Διακρίβωσιη της γενετικής αιτιολογίας της ανταπόκρισης μεταμοσχευμένων ασθενών στην ανοσοκατασταλτική θεραπευτική αγωγή

Abstract

Tacrolimus is one of the key factors of current immunosuppressive therapy following renal transplantation. The narrow therapeutic window of tacrolimus and its high pharmacokinetic variability renders dose selection challenging. Therefore, therapeutic drug monitoring (TDM) is used to direct tacrolimus dosing. However, tacrolimus pharmacokinetics are highly variable resulting in high or low blood trough tacrolimus concentrations associated with toxicity or graft rejection, respectively. The inter-individual diversity during the first-pass metabolism and clearance of tacrolimus is explained by genetic polymorphisms in enzymes involved in these processes. Alterations to genes involved in metabolism CYP3A4 and CYP3A5, to ABCB1 drug transporter and the regulatory genes POR and PXR, are the major heterogeneity factors in the response of the kidney transplant recipients to tacrolimus. The aim of the present retrospective study was to describe the frequency of functional SNPs of the above genes in Greek and Egyptian patients with renal transplantation. In addition, the contribution of these genetic variants to the pharmacokinetics of tacrolimus was investigated. The pharmacogenomic study involved 94 Greek and 76 Egyptian kidney transplant patients receiving immunosuppressive therapy with tacrolimus for at least 12 months. DNA was isolated from patients’ blood samples, followed by amplification by PCR and genotyping by either RFLP or Sanger sequencing. Demographic data as well as clinical characteristics of the patients were collected, including tacrolimus dosage and trough levels for a period of one year after transplantation. Statistical analysis of both genotypic and pharmacokinetic data was performed. The study confirmed the incidence of all studied polymorphisms in Caucasians and Africans, in both populations. CYP3A5 expressers require significantly higher tacrolimus doses compared to non-expressers in order to achieve the same therapeutic effect in both populations. Carriers of *1B and *22 alleles of CYP3A4 gene showed higher tacrolimus dose than CYP3A4*1/*1 in the maintenance treatment period. Reduction of the required tacrolimus dose was observed in all recipients regardless of the genotype of rs1045642 variant of ABCB1 gene. Carriers of *28 allele of POR gene received lower doses than patients with POR*1/*1 genotype. The same results were obtained for the carriers of rs3814055 polymorphic allele of PXR. The results of this first pharmacogenomic association study conducted in Greek and Egyptian populations show that rs776746, rs2740574, rs35599367, rs1045642, rs1057868 and rs3814055 are important determinants of tacrolimus disposal and may explain part of the clinically observed variability between individuals in tacrolimus pharmacokinetics. Thus, the prospective characterization of these genetic loci as well as their combination prior to kidney transplantation can provide important information on optimizing and personalizing immunosuppressive therapy for each candidate for renal graft.

Η τακρολίμη αποτελεί έναν από τους βασικούς παράγοντες της τρέχουσας ανοσοκατασταλτικής θεραπείας που ακολουθεί τη μεταμόσχευση νεφρού. Το στενό θεραπευτικό παράθυρο και η υψηλή φαρμακοκινητική διακύμανση της τακρολίμης, καθιστούν δύσκολη την επιλογή της δόσης. Ως εκ τούτου, η θεραπευτική παρακολούθηση (TDM) του φαρμάκου χρησιμοποιείται για να κατευθύνει τη δοσολογία. Ωστόσο, η φαρμακοκινητική της τακρολίμης είναι πολύ μεταβλητή με αποτέλεσμα υψηλές ή χαμηλές συγκεντρώσεις τακρολίμης στο αίμα που σχετίζονται με τοξικότητα ή απόρριψη του μοσχεύματος, αντίστοιχα. Η ποικιλομορφία μεταξύ των ατόμων κατά το μεταβολισμό πρώτης διέλευσης και τη συστηματική κάθαρση της τακρολίμης εξηγείται από γενετικούς πολυμορφισμούς που εμφανίζονται σε ένζυμα που συμμετέχουν σε αυτές τις διεργασίες. Παραλλαγές στα γονίδια μεταβολισμού CYP3A4 και CYP3A5, στον μεταφορέα φαρμάκων ABCB1 καθώς και στα γονίδια ρύθμισης των ενζύμων μεταβολισμού POR και PXR, αποτελούν κύριους παράγοντες ετερογένειας στην απόκριση στην τακρολίμη ληπτών νεφρικού μοσχεύματος. Στόχος της παρούσας αναδρομικής μελέτης αποτέλεσε η περιγραφή των συχνοτήτων λειτουργικών μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών των παραπάνω γονιδίων σε ασθενείς με νεφρική μεταμόσχευση Ελληνικής και Αιγυπτιακής καταγωγής. Επιπλέον, διερευνήθηκε η συμβολή αυτών των γενετικών παραλλαγών στη φαρμακοκινητική της τακρολίμης σε αυτούς τους ασθενείς. Στη φαρμακογονιδιωματική μελέτη έλαβαν μέρος 94 Έλληνες και 76 Αιγύπτιοι ασθενείς με μεταμόσχευση νεφρού που λάμβαναν ανοσοκατασταλτική θεραπεία με τακρολίμη για τουλάχιστον 12 μήνες. Πραγματοποιήθηκε απομόνωση γενετικού υλικού από δείγμα αίματος των ασθενών, ακολούθησε ενίσχυση των αλληλουχιών με αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης και γονοτύπηση είτε με RFLP είτε με αλληλούχηση κατά Sanger. Συλλέχθηκαν τα δημογραφικά στοιχεία καθώς και κλινικά χαρακτηριστικά των ασθενών εκ των οποίων η δοσολογία της τακρολίμης και τα επίπεδά της στο αίμα για διάστημα ενός χρόνου μετά τη μεταμόσχευση. Τέλος, πραγματοποιήθηκε στατιστική ανάλυση τόσο των γονοτυπικών όσο και των φαρμακοκινητικών δεδομένων. Η μελέτη επιβεβαίωσε τη συχνότητα εμφάνισης όλων των υπό μελέτη πολυμορφισμών σε Καυκάσιους και Αφρικανούς. Οι εκφραστές του CYP3A5 απαιτούν σημαντικά υψηλότερες δόσεις τακρολίμης σε σύγκριση με τους μη-εκφραστές ώστε να πετύχουν το ίδιο θεραπευτικό αποτέλεσμα και στις δύο πληθυσμιακές ομάδες. Οι φορείς του αλληλομόρφου *1B καθώς και του *22 του γονιδίου CYP3A4 απαιτούσαν υψηλότερη δόση τακρολίμης σε σχέση με τους CYP3A4*1/*1 κατά την περίοδο της θεραπείας συντήρησης, στον ελληνικό πληθυσμό. Μείωση της απαιτούμενης δόσης τακρολίμης παρατηρήθηκε σε όλους τους λήπτες νεφρικού μοσχεύματος ελληνικής καταγωγής ανεξάρτητα από το γονότυπο για τη γενετική παραλλαγή rs1045642 του γονιδίου ABCB1. Ανάμεσα στους Έλληνες ασθενείς, οι φορείς του αλληλομόρφου *28 του POR λάμβαναν μικρότερες δόσεις τακρολίμης σε σχέση με τους ασθενείς με γονότυπο POR*1/*1. Τα ίδια αποτελέσματα προκύπτουν και για τους φορείς του πολυμορφικού αλληλομόρφου του rs3814055 του PXR. Τα αποτελέσματα αυτής της πρώτης φαρμακογονιδιωματικής μελέτης συσχέτισης που πραγματοποιήθηκε σε ελληνικό και αιγυπτιακό πληθυσμό, δείχνουν ότι οι πολυμορφισμοί rs776746, rs2740574, rs35599367, rs1045642, rs1057868 και rs3814055 είναι σημαντικοί καθοριστικοί παράγοντες στη διάθεση της τακρολίμης και μπορεί να εξηγήσουν μέρος της κλινικά παρατηρούμενης μεταβλητότητας μεταξύ ατόμων στη φαρμακοκινητική της τακρολίμης. Έτσι, ο προοπτικός χαρακτηρισμός του γονοτύπου αυτών των γενετικών τόπων καθώς και ο συνδυασμός τους, πριν τη μεταμόσχευση νεφρού μπορεί να παρέχει σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τη βελτιστοποίηση και εξατομίκευση της ανοσοκατασταλτικής θεραπείας για κάθε υποψήφιο για μεταμόσχευση νεφρού.