriannosmetotreksaatilla estää keskushermosto-uusiutumia suuren riskin DLBCL-potilailla. PCNSL on agressiivinen tauti huolimatta erinomaisista metotreksaattipohjaisilla hoidoilla saavutetuista ensilinjan vasteista. BBBD-hoito on lupaava keino eradikoida mikroskooppinen tauti keskushermostosta ja saavuttaa pitkäaikaisia hoitovasteita, sekä pysyvä paraneminen aivolymfoomassa. Suuriannosmetotreksaattia sisältävällä sytostaattihoidolla voidaan estää fataaleja aivorelapseja DLBCL:ssä.

No description available.