Effekt av, OAT3, på den renala sekretionen av cefotaxim

Traditionellt har kliniska farmakogenetiska studier börjat med att identifiera en känd fenotyp (t.ex. ett avvikande svar på ett läkemedel) följt av isolering av variantproteinet och genen som är ansvarig för den fenotypen. Med sekvensen för de flesta mänskliga gener känd är det möjligt att utföra farmakogenetiska studier på omvänt sätt (dvs genotyp till fenotyp). Patienter med en känd variant av en gen kan studeras för deras svar på vissa läkemedel, vilket kan hjälpa till att belysa betydelsen av den genen i läkemedelssvaret. I den föreslagna studien planerar vi att använda en genotyp till fenotypstrategi för att studera rollen av OAT3 och relaterade varianter i läkemedelssvar.

Renal eliminering av anjoniska läkemedel sker genom filtrering och aktiv sekretion. För utsöndring transporteras läkemedlet från blodet in i njurrörscellen genom det basolaterala membranet. Denna transport sker mot både en koncentration och elektrokemisk gradient och måste därför förmedlas av organiska anjontransportörer (OAT). Hittills har sex mänskliga OAT identifierats, OAT 1-5 och OAT7. OAT1 och OAT3 är de dominerande OAT som finns på den basolaterala aspekten av de proximala tubulära njurcellerna och misstänks därför spela en betydande roll vid eliminering av anjoniska läkemedel från njurarna [3, 4].

Aktiv renal tubulär sekretion av de flesta betalaktamantibiotika, inklusive cefalosporiner, har länge erkänts, med OATs som sannolikt spelar en stor roll, även om den relativa rollen för var och en är oklar [5]. In vivo-studier har visat att cefalosporin cefotaxim har tio gånger högre affinitet för OAT3 än OAT1 [6]. Således skulle patienter med OAT3-varianter förväntas uppvisa förändrad njursekretion av cefotaxim.

Cefotaxim är ett vanligt cefalosporin som används vid behandling av bakteriella infektioner. Doserad upp till 1-2 mg var 6-8:e timme har det visat sig vara säkert för patienter med normal njurfunktion. Cefotaxim ges intravenöst och metaboliseras till desacetylcefotaxim (DACM) som bibehåller antibakteriell aktivitet. DACM metaboliseras vidare till två inaktiva metaboliter, M2 och M3; alla fyra former av cefotaxim elimineras renalt, med aktiv sekretion som representerar en betydande andel av total clearance (44 % för cefotaxim, 64 % för DACM) [7]. Halveringstiden för cefotaxim och DACM är 1 respektive 1,5 timmar. Patienter med dåligt fungerande OAT3 och relaterade varianter kan förväntas uppvisa minskad tubulär sekretion av både cefotaxim och dess metaboliter, och resultera i högre eller förlängda blodnivåer. Eftersom sådana varianter kan minska mängden cefotaxim som kommer in i de tubulära cellerna, kan de också vara associerade med en minskad förekomst av cefalosporin-inducerad nefrotoxicitet.

PMT-gruppen har en samling av 500 DNA-prover från unga, friska vuxna från fyra stora etniska grupper (125 vardera från kaukasier, afroamerikaner, mexikaner och kineser). Denna samling (The Pharmacogenetics of Membrane Transporters), hänvisas till som "SOPHIE" (Study of Pharmacogenetics in Ethnically-diverse Populations), och inkluderar endast frivilliga som har samtyckt till att bli kallade tillbaka för övervägande av registrering i framtida studier.

I nyare studier identifierade vi nio icke-synonyma OAT3-varianter bland försökspersoner som deltog i SOPHIE-studien. Vi klonade och introducerade varje variant i ett heterologt uttryckssystem och testade de kodade transportörerna för deras förmåga att transportera östronsulfat (ett dokumenterat substrat för OAT3). Fyra varianter identifierades som resulterade i en fullständig funktionsförlust: F129L (i ett latinamerikanskt ämne), R149S (i ett kaukasiskt och ett afroamerikanskt ämne), Q239stop (i samma afroamerikanska ämne) och R277W (i ett asiatiskt ämne ). Hos individen med två icke-funktionella varianter är det okänt om varianterna förekommer på samma kromosom, eller om varianterna finns på olika kromosomer. Det senare skulle potentiellt göra ämnet helt OAT3-brist. En ytterligare variant (I305F) som visade minskad transportförmåga för vissa, men inte alla, OAT3-substrat identifierades i tre asiatiska och en spansktalande individ. En variant (A310V) som visade ökad transport av östronsulfat jämfört med den vanliga allelen identifierades i en enda kaukasisk individ.

Denna studie kommer att behandla följande fråga: Uppvisar individer som har förändrad funktion i OAT3 och relaterade varianter skillnader i farmakokinetiken för cefotaxim jämfört med individer som bär den vanliga allelen?