巰嘌呤類藥物用于兒童急性淋巴細胞性白血病患者個體化治療的研究進展*

李志玲王鶴堯孫華君**（. 上海市兒童醫院藥學部 上海 00040；. 中日友好醫院精準醫學中心 北京 0009）

巰嘌呤類藥物用于兒童急性淋巴細胞性白血病患者個體化治療的研究進展*

李志玲1王鶴堯2孫華君1**
（1. 上海市兒童醫院藥學部 上海 200040；2. 中日友好醫院精準醫學中心 北京 100029）

急性淋巴細胞性白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）是兒童期發病率最高的惡性腫瘤類型之一。目前，對ALL患兒維持治療階段的化療多以持續口服巰嘌呤為主。使用巰嘌呤類藥物前檢測患兒硫嘌呤S-甲基轉移酶的基因型或活性，據此調整藥物劑量、實現個體化治療可提高ALL的治愈率。本文就巰嘌呤類藥物用于ALL患兒個體化治療的研究進展作一綜述。

急性淋巴細胞性白血病 兒童 巰嘌呤 個體化治療 藥物基因組學

急性白血病是常見的兒童腫瘤性疾病，其中兒童急性淋巴細胞性白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）是急性白血病的最常見發病類型，它是一種起源于B系或T系淋巴祖細胞的腫瘤性疾病，系由原始細胞在骨髓中異常增生、聚集并抑制骨髓的正常造血功能所致，會導致患兒貧血、血小板減少和中性粒細胞減少。原始細胞也可侵及髓外組織，如腦膜、性腺、胸腺、肝、脾或淋巴結等，引起相應病變。ALL的治療手段以化療為主。巰嘌呤類藥物以硫鳥嘌呤（thioguanine）和巰嘌呤（mercaptopurine）為代表，它們對血液系統腫瘤治療均有很好的療效。其中，巰嘌呤對ALL的緩解及維持治療更為重要，其能持續殺傷殘留的腫瘤細胞而使患兒始終處于完全緩解狀態。不過，巰嘌呤治療的不良反應較多，臨床上以食欲不振、惡心、嘔吐等胃腸道反應和各系血細胞減少等骨髓抑制最為常見，長期用藥還可能導致肝臟損傷，出現肝轉氨酶和直接膽紅素水平升高以及嚴重黃疸、甚至致死性的肝中毒等情況。此外，巰嘌呤治療也可導致少見、但嚴重的其他不良反應，如尿酸性腎病、間質性肺炎和肺纖維化等。嚴重不良反應的發生會致治療被迫中斷，從而對ALL的長期緩解或控制產生不利影響。

藥物基因組學研究表明，全外顯子編碼區單核苷酸多態性是導致個體藥物耐受性差異的物質基礎。因此，研究與藥物代謝有關的各種代謝酶基因、轉運體基因、受體相關基因和疾病通路基因的多樣性已成為實現藥物治療個體化的關鍵。巰嘌呤類藥物的體內代謝過程十分復雜，它們的療效和毒性均存在個體差異，盡管很多影響因素如性別、年齡、肝和腎功能等都可能影響該類藥物的治療結果，但個體的基因型才是導致該類藥物治療結果差異的主要原因[1]。硫嘌呤S-甲基轉移酶（thiopurine -methyltransferase, TPMT）是巰嘌呤類藥物在體內分解代謝的關鍵酶之一，個體的TPMT基因型對藥物不良反應的發生有著重要影響。所以，在使用巰嘌呤治療前篩查患兒的TPMT基因型并據此采取相應措施即可預防更多、更嚴重藥物不良反應的發生，這是藥物基因組學研究成果成功用于臨床用藥指導的重要范例之一[2]。常見的影響TPMT活性的突變基因型有4種，分別為TPMT*2 238G>C, rs1800462）、TPMT*3A（460G>A, rs1800462; 19A>G, rs1800460）、TPMT*3B（460G>A, rs1800460）和TPMT*3C（719A>G, rs1142345）[3]。國外研究發現，以上4種突變基因型在白種人中約占TPMT低活性者的0% ~ 95%，其中尤以TPMT*3A最為常見[4]；TPMT*2、TPMT*3B多見于歐美白種人群及少部分南美人群中[5]；包括中國在內的亞洲人群以TPMT*3C為主[6]。迄今我國僅在維吾爾族和哈薩克族人中發現存在TPMT*3A且頻率極低（0.3%），這可能與基因漂移有關[7]。

ALL的治療需聯合使用包括巰嘌呤類藥物在內的多種化療藥物，這些藥物的相互作用使得各藥的療效及不良反應不易被區分。但ALL維持治療階段的化療多以持續口服巰嘌呤為主，從而使得對TPMT基因多態性與巰嘌呤所致不良反應的研究具有了可行性，所得結果也較為可信。使用巰嘌呤類藥物治療前檢測患兒的TPMT基因型或活性有利于精準調整用藥劑量，實現個體化治療。當然，在臨床治療過程中，部分患兒不能耐受巰嘌呤類藥物與TPMT的基因型或活性無關[8]，出現這種情況的原因是巰嘌呤類藥物的代謝是由多種因素共同參與的，而合并感染、同時服用多種藥物、個體基礎肝和腎功能差異等也會影響藥物的體內代謝過程。

通過檢測ALL患兒的TPMT基因型有助于制定適合患兒個體的更為精準的治療方案。ALL的治愈率在20世紀60年代僅為4%，而現在可達80%[9]。

1 巰嘌呤類藥物的代謝

巰嘌呤類藥物在體內有合成和分解兩條主要代謝途徑，其代謝酶大多存在于肝臟，因此肝臟功能與該類藥物的代謝密切相關。合成代謝是巰嘌呤類藥物產生治療作用的主要途徑，其中巰嘌呤會依次發生經次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖基轉移酶、次黃嘌呤核苷酸脫氫酶和鳥嘌呤單磷酸合成酶介導的一系列酶促反應，最終生成具有生物活性的6-硫鳥嘌呤單磷酸（6-thioguanine monophosphate, 6-TGMP）、6-硫鳥嘌呤二磷酸（6-thioguanine diphosphate, 6-TGDP）和6-硫鳥嘌呤三磷酸（6-thioguanosine triphosphate, 6-TGTP）[10]。這3種合成代謝物統稱為6-硫鳥嘌呤核苷酸（6-thioguanine nucleotides, 6-TGN），其中6-TGDP和6-TGTP是巰嘌呤體內藥理活性的主要來源。

分解代謝途徑是巰嘌呤類藥物被排出體外的主要代謝途徑，主要由TPMT和黃嘌呤氧化酶催化。其中，TPMT的活性通常較為穩定且不受個體的年齡、性別、種族和罹患疾病的影響[11]，其可將巰嘌呤、硫鳥嘌呤以及中間代謝物6-硫代次黃嘌呤核苷酸和6-TGMP轉化為甲基代謝物；黃嘌呤氧化酶則能催化巰嘌呤和6-硫黃嘌呤轉化為6-硫尿酸而排出體外。黃嘌呤氧化酶缺乏的個體很少見（約1/70 000），其活性高低在各類人群中的差異亦不明顯，故對巰嘌呤類藥物的藥效及不良反應的影響不大[12]。

2 TPMT基因型與巰嘌呤骨髓抑制等不良反應的關聯

巰嘌呤在體內的失活主要有兩條途徑，其中之一是其巰基的甲基化，后者由TPMT催化，生成無活性的代謝物甲基巰嘌呤。由于TPMT基因的多態性，TPMT的活性在不同個體中的差異很大。在白種人和非洲裔美國人中，約0.3%的個體有2個TPMT非功能性等位基因（純合子缺失），他們的TPMT的活性很低甚至沒有活性；約10%的個體有1個TPMT非功能性等位基因（雜合子缺失），他們的TPMT的活性降低；約90%的個體有2個TPMT功能性等位基因，他們的TPMT的活性正常。純合子缺失患兒如果接受常規劑量的巰嘌呤治療，蓄積的高濃度的活性6-TGN會誘發不良反應。與TPMT活性較高的患兒相比，雜合子缺失患兒也會因為6-TGN的蓄積而更易發生不良反應。檢測TPMT的基因型或表型可以判定患兒是否有純合子或雜合子缺失，兩者都可使接受巰嘌呤治療的患兒容易發生藥物不良反應。如果ALL患兒在治療過程中出現嚴重的骨髓抑制情況，應當考慮進行TPMT基因型檢測。

具體的TPMT基因型檢測結果與巰嘌呤用藥劑量間的對應關系詳見美國國立衛生研究所下屬的臨床藥物基因組學實施聯盟（Clinical Pharmacogenetics Implementation Consortium, CPIC）發表的治療指南（表1）。此外，荷蘭藥物基因組學工作組（Dutch Pharmacogenetics Working Group, DPWG）發表的指南推薦，對TPMT的弱和中間代謝型患兒，建議換用其他治療藥物或減少巰嘌呤的用藥劑量（表2）。

表1 CPIC發表的治療指南中根據患兒TPMT基因型調整巰嘌呤和硫唑嘌呤用藥劑量的推薦

表2 DPWG發表的指南中有關患兒TPMT代謝型與調整巰嘌呤和硫唑嘌呤用藥劑量的推薦

3 TPMT基因型檢測結果臨床應用的發展

藥物代謝酶基因的多態性決定了代謝酶活性的高低，這會造成個體體內的藥物代謝物濃度不同，最終導致藥物不良反應上的差異。骨髓抑制是巰嘌呤的最主要不良反應。近年來，國外一些醫院開始在使用巰嘌呤類藥物治療前先對患兒進行TPMT活性或基因型檢測。美國FDA也建議，在使用硫唑嘌呤或巰嘌呤治療前可先對患兒進行TPMT基因型檢測，以避免或減少骨髓抑制的發生[13]。不過，對在使用巰嘌呤類藥物治療前先進行TPMT基因型檢測還有爭議。這種爭議在很大程度上取決于檢測花費的收益與不良反應所致經濟和社會效益的損失間的權衡，但目前對不同患兒人群的成本-效益分析結果并不一致[14-16]，有待進行進一步的大樣本、多中心研究，而各醫院現多根據自身條件及患者的經濟狀況自行作出決定。

但是，隨著CPIC發表第一個與TPMT的基因型/活性相關的用藥指南及對其意義認識的不斷加深，TPMT基因型檢測對指導臨床合理使用巰嘌呤類藥物的作用日益凸顯[17]。在過去的幾十年間，對藥物代謝酶的基因多態性研究已取得了一定的成果。在藥物治療過程中，一種固定劑量的藥物用于所有個體的治療模式已經不再適應臨床實際的需求，而應用藥物基因組學研究成果可以很好地指導個體化用藥，從而提高治療療效、減少不良反應。近年來，國外隨著ALL患兒的無事件生存率大幅提高（已達75% ~ 80%）[18]，ALL治療目標已側重于提高患兒的生存質量。目前，國內雖然已進行過有關TPMT基因突變及其臨床意義的研究，但用于臨床實踐尚剛剛開始。探討基于國內患兒的TPMT基因多態性與巰嘌呤類藥物治療療效和不良反應間的關系具有重要的臨床意義，可大大推動國內ALL患兒的個體化治療發展，由此提高治療療效和安全性、提高患兒的生存質量。

4 次黃嘌呤核苷三磷酸焦磷酸酶（inosine triphosphate pyrophosphatase, ITPA）基因與巰嘌呤肝臟相關不良反應的關聯

巰嘌呤代謝的個體差異也涉及到其他酶，其中就包括ITPA，其基因的多態性會導致個體ITPA活性的差異，進而影響巰嘌呤治療的療效和安全性。ITPA和TPMT都會影響巰嘌呤治療的不良反應。當根據TPMT基因型調整巰嘌呤的用藥劑量后，ITPA的基因多態性對治療的影響就凸顯出來了：ITPA 94 AC/AA基因型患兒的無事件生存率明顯降低。ITPA 94 C>A基因突變型在亞洲人中的基因頻率為19%。CA雜合子基因型者的ITPA活性降低25%，AA純合子基因型者的ITPA活性消失。ITPA基因突變型患者接受巰嘌呤治療的肝臟相關不良反應增加。

5 結語

ALL患兒的治療手段以化療為主，巰嘌呤是其維持治療期的主要用藥。有關研究表明，TPMT基因的多態性與巰嘌呤治療的療效和不良反應密切相關。使用巰嘌呤類藥物治療ALL前先檢測患兒TPMT的基因型或活性，據此調整用藥劑量、實現個體化治療能大大提高治療的療效和安全性，提高患兒的生存質量。

[1] Levinsen M, Rosth?j S, Nygaard U, et al. Myelotoxicity after high-dose methotrexate in childhood acute leukemia is influenced by 6-mercaptopurine dosing but not by intermediate thiopurine methyltransferase activity [J]. Cancer Chemother Pharmacol, 2015, 75(1): 59-66.

[2] Nielsen SN, Frandsen TL, Nersting J, et al. Pharmacokinetics of 6-thioguanine and 6-mercaptopurine combination maintenance therapy of childhood ALL: hypothesis and case report [J]. J Pediatr Hematol Oncol, 2015, 37(3): e206-e209.

[3] Roberts RL, Wallace MC, Seinen ML, et al. PACSIN2 does not influence thiopurine-related toxicity in patients with inflammatory bowel disease [J]. Am J Gastroenterol, 2014, 109(6): 925-927.

[4] Lennard L, Cartwright CS, Wade R, et al. Thiopurine methyltransferase and treatment outcome in the UK acute lymphoblastic leukaemia trial ALL2003 [J]. Br J Haematol, 2015, 170(4): 550-558.

[5] Moreno-Guerrero SS, Ramírez-Pacheco A, Dorantes-Acosta EM, et al. Análisis de los polimorfismos génicos de tiopurina S-metiltransferasa (TPMT) en pacientes pediátricos mexicanos con cancer [J]. Rev Invest Clín, 2013, 65(2): 156-164.

[6] Kubota T, Chiba K. Frequencies of thiopurine S-methyltransferase mutant alleles (TPMT*2,*3A,*3B and*3C) in 151 healthy Japanese subjects and the inheritance of TPMT*3C in the family of a propositus [J]. Br J Clin Pharmacol, 2001, 51(5): 475-477.

[7] 魏紅, 黃民, 李智毅, 等. 中國哈薩克族人巰嘌呤甲基轉移酶活性分布和基因多態性[J]. 中國臨床藥理學雜志, 2005, 21(6): 423-426.

[8] Farfan MJ, Salas C, Canales C, et al. Prevalence of TPMT and ITPA gene polymorphisms and effect on mercaptopurine dosage in Chilean children with acute lymphoblastic leukemia [J/OL]. BMC Cancer, 2014, 14: 299 [2015-09-02]. http:// www.biomedcentral.com/content/pdf/1471-2407-14-299.pdf.

[9] Pui CH, Evans WE. Treatment of acute lymphoblastic leukemia [J]. N Engl J Med, 2006, 354(2): 166-178.

[10] Katsanos KH, Papadakis KA. Pharmacogenetics of inflammatory bowel disease [J]. Pharmacogenomics, 2014, 15(16): 2049-2062.

[11] Loit E, Tricco AC, Tsouros S, et al. Pre-analytic and analytic sources of variations in thiopurine methyltransferase activit measurement in patients prescribed thiopurine-based drugs: a systematic review [J]. Clin Biochem, 2011, 44(10-11): 751-757.

[12] 謝偲. 急性白血病兒童TPMT基因多態性及其與6-MP藥物不良反應相關性研究[D]. 貴州: 遵義醫學院, 2014.

[13] Huang RS, Ratain MJ. Pharmacogenetics and pharmacogenomics of anticancer agents [J]. CA Cancer J Clin, 2009, 59(1): 42-55.

[14] van den Akker-van Marle ME, Gurwitz D, Detmar SB, et al.Cost-effectiveness of pharmacogenomics in clinical practice: a case study of thiopurine methyltransferase genotyping in acute lymphoblastic leukemia in Europe [J]. Pharmacogenomics, 2006, 7(5): 783-792.

[15] Donnan JR, Ungar WJ, Mathews M, et al. A cost effectiveness analysis of thiopurine methyltransferase testing for guiding 6-mercaptopurine dosing in children with acute lymphoblastic leukemia [J]. Pediatr Blood Cancer, 2011, 57(2): 231-239.

[16] Thompson AJ, Newman WG, Elliott RA, et al. The costeffectiveness of a pharmacogenetic test: a trial-based evaluation of TPMT genotyping for azathioprine [J]. Value Health, 2014, 17(1): 22-33.

[17] Relling MV, Gardner EE, Sandborn WJ, et al. Clinical pharmacogenetics implementation consortium guidelines for thiopurine methyltransferase genotype and thiopurine dosing [J]. Clin Pharmacol Ther, 2011, 89(3): 387-391.

[18] Stanulla M, Schrappe M. Treatment of childhood acute lymphoblastic leukemia [J]. Semin Hematol, 2009, 46(1): 52-63.

Research advance of mercaptopurine drugs in the individualized treatment of children with acute lymphoblastic leukemia*

LI Zhiling1, WANG Heyao2, SUN Huajun1**
(1. Department of Pharmacy, Shanghai Children’s Hospital, Shanghai 200040, China; 2. Precision Medical Center, China-Japan Friendship Hospital, Beijing 100029, China)

Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is one of the tumors with the highest incidence in childhood. Sustaining oral mercaptopurine has currently been the main therapy in chemotherapy of ALL in the maintenance phase. The dose of mercaptopurine can be adjusted based on the determination of thiopurine S-methyltransferase genotype or thiopurine S-methyltransferase activity before medication so as to achieve individual treatment and the improvement of cure rate. In this paper, the research advance of mercaptopurine drugs in the individualized treatment of children with ALL is reviewed.

acute lymphoblastic leukemia; children; mercaptopurine; individualized treatment; pharmacogenomics

R979.12; R733.71

A

1006-1533(2015)19-0012-04

上海市科學技術委員會課題（課題編號：12DZ1930406）

**

孫華君，主任藥師。研究方向：藥物基因組學及其臨床應用。E-mail: sunhj1@shchildren.com.cn

2015-09-10）