Genotyp SLCO1B1*14 a skuteczność metotreksatu w JIA

Czy genotyp SLCO1B1 wpływa na skuteczność metotreksatu?

Metotreksat (MTX) pozostaje lekiem pierwszego wyboru w młodzieńczym idiopatycznym zapaleniu stawów (JIA), jednak jego skuteczność jest ograniczona u około 30% pacjentów. Duża zmienność wewnątrz- i międzyosobnicza farmakokinetyki MTX wynika między innymi z polimorfizmów genetycznych transportera OATP1B1, kodowanego przez gen SLCO1B1. Szczególnie interesujący jest wariant SLCO1B1*14 (rs11045819 i rs2306283), który w badaniach klinicznych wiązano ze zmniejszoną skutecznością MTX u dzieci z JIA.

Autorzy badania z Cincinnati Children’s Hospital Medical Center postawili hipotezę, że zwiększona ekspresja OATP1B1 u nosicieli SLCO1B1*14 prowadzi do szybszego klirensu MTX, niższej ekspozycji na lek i w konsekwencji gorszej kontroli choroby. Aby to zweryfikować, stworzyli transgraniczne myszy DBA1/J z wyłączeniem mysiego Slco1b2, ekspresujące ludzki SLCO1B1*14 lub SLCO1B1*1 (wariant dziki).

Jak model CIA odzwierciedla ludzkie zapalenie stawów?

Badacze wykorzystali model zapalenia stawów indukowanego kolagenem (CIA) – złoty standard do odtwarzania ludzkiego autoimmunologicznego zapalenia stawów. Myszy immunizowano kolagenem typu II w dniu 0, a następnie ponownie w dniu 14. Leczenie MTX rozpoczynano profilaktycznie w dniu 15 i kontynuowano co drugi dzień przez 11 dawek (do dnia 35). Codziennie oceniano nasilenie zapalenia stawów przy użyciu skali makroskopowej (0–16 punktów), sumując wyniki dla wszystkich łap.

W badaniu z jednolitą dawką MTX (1 mg/kg) wzięło udział 19 myszy hSLCO1B1*1 i 18 myszy hSLCO1B1*14. Wszystkie zwierzęta otrzymywały dietę ubogą w foliany na 2 tygodnie przed rozpoczęciem leczenia, aby zminimalizować interferencję kwasu foliowego z pożywienia z odpowiedzią terapeutyczną. Krew pobierano w różnych punktach czasowych (5–60 min po podaniu MTX) do analizy farmakokinetycznej, a na końcu eksperymentu pobierano wątroby do oznaczenia ilości białka OATP1B1.

Jakie różnice w ekspresji OATP1B1 wykryto między genotypami?

Globalna analiza proteomiczna wątroby (5 myszy na grupę) metodą wysokorozdzielczej spektrometrii mas wykazała istotne różnice w ilości białka OATP1B1. Myszy hSLCO1B1*14 miały medianę 1,68 [1,41–3,32] pmol/mg białka błonowego, podczas gdy myszy hSLCO1B1*1 – 0,80 [0,66–0,87] pmol/mg (p = 0,004). Ta 2,1-krotna różnica w ekspresji białka tłumaczy obserwowane różnice farmakokinetyczne i odpowiedzi terapeutycznej.

Myszy z wyłączonym mSlco1b2 (kontrola tła genetycznego) nie wykazywały wykrywalnych ilości ludzkiego OATP1B1, co potwierdza specyficzność modelu transgenicznego. Zwiększona ekspresja OATP1B1 u nosicieli SLCO1B1*14 nie wynika ze zwiększonej wydajności transportera na mol białka, lecz z wyższej całkowitej liczby cząsteczek transportera w błonie hepatocytów.

Jak genotyp wpływa na parametry farmakokinetyczne metotreksatu?

Badania farmakokinetyczne w dniu 35 u myszy z zapaleniem stawów wykazały, że genotyp SLCO1B1*14 wiąże się z 13% szybszym oszacowanym klirensem MTX (0,89 vs 0,79 L/h, p = 0,086) i 22% niższą ekspozycją na MTX (0,023 vs 0,028 mg·h/L, p = 0,15) w porównaniu do myszy hSLCO1B1*1 otrzymujących tę samą dawkę 1 mg/kg. Mimo że różnice te nie osiągnęły istotności statystycznej ze względu na zmienność i niewielką liczebność grup, były klinicznie znaczące.

Podobne tendencje zaobserwowano u zdrowych myszy (bez zapalenia stawów), gdzie myszy hSLCO1B1*14 wykazywały 29% szybszy oszacowany klirens MTX. Modelowanie farmakokinetyczne w programie EdSim++ z użyciem jednoprzedziałowego modelu PK z wagą jako kowariantem pozwoliło wygenerować indywidualne estymaty klirensu i objętości dystrybucji dla każdej myszy, a także indywidualne profile stężenie-czas.

Czy standardowa dawka MTX jest równie skuteczna w obu genotypach?

Analiza odpowiedzi terapeutycznej pokazała wyraźne różnice między genotypami. Myszy hSLCO1B1*14 leczone dawką 1 mg/kg MTX wykazywały wyższy wskaźnik zapalenia stawów (AI) w czasie w porównaniu do myszy hSLCO1B1*1. Całkowite obciążenie chorobowe, wyrażone jako pole pod krzywą AI (AI AUC), było o 39% wyższe u myszy *14: mediana 53 [48–60] AI*dni vs 38 [29–45] AI*dni u myszy *1 (p = 0,048).

Wszystkie myszy leczone MTX – niezależnie od genotypu – miały mniejsze obciążenie chorobowe w porównaniu do nieleczonych zwierząt kontrolnych. Jednak efekt terapeutyczny był wyraźnie słabszy u nosicieli SLCO1B1*14, co korelowało z niższą ekspozycją na MTX. Masa ciała myszy pozostawała stabilna od dnia 14 do 35, co wskazuje na dobrą tolerancję leczenia bez istotnej toksyczności.

„Nasze wyniki sugerują, że odpowiedź terapeutyczna i farmakokinetyka MTX są zależne od genotypu hSLCO1B1, przy czym myszy hSLCO1B1*14 wyrażają więcej OATP1B1, co prowadzi do zmniejszonej skuteczności i niższej ekspozycji na MTX w porównaniu do myszy hSLCO1B1*1″ – piszą autorzy badania.

Czy modyfikacja dawki na podstawie genotypu poprawia wyniki?

Na podstawie symulacji w EdSim++ badacze obliczyli, że zwiększenie dawki o 30% (do 1,3 mg/kg) u myszy SLCO1B1*14 powinno znormalizować ekspozycję na MTX do poziomu obserwowanego u myszy *1 otrzymujących 1 mg/kg. Symulacje in silico wykazały, że typowa mysz *14 ma 20% szybszy klirens MTX i 16% niższą ekspozycję, a dawka 1,3 mg/kg zapewnia podobne C_max i mniej niż 5% wyższą ekspozycję niż u myszy *1.

W badaniu z farmakogenetycznie ukierunkowanym dawkowaniem (6 myszy na grupę) dawka 1,3 mg/kg u myszy *14 skutkowała niższym AI AUC (39 [36–44] AI*dni) w porównaniu do myszy *1 otrzymujących 1 mg/kg (49 [43–56] AI*dni, p = 0,09). Co ważne, zwiększona dawka wyrównała parametry farmakokinetyczne: klirens MTX wynosił 0,96 vs 0,85 L/h (p = 0,13), a ekspozycja 0,030 vs 0,024 mg·h/L (p = 0,77) między genotypami.

Wyższa dawka MTX nie wpłynęła negatywnie na masę ciała myszy ani nie spowodowała widocznej toksyczności, choć jedna mysz *14 została uśmiercona przed dniem 35 z powodu komplikacji zdrowotnych niezwiązanych z badaniem. Te wyniki potwierdzają, że dawkowanie farmakogenetyczne może skutecznie zniwelować niekorzystny wpływ genotypu SLCO1B1*14 na odpowiedź terapeutyczną.

Co te odkrycia oznaczają dla leczenia JIA u dzieci?

Wyniki tego badania dostarczają przekonujących dowodów przedklinicznych na zasadność prospektywnych badań farmakogenetycznych w JIA z testowaniem SLCO1B1 przed rozpoczęciem leczenia i modyfikacją dawki MTX. W praktyce klinicznej pacjenci z genotypem SLCO1B1*14 mogliby rozpoczynać terapię od dawki 20 mg/m² (w akceptowanym zakresie 5–25 mg/m²) zamiast standardowych 15 mg/m², co potencjalnie pozwoliłoby uniknąć opóźnień w osiągnięciu efektu terapeutycznego.

Badania kliniczne dotyczące MTX w JIA i reumatoidalnym zapaleniu stawów (RZS) nie osiągnęły konsensusu co do wpływu genotypu SLCO1B1 – niektóre wykazują gorsze wyniki leczenia u pacjentów z allelami zwiększonej funkcji, inne zwiększoną toksyczność u pacjentów z allelami zmniejszonej funkcji. Model mysiego CIA pozwala na kontrolę zmiennych środowiskowych i genetycznych, co ułatwia wyizolowanie efektu konkretnego polimorfizmu.

Dotychczas farmakogenetyczne dawkowanie MTX nie jest uwzględnione w etykiecie leku ani w wytycznych CPIC. Wyzwania dla wdrożenia w praktyce klinicznej obejmują brak jednoznacznych biomarkerów (choć pojawiają się obiecujące markery aktywności OATP1B1 jak koproporfirymy I i III czy glikochenodeoksycholan 3-O-glukuronid), różnorodność stosowanych dawek MTX oraz wpływ wielu polimorfizmów na odpowiedź na lek. Niemniej, to badanie stanowi ważny krok w kierunku personalizacji terapii MTX w JIA.

Jakie są ograniczenia tego modelu myszy transgenicznych?

Głównym ograniczeniem jest profilaktyczny schemat podawania MTX – lek rozpoczynano w dniu 15, niezależnie od manifestacji choroby, co nie odzwierciedla praktyki klinicznej, gdzie MTX podaje się po 6 tygodniach utrzymujących się bólów i stanów zapalnych stawów. Takie podejście, choć standardowe w modelach CIA, może opóźniać wystąpienie zapalenia stawów lub redukować częstość występowania choroby.

Kolejnym ograniczeniem jest niewielka liczebność grupy w badaniu z dawkowaniem farmakogenetycznym oraz zmienność w badaniach farmakokinetycznych, potencjalnie wynikająca z techniki iniekcji, seryjnego pobierania krwi i ograniczonej objętości próbek. Eksperymentalne dawki 1 i 1,3 mg/kg odpowiadają ludzkiej dawce 3,5–4 mg/m², co jest niższe niż typowa dawka początkowa – wybór ten wynikał z konieczności zbalansowania odpowiedniej manifestacji choroby i czułości metod analitycznych.

Mimo tych ograniczeń, wyniki są spójne z literaturą pokazującą większą ekspresję OATP1B1 i klirens MTX u nosicieli SLCO1B1*14 w porównaniu do SLCO1B1*1. Model transgeniczny oferuje unikalne możliwości badania mechanizmów molekularnych i testowania strategii dawkowania, które byłyby trudne lub niemożliwe do zrealizowania w randomizowanych badaniach klinicznych u dzieci z JIA ze względu na wyzwania rekrutacyjne i przestrzeganie leczenia.

Czy warto wdrożyć testy SLCO1B1 przed leczeniem MTX?

To prekliniczne badanie jednoznacznie wykazało, że genotyp SLCO1B1*14 wpływa na farmakokinetykę metotreksatu i odpowiedź terapeutyczną w modelu mysiego zapalenia stawów indukowanego kolagenem. Kluczowym mechanizmem jest 2,1-krotnie wyższa ekspresja transportera OATP1B1 w wątrobie, prowadząca do szybszego klirensu MTX, niższej ekspozycji na lek i 39% większego obciążenia chorobowego. Farmakogenetycznie ukierunkowana modyfikacja dawki (zwiększenie o 30%) skutecznie wyrównała te różnice, normalizując zarówno ekspozycję na MTX, jak i kontrolę zapalenia stawów.

Wyniki te, w połączeniu z wcześniejszymi pracami autorów dotyczącymi genotypu SLCO1B1*5 o zmniejszonej funkcji, tworzą solidną podstawę do prospektywnych badań farmakogenetycznych w młodzieńczym idiopatycznym zapaleniu stawów. Wdrożenie testów SLCO1B1 przed rozpoczęciem terapii MTX mogłoby zoptymalizować wyniki leczenia poprzez szybsze osiąganie kontroli choroby u pacjentów z genotypami zwiększonej funkcji oraz unikanie toksyczności u pacjentów z genotypami zmniejszonej funkcji. Choć implementacja wymaga pokonania barier związanych z dostępnością testów i modyfikacją standardów klinicznych, potencjalne korzyści – w postaci lepszej kontroli JIA bez potrzeby stosowania kosztownych leków biologicznych – są znaczące.