Associatie van single-nucleotide polymorphisms in UGT1, NR1I2, ABCC2, ABCC5 en ABCG1 met irinotecangeïnduceerde toxiciteit in colorectaalkanker

Colorectaalcarcinoom (CRC) is de derde meest voorkomende kankersoort en één van de meest letale vormen van kanker [1]. Het stadium waarin de ziekte verkeert, is een belangrijke voorspeller voor overleving [2]. Als de ziekte gemetastaseerd is en de patiënt niet meer in aanmerking komt voor chirurgische resectie, is palliatieve chemotherapie geïndiceerd.

Ondanks de beschikbaarheid van nieuwe therapeutische opties blijft irinotecan belangrijk voor de behandeling van gemetastaseerd colorectaalcarcinoom (mCRC) [3]. Irinotecan wordt gebruikt in verschillende combinatietherapieën en als monotherapie. Het is een prodrug dat door carboxylesterases wordt omgezet in zijn actieve vorm: SN-38 [4]. SN-38 remt topo-isomerase I; daarmee remt het DNA-replicatie, uiteindelijk leidend tot celdood. SN-38 wordt gemetaboliseerd door UDP-glucuronosyltransferase 1A-isovormen – hoofdzakelijk UGT1A1 – tot de inactieve metaboliet SN-38G [5]. Er zijn nog vele andere enzymen en ook ATP-binding cassette (ABC) transporters betrokken bij het metabolisme van irinotecan [6].

Beperkende factoren bij het gebruik van irinotecan zijn de veelvoorkomende bijwerkingen (febriele) neutropenie en diarree. Deze bijwerkingen kunnen leiden tot verminderde kwaliteit van leven, uitstel van verdere behandeling en zelfs tot levensbedreigende situaties. Daarom wordt geprobeerd biomarkers te vinden waarmee de toxiciteit van irinotecan kan worden voorspeld.

Het UGT1A1*28/*28-genotype is op dit moment de beste farmacogenetische voorspeller van neutropenie en diarree ten gevolge van irinotecantherapie [7-9]. In de KNMP Kennisbank is voor dit genotype een advies opgenomen voor dosisreductie van de startdosering naar 70%. De afgelopen jaren zijn verschillende polymorfismen onderzocht op de associatie met bijwerkingen door irinotecan [10-14]. In dit onderzoek wordt geprobeerd de significante associaties gevonden in deze studies te repliceren in een vergelijkbaar, maar onafhankelijk cohort patiënten. Hiervoor wordt in patiënten met mCRC die behandeld zijn met irinotecan de associatie van twaalf verschillende enkel-nucleotide polymorfismen (SNP’s) en hun associatie met febriele neutropenie en diarree onderzocht.

De DNA-monsters die gebruikt zijn in deze studie zijn afkomstig van patiënten die deelgenomen hebben aan de CAIRO-studie: een multicenter fase III open-label, gerandomiseerd vergelijkend onderzoek van de Dutch Colorectal Cancer Group [15]. In onze studie zijn 221 patiënten van 18 jaar en ouder, hoofdzakelijk Kaukasiërs, met gevorderd CRC die niet in aanmerking komen voor curatieve chirurgie geïncludeerd. Hiervan kregen er 141 eerstelijns combinatietherapie met irinotecan (250 mg/m²) en capecitabine en 80 tweedelijns monotherapie irinotecan (350 mg/m²).

Van deze DNA-monsters zijn in het verleden genotyperingsdata voor UGT1A1*28 verkregen als onderdeel van een studie van Kweekel et al. [16]. Bij de huidige analyse is gebruik gemaakt van de originele onbewerkte klinische data en zijn statistische analyses op het volledige cohort uitgevoerd.

Met behulp van een systematisch literatuuronderzoek zijn elf SNP’s, gerelateerd aan het metabolisme van irinotecan, geselecteerd waarvoor een significante (P < 0,05) associatie met diarree of neutropenie gerapporteerd werd met daarbij een odds ratio (OR). Bovendien moet elke SNP een prevalentie van minimaal 10% hebben in de Europese bevolking volgens The Single Nucleotide Polymorphism database [17]. De volgende SNP’s zijn geselecteerd: NR1I2: rs10934498, rs2472677, rs3814055, rs1523127 [10]; de intergene regio downstream van UGT1: rs11563250 [11]; ABCC2: rs717620 [14]; ABCC5: rs10937158 [12], rs3749438 [12], rs562 [13, 14], rs2292997 [12] en ABCG1: rs225440 [12].

Het DNA is geïsoleerd, gekwantificeerd en verdund tot 50 ng/mL om vervolgens te genotyperen met de TaqMan OpenArray Real-Time PCR Plate op het QuantStudio 12K Flex System (Life Technologies Corporation). Op genotyperingsfouten is gecontroleerd door 50% van de bepalingen te herhalen.

Het coprimaire eindpunt is de associatie van de polymorfismen met graad 3-4 diarree en febriele neutropenie, beoordeeld aan de hand van de US National Cancer Institute Common Toxicity Criteria (CTC), version 2.0 [15].

Voor de hoofdanalyse wordt logistische regressie met een additief model gebruikt, omdat deze de fysiologische situatie het best benaderd, waarbij P < 0,05 als significant wordt beschouwd. De covariabelen uit tabel 1 zijn getoetst op een associatie (P < 0,1) met de uitkomstmaten met univariabele analyses.

De studie is door de METC van het LUMC als niet WMO-plichtig beoordeeld.

In tabel 1 zijn de demografische patiëntgegevens weergegeven. Alle uitgangswaarden zijn vergelijkbaar voor beide behandelarmen.

Van 17 van de 221 patiënten is er niet genoeg DNA beschikbaar voor analyse. Voor de 204 patiënten waarvoor genotyperingen zijn uitgevoerd was het succespercentage 100%.

Een overzicht met de gevonden allelfrequenties van de onderzochte SNP’s is terug te vinden in tabel 2. De verdelingen van de verschillende genotypen voldoen aan het Hardy-Weinberg equilibrium (HWE), behalve voor rs3814055 (χ² = 4,58, P = 0,032), rs1523127 (χ² =5,08, P = 0,024) en rs10934498 (χ² = 6,75, P = 0,009).

Geen van de getoetste covariabelen heeft een significante associatie met de uitkomstmaten. Daarom zijn alleen de covariabelen behandelarm, geslacht en leeftijd meegenomen in de uiteindelijke analyse.

Tabel 3 bevat de resultaten van de associatie-analyses. Alleen UGT1A1*28 vertoont significante associaties met zowel graad 3 tot 4 diarree als febriele neutropenie. Patiënten met een (TA)7-herhaling hebben een grotere kans op diarree (OR = 1,76, 95%-betrouwbaarheidsinterval [95%-BI] = 1,04-2,99, P = 0,035) en febriele neutropenie (OR = 3, 95%-BI = 1,3-6,9, P = 0,01).

Verder is ABCC2 rs717620 significant geassocieerd met het optreden van graad 3/4 febriele neutropenie (OR = 2,72, 95%-BI = 1,13-6,53, P = 0,025). Patiënten met het rs717620 T/T genotype hebben meer kans om graad > 3 febriele neutropenie te ontwikkelen dan patiënten met een heterozygoot of homozygoot wildtype-genotype.

Het doel van deze klinische farmacogenetische associatiestudie is te onderzoeken of twaalf geselecteerde SNP’s geassocieerd zijn met febriele neutropenie en diarree in een cohort van patiënten met mCRC die behandeld zijn met irinotecan. Met uitzondering van UGT1A1*28 zijn geen van de uitkomsten gerapporteerd in andere studies gerepliceerd. Voor ABCC2 rs717620 zijn zelfs tegenstrijdige uitkomsten gevonden.

Teft en collega’s verzamelden bloedmonsters van 127 patiënten met mCRC die behandeld werden met irinotecanbevattende regimes [14]. Patiënten met een heterozygoot genotype van ABCC2 rs717620 (ABCC2–24C>T) bleken een lager risico te hebben op het verkrijgen van graad 3 tot 4 neutropenie vergeleken met homozygoot wildtypes (OR = 0,22, 95%-BI = 0,06–0,85) in een multivariabele analyse. Homozygoot mutanten (T/T) hadden echter geen verlaagd risico vergeleken met wildtypes (OR = 0,84, 95%-BI = 0,63-1,23).

Verrassend genoeg laten onze bevindingen een relatie zien in tegenovergestelde richting. Juist het ABCC2 rs717620T-allel is geassocieerd met een grotere kans op graad > 3 febriele neutropenie (OR = 2,72, 95%-BI = 1,13-6,53, P = 0,025). ABBC2 is, naast andere transporters, verantwoordelijk voor het transport van irinotecan naar de gal. Als de functie van ABCC2 verminderd is door de rs717620-mutatie zou er een hogere kans op neutropenie kunnen zijn, doordat er minder irinotecan wordt geklaard. In een eerder in vitro-onderzoek werd deze afgenomen activiteit ook gerapporteerd ten gevolge van deze mutatie [18]. Andere studies vonden geen associatie tussen het ABCC2 rs717620-genotype en irinotecangeïnduceerde toxiciteit [19-21].

Onze studie kent een aantal limitaties. Zo is het onduidelijk of de toxiciteit die gezien wordt in de combinatiebehandelarm het gevolg is van irinotecan of capecitabine. Graad 3/4 diarree werd ook in respectievelijk 10% en 1% van de patiënten behandeld met capecitabinemonotherapie gezien; de incidentie van febriele neutropenie graad 3 tot 4 was < 1% [15]. Verder zou deze studie onvoldoende power kunnen hebben om alle associaties te kunnen verifiëren. Mogelijk is het effect in werkelijkheid kleiner dan gerapporteerd in de originele studies en te klein om aan te kunnen tonen met ons patiëntenaantal, ondanks dat er meer of een vergelijkbaar aantal patiënten geïncludeerd zijn dan in de originele studies. Niet alle verdelingen van de genotypes waren in overeenstemming met het HWE. Op genotyperingsfouten is echter gecontroleerd en populatiestratificatie is onwaarschijnlijk gezien alle minor allele frequencies overeenkomen met de literatuur [17]. Er was dan ook geen reden om de resultaten voor deze SNP’s te verwerpen. Er is niet gecorrigeerd voor multiple testing. Dit geeft een grotere kans op foutpositieve resultaten. Toepassing van de Bonferroni-correctie zou echter te strikt zijn, omdat alle SNP’s betrekking hebben op dezelfde metabolismeroute van irinotecan en niet onafhankelijk zijn van elkaar.

Met uitzondering van de bekende UGT1A1*28-variant kon voor geen van de andere recent gerapporteerde SNP’s een associatie met irinotecangeïnduceerde toxiciteit worden bevestigd. Voor ABCC2 rs717620 werden zelfs tegengestelde uitkomsten gevonden. Op basis van dit onderzoek kan genotypering voor de onderzochte genetische variaties – behalve voor UGT1A1*28 – niet worden aanbevolen.