Academisch Medisch Centrum Lab. Genetische Metabole Ziekten Dihydropyrimidine dehydrogenase deficiëntie en ernstige 5-fluorouracil toxiciteit Academisch Medisch Centrum Lab. Genetische Metabole Ziekten Amsterdam

Introductie 5-Fluorouracil: - meest gebruikte cytostaticum bij de behandeling van dikke darm tumoren en borstkanker - 4500-6000 patiënten per jaar krijgen 5FU - 50% van deze patiënten overlijden tengevolge van metastasen - 30% van de patiënten ontwikkelt ernstige toxiciteit Farmacogenetica: - Identificatie van patiënten met tumoren die gevoelig of resistent zijn voor 5FU - Identificatie van patiënten die ernstige toxiciteit zullen gaan ontwikkelen Bijwerkingen: - Verantwoordelijk voor meer dan 100.000 sterfgevallen per jaar (VS) - Op drie na belangrijkste doodsoorzaak

5FU toxiciteit Toxiciteit 5FU CI 5FU Bolus (n=607) (n=612) Graad 3-4 hematologisch 4% 31% Graad 3-4 niet hematologisch 13% 14% Diaree 4% 6% Misselijkheid/overgeven 3% 4% mucositis 9% 7% Hand-foot syndroom 34% 13% Meta-Analysis Group (1998) J Clin Oncol 16; 3537-3541

Metabolisme van 5FU

DPD en 5FU 5FU - kleine therapeutische bandbreedte - sterke correlatie tussen de 5FU dosis en effectiviteit/toxiciteit Effectiviteit - Tumoren met een lage DPD mRNA en DPD activiteit vertonen een betere respons met 5FU - Patiënten met een lage intra-tumor expressie van DPD hebben een veel langere overleving (medium survival 7 versus 14 maanden) Toxiciteit - Geen duidelijke relatie tussen een normale DPD activiteit en de klaring van 5FU - Een partiële of volledige DPD deficiëntie gaat gepaard met een sterk vertraagde klaring van 5FU

Farmacokinetiek van 5FU en DPD activiteit Brit J Cancer (2002) 86: 1028-1033 Plasma niveaus van 5FU na bolus toediening van 5FU (425 mg/m2), in controles () en in een patiënt heterozygoot voor de IVS14+1G>A mutation ().

Studie opzet Vraagstelling: Wat is het belang van DPD bij 5FU toxiciteit? Methode: Analyse van 54 tumor patiënten met ernstige 5FU toxiciteit Bepaling van de DPD activiteit Klinische gegevens DPD mutatie analyse

DPD activiteit en 5FU toxiciteit DPD deficiëntie Normaal DPD < 70% DPD > 70% Aantal patiënten 33 (61%) 21 (39%) DPD activiteit (nmol/mg/uur) Mean ± SD 3.9 ± 1.7 10.3 ± 2.4 Range 0.09-6.9 7.2-17.9 Controles: DPD = 9.9 ± 2.8 nmol/mg/uur Clin Cancer Res (2000) 6: 4705-4712 Conclusie: Een DPD deficiëntie is de belangrijkste oorzaak voor ernstige 5FU toxiciteit

DPD deficiëntie en toxiciteit DPD deficiëntie Normaal Totale groep DPD <70% DPD>70% Graad IV Neutropenie 46% 58% 29% Aanvang toxiciteit 13.9 ± 12.3 10.0 ± 7.6 19.1 ± 15. (dagen, mean ± SD) Int J Cancer (2002) 10: 253-258 DPD deficiëntie: een 3.4-voudige grotere kans op graad IV Neutropenie

DPD activiteit in controles en heterozygoten Panel A: Controles Panel B: Heterozygoten voor een mutatie in DPYD DPD < 70% DPD >70% Controles 14% 86% Heterozygoten 90% 10%

Structurele organisatie van DPD Protein: - homodimer van 2 x 111 kDa - elke subunit heeft één FAD, één FMN en vier [4Fe-4S] clusters - vijf aparte domeinen - domein I, twee [4Fe-4S] clusters - domein II, FAD - domein III, NADPH - domein IV, FMN, uracil/thymine - domein V, twee [4Fe-4S] clusters Gen: - Zeer geconserveerd gedurende de evolutie - localisatie op chromosoom 1p22 - 23 exonen - 950 kb groot met 3kb aan coderende sequentie

DPD genotype in patiënten met ernstige 5FU toxiciteit Ann Clin Biochem (2003) 40: 41-45 Elk symbool stelt een patiënt voor die homozygoot (o) of heterozygoot () is voor de betreffende mutatie/polymorfisme

Screening voor de IVS14+1G>A mutatie Clin Cancer Res (2001) 7: 1149-1153

Prevalentie van de IVS14+1G>A mutatie Populatie n1 Allel frequentie (%) Nederlandse 2714 0.91 Duitse 170 0.47 500 1.2 Turkse 400 0.75 Finse 180 1.1 90 2.2 Taiwaneese 262 0.0 72 2.7 Japanse 100 0.0 214 0.0 African-Americans 210 0.0 1, aantal geanalyseerde allelen

5FU Toxiciteit en prevalentie van de IVS14+1G>A mutatie IVS14+1G>A Totale groep DPD <70% DPD >70% Patiënten (n = 60) Heterozygoten 16 (27%) 15 (42%) 1 (4%) Homozygoten 1 (2%) 1 (3%) 0 Nederlandse populatie: 1.8% (24/1357) Pharmacogenetics (2002) 12: 555-558

Conclusies Patiënten met ernstige 5FU toxiciteit: - 60% van de patiënten heeft een verlaagde DPD activiteit - DPD deficiëntie: - 3.4 voudige hoger risico op graad IV neutropenie - toxiciteit treedt twee keer zo snel op - 12 mutaties zijn gevonden in DPYD - de IVS14+1G>A mutatie komt voor bij 28% van alle patiënten Bepaling van de DPD activiteit of screening voor de IVS14+1G>A mutatie zou routinematig moeten worden uitgevoerd voordat de 5FU therapie begint.

Acknowledgement AMC Slingeland ziekenhuis Doetinchem Lab. Genetische Metabole Ziekten Rutger Meinsma Eva Beke Lida Zoetekouw Henk van Lenthe Hans Waterham Albert van Gennip André van Kuilenburg Kliniek Anneke Westermann Dick Richel Slingeland ziekenhuis Doetinchem Erik Muller Ziekenhuis Meppel-Hoogeveen Jan-Gerard Maring Antoni van Leeuwenhoek Ziekenhuis Evert Bais Joke Baars