Studio farmacogenetico nei pazienti pediatrici sottoposti a trapianto di fegato in trattamento con tacrolimus

Tacrolimus (FK506) is nowadays considered as the cornerstone immunosuppressant in pediatric liver transplantation. In vitro studies have demonstrated that tacrolimus acts by inhibiting the phosphatase activity of calcineurin, an important mediator of T-cell activation, becoming a potent immunosoppresive agent. Tacrolimus has a large variability in pharmacokinetics and pharmacodynamics, a narrow therapeutic index and serious toxic effects such as nephrotoxicity, neurotoxicity, gastrointestinal disorders, diabetes, infections and, in the long run, the onset of lymphoma. Therefore, the dosage must be carefully balanced on an individual basis. Moreover, in pediatric liver transplantation this variability seems to be more pronounced. To date, to overcome this drawback tacrolimus daily dose is adjusted according to the whole-blood through concentration determined immediately before the next dose applied. However, this strategy suffers from some disadvantages, such as subtherapeutic or supratherapeutic dosing during the initial stages and not always the target concentration guarantees a complete effectiveness or absence of toxic effects. Therefore it has been suggested that pharmacogenetics might have the potential to overcome these drawbacks and to facilitate reaching the goal of optimizing drug therapy. It has been shown that genetic polymorphisms (SNPs) in cytochrome P450 enzymes, mainly CYP3A5 where the variant CYP3A5*3 gives rise to a truncated protein and therefore not able to metabolize the FK506, might affect the pharmacokinetic and pharmacodynamic variability of tacrolimus especially in pediatric liver transplantation. Therefore, the aim of our work has been to investigate, and to correlate with tacrolimus dose requirements, the CYP3A5*3 polymorphism on genetic material from the pediatric liver transplant recipients and liver donors. TaqMan® SNP genotyping assays was used for genotyping CYP3A5*3 [6986A>G] in 64 pediatric liver transplant recipients and in 64 liver donors. Only the 1,56% of the pediatric liver transplant recipients showed a wild type CYP3A5*1/ *1 genotype while 9,38% showed a heterozygous CYP3A5*1/ *3 genotype and 89,06% homozygous CYP3A5*3/ *3 genotype. In donor liver population the 68,75% showed a CYP3A5*3/ *3 genotype while the 31,25% was found to be heterozygous CYP3A5*1/ *3. No liver donors carried a wild type genotype was found. The data obtained are in agreement with those reported in the literature on Caucasian populations, where homozygous genotype for the CYP3A5*3/ *3 was predominant, and in according with the Hardy-Weinberg law of genetic equilibrium. Moreover in 27 pediatric liver transplant patients we have found a different CYP3A5 genotype between recipients and liver donors with a chimerism still poorly investigated in terms of tacrolimus disposition. However, tacrolimus dose requirements were significantly higher in pediatric transplant patients with one copy of the CYP3A5*1 allele compared to those homozygous for the CYP3A5*3 allele, suggesting that pharmacogenetic analysis of CYP3A5 might contribute to determine the appropriate initial dosage of tacrolimus in pediatric liver transplantation.

Il tacrolimus (FK506) è l'immunosoppressore più utilizzato nei trapianti di fegato pediatrico. Studi in vitro hanno dimostrato che esso agisce inibendo l'attività fosfatasica della calcineurina, un mediatore importante per l'attivazione dei linfociti T e questo meccanismo d'azione rende l'FK506 un potente immunosoppressore. L'FK506 ha un'elevata variabilità farmacocinetica e farmacodinamica, un ristretto indice terapeutico ed effetti tossici gravi quali nefrotossicità, neurotossicità, disordini gastrointestinali, diabete, infezioni e la possibile insorgenza di linfomi; tutto ciò costringe il medico a un costante monitoraggio terapeutico di questo farmaco, soprattutto nel paziente pediatrico trapiantato di fegato. Per questi motivi la dose giornaliera di tacrolimus è somministrata misurando la concentrazione del farmaco nel sangue intero, concentrazione determinata prima che sia somministrata la dose successiva. Tuttavia questa strategia presenta degli svantaggi come un probabile dosaggio subterapeutico o sopraterapeutico durante le fasi iniziali della terapia inoltre, il raggiungimento della concentrazione target non sempre garantisce un'efficacia completa o l'assenza di effetti collaterali. Pertanto, è stato suggerito che la farmacogenetica possa avere il potenziale di superare questi inconvenienti e di facilitare il raggiungimento dell'obiettivo di ottimizzare la terapia farmacologica. Infatti è stato dimostrato che i polimorfismi genetici (SNPs) degli enzimi della superfamiglia del citocromo P450 in particolare CYP3A5, dove la variante CYP3A5*3 traduce una proteina tronca non in grado di metabolizzare l'FK506, potrebbero influenzare e quindi spiegare la variabilità farmacocinetica e dinamica del tacrolimus, nel trapianto di fegato pediatrico. L'obiettivo del nostro lavoro è stato quello di indagare e correlare la dose di FK506 richiesta nei primi 15 giorno post-trapianto con il polimorfismo CYP3A5*3, utilizzando il DNA dei pazienti pediatrici trapiantati di fegato e dei relativi donatori. Per genotipizzare CYP3A5*3 [6986A>G], per i 64 pazienti pediatrici trapiantati di fegato e per i 64 donatori, è stato utilizzato il TaqMan® SNP genotyping assays. L'1,56% dei pazienti pediatrici trapiantati di fegato aveva un genotipo wild type CYP3A5*1/ *1 mentre il 9,38% mostrava un genotipo eterozigote CYP3A5*1/ *3 e l'89,06% aveva un genotipo omozigote CYP3A5*3/ *3. Nella popolazione dei donatori il 68,75% aveva un genotipo CYP3A5*3/ *3 mentre il 31,25% era eterozigote CYP3A5 *1/ *3. I dati ottenuti sono concordi con quelli riportati in letteratura per le popolazioni di etnia caucasica ed in equilibrio secondo la legge di Hardy-Weinberg. Inoltre, in 27 pazienti pediatrici trapiantati di fegato, abbiamo riscontrato la presenza di un genotipo CYP3A5 diverso tra riceventi e donatori, si evidenzia quindi un chimerismo genetico ancora poco indagato in termini di biodisponibilità del tacrolimus. In conclusione, la variante allelica CYP3A5*3 risultava un fattore statisticamente significativo nel metabolismo del tacrolimus mentre né il sesso, nè l'età, nè la dimensione del fegato trapiantato erano parametri in grado di incidere sul monitoraggio terapeutico di questo immunosoppressore così come il diverso genotipo tra ricevente e donatore, questo suggerisce che l'analisi farmacogenetica, della variante allelica CYP3A5*3, potrebbe contribuire a determinare l'appropriato dosaggio iniziale del tacrolimus nel trapianto di fegato pediatrico.