La ruta metabólica de eliminación de las fluoropirimidinas es compleja; en ella intervienen numerosas enzimas y proteínas que influyen en la biodisponibilidad de estos fármacos (Figura 1). Una de estas enzimas es la dihidropirimidina deshidrogenasa (DPD), codificada por el gen DPYD, cuya variación genética se utiliza como biomarcador farmacogenético de toxicidad por fluoropirimidinas [1].
La Agencia Española del Medicamento y Producto Sanitario (AEMPS) recomienda el genotipado de las cuatro variantes de riesgo principales del gen DPYD (a saber, DPYD*2A, rs3918290; DPYD*13, rs55886062; c.2846A>T rs67376798 y c.1236G>A-HapB3; rs75017182) antes de iniciar el tratamiento con fluoropirimidinas [2]. Aunque el análisis de este biomarcador es de gran utilidad, todavía hay numerosas reacciones adversas (RAM) potencialmente relacionadas con la genética del paciente [3].
Por este motivo, está en estudio la variación genética de otros genes que codifican para proteínas relacionadas con las fluoropirimidinas, como la enzima timidilato sintasa (TYMS) o la enzima metilentetrahidrofolato reductasa (MTHFR). Sin embargo, no se conoce el impacto de la variación de otros genes relacionados con estos fármacos.
Figura 1. Esquema de la farmacodinamia y la farmacocinética de las fluoropirimidinas.
CES1 y 2: carboxilesterasa 1 y 2; 5-dFCR: 5’-desoxi-5-fluorocitidina; CDA: citidina desaminasa; 5-dFUR: 5’-desoxi-5-fluorouridina; UPP1,2: uridina fosforilasa 1 y 2; TYMP: timidina fosforilasa; UMPS: uridina-5-monofosfato-sintasa; PPAT: amidofosforibosiltransferasa; FUMP: fluorouridina monofosfato; FUDP: fluorouridina difosfato; FUTP: fluorouridina trifosfato; RRM1 y 2: Ribonucleósido-difosfato reductasa 1 y 2; UCK1 y 2: uridina-citidina kinasa 1 y 2; FdUMP: fluorodesoxiuridina monofosfato; FdUDP: fluorodesoxiuridina difosfato; FdUTP: fluorodesoxiuridina trifosfato: TYMS: timidilato sintasa; dUMP: desoxiuridina monofosfato; dTMP: desoxitimidina monofosfato; DPD: dihidropirimidina deshidrogenasa; DHFU: dihidrofluorouracilo; DHP: dihidropirimidinasa; FUPA: ácido 5-fluoro-ureidopropiónico; BUP1: β–ureido-propionasa; FBAL: α-fluoro-β-alanina. Figura elaborada con BioRender.
El objetivo del estudio de De Mattia et al. [4] fue evaluar el papel de variantes genéticas de un gran conjunto de genes relacionados con las fluoropirimidinas como predictores del riesgo de toxicidad grave producida por estos fármacos.
La población de estudio fueron pacientes con un tumor sólido, tratados con fluoropirimidinas y no portadores de ninguna de las variantes de riesgo principales de DPYD. Los pacientes se distribuyeron en dos grupos, casos (n=82) y controles (n=96), en función de si sufrieron o no toxicidad de grado 3 o superior en el primer ciclo de tratamiento con fluoropirimidinas.
Mediante un ensayo híbrido de Roche/NimbleGen y la plataforma Miseq (Illumina), se secuenciaron los exones, las zonas intrónicas limítrofes y las regiones 5’ y 3’ no traducidas (UTR) de 54 genes candidatos relacionados con las fluoropirimidinas, entre ellos reguladores transcripcionales, transportadores de membrana, enzimas metabolizadoras, etc. Mediante diversos algoritmos bioinformáticos, se predijo el impacto funcional de las variantes genéticas identificadas, clasificándolas en deletéreas y toleradas.
Se identificaron 471 variantes únicamente presentes en los casos, 275 de las cuales eran comunes (frecuencia superior al 1%) y 196 raras (frecuencia de entre el 0,1% y el 1%), muy raras (frecuencia inferior al 0,1%) o nuevas (no descritas previamente). En el grupo control, se identificaron 466 variantes únicas, 274 de ellas comunes y 192 raras, muy raras o nuevas.
Se analizó el efecto que tenía la carga de variantes genéticas en estos genes en la toxicidad por fluoropirimidinas mediante el algoritmo SKAT, que tiene en cuenta la presencia simultánea de variantes deletéreas y protectoras, su impacto funcional y las interacciones entre variantes.
Se observó que la variación genética en el gen DPYS, que codifica para la dihidropirimidinasa (DHP), y en el gen PPARD, que codifica para el receptor delta activado por el proliferador de peroxisomas, tenía un impacto significativo en el riesgo de desarrollo de toxicidad por fluoropirimidinas (p=0,024 y p=0,022, respectivamente).Las variantes raras y muy raras del gen DPYS fueron más frecuentes en los casos que en los controles (12,2% versus 4,2%, p=0,055). El ser portador de al menos una de estas variantes aumentaba aproximadamente cuatro veces el riesgo de toxicidad grave acumulativa (p=0,030) y aguda (p=0,082) en el tratamiento con fluoropirimidinas.
Estas diferencias no se observaron para las variantes raras y muy raras de PPARD.Además, se identificó una variante común en el gen DPYS, rs143004875 (NG_008840.2:g.92537_92543=(T)7>(T)8), que fue exclusiva de los casos y que se asoció a dos y cuatro veces más riesgo de toxicidad acumulativa y aguda (p=0,002 y p=0,005), respectivamente. Se cree que esta variante, localizada en la región 3’-UTR, tiene un impacto moderado en la función y/o expresión del gen DPYS al provocar la alteración del estatus de la cromatina, de la secuencia consenso para la unión de factores de transcripción e incluso del proceso de splicing.
Respecto al gen PPARD, la variante común rs2016520 (NG_012345.2:g.73444C>A/T) se asoció a tres y seis veces mayor riesgo de toxicidad acumulativa (p=0,001) y aguda (p=0,0001), respectivamente. Esta variante, que está en desequilibrio de ligamiento con otras 17 variantes, parece tener un impacto moderado sobre la actividad de PPARD, al afectar a la arquitectura de la cromatina y a la accesibilidad de la maquinaria transcripcional, alterando la expresión proteica y el mecanismo de splicing.
La enzima DHP, codificada por el gen DPYS, metaboliza el producto generado por la DPD a partir de 5-FU, el dihidrofluorouracilo (DHFU), a ácido 5-fluoro-ureidopropiónico (FUPA), que es posteriormente metabolizado para su eliminación en la orina [4]. Así, variantes que provoquen una menor actividad enzimática de DHP llevarían a la acumulación de DHFU, que podría convertirse de nuevo en 5-FU por la reacción reversa catalizada por la DPD. Esta acumulación de 5-FU puede desembocar en la aparición de RAM. Por otro lado, PPARD pertenece a la superfamilia de receptores nucleares, que regulan la expresión de diversos genes [4]. Se ha propuesto que PPARD participa en la regulación de la expresión hepática de DPYD, de tal manera que su variación genética podría alterar la abundancia de DPD en hígado, provocando la acumulación de 5-FU y, de esta manera, toxicidad [4].
Estos resultados sugieren que la carga de variantes genéticas raras en DPYS y determinadas variantes comunes de este gen y del gen PPARD podrían ser prometedores marcadores predictivos de desarrollo de toxicidad en el tratamiento con fluoropirimidinas.
Entrada elaborada por:
Paula Soria Chacartegui1
1Servicio de Farmacología Clínica, Hospital Universitario de La Princesa, Universidad Autónoma de Madrid.
Bibliografía
- Lunenburg, C.A.T.C.; Henricks, L.M.; Guchelaar, H.-J.; Swen, J.J.; Deenen, M.J.; Schellens, J.H.M.; Gelderblom, H. Prospective DPYD Genotyping to Reduce the Risk of Fluoropyrimidine-Induced Severe Toxicity: Ready for Prime Time. Eur J Cancer 2016, 54, 40–48, doi:10.1016/j.ejca.2015.11.008.
- AEMPS Fluorouracilo, Capecitabina, Tegafur y Flucitosina En Pacientes Con Déficit de Dihidropirimidina Deshidrogenasa 2020.
- Soria-Chacartegui, P.; Villapalos-García, G.; López-Fernández, L.A.; Navares-Gómez, M.; Mejía-Abril, G.; Abad-Santos, F.; Zubiaur, P. Clinical Relevance of Novel Polymorphisms in the Dihydropyrimidine Dehydrogenase (DPYD) Gene in Patients with Severe Fluoropyrimidine Toxicity: A Spanish Case-Control Study. Pharmaceutics 2021, 13, 2036, doi:10.3390/pharmaceutics13122036.
- De Mattia, E.; Polesel, J.; Silvestri, M.; Roncato, R.; Scarabel, L.; Calza, S.; Spina, M.; Puglisi, F.; Toffoli, G.; Cecchin, E. The Burden of Rare Variants in DPYS Gene Is a Novel Predictor of the Risk of Developing Severe Fluoropyrimidine-Related Toxicity. Hum Genomics 2023, 17, 99, doi:10.1186/s40246-023-00546-9.
