NUTD15遗传和表观水平变异与硫代嘌呤不良反应的相关性和机制研究

Adverse drug reactions are considered as the public health problem globally. Thiopurine-induced Myelosuppressions are serious adverse drug reactions. A related variant has been discovered on TPMT gene based on European and American populations, but it is incapable for predicting thiopurine-induced myelosuppression in East Asians. Recent study has found a variant on NUDT15. The variant shows a high frequency in East Asians and could explain the majority of thiopurine-induced myelosuppression. Considering those patients whose thiopurine-induced myelosuppression could not be predicted with the known variant, we have studied variants on NUDT15 in 188 children with acute lymphoblastic leukemia. Not only the investigation has validated the correlation between known variants and thiopurine-induced myelosuppression, but also found 3 novel variants which could improve sensitivity of the prediction. Therefore, we raise the hypothesis that other variants on NUDT15, epigenetic alterations, or changes in intestinal flora may affect thiopurine-induced myelosuppression. We plan to study NUTD15 variants in a larger-size cohort and try to find more pharmacological variants. Furthermore, we will perform expression assay, enzyme activity assay, drug sensitivity test, and bacterial sequencing in clinical samples, cell lines or knockout mouse models, and figure out how those factors affect drug-induced myelosuppression. The study will provide more precise guidance for thiopurine admission in clinical.

药物不良反应已成为重要的全球性公共医疗问题。硫代嘌呤引起的骨髓抑制是临床上常见的严重药物不良反应。在欧美人群中发现TPMT基因上存在相关遗传位点，但并不适用于东亚人。最近研究在NUDT15基因上发现一个东亚人群中高频变异的位点，可解释大部分硫代嘌呤引起的骨髓抑制。考虑还存在已知位点无法解释的患者，我们前期对188例儿童急性淋巴白血病患者进行NUDT15变异研究，验证了已知位点与药物性骨髓抑制的相关性，并找到了可提高预测敏感性的其它位点。因此提出假设：NUDT15其它位点变异、表观遗传改变或肠道菌群变化可能影响硫代嘌呤引起的骨髓抑制。我们拟在更大样本中研究NUTD15变异，以期找到更多相关的遗传位点。同时在临床样本，细胞和敲除小鼠模型中利用表达测定、酶活分析、药敏实验、菌群测序等手段确定这些因素影响药物性骨髓抑制的机制。该研究将为临床上硫代嘌呤药物用药方案提供更精准的指导。

硫代嘌呤导致严重药物不良反应且存在人种差异，已有研究表明东亚人群NUDT15基因上存在较高变异频率的位点rs116855232，且与硫代嘌呤引起的骨髓抑制相关，但是只能解释部分患者。因此寻找其它低频变异位点，并建立起与硫代嘌呤引起骨髓抑制的关联性，将对临床上硫代嘌呤用药提供更精准的指导。本项目主要研究NUDT15基因上与硫代嘌呤诱发骨髓抑制相关的药物基因组学位点，以及肠道菌群在硫代嘌呤引起骨髓抑制的过程中如何发挥作用。取得的重要结果有：NUDT15基因上找到新的变异位点，可以降低NUDT15蛋白的酶活和稳定性，以及增加现有预测模型的准确率；在Nudt15缺失型基因鼠中发现，肠道菌群可以显著影响6-MP导致的骨髓抑制，进一步的16S rDNA测序分析找到10余个可能参与该过程的菌种；在对小鼠免疫系统的研究中，发现M1和M2型巨噬细胞的比例在使用6-MP药物后发生了显著变化。结果提示6-MP可以抑制炎症，而Nudt15基因的缺失和肠道菌群的存在均会增加炎症抑制的程度；在对小鼠组织完整性的研究中，发现6-MP会对小鼠的骨髓细胞和肠道组织产生损伤，其损伤程度受小鼠基因型以及肠道菌群的影响；在对小鼠肠组织炎症因子表达的研究中，发现6-MP和抗生素联用后小鼠结肠组织高表达IL-6炎症因子；最后，我们还发现高浓度6-MP药物可以显著缩短小鼠的生存时间，且受到肠道菌群和Nudt15基因型的影响。综上所述，本项目的研究结果为我们更深入了解NUDT15基因型如何影响硫代嘌呤引起的骨髓抑制提供了新的见解，也为临床上硫代嘌呤药物的使用提供了重要的参考。