要点
问题的遗传司机interpatient可变性的肝毒性作用的发生在治疗急性淋巴细胞白血病(ALL) ?
发现在这个基因关联研究的3557名儿童,青少年,和年轻人接受所有治疗,变异UGT1A1和PNPLA3是与高胆红素血和丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶水平升高,分别。证明了多基因风险参考分析UGT1A1变体是胆红素水平升高的主要动力,而其他基因变异导致转氨酶水平甚至在调整了PNPLA3。
意义这些发现表明,有一个遗传因素之间的关联和interpatient变异的肝毒性作用治疗期间发生的。
重要性急性淋巴细胞白血病(ALL)是最常见的儿童癌症。的肝毒性作用,包括高胆红素血和高架谷丙转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶(AST)的水平,是常见的治疗和在所有阶段都与一些化疗药物,包括天冬酰胺酶、巯嘌呤、甲氨蝶呤。
客观的确定哪些基因变异与高胆红素血和ALT和AST水平升高在儿童,青少年和年轻的成年人对待。
设计,设定和参与者回顾性分析的多民族之间的全基因组关联研究1月1日2019年4月15日,2022年,包括患者的儿童肿瘤协会(齿轮)试验中心在美国,加拿大,和澳大利亚,应计数据从12月29日,2003年1月21日,2011 (AALL0232),从1月22日,2007年,2014年7月24日(AALL0434)。生殖系基因型被审问使用全基因组阵列和估算使用国家卫生研究院TOPMed归责服务器。Mixed-effects使用逻辑回归占多个事件对个体病人。基因型×治疗阶段交互测试发现阶段特定的遗传危险因素。
曝光总可替换主体协议化疗持续时间从2.5到3.5年。
主要结果和措施的主要结果是国家癌症研究所常见术语标准的不良事件(版本4)三年级或更高的高胆红素血和肝脏ALT和AST水平升高。
结果共有3557名参与者被包含在分析(2179(61.3%)的男性;(范围、外墙面)平均年龄11.1岁)。576个已知变异与这些肝功能相关测试结果在一般人群中,UGT1A1变体rs887829和PNPLA3变体rs738409与风险增加有关的高胆红素血(比值比(或),2.18(95%可信区间,1.89 - -2.53);P= 6.7×10−27)、ALT和AST水平(或1.27 (95% CI, 1.15 - -1.40);P= 3.7×10−7),分别在治疗。相应的多基因风险评分与肝毒素的影响在所有治疗阶段和在很大程度上受UGT1A1和PNPLA3变体。全基因组关联分析发现附近的一个特定变体CPT1A基因与ALT和AST水平升高相关,这仅仅是在十岁以下患者(或者,1.28(95%可信区间,1.18 - -1.39);P= 8.7×10−10)。
结论和意义这些结果表明强烈的遗传基础interpatient变异性高胆红素血转氨酶水平海拔在白血病化疗。
儿童急性淋巴细胞白血病(ALL)是最常见的儿童癌症。治愈率已超过90%,1和减少治疗相关的毒性作用,改善患者的生活质量已成为越来越重要,进一步提高整体病人的结果。所有治疗是延长3年,特点是几个阶段的强化化疗。2患者会出现大量的不良反应,包括肝毒素的影响,根据高胆红素血和高浓度的丙氨酸转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶(AST)。的肝毒性作用可能是由于化疗如甲氨蝶呤、天冬酰胺酶、巯嘌呤,但也可以由感染引起的,输血和药物用于支持性护理。尽管这些毒性通常解决扣缴治疗后,他们的长期影响尚不清楚。发现遗传和nongenetic因素与胆红素升高,ALT、AST水平可以帮助识别患者可能会出现严重的肝毒性作用,促进个性化治疗。阐明潜在的生物机制可以提供洞察理性发展的干预措施。
之前,使用一个候选基因方法,岸等3确定了UGT1A1启动子TA重复变异(rs8175347在所有治疗阶段)与高胆红素血在单一机构的一项研究中圣裘德儿童研究医院(总XIIIB协议)。在2017年的全基因组分析使用现代十五和十六军团学习,总4的PNPLA3I148M变体(rs738409)被证实是诱导治疗后与ALT水平升高有关。除了与所有治疗相关的hepatoxicity协会,UGT1A1变异与胆红素水平,PNPLA3变异与ALT和AST水平在一般人群基线。5- - - - - -7这些发现表明,遗传因素影响健康的肝功能也可以影响药物患者肝功能的变化。药物基因组学的研究通常是由药物引起的病例数有限的表现型的利益,因此动力不足。一个可能的补救方法是,当一个表型药物作用和疾病之间是共享的,优先考虑已知的疾病有关的变异可能有助于克服这一限制。我们在此证明此方法的可行性。
本研究的目的是复制先前确定的遗传因素和发现新的遗传因素相关的肝毒性作用在儿科治疗。我们首次发现候选人变体通过挖掘一个可用的公共大规模的全基因组关联研究(GWAS)存储库8和测试他们的协会的肝毒性作用在2大的多机构研究儿童肿瘤协会(齿轮)试验,AALL0232 (n = 2283)9和AALL0434 (n = 1274)。10随后,我们进行了一个互补gene-agnostic方法通过执行GWAS军团中发现新的基因变异关联。
新诊断的患者都参加AALL0232的齿轮9和AALL043410协议,应计数据从2003年12月29日,1月21日,2011 (AALL0232),从1月22日,2007年7月24日,2014 (AALL0434),这两个用来增强Berlin-Frankfurt-Munster兵团的治疗。11,12父母或监护人的书面知情同意和同意的患者,适当,获得与当地的监督机构审查委员会的批准。本研究遵循加强遗传关联研究的报告(STREGA)报告指南,加强报告的一个扩展在流行病学观察研究(选通脉冲)报告指南。
之间的数据分析了2019年1月1日,4月15日,2022年。毒性数据从协议数据库检索5月29日,2019年。毒性作用是根据美国国家癌症研究所共同的术语标准分级为不良事件,版本4。只有毒性3级或以上的患者视为案件。3级或以上定义的高胆红素血胆红素水平高于正常上限的3.0倍。ALT、AST水平3级或以上被定义为超过正常上限的5.0倍。
毒性作用在治疗阶段(eTable 1报告了补充1),包括归纳整合,临时维护,延迟强化,和维护。对于那些患者没有毒性报道阶段期间,如果病人最后的随访时间是比当天晚些时候,至少80%的毒性事件被报道在治疗阶段,然后他们认为没有任何毒性事件对整个阶段,被认为是一个控制;否则,病人被视为失踪的价值阶段和后续治疗阶段。只有第一个延迟强化或临时维护阶段被认为是。总持续时间可替换主体协议化疗范围从2.5到3.5年。
最后归纳阶段,DNA提取和使用一组映射数组(Affymetrix SNP6;热费希尔科学)AALL0232队列和一个外显子组阵列(2.5英飞纳姆Omni-exome数组;Illumina公司)AALL0434队列。13,14变体被哈迪温伯格平衡(过滤P>。)和一个叫率大于95%;变异较小的等位基因频率的至少3%是用于关联分析。归责是使用美国国立卫生研究院的执行TOPMed归责服务器。遗传祖先作为协变量的遗传关联分析来减少错误发现归因于人口分层。遗传祖先eMethods提供的作业补充1。
GWAS目录是调查了9月30日,2021年,使用条款胆红素,肝酶,丙氨酸转氨酶(ALT),天冬氨酸转氨酶(AST),肝损伤(eTable 2补充1)。单核苷酸变异(SNVs;原单核苷酸多态性(snp))P值达到了全基因组意义(P= 5×10−8)被选为候选SNVs (n = 576)。请注意,在这篇文章中,SNV用于描述变异发生在至少3%的人口,不包括体细胞事件。
临床药物基因学实现联盟(集团)水平A / B基因(即临床可行的基因),可能会对所有被选中的药物用于治疗,包括CYP3A5(人类605325年),CYP2B6(人类123930年),CYP2C9(人类601130年),CYP2C19(人类124020年),CYP2D6(人类124030年),DPYD(人类612779年),G6PD(人类305900年),SLCO1B1(人类604843年),硫代嘌呤甲基转移酶(人类187680年),NUDT15(人类615792年)。集团的变异基因列表从集团中提取的网站152021年9月30日,共计122 SNVs测试在我们的军团。16评估multiallele贡献的添加剂影响表型和评估性能,我们计算多基因风险得分(PRS)7正如eMethods所描述的补充1。
高胆红素血和ALT和AST水平升高被视为重复二进制表型。毒性反应的发生率估计使用kaplan meier曲线与第一个事件发生的时间。患者复发或其他结果事件被视为审查时的事件。占子群之间的影响2治疗协议组,模型2组分别为所有基因的关联分析,并使用她的统计数据被组合在一个荟萃分析的方法。17详细的统计测试技术和控制多个测试中描述eMethods补充1。P< . 05显示统计学意义;所有P值是2面除非另有指示。
AAL0232之间(n = 2283)和AAL0434 (n = 1274)组,3557名参与者被包括在研究总体中位年龄为11.1(范围、外墙面)年;1378名参与者(38.7%)是女性和2179年(61.3%)是男性。患者人群包括1474名参与者(41.4%)的非欧洲基因血统,其中包括284的非洲血统(8.0%)、781年混在美国和拉美裔血统的(22.0%),142年的亚洲血统(4.0%),和267年其他祖先,包括病人不能聚集与提到的祖先群体(7.5%)。
在头两年内累计发病率高胆红素血治疗的11.4%(-12.4%),10.4%的AALL0232(-11.4%)范围内,8.6%和10.1% AALL0434军团(eFigure 1补充1)。经验丰富的高胆红素血的患者的比例是最高的在维持治疗期间两个组别(157 1757 (9.0%)AALL0232 749年和98年在AALL0434 [13.1%]) (图1和eFigure 2补充1)。因为输血和严重感染是罕见的在维持治疗期间,这一发现表明,这些地区更有可能化疗相关的。
ALT和AST水平升高的累积发病率在治疗的前2年估计为48.4%(-49.9%),46.8%的AALL0232组(-47.9%),43.3%和45.7% AALL0434队列(eFigure 1补充1)。病人经历ALT和AST水平升高的比例是最高的在维持治疗期间两个组别(689 1785 (38.6%)AALL0232群770年和289年(37.5%)AALL0434队列)(图1)。整合(374 2187 AAL0232协议和186年(17.1%)973 (19.1%)AALL0434协议)和interim-maintenance (374 2044 AAL0232协议和158年(18.3%)889 (17.8%)AALL0434协议)下一个2阶段治疗ALT和AST水平最高的阶段。
AALL0232群,年龄与高胆红素血(优势比(或),4.91(95%可信区间,3.37 - -7.14);P< 1×10−16)和ALT和AST水平升高(1.41 (95% CI, 1.18 - -1.68);P= .0002)(表1)。患者印第安血统(即混在美国和拉美裔血统,主要是对应于自我报告的拉美裔血统)高胆红素(或1.61 (95% CI, 1.19 - -2.16);P= .002)和ALT和AST(或者1.57 (95% CI, 1.29 - -1.91);P= 6.9×10−6)水平与欧洲血统的患者相比,而非洲血统有关的ALT和AST水平升高发生率较低(或0.34 (95% CI, 0.22 - -0.54);P= 6.4×10−6)和名义上的低发病率高胆红素血(或0.41 (95% CI, 0.17 - -0.93);P= 03)。
AALL0434群,年龄与高胆红素血(或者,1.95(95%可信区间,1.34 - -2.84);P= .0005)(表1),但不与ALT和AST水平(或0.94 (95% CI, 0.74 - -1.20);P= .62)。AALL0232队列,非洲血统与ALT和AST水平较低与欧洲血统(或者,0.40(95%可信区间,0.26 - -0.63);P= 5.5×10−5)。混在美国和拉美裔血统并不与ALT, AST,胆红素水平。随机分为治疗组和性不相关的肝毒性作用在队列(表1)。
报道之间的变异与肝有关函数从GWAS集团目录和A / B基因水平,我们测试了698个变异。高胆红素血与UGT1A1rs887829调整后的多个测试(或者2.18 (95% CI, 1.89 - -2.53);荟萃分析P= 6.7×10−27;调整P< .002)(表2)基于mixed-effects物流模型调整遗传祖先和年龄。变体rs887829在高连锁不平衡(LD)UGT1A1启动子(TA) n变体(* 28;rs8175347)的人口。的rs887829- t等位基因,在LD (TA) 7/8,与风险较高的高胆红素血AALL0232队列(或2.18 (95% CI, 1.83 - -2.59);P= 3.1×10−18)和AALL0434队列(或者2.20 (95% CI, 1.67 - -2.89);P= 1.43×10−8)。没有明显的相互作用rs887829观察和治疗阶段(调整P= 0。25)患者的rs887829- t等位基因更有可能有高胆红素血两个组别中所有阶段(图2),没有其他候选人变异测试多个测试后被显著调整治疗的主要作用或基因型×相交互。
PNPLA3rs738409(I148M)与ALT和AST水平升高在调整了多个测试(或1.27 (95% CI, 1.15 - -1.40);荟萃分析P= 3.72×10−7;调整P< .002)。G等位基因的rs738409与更高的ALT和AST水平AALL0232 (OR, 1.26;(95% CI, 1.12 - -1.41);P=。)和AALL0434(或者1.29 (95% CI, 1.07 - -1.55);P= .007)军团。没有相互作用PNPLA3基因型和观察治疗阶段(调整P=尾数就)(图2B)。一个重要的相互作用硫代嘌呤甲基转移酶rs1142345(Y240C)观察和治疗阶段(荟萃分析P= 2.38×10−5;调整P= .02点)。C等位基因代表硫代嘌呤甲基转移酶* 3 c和只是降低ALT和AST水平升高的发生率在维护阶段AALL0232(或0.44 (95% CI, 0.29 - -0.67);P=。)和AALL0434(或者0.41 (95% CI, 0.22 - -0.76);P= .005)群(或0.43 (95% CI, 0.30 - -0.61);荟萃分析P= 2.2×10−6),但在其他治疗阶段(P> . 05)(图2C)。硫代嘌呤甲基转移酶rs1800460(* 3 b)强劲LDrs1142345和也与ALT和AST水平升高有关,但不经过多次测试调整(eTable 2补充1)。没有其他额外的候选人变异达到意义ALT和AST调整后毒性作用PNPLA3和硫代嘌呤甲基转移酶变体。
我们生成的PRS 46血液和尿液生物标记基于英国生物库数据。5多基因的危险分数直接胆红素和ALT水平与高胆红素血(或1.11 (95% CI, 1.09 - -1.14);荟萃分析P= 5.07×10−23)和ALT和AST水平升高(1.08 (95% CI, 1.05 - -1.11);荟萃分析P= 1.2×10−5在我们组)(eFigure 3)补充1)。在调整了UGT1A1rs887829直接胆红素PRS不再是重要的(P= .41点)。有趣的是,ALT PRS即使与ALT和AST水平调整的PNPLA3rs738409变种(或1.06 (95% CI, 1.02 - -1.10);荟萃分析P=措施)(eTables 3和4补充1)。因为英国生物库的数据集是由主要是欧洲血统的参与者,我们还进行了PRS分析只有病人的欧洲血统,和上面的协会,与类似的效应值估计(eTables 3和4补充1)。
发现新的基因联系的肝毒性作用,我们进行了全基因组分析在每个队列调整了年龄、治疗组,和遗传祖先,然后进行荟萃分析使用她的方法。17UGT1A1是唯一的轨迹达到高胆红素血全基因组意义(eFigure 4补充1),顶部变体rs887829。我们还执行条件分析调整UGT1A1rs887829轨迹放大图显示,它是唯一重要的信号在这个轨迹(eFigure 5补充1)。因为年龄与高胆红素血,我们内部进行了全基因组分析subcohorts年轻的病人比10年或10年以上(图3一个)。UGT1A1rs887829仍然是重要的age-stratified分析患者10年以下(或者,1.10(95%可信区间,1.06 - -1.14);荟萃分析P= 3.64×10−7)对患者10年或以上(或1.27 (95% CI, 1.20 - -1.34);荟萃分析P= 4.4×10−19)。没有额外的变体age-stratified达成全基因组意义分析。
ALT和AST水平升高,调整年龄和遗传祖先,没有变异达到全基因组意义(eFigure 4补充1在整个军团。当分析比10年,年轻患者的一个变种rs1228387011号染色体上达到全基因组意义(或1.28 (95% CI, 1.18 - -1.39);荟萃分析P= 8.7×10−10)(表2和图3D), T等位基因rs12283870与年轻患者ALT和AST毒性的风险更高AALL0232(或者,1.29(95%可信区间,1.16 - -1.44);P= 5.5×10−6)和AALL0434(或者1.28 (95% CI, 1.14 - -1.44);P= 4.7×10−5)群(eFigure 6补充1)。没有观察到全基因组显著变异患者中10年或以上,包括rs12283870在AALL0232(或者0.93 (95% CI, 0.85 - -1.02);P=厚)和AALL0234(或者1.07 (95% CI, 0.94 - -1.22);P= .33)群(eFigure 6补充1)。
在这个全基因组关联研究中,肝毒性很常见在儿科b细胞谱系(AALL0232)和t细胞系(AALL0434),和超过40%的患者ALT和AST水平升高在治疗的前2年。年龄与高胆红素血军团和与ALT和AST水平升高AALL0232队列。的发病率的肝毒性作用也不同血统人群,建议潜在的潜在的遗传因素。通过利用从现有常见的疾病,我们也可以运用不太严格的意义阈值和改善我们的力量发现生物相关的变体,与表型有关,尽管我们有限的样本大小。例如,PNPLA3rs738409变量不显著全基因组在我们的队列(eFigure 7补充1),但它可能会发现即使在多个测试调整通过关注候选人SNVs GWAS目录的相关的表型。这个复制之间的联系rs738409和一个新的独立的肝毒性作用报道。4我们的研究结果表明利用常见的疾病的好处在未来发现遗传协会发现药物毒性的研究。
我们观察到一个全基因组重要SNV与年轻患者ALT和AST水平升高有关。的SNVrs12283870位于89对碱基(kb)下游的IGHMBP2和148.6 kb的上游CPT1A基因。从GTEx version 8,rs12283870是一个表达数量性状位点IGHMBP2和一个接头数量性状位点CPT1A在多个组织(eFigure 8补充1)。CPT1A编码肉碱palmitoyltransferase 1,转移的一个关键酶的长链脂肪酰基acid-coenzyme配合到肉碱。它提出了l肉碱被纳入所有治疗减少成人的肝毒性作用。18- - - - - -20.然而,在老鼠模型中,它并没有减少asparaginase-associated肝毒素的效果。21IGHMBP2最初发现绑定到免疫球蛋白μ连锁开关(Sμ)地区,22但其相关函数IgM尚未完善。有相互矛盾的证据是否IGHMBP2与IgA肾病有关。23,24天冬酰胺酶的聚乙二醇共轭(聚乙二醇)准备(pegasparagase)用于AALL0232 AALL0434,25和存在anti-PEG IgM可以加速血液间隙的聚乙二醇产品。26,27它是可能的rs12283870影响肝毒性通过修改天冬酰胺酶。
通过询问基因型之间的相互作用和治疗阶段,药物可能涉及与这些基因变异可能被识别。我们表明,硫代嘌呤甲基转移酶基因型只有与ALT和AST水平升高在维护阶段,当时巯嘌呤暴露是连续超过1年。硫代嘌呤甲基转移酶中间和穷人的代谢据报道ALT水平较低,这可能是由于低浓度的肝毒素的甲基化thiopurine代谢物。28,29日
病人的非洲血统高胆红素血的发生率较低,即使他们有更高的风险等位基因频率UGT1A1rs887829和较低的频率PNPLA3风险等位基因;因此,我们无法确定其较低的高胆红素血的遗传基础。西班牙裔患者有更高的频率PNPLA3rs738409风险等位基因,这可能导致更高的ALT和AST水平。此外,在多变量分析与祖先和基因型,拉美裔患者继续有更高的ALT和AST水平升高的风险AALL0232队列(eTable 5补充1)。这些发现表明种族和民族差异的遗传基础的肝毒性作用,进一步导致越来越多的证据在童年所有的种族和民族差异。30.
通过候选基因和基因组方法在人口的一个祖先地多元化的研究中,我们验证了先前的联系中发现的其他军团3,4小说和识别位点与肝毒素的影响在儿科治疗。我们的协会的新发现rs1228387011号染色体与ALT和AST水平升高在年轻的病人需要在额外的群组研究中进行复制。我们还发现了一种新的相互作用和维护阶段硫代嘌呤甲基转移酶* 3 c保护作用ALT和AST水平上生物合理性。
本研究也有一些局限性。因为患者参与潜在介入使用当代多通道所有治疗的临床试验,明确分析单个药物的效果是不可能的,因此治疗阶段被用作代理微分药物的效果。因为所有治疗的发展,未来的研究可以阐明还影响。尽管我们发现遗传危险因素胆红素升高,ALT、AST水平也治疗引起的风险因素海拔在这些生物标志物,相互矛盾的研究结果对非酒精性脂肪肝疾病有关的报道SNVs和药物引起的肝损伤。31日在我们的研究中使用的PRS源自老年人,因此可能会带来性能上的限制;然而,它仍然是与胆红素升高,ALT、AST水平儿童群体。最后,我们没有对非酒精性脂肪肝病数据的访问,可能部分解释ALT和AST水平之间的关系PNPLA3rs738409。
这种基因关联研究的结果表明UGT1A1和PNPLA3与风险增加有关高胆红素血和ALT和AST水平升高的独立的跨国和祖先地多样化的群体治疗。我们还发现了新的协会和年龄之间的交互,治疗阶段,等位基因和基因型和发现相比较可以通知候选人SNVs治疗相关的表型。我们的结果显示一个强烈的遗传基础interpatient可变性在胆红素、ALT、AST水平在所有治疗。
发表:2022年11月1日。
发表:2022年12月29日。doi:10.1001 / jamanetworkopen.2022.48803
开放:这是一个开放的分布式根据文章CC-BY许可证。杨©2022 W et al。狗万体育下载地址《美国医学会杂志》网络开放。
通讯作者:小君j·杨博士药学和制药科学系的,圣裘德儿童研究医院,262丹尼·托马斯•Pl邮件停止313年,孟菲斯,TN 38105 (jun.yang@stjude.org)。
作者的贡献:Drs w·杨和卡罗尔有完全访问所有的数据研究,负责数据的完整性和数据分析的准确性。Drs w·杨和卡罗尔在co-first作者方面做出了贡献。
概念和设计:w·杨,卡罗尔,李,Loh, rel,杨j。j。
数据的采集、分析或解释:w·杨,卡罗尔,Hoshitsuki,李,Larsen Winick,卡罗尔,Raetz,饥饿,冬天,Dunsmore Devidas rel, j·j·杨。
起草的手稿:w·杨,卡罗尔,Hoshitsuki,李,冬天,j·j·杨。
关键的修订手稿的重要知识内容:所有作者。
统计分析:w·杨Hoshitsuki Devidas。
获得资助:rel j·j·杨。
行政、技术或材料支持:卡罗尔,卡罗尔,李,拉森饥饿。
监督:拉森,卡罗尔,Dunsmore rel, j·j·杨。
利益冲突的披露:卡罗尔博士报告接收个人费用从爵士制药公司和Servier实验室以外的提交工作。Raetz博士报道收到辉瑞制药(pfe . n:行情)和服务机构研究经费外百时美施贵宝公司的数据安全监测委员会提交的工作。饥饿博士报告接收安进公司的个人费用,爵士乐制药公司和Servier实验室和持有普通股安进公司外提交的工作。Dunsmore博士报道接受赠款资金在儿童肿瘤协会的行为研究。rel博士报道接受赠款资金从Servier实验室以外的提交工作。杨j。j博士报道接受赠款资金武田制药有限公司和阿斯利康在提交工作。没有其他信息披露报告。
资金/支持:这项研究是由美国支持黎巴嫩的叙利亚相关慈善机构和115279年授予P50,通用NCI P30 CA 21765年R01 CA 142665年R35GM141947, U10 CA98543, U10 CA98413, U10 CA180886, 1 u24 CA196173,和U10 CA180899来自美国国立卫生研究院。
资助者的角色/赞助商:资助者没有参与这项研究的设计和实施;的收集、管理、分析和解释数据;准备、审查或批准的手稿;并决定提交出版的手稿。
数据共享声明:看到补充2。