Takrolimus kullanan böbrek nakil hastalarında farmakogenetiğin öneminin araştırılması
The role of pharmacogenetics in tacrolimus treated renal transplant patients
Yazar: MERVE DEMİRBÜGEN ÖZ
Danışman: PROF. DR. HALİT SİNAN SÜZEN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Böbrek hastalıkları = Kidney diseases ; Böbrek nakli = Kidney transplantation ; Farmakogenetik = Pharmacogenetics ; Gen ifadesi = Gene expression ; Genler = Genes ; Sitokrom P 450 = Cytochrome P 450 ; Takrolimus = Tacrolimus ; İmmünosupresif ajanlar = Immunosuppressive agents ; İmmünosüpresyon = Immunosuppression

Özet:
Takrolimus (TKR), böbrek nakil operasyonunu takiben; uygulanan immunosüpresif tedavinin vazgeçilmez parçasıdır. TKR'un, dar bir terapötik pencereye sahip olması, yüksek düzeyde bireyler arasında doz ihtiyacı çeşitliliği göstermesi ve advers etki potansiyeli nedeniyle tedavinin bireyselleştirilmesi ihtiyacı ortaya çıkmaktadır. Terapötik ilaç düzeyi izlemi, TKR tedavisinin bireyselleştirilmesinde en önemli araç olmasına rağmen bazı durumlarda yetersiz kalmakta ve bazı hastalar, özellikle kritik nakil sonrası erken dönemde yüksek ya da düşük TKR düzeylerine maruziyet nedeniyle istenmeyen etkileri tecrübe etmektedir.

Bu tez çalışmasının amacı, TKR metabolizmasından sorumlu Sitokrom P450 3A5 (CYP3A5), Sitokrom P450 3A4 (CYP3A4) ve bu enzimlere elektron transferinden sorumlu Sitokrom P450 oksidoredüktaz (POR) genlerindeki genetik farklılıkların nakil sonrası ilk yıl (10. gün ve 1., 3., 6., 9., 12. aylar), hastaların TKR doz ihtiyaçları ve TKR düzeyleri üzerine etkisinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, bu çalışmaya, TKR kullanan 302 böbrek nakil hastası dâhil edilmiştir. CYP3A5, CYP3A4 ve POR genlerinde tanımlanmış; CYP3A5*3, CYP3A4*22 ve POR*28 polimorfzimleri PZR-RPUP yöntemi ile aydınlatılmıştır. Hastaların kan TKR düzeyleri klonlanmış enzim donör immunoassay ile elde edilmiştir.
 
Yapılan analizler ile CYP3A5*3 polimorfizmi yanında ilk defa; CYP3A4*22 ve POR*28 genetik farklılıklarının tek başlarına; Türk popülasyonunda bireysel TKR doz ihtiyacını açıklamada önemli birer farmakogenetik biyogösterge olduğu tespit edilmiştir.  POR*28 polimorfizminin Türk popülasyonunda ilk defa gen ve alel frekansları tespit edilmiştir. Bu tez çalışması kapsamında gerçekleştirilen analizlerde; hastalar CYP3A5, CYP3A4 ve POR genotiplerine göre farklı metabolizma kapasitesine sahip gruplar altında toplanmıştır. CYP3A5 ekspresyonu yapmayan hastalarda CYP3A4*22 polimorfizminin bireysel doz ihtiyacı ve düzey çeşitliliğini açıklamada önemli rolü olduğu kanıtlanmıştır. İlaç düzeyi izlemi yapılmasına rağmen; farklı genotiplere sahip hastaların terapötik düzeylere ulaşmasının nakil sonrası ancak 3. aydan itibaren gerçekleştiği tespit edilmiştir. İlaç düzeyi izlemi yapılmasına rağmen; nakil sonrası erken dönemde yavaş metabolizma kapasitesine sahip hastaların %70'inin supraterapötik düzeylere maruz kalarak, nefroktoksisite semptomları gösterdiği, benzer şekilde hızlı metabolizma kapasitesine sahip hastaların da %15,90'ının subterapötik düzeylere maruz kaldığı ve akut rejeksiyona tecrübe ettikleri tespit edilmiştir.

Sonuç olarak, bu tez çalışmasından elde edilen veriler ile CYP3A5*3, CYP3A4*22 ve POR*28 farmakogenetik biyogöstergelerinin birarada tespit edilerek, nakil hastalarının genotiplerine göre TKR tedavisinin bireyselleştirilmesinde kullanılabileceği kanıtlanmıştır. Böylece hastaların hedef TKR düzeylerine ulaşma sürelerinin daha kısa olabileceği ve yapılan doz modifikasyon sayısının azalabileceği düşünülmektedir. POR*28 polimorfizmi için dünyada ilk defa PZR-RPUP yöntemi geliştirilerek, farklı farmakokinetik çalışmalar için destekleyici bir farmakogenetik biyogösterge olarak literatüre kazandırılmıştır. Bu tez kapsamında yer alan analizlerle, genotip temelli TKR doz belirlenmesi ile yetersiz immunosüpresyon nedeni ile gelişebilecek organ reddinin veya yüksek dozda TKR maruziyetine bağlı olarak ortaya çıkabilecek advers etkilerin önüne geçilmesinde kliniğe yardımcı olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Tacrolimus (Tac) is a cornerstone immunosuppressive drug used in renal transplantation. It is characterized by a narrow therapeutic index and large interindividual variability in dose requirements. Thus requiring blood concentration monitoring and dose adjustment in order to achieve therapeutic efficacy and avoid adverse effects, which are the most challenging during the first weeks after transplantation. However, despite drug monitoring, it is insufficient in some cases and despite therapeutic drug monitoring, some patients experience undesirable effects due to exposure to high or low Tac levels.

The aim of this study was to investigate the impact of the CYP3A5, CYP3A4 and POR genetic differences on Tac dose requirements and through levels throughout the first year after transplantation. As Tac is metabolized by CYP3A4-3A5 isoenzymes, and POR serves electrons for their activities; polymorphisms of these genes might affect Tac dose requirements. A total of 302 renal allograft recipients treated with Tac were included in the study and genotyped for the presence of CYP3A5*3, CYP3A4*22 and POR*28 polymorphisms using PCR-RFLP method. Tac through levels were obtained with the use of a cloned enzyme donor immunoassay method from whole blood.

	Our results showed that, besides CYP3A5*3; CYP3A4*22 and POR*28 polmorphisms are identified for the first time in Turkish population and are important pharmacogenetic biomarkers, identifiying individual dose requirements. Gene and allele frequencies of POR*28 polymorphism were determined for the first time in the Turkish population. We examined the combined effects of the CYP3A5*1, POR*28, and CYP3A4*22 genotypes on Tac exposure, dose requirements and achievement of therapeutic target ranges.

CYP3A4*22 polymorphism has been shown to play an important role in explaining individual dose requirements in patients who do not express CYP3A5. By month 3 despite concentration-controlled dose adjustments, difference between genotype groups disappear.
Despite concentration-controlled dose adjustments, %70 of the slow metabolizer patients exceeded the upper limit of the target range and experienced nephrotoxicity symptoms in the early period after transplantation. Similarly, %15,90 of the fast metabolizer patients could not achieved lower Tac levels and experienced acute rejection episodes.

In conclusion, our results confirm that CYP3A5*3, CYP3A4*22 ve POR*28 polymorphisms are useful pharmacogenetic biomarkers for personalizing Tac treatment. Thus, patients may achieve target levels earlier after transplantation and the number of dose modifications might be reduced with genotype based dosing strategies. A novel PCR-RFLP method has been developed to identify POR*28 polymorhism for the first time in the world which is a promising pharmacogenetic biomarker for pharmacokinetic assays. Within the scope of this thesis, pharmacogenetic testing and genotype based Tac dosing has certainly future to optimize tac based therapy for kidney transplant patients in order to prevent over or under immunosuppression and consequently graft rejection and the occurrence of the adverse effects.