Biomarcadores predictores de respuesta y toxicidad al tratamiento con terapias biológicas en pacientes diagnosticados con enfermedad psoriásica

Abstract

Psoriasis is an autoimmune skin disease with a prevalence between 2-4%. It is characterized by the development of lesions in the form of erythematous plaques with whitish scales on the scalp, elbows, knees and back, mainly. In addition, it is associated with other potentially disabling pathologies. Consequently, psoriasis is considered a systemic pathology with a great impact on the quality of life of patients and generates high health costs. Genetic, immunological and environmental factors can trigger psoriatic lesions, which are maintained by alterations in cutaneous immune responses. In this process, dendritic cells activated by Toll-like receptors interfere, producing a cytokine cascade [TNF and interleukins (IL) IL-12, IL-17 and IL-23] that activates the hyperproliferation of keratinocytes in the epidermis and leads to the appearance of epidermal hyperplasia, typical of psoriasis lesions. The treatment of moderate-severe psoriasis is based mainly on biological therapies (BT). The first-line biologicals are inhibitors of tumor necrosis factor, known as “anti-TNF” [infliximab (INF), etanercept (ETN), adalimumab (ADA) and certolizumab (CTL)] and the inhibitor of the p40 subunit of IL12 and IL23 [ustekinumab (UTK)]. In addition, as a last option of treatment there are drugs inhibiting IL17 and IL23, authorized more recently. Anti-TNF and UTK drugs have proven to be highly effective and safe. However, not all patients achieve good results, loss of efficacy is the main reason for change or “switching” of BT (in the long term, especially). This implies a great economic burden for health systems, hindering medical decision-making and worsening the quality of life of patients. Genetic factors may be involved in the variability of pharmacological survival of BT in psoriatic patients. Numerous pharmacogenetic studies in patients with psoriasis treated with BT (specifically, anti- TNF and UTK) have been carried out to find biomarkers predicting efficacy and/or toxicity. So far it has been found that allelic variants and single nucleotide polymorphisms (SNPs) in human leukocyte antigen (HLA) genes, which collaborate identifying exogenous proteins and can trigger the immune response, could be associated with the response to BT. Likewise, SNPs in genes encoding proteins directly involved in the cytokine cascade (TNF and IL-1, IL-6, IL-12 and IL-17) or receptors that regulate or trigger this cytokine cascade, typical of psoriasis (CD84, FCGR, IL17RA, IL23R, SLC and TLR) have been shown to have an impact on the response of BT. Despite knowing the possible impact of the biomarkers mentioned above, it is currently not possible to translate this information into routine clinical practice of psoriasis due to the lack of scientific evidence. Therefore, it is necessary to study and confirm the effect of functional genetic polymorphisms in more studies so that they can be established as biomarkers predicting response to BT indicated in moderate-severe psoriasis. HYPOTHESIS Certain genetic polymorphisms involved in the pathogenesis of psoriasis and the target of biologic drugs that inhibit TNF or IL12 and 23 may influence the interindividual variability in response to these drugs in patients with moderate-severe psoriasis. Therefore, it is essential to study and validate the utility of these genetic polymorphisms as predictive biomarkers of drug retention in psoriasis, enabling the implementation of personalised medicine. OBJECTIVES Main objective To assess the impact of immunogenetic factors as prognostic and predictive biomarkers of response to biologic therapy in patients with moderate-severe psoriasis, specifically anti-TNF and IL12/23 inhibitors. Specific objectives • To determine the role of genetic polymorphisms involved in the response of patients diagnosed with moderate-severe psoriasis treated with anti-TNF and UTK drugs. • To assess drug survival of anti-TNF and UTK in Caucasian patients diagnosed with moderate-severe psoriasis, and the reasons for discontinuing TB therapy. • To evaluate the association between functional genetic polymorphisms and the longterm efficacy of biological treatment, as measured by pharmacological survival of anti- TNF and UTK. MATERIALS AND METHODS We conducted an ambispective cohort study of 379 therapeutic lines [anti-TNF (n = 247) and UTK (n = 132)] from 198 Caucasian patients with moderate-severe psoriasis in southern Spain and Italy [Hospital Universitario Virgen de las Nieves (HUVN) and Centro Hospitalario- Universitario Policlínico Umberto I (PUI)]. Sociodemographic and clinical variables were obtained from the review of patients' medical records and personal interviews. DNA samples were collected by buccal swab or blood and extracted using a DNA extraction kit from saliva or blood. Subsequently, 29 genetic polymorphisms were analysed by real-time PCR with TaqMan® probes: HLA-B/MICA (rs13437088), HLA-C (rs12191877), TNF-238 (rs361525), TNF-857 (rs1799724), TNF-308 (rs1800629), TNF-1031 (rs1799964), TNFRSF1B (rs1061622), TNFAIP3 (rs610604), IL1B (rs1143623 and rs1143627), IL6 (rs1800795), IL12B (rs3213094 and rs2546890), TIRAP (rs8177374), PGLYR4-24 (rs2916205), CDKAL1 (rs6908425), CD84 (rs6427528), IL17RA (rs4819554), IL23R (rs11209026), TLR2 (rs4696480 and rs11938228), TLR5 (rs5744174), TLR9 (rs352139), PDE3A (rs11045392), SLCO1C1 (rs3794271), FCGR2A (rs1801274), FCGR3A (rs396991), LY96 (rs11465996) and BCL2 (rs59532114). The effect of these functional genetic polymorphisms on anti-TNF and UTK drug survival was evaluated using R 3.5 software by applying the following statistical methods: chi-square test, Fisher's test and survival analysis by Cox regression and Kaplan-Meier regression method. RESULTS Multivariate Cox regression analysis showed that patients carrying the T allele of the HLA-C polymorphism rs12191877 (HR=0.560; 95%CI=0.40-0.78; p=0.0006) and the C allele of the TNF- 1031 polymorphism rs1799964 (HR=0.707; 95%CI=0.50-0.99; p=0.048) are associated with longer survival to anti-TNF drugs in our population (Table 1). In contrast, patients carrying the G allele of the TLR5 rs5744174 polymorphism (HR=0.589; 95%CI=0.37-0.92; p=0.02), the GG genotype for the CD84 rs6427528 polymorphism (HR=0.557; 95%CI=0.35-0.88; p=0. 013), and the T allele of the PDE3A rs11045392 polymorphism, which is in linkage disequilibrium with the SLCO1C1 rs3794271 polymorphism (HR=0.508; 95%CI=0.32- 0.79; p=0.002), had increased drug survival to UTK (Table 2). However, we observed no association between CDKAL1 (rs6908425), FCGR2A (rs1801274), FCGR3A (rs396991), HLA B/MICA(rs13437088), IL1B (rs1143623), IL6 (rs1800795), IL12B (rs3213094 and rs2546890) genetic polymorphisms, IL17RA (rs4819554), IL23R (rs11209026), PGLYR4-24 (rs2916205), TIRAP (rs8177374), TLR2 (rs4696480 and rs11938228), TLR9 (rs352139), TNF-857 (rs1799724), TNFAIP3 (rs610604), TNFRSF1B (rs1061622) and TB survival included in this study. In addition, the median TB duration was 24 months (9-51.5), with UTK showing the longest survival (Plong rank=0.07, 36 months vs. 24). Specifically, patients treated with anti-TNF had 1.32 higher risk of discontinuation than those treated with UTK (HR=1.32; 95%CI=1.02-1.7; p=0.0316). Loss of efficacy was the main reason for discontinuation (n=188; 67.14%), followed by the adverse events (n=55; 19.64%). Patients treated with UTK had 1.9 higher risk of discontinuation due to lack of efficacy (OR=1.895; 95%CI=1.05-3.52; p=0.024) than patients treated with anti- TNF drugs. CONCLUSIONS I. The median TB duration in the study was 24 months (9-51.5), with UTK showing the longest survival and anti-TNF-treated patients having the highest risk of biologic therapy discontinuation. The main reason for TB discontinuation or switching was loss of efficacy, followed by adverse events. II. The T allele of the HLA-C rs12191877 polymorphism and the C allele of the TNF-1031 rs1799964 polymorphism were associated with longer survival to anti-TNF drugs. This suggests that variants of the wild-type alleles in the HLA-C rs12191877 (C>T) and TNF- 1031 rs1799964 (T>C) genetic polymorphisms may modify these proteins, and thus reduce cytokine production and monocyte or T-cell activation, enhancing the effect of anti-TNF drugs and improving drug survival. III. We observed an association between UTK survival and the TLR5 rs5744174-G, CD84 rs6427528-A and PDE3A rs11045392 gene polymorphisms, along with SLCO1C1 rs3794271-T. Therefore, variations in the genes encoding receptors involved in the activation or signalling of the immune response typical of psoriasis may decrease the cytokine cascade and reinforce the effect of the IL-12/23 inhibitor drug, UTK, improving its survival. IV. No association was found between the genetic polymorphisms CDKAL1 (rs6908425), FCGR2A (rs1801274), FCGR3A (rs396991), HLA-B/MICA(rs13437088), IL1B (rs1143623), IL6 (rs1800795), IL12B (rs3213094 and rs2546890), IL17RA (rs4819554), IL23R (rs11209026), PGLYR4-24 (rs2916205), TIRAP (rs8177374), TLR2 (rs4696480 and rs11938228), TLR9 (rs352139), TNF-857 (rs1799724), TNFAIP3 (rs610604), TNFRSF1B (rs1061622) and TB survival included in this study. Overall conclusion, these results identify potential predictive biomarkers of pharmacological survival to different TBs in patients with moderate-severe psoriasis, useful for personalised medicine, allowing appropriate decision-making for each patient, saving healthcare costs and improving disease progression and patient quality of life.

La psoriasis es una enfermedad cutánea autoinmune con una prevalencia entre el 2-4%. Se caracteriza por el desarrollo de lesiones en forma de placas eritematosas con escamas blanquecinas en cuero cabelludo, codos, rodillas y espalda, principalmente. Además, se asocia con otras patologías potencialmente invalidantes. En consecuencia, la psoriasis se considera una patología sistémica de gran repercusión en la calidad de vida de los pacientes y genera altos costes sanitarios. Factores genéticos, inmunológicos y ambientales pueden desencadenar las lesiones psoriásicas, que son mantenidas por las alteraciones en las respuestas inmunes cutáneas. En este proceso interfieren células dendríticas activadas mediante los receptores tipo Toll, produciendo una cascada de citoquinas [TNF e interleuquinas (IL) IL-12, IL-17 e IL-23] que activa la hiperproliferación de queratinocitos en la epidermis y da lugar a la aparición de hiperplasia epidérmica, típico de las lesiones de psoriasis. El tratamiento de la psoriasis moderada-grave se basa fundamentalmente en las terapias biológicas (TB). Se consideran biológicos de primera línea los inhibidores del factor de necrosis tumoral, conocidos como “anti-TNF” [infliximab (INF), etanercept (ETN), adalimumab (ADA) y certolizumab (CTL)] y el inhibidor de la subunidad p40 de IL12 e IL23 [ustekinumab (UTK)]. Además, como última opción de tratamiento se encuentran los fármacos inhibidores de IL17 e IL23, autorizados más recientemente. Los fármacos anti-TNF y UTK han demostrado ser altamente eficaces y seguros. Sin embargo, no todos los pacientes obtienen buenos resultados, la pérdida de eficacia es el principal motivo de cambio o “switching” de la TB (a largo plazo, sobre todo). Esto supone una gran carga económica para los sistemas sanitarios, dificultando la toma de decisiones médicas y empeora la calidad de vida de los pacientes. Factores genéticos pueden estar involucrados en la variabilidad de la supervivencia farmacológica de las TB de los pacientes psoriásicos. Numerosos estudios farmacogenéticos en pacientes con psoriasis tratados con TB, (concretamente, anti-TNF y UTK) han sido realizados para encontrar biomarcadores predictores de eficacia y/o toxicidad. Hasta ahora se han encontrado que, variantes alélicas y polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs) en los genes de antígenos leucocitarios humanos (HLA), que colaboran identificando proteínas exógenas y pueden desencadenar la respuesta inmunológica, podrían estar asociados a la respuesta a las TB. Asimismo, SNPs en genes codificantes de proteínas directamente implicadas en la cascada de citoquinas (TNF e IL-1, IL-6, IL-12 e IL-17) o de receptores que regulan o desencadenan esta cascada de citoquinas, típica de la psoriasis (CD84, FCGR, IL17RA, IL23R, SLC y TLR) han demostrado tener un impacto sobre la respuesta de las TB. A pesar de conocer el posible impacto de los biomarcadores mencionados anteriormente, en la actualidad no es posible trasladar esta información a la práctica clínica habitual de psoriasis debido a la poca evidencia científica que existe. Por tanto, es necesario estudiar y confirmar el efecto de los polimorfismos genéticos funcionales en más estudios para que puedan ser instaurados como biomarcadores predictores de respuesta a las TB indicadas en psoriasis moderada-grave. HIPÓTESIS Determinados polimorfismos genéticos relacionados con la fisiopatogenia de la psoriasis y la diana de los fármacos biológicos inhibidores de TNF o IL12 y 23, pueden estar relacionados con la persistencia interindividual a dichos fármacos en pacientes con psoriasis moderada-grave. Por tanto, es fundamental estudiar y confirmar la utilidad de estos polimorfismos genéticos como biomarcadores predictores de supervivencia farmacológica en psoriasis, permitiendo la implementación de una medicina personalizada. OBJETIVOS Objetivo principal Evaluar la influencia de factores inmunogenéticos como biomarcadores pronósticos y predictivos de la respuesta al tratamiento con fármacos biológicos en pacientes con psoriasis moderada-grave, concretamente los fármacos anti-TNF y UTK. Objetivos específicos o Determinar la presencia de los polimorfismos genéticos implicados en la respuesta de pacientes diagnosticados con psoriasis moderada-grave tratados con los fármacos anti- TNF y UTK. o Medir la supervivencia farmacológica a anti-TNF y UTK en pacientes caucásicos diagnosticados con psoriasis moderada-grave, y las causas por que discontinúan las TB. o Evaluar la asociación entre polimorfismos genéticos funcionales y la efectividad del tratamiento biológico medido a largo plazo, mediante la supervivencia farmacológica a anti-TNF y UTK. MATERIALES Y MÉTODOS Se realizó un estudio de cohortes ambispectivo, que incluyó 379 líneas terapéuticas [anti-TNF (n = 247) y UTK (n = 132)] de 198 pacientes caucásicos provenientes del sur de España e Italia [Hospital Universitario Virgen de las Nieves (HUVN) y el Centro Hospitalario-Universitario Policlínico Umberto I (PUI)]. Las variables sociodemográficas y clínicas se obtuvieron a partir de la revisión de las historias clínicas de los pacientes y las entrevistas personales. Las muestras de ADN se recogieron mediante hisopo bucal o sangre y se extrajeron utilizando un kit de extracción de ADN de saliva o sangre. Posteriormente, se analizaron 29 polimorfismos genéticos mediante PCR a tiempo real con sondas TaqMan®: HLA-B/MICA (rs13437088), HLA-C (rs12191877), TNF-238 (rs361525), TNF-857 (rs1799724), TNF-308 (rs1800629), TNF-1031 (rs1799964), TNFRSF1B (rs1061622), TNFAIP3 (rs610604), IL1B (rs1143623 y rs1143627), IL6 (rs1800795), IL12B (rs3213094 y rs2546890), TIRAP (rs8177374), PGLYR4-24 (rs2916205), CDKAL1 (rs6908425), CD84 (rs6427528), IL17RA (rs4819554), IL23R (rs11209026), TLR2 (rs4696480 y rs11938228), TLR5 (rs5744174), TLR9 (rs352139), PDE3A (rs11045392), SLCO1C1 (rs3794271), FCGR2A (rs1801274), FCGR3A (rs396991), LY96 (rs11465996) y BCL2 (rs59532114). Se evaluó el efecto de estos polimorfismos genéticos funcionales sobre la supervivencia farmacológica de las TB anti-TNF y UTK, utilizando el software R 3.5 aplicando los siguientes métodos estadísticos: Test chicuadrado, Test de Fisher y análisis de supervivencia mediante el método de regresión de Cox y RESULTADOS El análisis multivariante de regresión de Cox mostró que los pacientes portadores del alelo T del polimorfismo HLA-C rs12191877 (HR=0.560; IC95%=0.40-0.78; p=0.0006) y el alelo C del polimorfismo TNF-1031 rs1799964 (HR=0.707; IC95%=0.50-0.99; p=0.048) se asocian a una mayor supervivencia a los fármacos anti-TNF en nuestra población (Tabla 1). Por otro lado, los pacientes portadores del alelo G del polimorfismo TLR5 rs5744174 (HR=0.589; IC95%=0.37-0.92; p=0.02), del genotipo GG para el polimorfismo CD84 rs6427528 (HR=0.557; IC95%=0.35-0.88; p=0.013), junto con el alelo T del polimorfismo PDE3A rs11045392, que se encuentra en desequilibrio de ligamiento con el polimorfismo SLCO1C1 rs3794271 (HR=0.508; IC95%=0.32-0.79; p=0.002), se relacionan con una mayor supervivencia farmacológica a UTK (Tabla 2). Sin embargo, no se observó ninguna asociaron entre los polimorfismos genéticos CDKAL1 (rs6908425), FCGR2A (rs1801274), FCGR3A (rs396991), HLA-B/MICA(rs13437088), IL1B (rs1143623), IL6 (rs1800795), IL12B (rs3213094 y rs2546890), IL17RA (rs4819554), IL23R (rs11209026), PGLYR4-24 (rs2916205), TIRAP (rs8177374), TLR2 (rs4696480 y rs11938228), TLR9 (rs352139), TNF-857 (rs1799724), TNFAIP3 (rs610604), TNFRSF1B (rs1061622) y la supervivencia a las TB incluidas en este estudio Además, la media de duración de las TB fue de 24 meses (9-51.5), siendo UTK el fármaco que alcanzó mayor supervivencia (Plong rank=0.07, 36 meses vs. 24). Concretamente, los pacientes tratados con anti-TNF tienen 1.32 más riesgo de discontinuar con la terapia que los pacientes tratados con UTK (HR=1.32; IC95%=1.02-1.7; p=0.0316). La pérdida de eficacia fue el principal motivo de discontinuación (n=188; 67.14%), seguido del desarrollo de acontecimientos adversos (n=55; 19.64%). Los pacientes tratados con UTK tiene 1.9 más riesgo de interrumpir debido a la falta de eficacia (OR=1.895; IC95%=1.05-3.52; p=0.024) en comparación con los pacientes tratados con fármacos anti-TNF. CONCLUSIONES I. La media de duración de las TB incluidas en el estudio fue de 24 meses (9-51.5), siendo UTK el fármaco que alcanzó mayor supervivencia y los pacientes tratados con fármacos anti-TNF los que presentan más riesgo de discontinuar con la terapia biológica. La pérdida de eficacia fue el principal motivo de discontinuación o “switching” de las TB, seguido del desarrollo de acontecimientos adversos. II. El alelo T del polimorfismo HLA-C rs12191877 y el alelo C del polimorfismo TNF-1031 rs1799964 se asocian a una mayor supervivencia a los fármacos anti-TNF. Esto indica que las variantes de los alelos wild-type en los polimorfismos genéticos HLA-C rs12191877 (C>T) y TNF-1031 rs1799964 (T>C), pueden modificar estas proteínas, y consecuentemente disminuir la producción de citoquinas, así como la regulación de la activación de los monocitos o células T, potenciando el efecto de los fármacos anti-TNF y por consiguiente, mejorando la supervivencia farmacológica. III. Se ha observado una asociación entre la supervivencia a UTK y los polimorfismos de los genes TLR5 rs5744174-G, CD84 rs6427528-A y PDE3A rs11045392, junto con SLCO1C1 rs3794271-T. Por lo que, variaciones en los genes que codifican receptores implicados en la activación o señalización de la respuesta inmune típica de psoriasis, suponen una disminución de la cascada de citoquinas y por tanto, un refuerzo del efecto del fármaco inhibidor de IL-12/23, UTK, mejorando la supervivencia de este. IV. No se encontró ninguna asociación entre los polimorfismos genéticos CDKAL1 (rs6908425), FCGR2A (rs1801274), FCGR3A (rs396991), HLA-B/MICA(rs13437088), IL1B (rs1143623), IL6 (rs1800795), IL12B (rs3213094 y rs2546890), IL17RA (rs4819554), IL23R (rs11209026), PGLYR4-24 (rs2916205), TIRAP (rs8177374), TLR2 (rs4696480 y rs11938228), TLR9 (rs352139), TNF-857 (rs1799724), TNFAIP3 (rs610604), TNFRSF1B (rs1061622) y la supervivencia a las TB incluidas en este estudio. Conclusión general, estos resultados muestran posibles biomarcadores predictivos de supervivencia farmacológica a las distintas TB en pacientes con psoriasis moderada-grave, útiles para realizar una medicina personalizada, que permita realizar una toma de decisiones adecuada para cada paciente, ahorrando gastos sanitarios y mejorando la progresión de la enfermedad y la calidad de vida del paciente de Kaplan-Meier.