巯嘌呤类药物用于儿童急性淋巴细胞性白血病患者个体化治疗的研究进展*

李志玲王鹤尧孙华君**（. 上海市儿童医院药学部 上海 00040；. 中日友好医院精准医学中心 北京 0009）

巯嘌呤类药物用于儿童急性淋巴细胞性白血病患者个体化治疗的研究进展*

李志玲1王鹤尧2孙华君1**
（1. 上海市儿童医院药学部 上海 200040；2. 中日友好医院精准医学中心 北京 100029）

急性淋巴细胞性白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）是儿童期发病率最高的恶性肿瘤类型之一。目前，对ALL患儿维持治疗阶段的化疗多以持续口服巯嘌呤为主。使用巯嘌呤类药物前检测患儿硫嘌呤S-甲基转移酶的基因型或活性，据此调整药物剂量、实现个体化治疗可提高ALL的治愈率。本文就巯嘌呤类药物用于ALL患儿个体化治疗的研究进展作一综述。

急性淋巴细胞性白血病 儿童 巯嘌呤 个体化治疗 药物基因组学

急性白血病是常见的儿童肿瘤性疾病，其中儿童急性淋巴细胞性白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）是急性白血病的最常见发病类型，它是一种起源于B系或T系淋巴祖细胞的肿瘤性疾病，系由原始细胞在骨髓中异常增生、聚集并抑制骨髓的正常造血功能所致，会导致患儿贫血、血小板减少和中性粒细胞减少。原始细胞也可侵及髓外组织，如脑膜、性腺、胸腺、肝、脾或淋巴结等，引起相应病变。ALL的治疗手段以化疗为主。巯嘌呤类药物以硫鸟嘌呤（thioguanine）和巯嘌呤（mercaptopurine）为代表，它们对血液系统肿瘤治疗均有很好的疗效。其中，巯嘌呤对ALL的缓解及维持治疗更为重要，其能持续杀伤残留的肿瘤细胞而使患儿始终处于完全缓解状态。不过，巯嘌呤治疗的不良反应较多，临床上以食欲不振、恶心、呕吐等胃肠道反应和各系血细胞减少等骨髓抑制最为常见，长期用药还可能导致肝脏损伤，出现肝转氨酶和直接胆红素水平升高以及严重黄疸、甚至致死性的肝中毒等情况。此外，巯嘌呤治疗也可导致少见、但严重的其他不良反应，如尿酸性肾病、间质性肺炎和肺纤维化等。严重不良反应的发生会致治疗被迫中断，从而对ALL的长期缓解或控制产生不利影响。

药物基因组学研究表明，全外显子编码区单核苷酸多态性是导致个体药物耐受性差异的物质基础。因此，研究与药物代谢有关的各种代谢酶基因、转运体基因、受体相关基因和疾病通路基因的多样性已成为实现药物治疗个体化的关键。巯嘌呤类药物的体内代谢过程十分复杂，它们的疗效和毒性均存在个体差异，尽管很多影响因素如性别、年龄、肝和肾功能等都可能影响该类药物的治疗结果，但个体的基因型才是导致该类药物治疗结果差异的主要原因[1]。硫嘌呤S-甲基转移酶（thiopurine -methyltransferase, TPMT）是巯嘌呤类药物在体内分解代谢的关键酶之一，个体的TPMT基因型对药物不良反应的发生有着重要影响。所以，在使用巯嘌呤治疗前筛查患儿的TPMT基因型并据此采取相应措施即可预防更多、更严重药物不良反应的发生，这是药物基因组学研究成果成功用于临床用药指导的重要范例之一[2]。常见的影响TPMT活性的突变基因型有4种，分别为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]。国外研究发现，以上4种突变基因型在白种人中约占TPMT低活性者的0% ~ 95%，其中尤以TPMT*3A最为常见[4]；TPMT*2、TPMT*3B多见于欧美白种人群及少部分南美人群中[5]；包括中国在内的亚洲人群以TPMT*3C为主[6]。迄今我国仅在维吾尔族和哈萨克族人中发现存在TPMT*3A且频率极低（0.3%），这可能与基因漂移有关[7]。

ALL的治疗需联合使用包括巯嘌呤类药物在内的多种化疗药物，这些药物的相互作用使得各药的疗效及不良反应不易被区分。但ALL维持治疗阶段的化疗多以持续口服巯嘌呤为主，从而使得对TPMT基因多态性与巯嘌呤所致不良反应的研究具有了可行性，所得结果也较为可信。使用巯嘌呤类药物治疗前检测患儿的TPMT基因型或活性有利于精准调整用药剂量，实现个体化治疗。当然，在临床治疗过程中，部分患儿不能耐受巯嘌呤类药物与TPMT的基因型或活性无关[8]，出现这种情况的原因是巯嘌呤类药物的代谢是由多种因素共同参与的，而合并感染、同时服用多种药物、个体基础肝和肾功能差异等也会影响药物的体内代谢过程。

通过检测ALL患儿的TPMT基因型有助于制定适合患儿个体的更为精准的治疗方案。ALL的治愈率在20世纪60年代仅为4%，而现在可达80%[9]。

1 巯嘌呤类药物的代谢

巯嘌呤类药物在体内有合成和分解两条主要代谢途径，其代谢酶大多存在于肝脏，因此肝脏功能与该类药物的代谢密切相关。合成代谢是巯嘌呤类药物产生治疗作用的主要途径，其中巯嘌呤会依次发生经次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶、次黄嘌呤核苷酸脱氢酶和鸟嘌呤单磷酸合成酶介导的一系列酶促反应，最终生成具有生物活性的6-硫鸟嘌呤单磷酸（6-thioguanine monophosphate, 6-TGMP）、6-硫鸟嘌呤二磷酸（6-thioguanine diphosphate, 6-TGDP）和6-硫鸟嘌呤三磷酸（6-thioguanosine triphosphate, 6-TGTP）[10]。这3种合成代谢物统称为6-硫鸟嘌呤核苷酸（6-thioguanine nucleotides, 6-TGN），其中6-TGDP和6-TGTP是巯嘌呤体内药理活性的主要来源。

分解代谢途径是巯嘌呤类药物被排出体外的主要代谢途径，主要由TPMT和黄嘌呤氧化酶催化。其中，TPMT的活性通常较为稳定且不受个体的年龄、性别、种族和罹患疾病的影响[11]，其可将巯嘌呤、硫鸟嘌呤以及中间代谢物6-硫代次黄嘌呤核苷酸和6-TGMP转化为甲基代谢物；黄嘌呤氧化酶则能催化巯嘌呤和6-硫黄嘌呤转化为6-硫尿酸而排出体外。黄嘌呤氧化酶缺乏的个体很少见（约1/70 000），其活性高低在各类人群中的差异亦不明显，故对巯嘌呤类药物的药效及不良反应的影响不大[12]。

2 TPMT基因型与巯嘌呤骨髓抑制等不良反应的关联

巯嘌呤在体内的失活主要有两条途径，其中之一是其巯基的甲基化，后者由TPMT催化，生成无活性的代谢物甲基巯嘌呤。由于TPMT基因的多态性，TPMT的活性在不同个体中的差异很大。在白种人和非洲裔美国人中，约0.3%的个体有2个TPMT非功能性等位基因（纯合子缺失），他们的TPMT的活性很低甚至没有活性；约10%的个体有1个TPMT非功能性等位基因（杂合子缺失），他们的TPMT的活性降低；约90%的个体有2个TPMT功能性等位基因，他们的TPMT的活性正常。纯合子缺失患儿如果接受常规剂量的巯嘌呤治疗，蓄积的高浓度的活性6-TGN会诱发不良反应。与TPMT活性较高的患儿相比，杂合子缺失患儿也会因为6-TGN的蓄积而更易发生不良反应。检测TPMT的基因型或表型可以判定患儿是否有纯合子或杂合子缺失，两者都可使接受巯嘌呤治疗的患儿容易发生药物不良反应。如果ALL患儿在治疗过程中出现严重的骨髓抑制情况，应当考虑进行TPMT基因型检测。

具体的TPMT基因型检测结果与巯嘌呤用药剂量间的对应关系详见美国国立卫生研究所下属的临床药物基因组学实施联盟（Clinical Pharmacogenetics Implementation Consortium, CPIC）发表的治疗指南（表1）。此外，荷兰药物基因组学工作组（Dutch Pharmacogenetics Working Group, DPWG）发表的指南推荐，对TPMT的弱和中间代谢型患儿，建议换用其他治疗药物或减少巯嘌呤的用药剂量（表2）。

表1 CPIC发表的治疗指南中根据患儿TPMT基因型调整巯嘌呤和硫唑嘌呤用药剂量的推荐

表2 DPWG发表的指南中有关患儿TPMT代谢型与调整巯嘌呤和硫唑嘌呤用药剂量的推荐

3 TPMT基因型检测结果临床应用的发展

药物代谢酶基因的多态性决定了代谢酶活性的高低，这会造成个体体内的药物代谢物浓度不同，最终导致药物不良反应上的差异。骨髓抑制是巯嘌呤的最主要不良反应。近年来，国外一些医院开始在使用巯嘌呤类药物治疗前先对患儿进行TPMT活性或基因型检测。美国FDA也建议，在使用硫唑嘌呤或巯嘌呤治疗前可先对患儿进行TPMT基因型检测，以避免或减少骨髓抑制的发生[13]。不过，对在使用巯嘌呤类药物治疗前先进行TPMT基因型检测还有争议。这种争议在很大程度上取决于检测花费的收益与不良反应所致经济和社会效益的损失间的权衡，但目前对不同患儿人群的成本-效益分析结果并不一致[14-16]，有待进行进一步的大样本、多中心研究，而各医院现多根据自身条件及患者的经济状况自行作出决定。

但是，随着CPIC发表第一个与TPMT的基因型/活性相关的用药指南及对其意义认识的不断加深，TPMT基因型检测对指导临床合理使用巯嘌呤类药物的作用日益凸显[17]。在过去的几十年间，对药物代谢酶的基因多态性研究已取得了一定的成果。在药物治疗过程中，一种固定剂量的药物用于所有个体的治疗模式已经不再适应临床实际的需求，而应用药物基因组学研究成果可以很好地指导个体化用药，从而提高治疗疗效、减少不良反应。近年来，国外随着ALL患儿的无事件生存率大幅提高（已达75% ~ 80%）[18]，ALL治疗目标已侧重于提高患儿的生存质量。目前，国内虽然已进行过有关TPMT基因突变及其临床意义的研究，但用于临床实践尚刚刚开始。探讨基于国内患儿的TPMT基因多态性与巯嘌呤类药物治疗疗效和不良反应间的关系具有重要的临床意义，可大大推动国内ALL患儿的个体化治疗发展，由此提高治疗疗效和安全性、提高患儿的生存质量。

4 次黄嘌呤核苷三磷酸焦磷酸酶（inosine triphosphate pyrophosphatase, ITPA）基因与巯嘌呤肝脏相关不良反应的关联

巯嘌呤代谢的个体差异也涉及到其他酶，其中就包括ITPA，其基因的多态性会导致个体ITPA活性的差异，进而影响巯嘌呤治疗的疗效和安全性。ITPA和TPMT都会影响巯嘌呤治疗的不良反应。当根据TPMT基因型调整巯嘌呤的用药剂量后，ITPA的基因多态性对治疗的影响就凸显出来了：ITPA 94 AC/AA基因型患儿的无事件生存率明显降低。ITPA 94 C>A基因突变型在亚洲人中的基因频率为19%。CA杂合子基因型者的ITPA活性降低25%，AA纯合子基因型者的ITPA活性消失。ITPA基因突变型患者接受巯嘌呤治疗的肝脏相关不良反应增加。

5 结语

ALL患儿的治疗手段以化疗为主，巯嘌呤是其维持治疗期的主要用药。有关研究表明，TPMT基因的多态性与巯嘌呤治疗的疗效和不良反应密切相关。使用巯嘌呤类药物治疗ALL前先检测患儿TPMT的基因型或活性，据此调整用药剂量、实现个体化治疗能大大提高治疗的疗效和安全性，提高患儿的生存质量。

[1] Levinsen M, Rosthøj 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] 魏红, 黄民, 李智毅, 等. 中国哈萨克族人巯嘌呤甲基转移酶活性分布和基因多态性[J]. 中国临床药理学杂志, 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] 谢偲. 急性白血病儿童TPMT基因多态性及其与6-MP药物不良反应相关性研究[D]. 贵州: 遵义医学院, 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

上海市科学技术委员会课题（课题编号：12DZ1930406）

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孙华君，主任药师。研究方向：药物基因组学及其临床应用。E-mail: sunhj1@shchildren.com.cn

2015-09-10）