Aktivering og metabolisme
Topoisomerase I-hemmeren irinotecan, som særlig brukes ved tykktarmskreft, er et ikke-aktivt legemiddel som omdannes av karboksylesterase til den aktive metabolitten SN-38. Enzymet UDP-glukuranosyltransferase 1A1 (UGT1A1) konjugerer SN-38 til et inaktivt glukuronid som først og fremst skilles ut via galle (fig 1). Det er påvist stor variasjon i ekspresjon av dette mikrosomale leverenzymet og inntil 50 ganger forskjell i glukorinideringshastighet for SN-38 ulike pasienter imellom (6). UGT1A1-genet har flere variantalleler som er assosiert med redusert SN-38-glukuronidering og økt toksisitet (3). Det er nå gode holdepunkter for å anta at genotyping av UGT1A1 kan predikere toksisitet, og det er vist at bærere av A3156A- eller UGT1A1*2-variantene er særlig utsatt for alvorlig beinmargssuppresjon og antakelig bør ha reduserte doser av irinotecan (3). Imidlertid må en slik doseringsstrategi verifiseres gjennom prospektive kliniske studier.
Enkelte pasienter kan bli utsatt for livstruende beinmargstoksisitet etter behandling med merkaptopurin eller azatioprin (som omdannes til merkaptopurin etter tilførsel). Merkaptopurin (6-MP) aktiveres intracellulært av fosforibosyltransferase (HPRT) til tioguaninnukleotider, som binder seg til DNA og hemmer nukleinsyresyntesen (fig 2). Denne effekten motvirkes av et annet enzym, tiopurinmetyltransferase (TPMT), som metylerer merkatopurin til en inaktiv metabolitt. I befolkningen generelt finnes TPMT i ulike varianter med ulik aktivitet: Hos 89 – 90 % er det høy aktivitet, hos 10 % intermediær aktivitet og hos 0,3 – 0,6 % liten eller ingen aktivitet (7, 8). Dette skyldes i hovedsak genetisk variasjon i tre alleler (TPMT*2, TPMT*3A, TPMT*3C), og pasienter som er homozygote for disse, vil utvikle meget alvorlig og potensielt dødelig beinmargstoksisitet samt ha økt risiko for sekundær kreftutvikling (9). På den annen side er det vist at barn med høy TPMT-aktivitet har lave tioguaninnivåer intracellulært og høyere residivfrekvens av akutte leukemier (10). Pasientenes fenotype kan bestemmes med en prøvedose 6-MP ved å analysere nivået av 6-tioguaninnukleotider (6-TGN) i kjerneløse røde blodceller. Genotyping er imidlertid enklere å utføre enn fenotyping og krever minimalt med prøvemateriale, ikke mer enn 100 µl helblod. TPMT-genotyping av 18 variantalleler er vist å gi 98 % samsvar med TPMT-enzymaktivitet, og kan forutsi TPMT-fenotype med 90 % sensitivitet og 99 % spesifisitet (8). TPMT-genotyping bør derfor være egnet som rutineanalyse før behandling med merkaptopurin, da homozygote bærere av varianter med TPMT-svikt vil ha behov for 80 – 90 % dosereduksjon for å unngå eksessiv toksisitet.
Cyklofosfamid og ifosfamid er oxazoforiner som i seg selv er inaktive substanser, men som aktiveres hovedsakelig i lever til alkylerende 4-hydroksy-metabolitter (fig 3) av ulike enzymer fra de tre CYP-subfamilene 3A, 2B og 2C (11, 12). Hos menneske synes CYP2B6 å være viktigste isoenzym for aktivering av cyklofosfamid og CYP3A4 viktigst for aktivering av ifosfamid (13). Det er tidligere vist at sammensetningen av P-450-leverenzymer har stor betydning for omsetningen av cyklofosfamid og ifosfamid i dyremodeller (14), og dette kan muligens også være forklaringen på de store individuelle forskjellene i oxazoforinmetabolismen som er observert hos mennesker (15). Det er identifisert funksjonelle variantalleler av CYP2B6 (16) og CYP3A4 (17), men deres innvirkning på omsetningen av oxazoforiner er ikke undersøkt. Imidlertid har eksperimentelle forsøk vist at humane variantalleler av CYP2C9 og CYP2C19 kan medføre betydelig variasjon (inntil seks ganger) i bioaktiveringen av ifosfamid og cyklofosfamid (12). Med andre ord foreligger det potensielt viktige polymorfismer innen alle CYP-isoformer som er involvert i oxazoforinaktiveringen, men betydningen av disse for tumorkontroll, overlevelse og toksisitet er så langt ikke kartlagt.
Etter aktivering av oxazoforinene innstilles en likevekt mellom 4-hydroksymetabolittene og aldofosfamid, som inaktiveres til karboksyfosfamid av aldehyddehydrogenase (ALDH), særlig isoenzymene ALDH1, ALDH3 og ALDH5 (fig 3). I celleforsøk er det vist at den toksiske effekten av cyklofosfamid er omvendt proporsjonal med cellenes innhold av ALDH (18), hvilket viser hvor viktig karboksylering av aldofosfamid er for effekten av cyklofosfamid. Genetisk polymorfisme, som er beskrevet for flere av ALDH-isoenzymene (19), vil kunne bidra til variasjon i nedbrytningen av cyklofosfamid og forklare observerte individuelle forskjeller i karboksylering hos pasienter som behandles med cyklofosfamid (20). Imidlertid er det hittil ikke vist at ALDH-polymorfisme virker inn på effekt og sikkerhet av oxazoforiner, men at slik polymorfisme kan ha stor terapeutisk betydning, er nylig vist ved at visse variantalleler av ALDH2 medfører betydelig redusert effekt av glyseroltrinitrat i deler av den asiatiske befolkingenen (21).
Antimetabolitten 5-fluorouracil fungerer som en falsk pyrimidinbase som fosforibosyleres intracellulært til aktive nukleotider (FdUMP, FdUTP, FUTP). Dihydropyrimidindehydrogenase (DPD) omdanner 5-fluorouracil til den inaktive metabolitten dihydro-5-fluorouracil (fig 4). Det er beskrevet mer enn 39 varianter av genet som koder for DPD, og en av disse, DPYP2A*, medfører DPD-mangel, redusert eliminasjon av 5-fluorouracil og alvorlig toksisitet hos pasienter med kolorektalkreft (22). Som alternativ til DPD-genotyping kan man måle ratio mellom uracil og dihydrouracil i plasma som funksjonelt uttrykk for DPD-aktivitet (23).