Biomarkery predykcyjne odpowiedzi na metotreksat we wczesnym RZS

Czy możemy przewidzieć skuteczność metotreksatu we wczesnym RZS?

Metotreksat (MTX) pozostaje podstawowym lekiem modyfikującym przebieg choroby (csDMARD) w reumatoidalnym zapaleniu stawów (RZS), jednak u 60–70% pacjentów nie osiąga się zadowalającej odpowiedzi w pierwszych 6 miesiącach terapii. Przegląd systematyczny obejmujący 946 pacjentów z wczesnym RZS (ERA) z 11 krajów przeanalizował 102 potencjalne biomarkery metaboliczne, aby zidentyfikować te, które mogą przewidywać odpowiedź na leczenie MTX.

Badanie objęło 16 publikacji z lat 2000–2024 (3 randomizowane badania kontrolowane, 13 badań kohortowych) i wykazało, że tylko 31 spośród 102 analizowanych metabolitów wykazało zdolność przewidywania odpowiedzi terapeutycznej. Co istotne, pięć biomarkerów korelowało ze stanem remisji choroby (DAS28 <2,6): itakonian i jego pochodne, liczba krążących monocytów i ich trzech podtypów komórkowych, poziom IL-6 w surowicy, 11 endogennych metabolitów oraz obecność funkcjonalnego białka oporności wielolekowej (fMRP) wraz z nośnikiem zredukowanego folianu (RFC).

Pacjenci byli leczeni MTX w dawkach 7,5–25 mg tygodniowo przez średnio 29 tygodni. Odpowiedź na leczenie, definiowaną jako DAS28 ≤3,2 lub redukcję >1,2 punktu, osiągnęło 51% badanych (482 z 946 pacjentów). Większość uczestników stanowiły kobiety (78,61%), w wieku 32,5–86 lat.

Jak przebiegała analiza biomarkerów predykcyjnych?

Autorzy przeprowadzili systematyczne przeszukanie baz PubMed/MEDLINE, Scopus, EBSCO i Cochrane Library, identyfikując początkowo 534 artykuły. Po zastosowaniu kryteriów włączenia – badania na pacjentach z ERA, leczonych MTX jako terapią pierwszego rzutu, z oceną odpowiedzi za pomocą DAS28-ESR – do ostatecznej analizy zakwalifikowano 16 prac. Kluczowym kryterium był brak wcześniejszego leczenia MTX oraz dostępność danych metabolomicznych przed rozpoczęciem terapii i po jej zakończeniu.

Ocena ryzyka błędu systematycznego wykazała istotne ograniczenia metodologiczne: w przypadku badań kohortowych 84,6% (11 z 13) oceniono jako obarczone wysokim ryzykiem błędu, głównie w zakresie analizy statystycznej. Spośród trzech randomizowanych badań kontrolowanych jedno wykazywało wysokie, a dwa niejasne ryzyko błędu, przede wszystkim z powodu niewystarczającego opisu randomizacji i zaślepienia.

Biomarkery analizowano przy użyciu trzech głównych metod: chromatografii (GC-MS, LC-MS, HPLC) do identyfikacji małocząsteczkowych metabolitów, testów immunoenzymatycznych (ELISA, CLIA) do oznaczania białek surowicy oraz cytometrii przepływowej z sortowaniem komórek (FACS) do charakterystyki populacji komórkowych. Każda metoda miała swoje zalety – GC-MS pozwalał na identyfikację ponad 200 metabolitów, ale wymagał kosztownej aparatury i wykwalifikowanego personelu, podczas gdy ELISA była tańsza i łatwiejsza w wykonaniu, choć mniej czuła.

Które biomarkery najlepiej przewidują remisję choroby?

Analiza wykazała, że pięć grup biomarkerów było szczególnie silnie związanych z osiągnięciem remisji (DAS28 <2,6) po leczeniu MTX. Podwyższony poziom itakonianu i jego pochodnych (itaconate anhydrase, itaconate CoA) po terapii MTX korelował z poprawą w skali DAS44 i obniżeniem CRP. To pierwsze doniesienie łączące produkcję itakonianu z ustępowaniem stanu zapalnego u ludzi – wcześniej znano jedynie jego działanie przeciwdrobnoustrojowe.

Drugi istotny predyktor to wyższa wyjściowa liczba krążących monocytów i ich trzech podtypów komórkowych (CD14+high/lowCD16−/+). Paradoksalnie, wyższa liczba monocytów przed leczeniem wiązała się z gorszą odpowiedzią kliniczną na MTX, co sugeruje, że nadmierna aktywacja układu monocytarno-makrofagowego może ograniczać skuteczność leku. Mechanizm ten wymaga dalszych badań, ale może wskazywać na potrzebę wcześniejszej intensyfikacji terapii u pacjentów z wysoką liczebnością monocytów.

Wysokie wyjściowe poziomy IL-6 w surowicy również przewidywały lepszą odpowiedź na MTX, przy czym znacząca redukcja IL-6 po leczeniu była silnym markerem remisji. Co ciekawe, TNF-α nie wykazywał takiej zależności, co podkreśla specyficzność szlaku IL-6 w mechanizmie działania MTX w ERA. Badanie Nishina i współpracowników dodatkowo wykazało, że wysokie poziomy IL-6, CRP i CCL19 przed leczeniem były związane z progresją radiologiczną, co sugeruje potrzebę bardziej agresywnej terapii w tej grupie.

Czwarty marker to zespół 11 endogennych metabolitów w surowicy, w tym cholina, inozyna, hipoksantyna, guanozyna, nikotynamid i diglicerydy (podwyższone u osób odpowiadających na leczenie) oraz N-metyloizoleucyna, kwas 2,3-dihydroksymasłowy, nor-nikotyna, glukozylceramid i kwas itakonowy (obniżone u osób odpowiadających). Ten złożony profil metaboliczny odzwierciedla zaburzenia w metabolizmie puryn, aminokwasów i lipidów charakterystyczne dla ERA.

Piąty predyktor to jednoczesna obecność funkcjonalnego białka oporności wielolekowej (fMRP) i nośnika zredukowanego folianu (RFC). Kluczowe było współwystępowanie obu białek – sama obecność jednego z nich nie przewidywała odpowiedzi. Pacjenci z obecnością obu markerów osiągali znacząco lepsze wyniki według kryteriów EULAR i ACR 20% poprawy.

Jakie inne biomarkery wykazały wartość predykcyjną?

Poza pięcioma głównymi predyktorami remisji, autorzy zidentyfikowali 26 dodatkowych biomarkerów o wartości prognostycznej. W grupie metabolitów niższe wyjściowe poziomy N-metyloizoleucyny, kwasu 2,3-dihydroksymasłowego i nor-nikotyny wiązały się z większą redukcją DAS28-ESR po terapii MTX. Nor-nikotyna, związana z paleniem tytoniu, była markerem nieadekwatnej odpowiedzi – wyższe poziomy wyjściowe korelowały z gorszym wynikiem leczenia, co potwierdza negatywny wpływ palenia na skuteczność MTX.

W zakresie białek surowicy szczególnie istotne okazały się poliglutaminiany metotreksatu (MTX-PG). Krótkołańcuchowy MTX-PG2 był pozytywnie skorelowany z poprawą w DAS-28, a stężenia MTX-PG1-5 w erytrocytach okazały się lepszym wskaźnikiem odpowiedzi klinicznej niż sama dawka MTX. To odkrycie sugeruje, że monitorowanie wewnątrzkomórkowych metabolitów MTX może być bardziej precyzyjnym narzędziem niż tradycyjne monitorowanie dawki.

Białko związane z komórkami mieloidalnymi MRP8/14 wykazywało wysoką korelację z aktywnością choroby na początku badania i ulegało redukcji u pacjentów odpowiadających na leczenie. Wyższe wyjściowe poziomy MRP8/14 były związane z lepszą odpowiedzią na MTX, co jest spójne z wcześniejszymi doniesieniami o roli tego białka jako markera aktywnego zapalenia.

Interesujące wyniki uzyskano dla glikozylacji immunoglobuliny G-Fc (IgG-Fc). Niski stosunek FA2/(FA2G1 + FA2G2) IgG1 na początku badania był istotnie związany z brakiem odpowiedzi na MTX. Status glikozylacji IgG-Fc zmienia się u nieleczonych pacjentów z ERA, co może odzwierciedlać zaburzenia w regulacji odpowiedzi immunologicznej.

Z kolei wysokie wyjściowe poziomy haptoglobiny wiązały się z nieadekwatną odpowiedzią na MTX po 12 tygodniach. Haptoglobina, białko ostrej fazy, wiąże wolną hemoglobinę i zapobiega uszkodzeniom przez nią wywoływanym. Jej podwyższone poziomy w RZS mogą być konsekwencją aktywacji wielu szlaków zapalnych i korelują z aktywnością choroby.

Jak komórki immunologiczne wpływają na odpowiedź na MTX?

Analiza biologii komórek immunologicznych dostarczyła istotnych danych prognostycznych. Wyższe wyjściowe częstości krążących przejściowych regulatorowych limfocytów B (cTrB, CD19+CD24hiCD38hi), ale nie dojrzałych naiwnych komórek B ani komórek pamięci, były związane z dobrą odpowiedzią według kryteriów EULAR. To odkrycie podkreśla specyficzną rolę podtypu limfocytów B w modulacji odpowiedzi na MTX i może wskazywać na mechanizm działania leku poprzez interakcje między komórkami T i B wspierające produkcję przeciwciał i cytokin.

Limfocyty T regulatorowe (Treg, CD4+FoxP3+) również odgrywały istotną rolę. Niższy wyjściowy poziom Treg korelował z lepszą odpowiedzią na MTX, przy czym leczenie zwiększało zarówno odsetek, jak i bezwzględną liczbę Treg, z wysokim poziomem markerów aktywacji. Te wyniki są spójne z wcześniejszymi badaniami sugerującymi, że analiza naiwnych komórek T może pomóc przewidzieć odpowiedź na monoterapię MTX lub terapię skojarzoną z lekami biologicznymi anty-TNF.

Wskaźnik dystrybucji czerwonych krwinek (RDW) okazał się nieoczekiwanie użytecznym markerem. Niższy wyjściowy RDW korelował z dobrą odpowiedzią na MTX, a im większy wzrost RDW od wartości wyjściowej po rozpoczęciu MTX, tym lepsza była odpowiedź pacjenta. Mechanizm tej zależności nie jest w pełni wyjaśniony, ale może odzwierciedlać zmiany w erytropoezie związane z działaniem przeciwzapalnym MTX.

Jak wspomniano wcześniej, wyższa wyjściowa liczba krążących monocytów i ich trzech podtypów była paradoksalnie związana z gorszą odpowiedzią kliniczną. Ten pozornie sprzeczny wynik sugeruje, że nadmierna aktywacja szlaku monocytarno-makrofagowego może być markerem bardziej agresywnego fenotypu choroby, wymagającego intensywniejszego leczenia niż monoterapia MTX.

Czy cytokiny zapalne przewidują skuteczność MTX?

Trzy badania analizowały szlaki zapalne jako predyktory odpowiedzi na MTX. Niższy stosunek IL-1ra/IL-1β (poniżej 100) po terapii MTX wskazywał na dobrą odpowiedź, głównie z powodu konstytutywnie zwiększonej produkcji IL-1β przez komórki jednojądrzaste krwi obwodowej. Co interesujące, konstytutywne uwalnianie TNF-α z tych komórek nie było wykrywalne u badanych pacjentów, co sugeruje różnice w profilu cytokinowym między pacjentami.

Jak wspomniano wcześniej, wysokie wyjściowe poziomy IL-6, CRP i CCL19 (ale nie TNF-α) były związane z progresją radiologiczną u pacjentów z ERA. To odkrycie podkreśla specyficzną rolę osi IL-6 w patogenezie ERA i może wyjaśniać, dlaczego niektórzy pacjenci z wysokimi poziomami IL-6 mimo dobrej odpowiedzi klinicznej na MTX nadal wykazują progresję radiologiczną.

Z drugiej strony, p-CXCL12 (SDF-1α) nie był związany z odpowiedzią na MTX. Poziom p-CXCL12 pozostawał stale wysoki i niezależny od jakichkolwiek zmiennych aktywności choroby według ACR oraz odpowiedzi na leczenie MTX. To odkrycie sugeruje, że nie wszystkie cytokiny związane z zapaleniem mają wartość predykcyjną dla odpowiedzi na MTX.

Co to oznacza dla codziennej praktyki reumatologicznej?

Zidentyfikowanie 31 biomarkerów predykcyjnych spośród 102 badanych stanowi istotny krok w kierunku medycyny personalizowanej w ERA. Szczególnie obiecujące są pięć biomarkerów korelujących z remisją choroby, które mogłyby potencjalnie służyć jako markery pierwszego rzutu w praktyce klinicznej. Jednak autorzy podkreślają, że żaden z tych biomarkerów nie jest jeszcze gotowy do rutynowego zastosowania i wymaga walidacji w większych badaniach prospektywnych.

Kluczowym ograniczeniem obecnego stanu wiedzy jest znaczna różnorodność metodologiczna włączonych badań oraz wysokie ryzyko błędu systematycznego – 84,6% badań kohortowych oceniono jako obarczone wysokim ryzykiem błędu. Większość badań nie porównywała wyników między osobami odpowiadającymi a nieodpowiadającymi na leczenie z uwzględnieniem różnych fenotypów klinicznych RZS (seropozytywny, seronegatywny, niezróżnicowane zapalenie stawów) oraz danych demograficznych. To istotny mankament, ponieważ obecność przeciwciał anty-CCP i/lub RF wiąże się z bardziej agresywnym fenotypem choroby i potencjalnie różną odpowiedzią na MTX.

Stosunkowo niski odsetek osób odpowiadających na leczenie (51%) może wynikać z kilku czynników. Po pierwsze, w większości badań dozwolone było stosowanie glikokortykosteroidów w niskich, stabilnych dawkach – a wcześniejsze doniesienia wskazują, że pacjenci przyjmujący kortykosteroidy częściej rozwijają nietolerancję MTX. Po drugie, wszystkie badania stosowały doustną drogę podania MTX, podczas gdy wykazano, że podskórne podanie MTX jest istotnie skuteczniejsze niż doustne przy tej samej dawce. To może być istotne ograniczenie wszystkich włączonych badań.

Dla klinicystów praktyczne znaczenie ma fakt, że monitorowanie wewnątrzkomórkowych metabolitów MTX (MTX-PG) może być bardziej precyzyjnym narzędziem niż tradycyjne monitorowanie dawki. Podobnie, oznaczenie prostych markerów laboratoryjnych, takich jak liczba monocytów, RDW czy poziom IL-6 przed rozpoczęciem terapii, mogłoby pomóc w identyfikacji pacjentów wymagających wczesnej intensyfikacji leczenia.

Jakie są kierunki przyszłych badań?

Autorzy podkreślają potrzebę przeprowadzenia dużych, prospektywnych badań walidacyjnych dla zidentyfikowanych biomarkerów, szczególnie tych korelujących z remisją choroby. Kluczowe będzie uwzględnienie trzech fenotypów klinicznych ERA (niezróżnicowane zapalenie stawów, seropozytywny RZS, seronegatywny RZS) jako zmiennych pierwotnych lub wtórnych, czego brakowało w obecnych badaniach.

Przyszłe badania powinny również standaryzować metodologię – w obecnym przeglądzie stosowano różne metody identyfikacji metabolitów (GC-MS, LC-MS, HPLC, ELISA, CLIA, cytometria przepływowa), co utrudnia porównanie wyników. Rekomendowana jest chromatografia gazowa sprzężona ze spektrometrią mas (GC-MS), która pozwala na identyfikację ponad 200 metabolitów z płynów ustrojowych w jednym badaniu, choć wymaga kosztownej aparatury i wykwalifikowanego personelu.

Istotne będzie również uwzględnienie drogi podania MTX – przyszłe badania powinny porównać wartość predykcyjną biomarkerów przy podaniu doustnym vs. podskórnym, co może mieć istotne implikacje kliniczne. Ponadto, należy zbadać wpływ czynników modyfikujących odpowiedź, takich jak palenie tytoniu (związane z podwyższonym poziomem nor-nikotyny i gorszą odpowiedzią na MTX), współistniejące stosowanie glikokortykosteroidów oraz charakterystyka demograficzna pacjentów.

Wreszcie, przyszłe badania powinny łączyć biomarkery metaboliczne nie tylko z wyjściowym DAS28, ale również z fenotypami klinicznymi, obecnością przeciwciał (anty-CCP, RF) oraz danymi radiologicznymi, aby stworzyć kompleksowy model predykcyjny odpowiedzi na MTX w ERA. Tylko takie podejście umożliwi wdrożenie prawdziwie spersonalizowanej medycyny w codziennej praktyce reumatologicznej.

Czy jesteśmy bliżej medycyny personalizowanej w ERA?

Obecny przegląd systematyczny stanowi istotny krok w kierunku identyfikacji biomarkerów predykcyjnych odpowiedzi na MTX we wczesnym RZS. Spośród 102 analizowanych biomarkerów, 31 wykazało wartość prognostyczną, a pięć korelowało ze stanem remisji choroby. Szczególnie obiecujące są itakonian i jego pochodne, liczba krążących monocytów, poziom IL-6, profil 11 endogennych metabolitów oraz współwystępowanie fMRP i RFC.

Jednak mimo tych osiągnięć, implementacja biomarkerów do rutynowej praktyki klinicznej wymaga jeszcze walidacji w dużych badaniach prospektywnych z uwzględnieniem fenotypów klinicznych ERA. Wysokie ryzyko błędu systematycznego w większości włączonych badań oraz znaczna różnorodność metodologiczna ograniczają możliwość bezpośredniego zastosowania obecnych wyników. Przyszłe badania powinny standaryzować metodologię, uwzględniać drogę podania MTX oraz łączyć biomarkery metaboliczne z danymi klinicznymi, serologicznymi i radiologicznymi, aby stworzyć kompleksowy model predykcyjny skuteczności terapii MTX w ERA.