Marcatori farmacogenomici sesso-specifici nel gene DPYD predittivi del profilo di sicurezza ed efficacia del trattamento con fluoropirimidine in pazienti con tumore del colon-retto

Background: FP are widely used in treating many solid tumors, including CRC. Despite a good tolerability profile, severe-to-fatal FP-related toxicities occur in 10-40% of patients, with interindividual differences also in efficacy. Four known variants in DPYD gene encoding for the DPD enzyme (DPYD*2A, DPYD*13, DPYDc.2846A >T, DPYD HapB3) were associated with impaired enzyme function and a higher toxicity incidence. Otherwise, the identification of additional DPYD variants could improve FP treatment safety. Three new expression quantitative traits loci (rs59353118, rs114170368, and rs4294451) in DPYD emerged recently, but no clinical validation of their role has been reported up-to-date. Furthermore, FPs are examples of a drug with significant sex-specific interindividual variation in both drug clearance and exposure. The aim of this study was to investigate the effect of new patients' genetic variants in DPYD, as well as the influence of patients' sex on clinical outcome of a FP-based therapy in selected CRC patients. Materials and Methods: 689 CRC patients with available data was selected in the Experimental and Clinical Pharmacology Unit of CRO in Aviano. Four DPYD mutations were analyzed by pyrosequencing (DPYD*2A, DPYD*13, DPYDc.2846A >T, DPYD HapB3), while three novel SNPs (rs59353118, rs114170368, and rs4294451) were analyzed by RT-PCR. 229 LARC patients treated with nCRT were analyzed with a custom NGS panel of 106 genes associated with FP metabolism pathologic features, to develop DPYD haplotypes. In a subset of those with available pre-treatment tissue biopsy and IHC were performed to evaluate expression level of biomarkers. Patient data were collected and the CTCAE v.5.0 and Mandard's TRG scale were used to assess toxicity and response degree. Results: In 689 CRC patients the four validated DPYD variants were significantly associated with the risk of G3-4 toxicity, as expected. New DPYD variants were analysed in 645 CRC patients where DPYD rs593531118 variant was associated with a higher risk of developing G4 toxicity, whereas the DPYD rs4294451 variant with a reduced risk of G4 toxicities. Considering the time to toxicity occurrence, a protective effect of rs4294451 variant was highlighted in early toxicity development. No significant difference in toxicity was observed regarding the interaction between DPYD new variants and sex. In 189 LARC patients six haplotypes were identified and a correlation of the DPYD HAP2 with the FP-related toxicity was observed with a significant protective effect against G3-4 toxicity risk. The presence of 1 minor allele of HAP2 was significantly correlated with higher risk of developing G3-4 toxicity. The same correlation was observed only in females. In 212 LARC patients no statistical difference between DPYD and TRG emerged across the two sexes. A slight trend toward a better clinical therapy response in female population have been reported considering pCR, TRG1-2. Patients carrying rs4294451 variant exhibited worse response than wt subjects, while rs59353118 carriers showed a better pathological response consistent with what observed in toxicity analysis. Regarding DPYD haplotype analysis, HAP1was associated with a higher risk of TRG 2-5 limited to the male population. For 95 LARC patients with pre-treatment IHC analysis, 3 markers (Ki67, CXCR4, COX-2) were associated with treatment efficacy. The analysis retained significance only among females. Conclusions: Novel DPYD variants and genetic haplotypes may improve FP clinical outcome. In addition, the evaluation of specific protein markers in pre-treatment tumor tissue provides important information on response. The contribution of sex as a key variable in the safety and toxicity profile of FP provided new insights in the predictive effect of the pharmacogenetic markers. Sex together with DPYD variants must be considered in the clinical process of therapeutic strategy selection in CRC, although further investigation are needed.

Background: Le fluoropirimidine, FP, sono ampiamente utilizzate nel trattamento di molti tumori solidi, incluso il CRC. Nonostante un buon profilo di tollerabilità, nel 10-40% dei pazienti si verificano tossicità da gravi a fatali, con differenze interindividuali anche nell'efficacia. Quattro varianti note nel gene DPYD che codifica per l'enzima DPD (DPYD*2A, DPYD*13, DPYDc.2846A >T, DPYD HapB3) sono associate a una funzione enzimatica ridotta e ad una maggiore incidenza di tossicità. L'identificazione di ulteriori varianti potrebbe migliorare la sicurezza del trattamento. Tre nuovi eQLT (rs59353118, rs114170368 e rs4294451) sono emersi di recente, ma il loro ruolo non è ancora definito. Inoltre, le FP sono antiblastici con elevata variabilità interindividuale, con differente ADME nei due sessi. Lo scopo di questo studio è di indagare l'effetto delle varianti genetiche della DPYD e l'influenza del sesso sull'outcome nella terapia del CRC. Materiali e Metodi: 689 pazienti con CRC sono stati selezionati nell'Unità di Farmacologia Sperimentale e Clinica del CRO di Aviano. Quattro mutazioni del gene DPYD sono state analizzate mediante pyrosequencing (DPYD*2A, DPYD*13, DPYDc.2846A>T, DPYD HapB3), mentre tre nuovi SNP (rs59353118, rs114170368 e rs4294451) sono stati analizzati mediante RT-PCR. 229 pazienti LARC trattati con nCRT sono stati analizzati con un pannello NGS personalizzato di 106 geni associati al metabolismo delle FP al fine di identificare aplotipi della DPYD. In un sottogruppo di pazienti con biopsia tissutale pre-trattamento disponibile è stata valutata l’espressione di 11 biomarcatori. Per la valutazione del grado delle tossicità e della risposta sono state utilizzati il CTCAE v.5.0 ed il TRG di Mandard. Risultati: In 689 pazienti CRC le quattro varianti DPYD validate sono state associate a rischio di tossicità G3-4. Le nuove varianti DPYD sono state analizzate in 645 pazienti CRC in cui la variante DPYD rs593531118 è risultata associata a maggior rischio di tossicità G4, mentre la variante DPYD rs4294451 ad un rischio ridotto di tossicità G4. Considerando il tempo al verificarsi della tossicità, è stato evidenziato un effetto protettivo della variante rs4294451. Nessuna differenza significativa è stata osservata per l'interazione tra le nuove varianti di DPYD e il sesso. In 189 pazienti con LARC sono stati identificati sei aplotipi ed è stata osservata una correlazione del DPYD HAP2 con la tossicità: la presenza di 1 allele minore di HAP2 è stato correlato con un maggior rischio di sviluppare tossicità G3-4, associazione mantenutasi solo nelle femmine. In 212 pazienti LARC non sono emerse differenze statistiche tra DPYD e TRG tra i due sessi. È stata evidenziata una tendenza verso una migliore risposta alla terapia nella popolazione femminile considerando TRG1-2. I pazienti mutati per rs4294451 hanno mostrato una risposta peggiore rispetto ai non mutati, mentre i portatori rs59353118 hanno mostrato una risposta patologica migliore coerente con quanto osservato nell'analisi di tossicità. Per quanto riguarda l'analisi dell'aplotipo DPYD, HAP1 è stato associato a un rischio più elevato non risposta al trattamento limitato alla popolazione maschile. In 95 pazienti LARC 3 marcatori (Ki67, CXCR4, COX-2) in IHC sono stati associati all'efficacia del trattamento. L'analisi ha mantenuto la significatività solo tra le femmine. Conclusioni: Nuove varianti di DPYD e aplotipi genetici possono migliorare l'esito clinico della FP. Inoltre, la valutazione di specifici marcatori nel tessuto tumorale pre-trattamento fornisce ulteriori informazioni sulla risposta. Il contributo del sesso, variabile chiave nel profilo di sicurezza e tossicità della FP, ha fornito nuove informazioni sull'effetto predittivo dei marcatori PGx. Il sesso insieme alle varianti DPYD dovrebbe essere considerato nel processo clinico di selezione della strategia terapeutica nel CRC, sebbene siano necessarie ulteriori indagini.