Nudt15-KO 基因敲除小鼠

Nudt15基因编码的蛋白是nudix水解酶15，属于Nudix水解酶家族，该家族成员负责催化水解含有磷酸二酯键的化合物，包括核苷酸三磷酸、核苷酸二磷酸和硫代核苷酸等。Nudt15基因的功能是代谢硫代嘌呤类药物，如抗肿瘤硫嘌呤和抗痛风别嘌醇。基因变异会影响药物的水解作用，从而增加药物诱导的毒性。

硫嘌呤类药物在维持急性淋巴细胞白血病（ALL）缓解方案中起着重要作用，但其副作用包括肝毒性和骨髓抑制。硫嘌呤甲基转移酶（TPMT）活性缺乏与6-MP不耐受具有相关性，但亚洲患者TPMT等位基因的突变频率较低。最近的研究表明，存在NUDT15基因突变的ALL患者6-MP耐受剂量低于常规剂量。因此，NUDT15基因型在6-MP个体化治疗中具有重要意义[6]。

硫嘌呤类药物在维持炎症性肠病（IBD）缓解方案中也起着重要作用。硫嘌呤S-甲基转移酶（TPMT）变异与西方人中硫嘌呤诱导的粒细胞减少有关，但在亚洲人中风险等位基因的频率较低。最近报道了nudix水解酶15（NUDT15）基因中的一种变异（R139C，c.415C > T）与亚洲人早期严重粒细胞减少有关。NUDT15是一种将6-硫基-(脱氧)鸟苷三磷酸（6-T(d)GTP）转化为6-硫基-(脱氧)鸟苷单磷酸（6-T(d)GMTP）的酶。R139C变异损害了蛋白质的稳定性，并增加了6-TGTP和6-TdGTP分别进入RNA和DNA中的量，从而导致粒细胞减少。在东亚人中，C/C、C/T和T/T的频率分别约为80%、20%和1%。早期粒细胞减少发生在不到3%的C/C型患者中，在约20%的C/T型患者中，而在T/T型患者中几乎全部发生。携带这种变异的纯合子患者还可能发生严重的脱发。NUDT15 R139C的测定可以显著提高硫嘌呤的安全性，是IBD领域个性化医疗的成功范例[1]。

在急性淋巴细胞白血病（ALL）患者中，6-巯基嘌呤（6-MP）作为维持治疗方案的骨干药物。研究表明，NUDT15基因多态性与6-MP诱导的粒细胞减少、肝毒性、6-MP中断以及ALL患者的治疗疗效和剂量有关。在优势模型中，携带NUDT15 c.415C>T变异的患者6-MP诱导的粒细胞减少风险增加了9倍（优势比[OR]=9.00，95%置信区间[CI]: 3.73-21.74），中性粒细胞减少风险增加了2.5倍（OR=2.52，95% CI: 1.72-3.69）。此外，携带NUDT15 c.415C>T变异的ALL患者的6-MP剂量强度比野生型患者（CC）低19%（平均差异：19.43%，95% CI：-25.36至-13.51）。NUDT15 c.415C>T纯合子变异（TT）和杂合子变异（CT）携带者的6-MP可耐受剂量强度分别比野生型患者低49%和15%。NUDT15 c.415C>T变异组（CT+TT）比CC组发生6-MP不耐受的风险高7倍（OR=6.98，95% CI：2.83-17.22）。然而，NUDT15 c.415C>T多态性似乎与肝毒性、治疗中断或复发率没有显著关联。研究得出结论，NUDT15 c.415C>T是ALL患者6-MP诱导骨髓抑制的良好预测指标。携带NUDT15 c.415C>T变异的ALL患者的6-MP剂量强度明显低于野生型患者。这项研究为进一步调查NUDT15基因与6-MP不良反应、治疗疗效和剂量强度之间的关系提供了基础[2]。

为了评估NUDT15基因多态性对检测硫嘌呤诱导粒细胞减少的诊断准确性，研究人员进行了一项系统评价和荟萃分析。共纳入16项研究，包括3538例接受硫嘌呤治疗的患者。在NUDT15基因的rs116855232、rs186364861和rs554405994位点上，分别对16项、6项和5项研究进行了荟萃分析。与rs554405994（4.336，95% CI 2.924-6.429）或rs186364861（2.742，95% CI 1.453-5.175）相比，rs116855232的诊断优势比（DOR）更高（8.44，95% CI：5.46-13.03）。荟萃回归分析结果显示，粒细胞减少的发病率（相对DOR：0.96；95%CI：0.93-1.00，p=0.037）和粒细胞减少的发病时间（晚期与早期粒细胞减少，相对DOR：0.41，95% CI 0.20-0.85，p=0.0189）显著影响rs116855232的诊断准确性。对rs186364861和rs554405994进行亚组分析显示，早期粒细胞减少具有显著的DOR（rs186364861：4.04，95% CI 1.78-9.20；rs554405994：2.94，95% CI 1.74-4.95），而晚期粒细胞减少没有显著的DOR（rs186364861：1.52，95% CI 0.52-4.43；rs554405994：2.02，95% CI 0.93-4.40）。该荟萃分析表明，NUDT15基因的rs116855232、rs554405994和rs186364861位点是硫嘌呤诱导粒细胞减少的临床相关预测指标。然而，需要前瞻性研究来证实基于基因型的硫嘌呤剂量调整的临床效益和成本效益，以证明不同人群中治疗前NUDT15基因检测的临床效益[3]。

研究表明，XDH rs2295475是骨髓毒性的风险因素（p=0.022）。NUDT15 rs116855232是骨髓毒性、2级以上粒细胞减少和药物治疗终止的风险因素（p值均<0.05）。Rs2295475和rs116855232具有基因-基因相互作用。该模型与2级以上粒细胞减少相关（OR：17.99；95% CI：4.11-78.81）。结论是，联合检测rs2295475和rs116855232的基因型可以改善对硫嘌呤诱导粒细胞减少的预测[4]。

硫嘌呤甲基转移酶（TPMT）活性表现出单基因共显性遗传，并催化硫嘌呤的分解代谢。TPMT变异等位基因与低酶活性以及硫嘌呤的显著药理作用有关。NUDT15基因中的失功能等位基因在亚洲人和西班牙裔人中较常见，并减少活性硫嘌呤核苷酸代谢物的降解，也导致骨髓抑制。因此，根据TPMT和NUDT15基因型调整硫嘌呤的起始剂量是必要的[5]。

综上所述，Nudt15基因编码的nudix水解酶15在硫代嘌呤类药物的代谢中起着重要作用。Nudt15基因的变异与硫嘌呤类药物诱导的粒细胞减少、肝毒性、药物中断以及治疗疗效和剂量有关。NUDT15基因型的测定可以显著提高硫嘌呤的安全性，是炎症性肠病领域个性化医疗的成功范例。此外，NUDT15基因与TPMT基因存在基因-基因相互作用，共同影响硫嘌呤类药物的代谢和毒性。因此，NUDT15基因的研究有助于深入理解硫嘌呤类药物的代谢机制和个体差异，为硫嘌呤类药物的个体化治疗提供理论依据。