Warianty XO i IMPDH1 a toksyczność 6-merkaptopuryny u dzieci z ALL

Czy geny XO i IMPDH1 wpływają na toksyczność 6-merkaptopuryny?

6-merkaptopuryna (6-MP) stanowi kluczowy element wielolekowej terapii ostrej białaczki limfoblastycznej (ALL) u dzieci, jednak jej stosowanie wiąże się z ryzykiem toksyczności szpikowej i wątrobowej. Do tej pory zmienność odpowiedzi na 6-MP tłumaczono głównie polimorfizmami genów TPMT i NUDT15, kodujących enzymy metabolizujące tiopuryny. Wiadomo jednak, że te warianty nie wyjaśniają całej zmienności metabolizmu leku – część pacjentów bez mutacji w TPMT czy NUDT15 nadal doświadcza ciężkich działań niepożądanych.

Zespół z CHU Sainte-Justine w Montrealu postanowił zbadać rolę innych enzymów szlaku metabolicznego 6-MP, koncentrując się na oksydazie ksantynowej (XO) oraz dehydrogenazie monofosforanu inozyny typu 1 (IMPDH1). Badanie kohortowe objęło 280 dzieci europejskiego pochodzenia leczonych według protokołów DFCI, z których 140 miało dostępne dane dotyczące stężeń metabolitów 6-TGN i 6-MMP. Autorzy analizowali 17 polimorfizmów w genach IMPDH1, ITPA, GMPS i XO, oceniając ich związek z intensywnością dawkowania, poziomami metabolitów oraz toksycznością hematologiczną i wątrobową.

Jak warianty genu XO modyfikują metabolizm 6-merkaptopuryny?

Oksydaza ksantynowa odpowiada za detoksykację 6-MP poprzez przekształcenie jej w nieaktywny kwas tiomoczowy – szacuje się, że aż dwie trzecie standardowej dawki 6-MP jest inaktywowane tą drogą. Autorzy zidentyfikowali dwa kluczowe warianty w genie XO: rs6710015 oraz rs1884725.

Pacjenci z co najmniej jedną kopią allelu wariantowego rs6710015 (n=77) wykazywali istotnie niższe średnie stężenia 6-TGN w porównaniu do homozygot typu dzikiego (n=60) – p=0,02. Jednocześnie zaobserwowano odwrotny efekt dla metabolitu 6-MMP: jego poziomy były znacząco wyższe u nosicieli wariantu (p=0,005). Co istotne, wariant rs6710015 jest eQTL (expression quantitative trait loci) związanym ze zwiększoną ekspresją mRNA XO w fibroblastach i tkance mięśniowej szkieletowej.

Drugi wariant, rs1884725, wiązał się z korzystniejszym profilem toksyczności. Nosiciele allelu A (n=148) otrzymywali wyższe skumulowane dawki 6-MP w porównaniu do homozygot GG (n=131) – p=0,01. Dodatkowo wykazywali niższą częstość redukcji APC poniżej 0,75×10⁹ kom./L podczas faz konsolidacji II i leczenia podtrzymującego (p=0,003).

Czy polimorfizmy IMPDH1 zwiększają ryzyko neutropenii?

IMPDH1 katalizuje konwersję 6-tio-monofosforanu inozyny do monofosforanu ksantozyny, stanowiąc kluczowy etap w syntezie metabolitu 6-TGN. Badacze zidentyfikowali dwa warianty w genie IMPDH1 – rs2228075 i rs2278294 – które wiązały się ze zwiększonym ryzykiem supresji szpiku.

Pacjenci homozygotyczni dla allelu mniejszości (odpowiednio n=18 i n=35) wykazywali wyższą częstość redukcji APC poniżej 0,75×10⁹ kom./L podczas faz konsolidacji II i leczenia podtrzymującego (p=0,038 i p=0,046). Efekt był szczególnie wyraźny w fazie podtrzymującej – p=0,015 dla rs2228075 i p=0,008 dla rs2278294.

Co istotne, kombinacja obu wariantów w układzie homozygotycznym wiązała się z dodatkowym wzrostem ryzyka neutropenii (p=0,009). Autorzy wykazali, że warianty IMPDH1 powodują dodatkowy 11,4% wzrost ryzyka neutropenii niezależnie od obecności znanych wariantów w genach TPMT i NUDT15. Efekt pozostał istotny statystycznie po skorygowaniu o te znane warianty (p=0,008 i p=0,005).

Według bazy GTEx oba warianty są eQTL związanymi ze zwiększoną ekspresją mRNA IMPDH1 w limfocytach transformowanych wirusem EBV oraz innych tkankach. Ponieważ IMPDH1 jest enzymem limitującym szybkość konwersji 6-MP do 6-TGN, zwiększona aktywność enzymu może prowadzić do wyższych stężeń aktywnego metabolitu i nasilonej toksyczności hematologicznej.

Jakie są implikacje dla monitorowania metabolitów 6-MP?

Skuteczność terapeutyczna 6-MP koreluje ze stężeniami 6-TGN w zakresie 235–450 pmol/8×10⁸ erytrocytów. Wyższe poziomy wiążą się z ryzykiem supresji szpiku, podczas gdy podwyższone stężenia 6-MMP (≥5700 pmol/8×10⁸ RBC) zwiększają ryzyko hepatotoksyczności.

W badaniu średni czas z obniżonym APC ≤0,5×10⁹ kom./L wynosił 4 dni (zakres 0–24 dni), a ≤0,75×10⁹ kom./L – 2,5 dnia. Średni czas z podwyższonymi wartościami ALT wynosił 10 dni (zakres 0–50 dni), podczas gdy dla AST – 0 dni (zakres 0–10 dni). Dane te pokazują rzeczywiste obciążenie toksycznością w codziennej praktyce klinicznej.

Istotne jest, że pacjenci z wariantami XO charakteryzowali się przesunięciem metabolizmu w kierunku szlaku metylacji – zjawisko znane jako „shunting”. U takich pacjentów, mimo braku wariantów TPMT/NUDT15, może występować nadprodukcja 6-MMP przy niewystarczających poziomach 6-TGN. W praktyce chorób zapalnych jelit u dorosłych problem ten rozwiązuje się poprzez skojarzenie tiopuryn z allopurinolem – inhibitorem oksydazy ksantynowej, co normalizuje profil metaboliczny.

Jak te wyniki wpisują się w aktualną wiedzę farmakogenetyczną?

Dotychczasowe wytyczne CPIC (Clinical Pharmacogenetics Implementation Consortium) rekomendują modyfikację dawki 6-MP u pacjentów z obniżoną aktywnością TPMT i/lub NUDT15. Niniejsze badanie sugeruje, że testowanie wariantów w genach XO i IMPDH1 może uzupełnić standardową diagnostykę farmakogenetyczną.

Interesujące jest, że warianty XO nie zwiększały ryzyka nawrotu choroby, mimo potencjalnie niższej ekspozycji na aktywny metabolit 6-TGN. Pacjenci z wariantem rs6710015 wykazywali nawet nieznacznie lepsze przeżycie wolne od nawrotu (RFS), co autorzy tłumaczą możliwością stosowania wyższych dawek 6-MP przy lepszej tolerancji.

W kontekście innych badań warto wspomnieć o etiopskich pacjentach pediatrycznych z ALL, u których wariant rs2281547 w genie XO wiązał się z toksycznością hematologiczną stopnia 4. W populacji europejskiej częstość allelu wynosi około 40%, jednak do tej pory nie wykazano takiego związku. Sugeruje to populacyjną specyficzność efektów farmakogenetycznych.

Badania nad IMPDH1 w innych kontekstach klinicznych również potwierdzają jego rolę. Wariant rs2278294 wiązał się z limfopenią u dzieci z chorobami zapalnymi jelit leczonych azatiopryną oraz z nietolerancją żołądkowo-jelitową mykofenolanu mofetylu (MMF) u pacjentów po transplantacji serca. IMPDH1 jest głównym celem kwasu mykofenolowego, co tłumaczy wspólny mechanizm działań niepożądanych mimo różnych leków.

Jakie są ograniczenia badania i kierunki dalszych prac?

Autorzy wskazują na kilka istotnych ograniczeń. Po pierwsze, supresja szpiku i hepatotoksyczność mogą wynikać z działania innych leków chemioterapeutycznych stosowanych w protokołach DFCI – doksorubicyny w konsolidacji II, metotreksatu w fazie podtrzymującej czy asparaginazy. To utrudnia precyzyjne przypisanie toksyczności wyłącznie 6-MP.

Po drugie, badanie ograniczono do populacji europejskiej, co może ograniczać uogólnienie wyników na inne grupy etniczne o odmiennym tle genetycznym. Częstość alleli oraz ich efekty farmakogenetyczne mogą się znacząco różnić – przykładem jest wariant NUDT15, częstszy w populacjach azjatyckich.

Po trzecie, stosunkowo niewielka wielkość grupy badanej (280 pacjentów, w tym 140 z danymi o metabolitach) mogła zmniejszyć moc statystyczną do wykrycia rzadszych związków. Autorzy nie potwierdzili w pełnej grupie wstępnych wyników dotyczących wariantu rs4679758 w genie GMPS, co może być efektem ograniczonej liczebności próby.

Dodatkowe czynniki, takie jak infekcje, procesy zapalne czy przestrzeganie zaleceń przez pacjentów, mogą wpływać na wyniki hematologiczne i wątrobowe, co stanowi źródło dodatkowej zmienności. Wiek poniżej 10 lat wiąże się z wyższym ryzykiem hepatotoksyczności podczas chemioterapii, co również należy uwzględnić w interpretacji.

Co to oznacza dla praktyki klinicznej w onkohematologii dziecięcej?

Badanie dostarcza istotnych dowodów na rolę wariantów genetycznych w genach XO i IMPDH1 w modyfikacji odpowiedzi na terapię 6-merkaptopuryną u dzieci z ALL. Identyfikacja pacjentów z wariantami rs6710015 i rs1884725 w genie XO może pomóc w przewidywaniu przesunięcia metabolizmu w kierunku szlaku metylacji, co wiąże się z niższym ryzykiem toksyczności szpikowej, ale potencjalnie wyższym hepatotoksyczności. Z kolei nosiciele wariantów rs2228075 i rs2278294 w genie IMPDH1, szczególnie w układzie homozygotycznym, wymagają intensywniejszego monitorowania ze względu na 11,4% dodatkowe ryzyko neutropenii niezależnie od genotypu TPMT/NUDT15. Uzupełnienie panelu testów farmakogenetycznych o te warianty może umożliwić lepszą indywidualizację dawkowania 6-MP, redukcję działań niepożądanych i poprawę jakości życia młodych pacjentów. Niezbędne są jednak dalsze badania walidacyjne w większych, etnicznie zróżnicowanych grupach oraz prospektywne oceny klinicznych korzyści z rozszerzonego testowania genetycznego.