中国人群NUDT15 rs116855232变异率显著高于TPMT rs1142345：对硫嘌呤类药物个体化治疗的启示

　　本研究通过571例中国患者基因检测发现，NUDT15 c.415C>T（rs116855232）变异携带率（23.47%）显著高于TPMT c.719A>G（rs1142345）（4.55%），证明NUDT15基因检测对中国人群硫嘌呤类药物（thiopurines）毒性预测具有更高临床价值，为发展中国家精准医疗资源优化提供重要依据。

　　

引言

硫嘌呤类药物（thiopurines）包括硫唑嘌呤（azathioprine, AZA）、巯嘌呤（mercaptopurine, 6-MP）和硫鸟嘌呤（thioguanine），在临床上广泛用作免疫抑制剂和化疗药物。在免疫抑制治疗中，它们用于治疗炎症性肠病、重症肌无力、类风湿性关节炎以及预防器官移植排斥反应。作为化疗药物，它们在急性白血病和慢性粒细胞白血病的治疗中发挥关键作用。尽管具有临床效用，但其应用受到严重且可能危及生命的药物不良反应（adverse drug reactions, ADRs）的限制，例如骨髓抑制、脱发、肝毒性和胰腺炎。这些毒性与两种关键酶的基因多态性密切相关：硫嘌呤S-甲基转移酶（thiopurine S-methyltransferase, TPMT）和核苷二磷酸连接部分X型基序15（nucleoside diphosphate-linked moiety X-type motif 15, NUDT15）。

TPMT主要负责灭活硫嘌呤药物。TPMT活性降低或缺失会导致硫嘌呤活性代谢物水平升高，从而增加毒性风险。TPMT基因的遗传多态性显著影响酶活性。在西方人群中，TPMT?3A和?3C变异占低酶活性病例的90%，并与白细胞减少症相关。TPMT?3A由两个单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNPs）组成：rs1800460（c.460G>A）和rs1142345（c.719A>G）。与TPMT?3A不同，TPMT?3C仅由单个SNP变异rs1142345（c.719A>G）组成。与欧洲后裔人群相比，功能丧失的TPMT等位基因在东亚人群中的流行率较低。在中国人群中，c.719A>G（rs1142345）等位基因频率通常在～1%至3%之间，其中TPMT*3C（c.719A>G）是主要的星号等位基因。相比之下，欧洲人群中TPMT功能丧失等位基因的携带者流行率约为10%。值得注意的是，TPMT变异在东亚人群中的低流行率表明，其他遗传因素导致了该人群中硫嘌呤相关ADR的较高发生率。

NUDT15负向调节硫嘌呤的活化，其功能丧失变异会导致细胞毒性代谢物的积累。临床药物遗传学实施联盟（Clinical Pharmacogenetics Implementation Consortium, CPIC）在其2018年硫嘌呤剂量指南中纳入了九个NUDT15单核苷酸多态性。最常见的变异是NUDT15?3（rs116855232, c.415C>T）。此外，NUDT15?2在东亚人群中的次要等位基因频率（minor allele frequency, MAF）约为3%。需要指出的是，NUDT15 * 2由两个特定的SNP定义：rs116855232（c.415C>T）和rs746071566（c.55_56insGAGTCG）。该变异与硫嘌呤毒性密切相关。与欧洲或非洲人群相比，其在亚洲人群中的流行率更高。与TPMT不同，NUDT15变异表现出明显的种族分布，强调了它们在预测东亚人群ADR中的关键作用。

除了TPMT和NUDT15，硫嘌呤药物代谢途径中的其他基因也与治疗相关的不良反应有关。例如，ITPA基因座的遗传变异（例如rs1127354和rs7270101）与酶活性降低相关，这可能通过积累潜在有害的代谢物硫代肌苷三磷酸（thioinosine triphosphate）而增加毒性风险。鉴于TPMT c.719A>G（rs1142345）和NUDT15 c.415C>T（rs116855232）是硫嘌呤代谢中最普遍的遗传变异，本研究选择对它们进行研究。

NUDT15和TPMT变异的频率表现出显著的种族多样性。值得注意的是，针对中国人群（尤其是汉族）NUDT15 c.415C>T多态性的研究仍然匮乏。本研究的目标有两个：（1）确定这两个变异在一个中国队列（主要为汉族）中的等位基因频率；（2）评估它们在预测硫嘌呤药物毒性方面的比较效用，旨在优化中国这个发展中人口大国的医疗资源分配。

材料与方法

研究参与者与数据收集

这项回顾性临床研究纳入了571名在中南大学湘雅二医院进行了TPMT c.719A>G和NUDT15 c.415C>T基因分型的患者。从电子病历中提取的数据包括患者的年龄、性别、民族、诊断、药物遗传学检测结果以及开具检测医嘱的医生所在科室。该研究获得了中南大学湘雅二医院伦理委员会的批准（批准号：141225S046）。

药物遗传学检测

从外周血样本中提取基因组DNA。我们使用PCR-Sanger测序对TPMT c.719A>G（rs1142345）和NUDT15 c.415C>T（rs116855232）进行基因分型。基因分型结果被记录并以标准化报告格式返回到电子病历系统中。需要指出的是，我们的检测未包括对TPMT c.460G>A（rs1800460）或NUDT15 c.55_56insGAGTCG（rs746071566）的检测。因此，这种方法学上的局限性使得无法明确区分TPMT3A与3C等位基因（或检测3B），也无法区分NUDT15 * 2和3等位基因。因此，所有结果均报告为特定变异的频率而非星号等位基因频率，并在解释时明确限定在我们单一位点检测的范围内。CPIC/分子病理学协会（Association for Molecular Pathology, AMP）推荐的其他临床相关等位基因未纳入检测，不在当前检测设计范围内。

等位基因频率与敏感性分析

TPMT c.719A>G和NUDT15 c.415C>T的等位基因频率计算公式为：等位基因频率 = [（杂合子数量 + 纯合子数量 × 2）/ 总样本数 × 2] × 100%。

在本研究中，每位患者同时接受了两种基因分型检测。携带TPMT c.719A>G或NUDT15 c.415C>T中的任何一种即被定义为阳性结果，因为具有中间或弱代谢表型的个体需要调整硫嘌呤药物的剂量。我们比较了这两种变异在指导中国（东亚人群）硫嘌呤给药决策方面的敏感性。

统计分析

数据使用SPSS（版本20）和SAS（版本9.2）进行分析。显著性统计检验采用配对卡方检验（McNemar检验）。统计显著性标准为p < 0.05。

结果

研究参与者的特征

本研究包括343名女性和228名男性，中位年龄为43岁（范围：5–84岁）。绝大多数为汉族（99.12%，566/571）。其他民族包括土家族（0.35%，2/571）、苗族（0.35%，2/571）和侗族（0.18%，1/571）。这一分布与2020年中国全国人口普查报告基本一致，该普查报告汉族占多数（91.1%）。患者主要来自神经内科（52%，297/571）、风湿免疫科（22.9%，131/571）和消化内科（22.6%，129/571）。大多数诊断为非恶性疾病，包括重症肌无力、自身免疫性肌炎和克罗恩病。

TPMT c.719A>G和NUDT15 c.415C>T变异频率

在所有571名患者中，9人为NUDT15 c.415C>T纯合子（TT），125人为杂合子（TC），437人为野生型（CC）。相反，仅有1名患者为TPMT c.719A>G纯合子（GG），25人为杂合子（AG），545人为野生型（AA）。NUDT15 c.415C>T和TPMT c.719A>G的次要等位基因频率（MAF）分别为12.52%和2.36%。

两种变异检测率的比较

TPMT c.719A>G和NUDT15 c.415C>T的阳性检出率分别为4.55%（26/571）和23.47%（134/571）。配对卡方检验显示，NUDT15 c.415C>T与TPMT c.719A>G的阳性率之间存在统计学显著差异（P < 0.001）。这些结果表明，在中国人群中，NUDT15 c.415C>T基因分型比TPMT c.719A>G检测更敏感。此外，有七名患者同时携带NUDT15 c.415C>T（TC）和TPMT c.719A>G（AG）的杂合突变。

总共有153名患者（26.8%，153/571）被预测具有中间或弱的TPMT/NUDT15活性。虽然NUDT15 c.415C>T检测比单独检测TPMT c.719A>G的诊断率提高了22.25%，但TPMT c.719A>G对NUDT15 c.415C>T进行了补充，额外识别出3.33%的NUDT15 c.415C>T变异阴性但存在风险的患者。这些患者被建议调整硫嘌呤剂量或改用替代疗法。在该队列中，除两例病例外，未观察到严重不良事件。两名患者均患有克罗恩病。在本院，临床医生建议在开始硫嘌呤治疗前进行TPMT c.719A>G和NUDT15 c.415C>T基因检测。根据CPIC指南，中间代谢者应以减少的起始剂量（正常剂量的30%–80%）开始硫嘌呤治疗。弱代谢者在非恶性疾病中应考虑使用非硫嘌呤类免疫抑制剂替代疗法。不幸的是，这两名患者最初拒绝进行基因检测，并接受了常规硫嘌呤剂量。随后，他们出现了粒细胞缺乏症。事后进行的药物遗传学检测显示，他们是NUDT15 c.415C>T的纯合子。

讨论

既往研究已经探讨了硫嘌呤药物引起的ADR与TPMT、ITPA、NUDT15、GST、MRP4、HGPRT、IMPDH和XO等基因的关联。其中，TPMT、NUDT15和ITPA是研究最为广泛的。值得注意的是，美国食品药品监督管理局（U.S. Food and Drug Administration, FDA）建议在给药前确定患者的TPMT基因型，而CPIC指南还建议在开始硫嘌呤治疗前评估NUDT15基因型。因此，本研究有意侧重于NUDT15和TPMT，因为它们在研究队列中被确认为硫嘌呤毒性的主要贡献者，尽管ITPA基因也与硫嘌呤诱导的ADR有关。

硫唑嘌呤（AZA）是6-巯基嘌呤（6-MP）的前药，在红细胞内非酶促转化为6-MP。随后，6-MP被三种关键酶代谢成各种衍生物：黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidase, XO）、TPMT和次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT）。TPMT活性降低导致6-硫鸟嘌呤核苷酸（6-thioguanine nucleotides, 6-TGN）积累。NUDT15活性降低会增加硫嘌呤三磷酸水平。肌苷三磷酸焦磷酸酶（inosine triphosphate pyrophosphatase, ITPA）将6-硫代肌苷三磷酸（6-thioinosine triphosphate, 6-TITP）转化为6-硫代肌苷一磷酸（6-thioinosine monophosphate, 6-TIMP），ITPA活性降低假设会导致6-TITP积累。所有这些情况都可能导致药物不良反应风险增加。

迄今为止，已在TPMT缺陷个体中鉴定出超过40种TPMT等位基因（TPMT?2–?41）。TPMT遗传多态性的频率在不同种族群体中存在显著差异，在亚洲人中约为3%——远低于欧洲人群。最常见的多态性是TPMT c.719A>G，在我们中国队列（主要为汉族）中的总体流行率为2.36%。TPMT酶是硫嘌呤代谢的核心，TPMT?3C多态性是硫嘌呤不耐受的一个风险因素。该变异诱导蛋白质不稳定并损害TPMT酶活性，导致硫嘌呤核苷活性代谢物积累和随后的细胞毒性。相反，NUDT15酶将硫嘌呤三磷酸（掺入DNA的活性代谢物）去磷酸化为其单磷酸形式。NUDT15?3被认为是一种功能丧失变异，导致硫嘌呤三磷酸水平升高，并加剧硫嘌呤诱导的细胞毒性效应，包括骨髓抑制和脱发。在我们的队列中，NUDT15 c.415C>T在中国人群（主要为汉族）中的总体流行率为12.52%。

在硫嘌呤治疗期间，亚洲人群白细胞减少症的发生率在15%至40%之间，显著高于西方人群报道的约3%。严重的白细胞减少症影响约1%的亚洲患者，这凸显了在这些人群中进行药物遗传学检测的迫切需要。作为一个人口超过14亿的发展中东亚国家，中国面临着区域经济发展不平衡和公共医疗资金有限的问题。从卫生经济学角度来看，迫切需要在有限的财政资源内向患者提供具有成本效益的个性化用药指导。

在我们的队列中，TPMT c.719A>G的流行率显著低于NUDT15 c.415C>T（2.36% vs. 12.52%）。TPMT c.719A>G、NUDT15 c.415C>T以及两项指标检测的阳性检出率分别为4.55%、23.47%和26.8%。与单独检测NUDT15 c.415C>T相比，同时检测两种多态性仅使阳性率提高了3.33%。此外，只有一名患者是TPMT c.719A>G纯合子。这些发现表明，在中国，单一位点检测NUDT15 c.415C>T可能是一种临床可接受的策略，尽管CPIC硫嘌呤剂量指南仍然建议全面检测所有相关的多态性。

本研究存在若干局限性。当前研究侧重于NUDT15 c.415C>T和TPMT c.719A>G变异，但未包括CPIC/AMP指南推荐的完整等位基因组合。这可能导致临床相关等位基因的报告不足，并且不能完全符合标准化检测方案。本研究优先考虑TPMT c.719A>G和NUDT15 c.415C>T是因为它们在东亚人群中已确立的临床相关性，它们是该人群中与硫嘌呤诱导毒性相关的最常见变异。这可能导致对硫嘌呤药物ADR遗传贡献的不完整表征。由于我们基因分型检测的双位点设计，在本研究中无法进行星号等位基因的推断，这依赖于多个变异的单倍型组合。TPMT和NUDT15的星号等位基因推断需要进行多位点单倍型分析（例如，TPMT3A = c.460G>A + c.719A>G；NUDT15 * 2 = c.415C>T + c.55_56insGAGTCG）。由于我们的检测仅针对c.719A>G和c.415C>T，我们可能高估了TPMT3C的流行率（因为一些携带者可能携带3A单倍型）和NUDT15 * 3的流行率（因为一些携带者实际上可能携带2等位基因）。未来的研究应纳入所有AMP/CPIC Tier-1变异，以实现准确的星号等位基因分配和稳健的单倍型基因分型。此外，缺乏代谢物数据是当前研究的一个局限。未来结合同时测量硫嘌呤代谢物和遗传变异的研究将有助于阐明等位基因状态如何影响药物代谢并最终影响临床反应。

结论

总之，本研究揭示，在该队列（主要为中国汉族）中，NUDT15 c.415C>T的携带率高于TPMT c.719A>G。与TPMT c.719A>G相比，NUDT15 c.415C>T在预测中国患者硫嘌呤药物毒性方面表现出更高的适用性。需要指出的是，本研究仅检测了两个单一变异。更广泛的遗传组合可能会改变绝对的携带者检出率。这些发现突显了NUDT15 c.415C>T基因分型在优化硫嘌呤类药物精准治疗中的关键作用。