O bussulfano (BU) e a ciclofosfamida (CY) são fármacos utilizados nos regimes de condicionamento pré-transplante de células tronco hematopoéticas (TCTH). O BU apresenta estreito intervalo terapêutico, alta variabilidade interindividual na farmacocinética e graves reações adversas. O presente estudo avaliou a administração de uma dose teste de BU oral para a individualização do regime de dosagem, definiu o melhor tempo de coletas esparsas para o monitoramento terapêutico do BU e validou um algoritmo baseado em modelo compartimental e farmacocinética populacional em pacientes submetidos ao TCTH. Trinta pacientes portadores de doenças hematológicas tiveram o tratamento com BU individualizado baseado em uma dose teste oral de 0,25 mg/Kg de BU. As doses foram baseadas no clearance aparente calculado na dose teste e as concentrações plasmáticas foram confirmadas após a quinta dose de tratamento. Os coeficientes de variação obtidos entre os valores de clearance avaliados na dose teste e na quinta dose foram <= 30%, exceto para 5 pacientes. Não foram observadas associação entre os parâmetros farmacocinéticos do BU e a evolução clínica dos pacientes. Com a finalidade de estimar os melhores tempos de coletas ideais para aplicação no monitoramento terapêutico do BU, um modelo farmacocinética populacional foi utilizado e um esquema de coletas esparsas com não mais de cinco amostras por paciente (t = 0,5; 2,25; 3; 4 e 5 horas após a dose) demonstrou ser suficiente para a caracterização da farmacocinética do BU. O presente estudo avaliou também a farmacocinética dos enantiômeros da ciclofosfamida (CY) e seus metabólitos (4-hidroxiciclofosfamida e carboxiciclofosfamida), em pacientes submetidos ao TCTH. Foram investigados pacientes portadores de esclerose sistêmica (n=10) e esclerose múltipla (n=10) em regime de condicionamento com 50 mg CY /kg/dia durante 4 dias. Dois ensaios específicos baseados na análise por LC-MS/MS foram desenvolvidos e validados para analisar os enantiômeros da CY e seus metabólito 4- hidroxiciclofosfamida (HCY) e carboxiciclofosfamida (CEPM) em plasma humano. Os parâmetros farmacocinéticos dos enantiômeros da CY e seus metabólitos foram calculados empregando o programa WinNonlin e mostraram acúmulo plasmático dos enantiômeros (S)- (-)-CY (AUC 215, 0 vs 186,2 ?g.h/mL para os paciente EM e 219,1 vs 179,2 ?g.h/mL para os paciente ES) e HCY (1), provavelmente o (R)-(+)-HCY (AUC 5,6 vs 3,7 ?g.h/mL para os paciente EM e 6,3 vs 5,6 ?g.h/mL para os paciente ES) em ambos os grupos de pacientes investigados. A disposição cinética do metabólito CEPM não mostrou enantiosseletividade. A farmacocinética da CY e seus metabólitos HCY e CEPM não diferiu entre os pacientes portadores de EM ou ES. Não foi observado correlação entre o metabolismo da CY e os genótipos avaliados (CYP2B6 e CYP2C9). Não foi possível correlacionar os valores de AUC0-? dos enantiômeros da CY e/ou dos metabólitos HCY e CEPM com a toxicidade ao uso de CY em virtude do pequeno número de pacientes investigados. / Busulfan (BU) and cyclophosphamide (CY) are drugs used during conditioning treatment for hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). BU presents narrow therapeutic window, high interindividual variability in the pharmacokinetics and serious adverse effects. The present study evaluated the administration of a BU test dose for dose individualization, set the best sparse sampling scheme for BU therapeutic monitoring and validated an algorithm based on compartmental and population pharmacokinetics model in HSCT patients. Thirty patients received BU individualized treatment based on an oral test dose of 0.25 mg/kg. Doses were based on apparent clearance calculated with BU test dose. Plasma concentrations were confirmed after the fifth treatment dose. Coefficients of variation obtained between the clearance values evaluated in the test dose and fifth dose were <= 30%, except for 5 patients. No association between BU pharmacokinetic parameters and clinical outcome was observed. To estimate the ideal sampling scheme for BU therapeutic drug monitoring, a population pharmacokinetic model was used. Sparse sampling scheme with no more than five samples per patient (t = 0.5, 2.25, 3, 4 and 5 hours after dosing) was shown to be sufficient to characterize the BU pharmacokinetics. This study also evaluated the pharmacokinetics of the cyclophosphamide enantiomers and its metabolites (4-hydroxycyclophosphamide and carboxicyclophosphamide) in HSCT patients. We investigated patients with systemic sclerosis (SS) (n = 10) and multiple sclerosis (MS) (n = 10) in the conditioning regimen with CY 50 mg/kg/day for 4 days. Two specific tests based on LC-MS/MS analysis were developed and validated to analyze the CY enantiomers and its metabolite 4-hydroxycyclophosphamide (HCY) and carboxicyclophosphamide (CEPM) in human plasma. Pharmacokinetics of CY enantiomers and its metabolites were calculated using WinNonlin software and showed plasma accumulation of (S)-(-)-CY (AUC 215.0 vs 186.2 ?g.h/mL for the MS patient and 219.1 vs. 179.2 ?g.h/mL for the SS patient) and HCY (1), probably the (R)-(+)-HCY (AUC 5.6 vs 3.7 ?g.h /mL for MS patients and 6.3 vs 5.6 ?g.h/ mL for the SS patients) enantiomers in both groups of investigated patients. CEPM kinetics disposition showed lack of enantioselectivity. The pharmacokinetics of CY and its metabolites (HCY and CEPM) did not differ between patients with MS or SS. There was no correlation between the metabolism of CY, CYP2B6 and CYP2C9 genotypes. It was not possible to correlate the AUC0-? of CY enantiomers and/or its metabolites (HCY and CEPM) with CY toxicity due to the small number of patients investigated.

O bussulfano (BU) e a ciclofosfamida (CY) são fármacos utilizados nos regimes de condicionamento pré-transplante de células tronco hematopoéticas (TCTH). O BU apresenta estreito intervalo terapêutico, alta variabilidade interindividual na farmacocinética e graves reações adversas. O presente estudo avaliou a administração de uma dose teste de BU oral para a individualização do regime de dosagem, definiu o melhor tempo de coletas esparsas para o monitoramento terapêutico do BU e validou um algoritmo baseado em modelo compartimental e farmacocinética populacional em pacientes submetidos ao TCTH. Trinta pacientes portadores de doenças hematológicas tiveram o tratamento com BU individualizado baseado em uma dose teste oral de 0,25 mg/Kg de BU. As doses foram baseadas no clearance aparente calculado na dose teste e as concentrações plasmáticas foram confirmadas após a quinta dose de tratamento. Os coeficientes de variação obtidos entre os valores de clearance avaliados na dose teste e na quinta dose foram <= 30%, exceto para 5 pacientes. Não foram observadas associação entre os parâmetros farmacocinéticos do BU e a evolução clínica dos pacientes. Com a finalidade de estimar os melhores tempos de coletas ideais para aplicação no monitoramento terapêutico do BU, um modelo farmacocinética populacional foi utilizado e um esquema de coletas esparsas com não mais de cinco amostras por paciente (t = 0,5; 2,25; 3; 4 e 5 horas após a dose) demonstrou ser suficiente para a caracterização da farmacocinética do BU. O presente estudo avaliou também a farmacocinética dos enantiômeros da ciclofosfamida (CY) e seus metabólitos (4-hidroxiciclofosfamida e carboxiciclofosfamida), em pacientes submetidos ao TCTH. Foram investigados pacientes portadores de esclerose sistêmica (n=10) e esclerose múltipla (n=10) em regime de condicionamento com 50 mg CY /kg/dia durante 4 dias. Dois ensaios específicos baseados na análise por LC-MS/MS foram desenvolvidos e validados para analisar os enantiômeros da CY e seus metabólito 4- hidroxiciclofosfamida (HCY) e carboxiciclofosfamida (CEPM) em plasma humano. Os parâmetros farmacocinéticos dos enantiômeros da CY e seus metabólitos foram calculados empregando o programa WinNonlin e mostraram acúmulo plasmático dos enantiômeros (S)- (-)-CY (AUC 215, 0 vs 186,2 ?g.h/mL para os paciente EM e 219,1 vs 179,2 ?g.h/mL para os paciente ES) e HCY (1), provavelmente o (R)-(+)-HCY (AUC 5,6 vs 3,7 ?g.h/mL para os paciente EM e 6,3 vs 5,6 ?g.h/mL para os paciente ES) em ambos os grupos de pacientes investigados. A disposição cinética do metabólito CEPM não mostrou enantiosseletividade. A farmacocinética da CY e seus metabólitos HCY e CEPM não diferiu entre os pacientes portadores de EM ou ES. Não foi observado correlação entre o metabolismo da CY e os genótipos avaliados (CYP2B6 e CYP2C9). Não foi possível correlacionar os valores de AUC0-? dos enantiômeros da CY e/ou dos metabólitos HCY e CEPM com a toxicidade ao uso de CY em virtude do pequeno número de pacientes investigados. / Busulfan (BU) and cyclophosphamide (CY) are drugs used during conditioning treatment for hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). BU presents narrow therapeutic window, high interindividual variability in the pharmacokinetics and serious adverse effects. The present study evaluated the administration of a BU test dose for dose individualization, set the best sparse sampling scheme for BU therapeutic monitoring and validated an algorithm based on compartmental and population pharmacokinetics model in HSCT patients. Thirty patients received BU individualized treatment based on an oral test dose of 0.25 mg/kg. Doses were based on apparent clearance calculated with BU test dose. Plasma concentrations were confirmed after the fifth treatment dose. Coefficients of variation obtained between the clearance values evaluated in the test dose and fifth dose were <= 30%, except for 5 patients. No association between BU pharmacokinetic parameters and clinical outcome was observed. To estimate the ideal sampling scheme for BU therapeutic drug monitoring, a population pharmacokinetic model was used. Sparse sampling scheme with no more than five samples per patient (t = 0.5, 2.25, 3, 4 and 5 hours after dosing) was shown to be sufficient to characterize the BU pharmacokinetics. This study also evaluated the pharmacokinetics of the cyclophosphamide enantiomers and its metabolites (4-hydroxycyclophosphamide and carboxicyclophosphamide) in HSCT patients. We investigated patients with systemic sclerosis (SS) (n = 10) and multiple sclerosis (MS) (n = 10) in the conditioning regimen with CY 50 mg/kg/day for 4 days. Two specific tests based on LC-MS/MS analysis were developed and validated to analyze the CY enantiomers and its metabolite 4-hydroxycyclophosphamide (HCY) and carboxicyclophosphamide (CEPM) in human plasma. Pharmacokinetics of CY enantiomers and its metabolites were calculated using WinNonlin software and showed plasma accumulation of (S)-(-)-CY (AUC 215.0 vs 186.2 ?g.h/mL for the MS patient and 219.1 vs. 179.2 ?g.h/mL for the SS patient) and HCY (1), probably the (R)-(+)-HCY (AUC 5.6 vs 3.7 ?g.h /mL for MS patients and 6.3 vs 5.6 ?g.h/ mL for the SS patients) enantiomers in both groups of investigated patients. CEPM kinetics disposition showed lack of enantioselectivity. The pharmacokinetics of CY and its metabolites (HCY and CEPM) did not differ between patients with MS or SS. There was no correlation between the metabolism of CY, CYP2B6 and CYP2C9 genotypes. It was not possible to correlate the AUC0-? of CY enantiomers and/or its metabolites (HCY and CEPM) with CY toxicity due to the small number of patients investigated.

O bussulfano (Bu) é um agente alquilante usado no condicionamento que precede o transplante de células-tronco hematopoiéticas (TCTH) em crianças. Sua farmacocinética (FC) apresenta uma grande variabilidade interindivíduo, que pode ser parcialmente explicada pelas variantes genéticas de GSTA1, gene da enzima glutationa S-transferase α1, crucial para o metabolismo do Bu. Vários métodos de predição da FC do Bu são usados para calcular sua dose, essencialmente com base na idade e peso do paciente. Até o momento, apenas um modelo adulto incorporou as variantes de GSTA1 no cálculo da sua dose do Bu. No presente trabalho, avaliou-se, inicialmente, o desempenho de métodos atualmente disponíveis em pediatria, em função das variantes genéticas de GSTA1. Foram avaliados os parâmetros de FC da primeira dose de 101 crianças e adolescentes submetidos a TCTH alogênico no CHU Sainte-Justine, Montreal, Canadá, após regime de condicionamento que incluía Bu intravenoso (BuCR, do inglês busulfan-containing regimen). Os haplótipos GSTA1 foram interpretados em pares (diplótipos) e depois classificados em três grupos com base nos seus diferentes potenciais de expressão enzimática. As AUCs (area under the curve) medidas e as AUCs calculadas a partir de doses de Bu preditas por 11 modelos diferentes foram classificadas de acordo com a sua capacidade para atingir a AUC-alvo (900 a 1.500 μM.min). Também foram calculados os erros de previsão do clearance do Bu. Após a primeira dose, as AUCs medidas atingiram a AUC-alvo em 38,7%. Os diplótipos de GSTA1 relacionados ao metabolismo lento (G3) e regimes contendo fludarabina (FluCR, do inglês fludarabine-containing regimen) foram os únicos fatores associados à AUC no alvo (OR 4,7, IC 95%, 1,1 - 19,8, p = 0,04 e OR 9,9, IC 95%, 1,6 - 61,7, p = 0,01, respectivamente). Utilizando os outros métodos para o cálculo da dose, a percentagem de AUC no alvo variou de 16% a 74%. G3 e FluCR foram, em alguns modelos, associados à AUC no alvo ou na faixa tóxica, enquanto que os metabolizadores rápidos (G1) foram por vezes associados a AUCs subterapêuticas. Essas associações foram confirmadas na análise de predição do clearance, em que os diplótipos da GSTA1 e o regime de condicionamento influenciaram significativamente a maioria dos erros de previsão dos métodos testados. Uma vez que GSTA1 mostrou influenciar significativamente os algoritmos disponíveis, pretendeu-se desenvolver um modelo de FC de população que incluísse variantes genéticas de GSTA1 como um fator no cálculo de dose do Bu. Para tanto, foram analisados os dados de concentração-tempo de 112 crianças e adolescentes que receberam um BuCR mieloablativo antes de 115 TCTH (autólogos e alogênicos), realizados também no CHU Sainte-Justine. Para a construção do modelo de FC de população, utilizou-se uma análise mista não linear. Sexo, doença de base (maligna vs. não maligna), idade pós-menstrual (PMA) ou idade cronológica, regime de condicionamento e diplótipos de GSTA1 foram avaliados como fatores potenciais. Um modelo de um compartimento com eliminação de primeira ordem foi o que melhor descreveu os dados disponíveis. Um fator de maturação do metabolismo de Bu (Fmat) e o peso elevado a exponencial alométrico teórico foram incluídos no modelo de base. A análise dos fatores revelou PMA (ΔOFV = -26,7, p = 2,3x10-7) e grupos de diplótipos de GSTA1 (ΔOFV = -11,7, p = 0,003) como fatores significativamente associados, respectivamente, ao volume e ao CL do Bu. Os CL dos metabolizadores rápidos (G1) foram preditos como sendo 7% mais elevados que os definidos como metabolizadores normais (G2), enquanto que os metabolizadores lentos (G3) foram descritos com CL 12% menor que os G2. Em conclusão, após se evidenciar que os métodos disponíveis para o cálculo de dose do Bu não são adequados para todos os grupos de diplótipos de GSTA1, propôs-se o primeiro algoritmo de cálculo de dose de Bu em pediatria baseado em farmacogenética. Seu uso pode contribuir para uma melhor previsibilidade da FC do Bu e, desta forma, melhor predizer a exposição de crianças e adolescentes à droga, de acordo com a capacidade metabólica de cada indivíduo. / Busulfan (Bu) is an alkylating agent used in the conditioning before hematopoietic stem cells transplantation (HSCT) in children. Its pharmacokinetics (PK) presents a great inter-individual variability, which can be partially explained by GSTA1 genetic variants, gene coding for the enzyme glutathione s-tranferase α1, crucial for Bu metabolism. Several methods of predicting PK are available and are used to calculate the Bu dose, based essentially on patients’ age and anthropometric characteristics. So far, a single adult model successfully incorporated this factor into the Bu dose calculation. In the present work, we initially evaluate the performance of the currently available guidelines across the different GSTA1 genetic variants. The PK parameters from the Bu first doses from 101 children and adolescents who have undergone allogenic SCT at the CHU Sainte-Justine, Montreal, Canada following a IV Bu-containing conditioning regimen (BuCR). GSTA1 haplotypes were interpreted in pairs (diplotypes) and then classified in 3 groups based on different potentials of enzyme expression. Measured AUCs and AUCs calculated from Bu doses predicted by 11 different models were classified according to their ability to achieve the AUC target (900 and 1500μM.min). Clearance prediction errors were also calculated. After the first dose, measured AUCs achieved the target in 38.7%. GSTA1 diplotypes groups related to poor Bu metabolism (G3) and fludarabine-containing regimens (FluCR) were the only factors associated with AUC within target (OR 4.7, 95% CI, 1.1 - 19.8, p=0.04 and OR 9.9, 95% CI, 1.6 - 61.7, p=0.01, respectively). Using other methods for dose calculation, percentage of AUCs within target varied from 16% to 74%. G3 and FluCR were, in some models, associated to AUC within the target and in the toxic range, whereas rapid-metabolizers (G1) were correlated with sub therapeutic AUCs. These associations were confirmed in clearance-prediction analysis, where GSTA1 diplotypes groups and conditioning regimen consistently influenced methods’ most prediction errors. Once GSTA1 status was demonstrated to influence significantly the available Bu dosing algorithms, we aimed to develop a population PK (PPK) model which included GSTA1 genetic variants as a covariate. For that, concentration-time data from 112 children and adolescents receiving IV Bu as a component of the conditioning regimen for 115 stem cell transplantations (autologous and allogenic) performed at CHU Sainte-Justine were analyzed. Non-linear mixed effects analysis was used to build a PPK model. Sex, baseline disease (malignant vs. non-malignant), post-menstrual age (PMA) or chronological age, conditioning regimen and GSTA1 diplotypes groups were evaluated as potential covariates. A one-compartment model with first-order elimination best described the data. A factor of Bu metabolism maturation (Fmat) and theoretical allometric scaling of weight were included in the base model. Covariate analysis revealed PMA (ΔOFV=-26.7, p=2.3x10-7) and GSTA1 diplotypes groups (ΔOFV=-11.7, p=0.003), as significant factors on volume and clearance (CL), respectively. CL of rapid metabolizers (G1) were predicted as being 7% higher and that of poor ones (G3) 12% lower than CL of those defined as normal metabolizers (G2). In conclusion, after evidencing that available Bu dosing methods are not suitable for all GSTA1 diplotypes groups, we have proposed the first pharmacogenomics-based dosing algorithm for Bu to be used in a pediatrics. Its use may contribute considerably to better predict Bu exposure in children and adolescents tailoring the dose according to individual metabolic capacity.

O bussulfano (Bu) é um agente alquilante usado no condicionamento que precede o transplante de células-tronco hematopoiéticas (TCTH) em crianças. Sua farmacocinética (FC) apresenta uma grande variabilidade interindivíduo, que pode ser parcialmente explicada pelas variantes genéticas de GSTA1, gene da enzima glutationa S-transferase α1, crucial para o metabolismo do Bu. Vários métodos de predição da FC do Bu são usados para calcular sua dose, essencialmente com base na idade e peso do paciente. Até o momento, apenas um modelo adulto incorporou as variantes de GSTA1 no cálculo da sua dose do Bu. No presente trabalho, avaliou-se, inicialmente, o desempenho de métodos atualmente disponíveis em pediatria, em função das variantes genéticas de GSTA1. Foram avaliados os parâmetros de FC da primeira dose de 101 crianças e adolescentes submetidos a TCTH alogênico no CHU Sainte-Justine, Montreal, Canadá, após regime de condicionamento que incluía Bu intravenoso (BuCR, do inglês busulfan-containing regimen). Os haplótipos GSTA1 foram interpretados em pares (diplótipos) e depois classificados em três grupos com base nos seus diferentes potenciais de expressão enzimática. As AUCs (area under the curve) medidas e as AUCs calculadas a partir de doses de Bu preditas por 11 modelos diferentes foram classificadas de acordo com a sua capacidade para atingir a AUC-alvo (900 a 1.500 μM.min). Também foram calculados os erros de previsão do clearance do Bu. Após a primeira dose, as AUCs medidas atingiram a AUC-alvo em 38,7%. Os diplótipos de GSTA1 relacionados ao metabolismo lento (G3) e regimes contendo fludarabina (FluCR, do inglês fludarabine-containing regimen) foram os únicos fatores associados à AUC no alvo (OR 4,7, IC 95%, 1,1 - 19,8, p = 0,04 e OR 9,9, IC 95%, 1,6 - 61,7, p = 0,01, respectivamente). Utilizando os outros métodos para o cálculo da dose, a percentagem de AUC no alvo variou de 16% a 74%. G3 e FluCR foram, em alguns modelos, associados à AUC no alvo ou na faixa tóxica, enquanto que os metabolizadores rápidos (G1) foram por vezes associados a AUCs subterapêuticas. Essas associações foram confirmadas na análise de predição do clearance, em que os diplótipos da GSTA1 e o regime de condicionamento influenciaram significativamente a maioria dos erros de previsão dos métodos testados. Uma vez que GSTA1 mostrou influenciar significativamente os algoritmos disponíveis, pretendeu-se desenvolver um modelo de FC de população que incluísse variantes genéticas de GSTA1 como um fator no cálculo de dose do Bu. Para tanto, foram analisados os dados de concentração-tempo de 112 crianças e adolescentes que receberam um BuCR mieloablativo antes de 115 TCTH (autólogos e alogênicos), realizados também no CHU Sainte-Justine. Para a construção do modelo de FC de população, utilizou-se uma análise mista não linear. Sexo, doença de base (maligna vs. não maligna), idade pós-menstrual (PMA) ou idade cronológica, regime de condicionamento e diplótipos de GSTA1 foram avaliados como fatores potenciais. Um modelo de um compartimento com eliminação de primeira ordem foi o que melhor descreveu os dados disponíveis. Um fator de maturação do metabolismo de Bu (Fmat) e o peso elevado a exponencial alométrico teórico foram incluídos no modelo de base. A análise dos fatores revelou PMA (ΔOFV = -26,7, p = 2,3x10-7) e grupos de diplótipos de GSTA1 (ΔOFV = -11,7, p = 0,003) como fatores significativamente associados, respectivamente, ao volume e ao CL do Bu. Os CL dos metabolizadores rápidos (G1) foram preditos como sendo 7% mais elevados que os definidos como metabolizadores normais (G2), enquanto que os metabolizadores lentos (G3) foram descritos com CL 12% menor que os G2. Em conclusão, após se evidenciar que os métodos disponíveis para o cálculo de dose do Bu não são adequados para todos os grupos de diplótipos de GSTA1, propôs-se o primeiro algoritmo de cálculo de dose de Bu em pediatria baseado em farmacogenética. Seu uso pode contribuir para uma melhor previsibilidade da FC do Bu e, desta forma, melhor predizer a exposição de crianças e adolescentes à droga, de acordo com a capacidade metabólica de cada indivíduo. / Busulfan (Bu) is an alkylating agent used in the conditioning before hematopoietic stem cells transplantation (HSCT) in children. Its pharmacokinetics (PK) presents a great inter-individual variability, which can be partially explained by GSTA1 genetic variants, gene coding for the enzyme glutathione s-tranferase α1, crucial for Bu metabolism. Several methods of predicting PK are available and are used to calculate the Bu dose, based essentially on patients’ age and anthropometric characteristics. So far, a single adult model successfully incorporated this factor into the Bu dose calculation. In the present work, we initially evaluate the performance of the currently available guidelines across the different GSTA1 genetic variants. The PK parameters from the Bu first doses from 101 children and adolescents who have undergone allogenic SCT at the CHU Sainte-Justine, Montreal, Canada following a IV Bu-containing conditioning regimen (BuCR). GSTA1 haplotypes were interpreted in pairs (diplotypes) and then classified in 3 groups based on different potentials of enzyme expression. Measured AUCs and AUCs calculated from Bu doses predicted by 11 different models were classified according to their ability to achieve the AUC target (900 and 1500μM.min). Clearance prediction errors were also calculated. After the first dose, measured AUCs achieved the target in 38.7%. GSTA1 diplotypes groups related to poor Bu metabolism (G3) and fludarabine-containing regimens (FluCR) were the only factors associated with AUC within target (OR 4.7, 95% CI, 1.1 - 19.8, p=0.04 and OR 9.9, 95% CI, 1.6 - 61.7, p=0.01, respectively). Using other methods for dose calculation, percentage of AUCs within target varied from 16% to 74%. G3 and FluCR were, in some models, associated to AUC within the target and in the toxic range, whereas rapid-metabolizers (G1) were correlated with sub therapeutic AUCs. These associations were confirmed in clearance-prediction analysis, where GSTA1 diplotypes groups and conditioning regimen consistently influenced methods’ most prediction errors. Once GSTA1 status was demonstrated to influence significantly the available Bu dosing algorithms, we aimed to develop a population PK (PPK) model which included GSTA1 genetic variants as a covariate. For that, concentration-time data from 112 children and adolescents receiving IV Bu as a component of the conditioning regimen for 115 stem cell transplantations (autologous and allogenic) performed at CHU Sainte-Justine were analyzed. Non-linear mixed effects analysis was used to build a PPK model. Sex, baseline disease (malignant vs. non-malignant), post-menstrual age (PMA) or chronological age, conditioning regimen and GSTA1 diplotypes groups were evaluated as potential covariates. A one-compartment model with first-order elimination best described the data. A factor of Bu metabolism maturation (Fmat) and theoretical allometric scaling of weight were included in the base model. Covariate analysis revealed PMA (ΔOFV=-26.7, p=2.3x10-7) and GSTA1 diplotypes groups (ΔOFV=-11.7, p=0.003), as significant factors on volume and clearance (CL), respectively. CL of rapid metabolizers (G1) were predicted as being 7% higher and that of poor ones (G3) 12% lower than CL of those defined as normal metabolizers (G2). In conclusion, after evidencing that available Bu dosing methods are not suitable for all GSTA1 diplotypes groups, we have proposed the first pharmacogenomics-based dosing algorithm for Bu to be used in a pediatrics. Its use may contribute considerably to better predict Bu exposure in children and adolescents tailoring the dose according to individual metabolic capacity.

O bussulfano (Bu) é um agente alquilante usado no condicionamento que precede o transplante de células-tronco hematopoiéticas (TCTH) em crianças. Sua farmacocinética (FC) apresenta uma grande variabilidade interindivíduo, que pode ser parcialmente explicada pelas variantes genéticas de GSTA1, gene da enzima glutationa S-transferase α1, crucial para o metabolismo do Bu. Vários métodos de predição da FC do Bu são usados para calcular sua dose, essencialmente com base na idade e peso do paciente. Até o momento, apenas um modelo adulto incorporou as variantes de GSTA1 no cálculo da sua dose do Bu. No presente trabalho, avaliou-se, inicialmente, o desempenho de métodos atualmente disponíveis em pediatria, em função das variantes genéticas de GSTA1. Foram avaliados os parâmetros de FC da primeira dose de 101 crianças e adolescentes submetidos a TCTH alogênico no CHU Sainte-Justine, Montreal, Canadá, após regime de condicionamento que incluía Bu intravenoso (BuCR, do inglês busulfan-containing regimen). Os haplótipos GSTA1 foram interpretados em pares (diplótipos) e depois classificados em três grupos com base nos seus diferentes potenciais de expressão enzimática. As AUCs (area under the curve) medidas e as AUCs calculadas a partir de doses de Bu preditas por 11 modelos diferentes foram classificadas de acordo com a sua capacidade para atingir a AUC-alvo (900 a 1.500 μM.min). Também foram calculados os erros de previsão do clearance do Bu. Após a primeira dose, as AUCs medidas atingiram a AUC-alvo em 38,7%. Os diplótipos de GSTA1 relacionados ao metabolismo lento (G3) e regimes contendo fludarabina (FluCR, do inglês fludarabine-containing regimen) foram os únicos fatores associados à AUC no alvo (OR 4,7, IC 95%, 1,1 - 19,8, p = 0,04 e OR 9,9, IC 95%, 1,6 - 61,7, p = 0,01, respectivamente). Utilizando os outros métodos para o cálculo da dose, a percentagem de AUC no alvo variou de 16% a 74%. G3 e FluCR foram, em alguns modelos, associados à AUC no alvo ou na faixa tóxica, enquanto que os metabolizadores rápidos (G1) foram por vezes associados a AUCs subterapêuticas. Essas associações foram confirmadas na análise de predição do clearance, em que os diplótipos da GSTA1 e o regime de condicionamento influenciaram significativamente a maioria dos erros de previsão dos métodos testados. Uma vez que GSTA1 mostrou influenciar significativamente os algoritmos disponíveis, pretendeu-se desenvolver um modelo de FC de população que incluísse variantes genéticas de GSTA1 como um fator no cálculo de dose do Bu. Para tanto, foram analisados os dados de concentração-tempo de 112 crianças e adolescentes que receberam um BuCR mieloablativo antes de 115 TCTH (autólogos e alogênicos), realizados também no CHU Sainte-Justine. Para a construção do modelo de FC de população, utilizou-se uma análise mista não linear. Sexo, doença de base (maligna vs. não maligna), idade pós-menstrual (PMA) ou idade cronológica, regime de condicionamento e diplótipos de GSTA1 foram avaliados como fatores potenciais. Um modelo de um compartimento com eliminação de primeira ordem foi o que melhor descreveu os dados disponíveis. Um fator de maturação do metabolismo de Bu (Fmat) e o peso elevado a exponencial alométrico teórico foram incluídos no modelo de base. A análise dos fatores revelou PMA (ΔOFV = -26,7, p = 2,3x10-7) e grupos de diplótipos de GSTA1 (ΔOFV = -11,7, p = 0,003) como fatores significativamente associados, respectivamente, ao volume e ao CL do Bu. Os CL dos metabolizadores rápidos (G1) foram preditos como sendo 7% mais elevados que os definidos como metabolizadores normais (G2), enquanto que os metabolizadores lentos (G3) foram descritos com CL 12% menor que os G2. Em conclusão, após se evidenciar que os métodos disponíveis para o cálculo de dose do Bu não são adequados para todos os grupos de diplótipos de GSTA1, propôs-se o primeiro algoritmo de cálculo de dose de Bu em pediatria baseado em farmacogenética. Seu uso pode contribuir para uma melhor previsibilidade da FC do Bu e, desta forma, melhor predizer a exposição de crianças e adolescentes à droga, de acordo com a capacidade metabólica de cada indivíduo. / Busulfan (Bu) is an alkylating agent used in the conditioning before hematopoietic stem cells transplantation (HSCT) in children. Its pharmacokinetics (PK) presents a great inter-individual variability, which can be partially explained by GSTA1 genetic variants, gene coding for the enzyme glutathione s-tranferase α1, crucial for Bu metabolism. Several methods of predicting PK are available and are used to calculate the Bu dose, based essentially on patients’ age and anthropometric characteristics. So far, a single adult model successfully incorporated this factor into the Bu dose calculation. In the present work, we initially evaluate the performance of the currently available guidelines across the different GSTA1 genetic variants. The PK parameters from the Bu first doses from 101 children and adolescents who have undergone allogenic SCT at the CHU Sainte-Justine, Montreal, Canada following a IV Bu-containing conditioning regimen (BuCR). GSTA1 haplotypes were interpreted in pairs (diplotypes) and then classified in 3 groups based on different potentials of enzyme expression. Measured AUCs and AUCs calculated from Bu doses predicted by 11 different models were classified according to their ability to achieve the AUC target (900 and 1500μM.min). Clearance prediction errors were also calculated. After the first dose, measured AUCs achieved the target in 38.7%. GSTA1 diplotypes groups related to poor Bu metabolism (G3) and fludarabine-containing regimens (FluCR) were the only factors associated with AUC within target (OR 4.7, 95% CI, 1.1 - 19.8, p=0.04 and OR 9.9, 95% CI, 1.6 - 61.7, p=0.01, respectively). Using other methods for dose calculation, percentage of AUCs within target varied from 16% to 74%. G3 and FluCR were, in some models, associated to AUC within the target and in the toxic range, whereas rapid-metabolizers (G1) were correlated with sub therapeutic AUCs. These associations were confirmed in clearance-prediction analysis, where GSTA1 diplotypes groups and conditioning regimen consistently influenced methods’ most prediction errors. Once GSTA1 status was demonstrated to influence significantly the available Bu dosing algorithms, we aimed to develop a population PK (PPK) model which included GSTA1 genetic variants as a covariate. For that, concentration-time data from 112 children and adolescents receiving IV Bu as a component of the conditioning regimen for 115 stem cell transplantations (autologous and allogenic) performed at CHU Sainte-Justine were analyzed. Non-linear mixed effects analysis was used to build a PPK model. Sex, baseline disease (malignant vs. non-malignant), post-menstrual age (PMA) or chronological age, conditioning regimen and GSTA1 diplotypes groups were evaluated as potential covariates. A one-compartment model with first-order elimination best described the data. A factor of Bu metabolism maturation (Fmat) and theoretical allometric scaling of weight were included in the base model. Covariate analysis revealed PMA (ΔOFV=-26.7, p=2.3x10-7) and GSTA1 diplotypes groups (ΔOFV=-11.7, p=0.003), as significant factors on volume and clearance (CL), respectively. CL of rapid metabolizers (G1) were predicted as being 7% higher and that of poor ones (G3) 12% lower than CL of those defined as normal metabolizers (G2). In conclusion, after evidencing that available Bu dosing methods are not suitable for all GSTA1 diplotypes groups, we have proposed the first pharmacogenomics-based dosing algorithm for Bu to be used in a pediatrics. Its use may contribute considerably to better predict Bu exposure in children and adolescents tailoring the dose according to individual metabolic capacity.

O bussulfano (BU) é um quimioterápico amplamente utilizado para o tratamento de doenças hematológicas e para o condicionamento de transplante de células hematopoiéticas (TCH). As doses plasmáticas desse medicamento são altamente citotóxicas, causando mucosite oral (MO) com alta frequência e gravidade. O BU exibe concentrações na saliva que são similares às encontradas no plasma; porém, ainda não foi confirmado se essa concentração salivar também é citotóxica para queratinócitos, fato que poderia constituir um risco a mais para ocorrência de MO. A prevenção e o tratamento da MO têm sido realizados com laserterapia de baixa intensidade (LTBI), em que a fotobiomodução (FBM) favorece a redução da frequência e da duração das lesões. O objetivo deste trabalho foi verificar se o BU encontrado na saliva é citotóxico e genotóxico para queratinócitos em cultura, bem como se a FBM minimiza esses efeitos. Foram estabelecidos os seguintes grupos experimentais: Grupo Controle (C) - queratinócitos sem nenhum tratamento; Grupo Controle Saliva (CS)- queratinócitos expostos a saliva artificial; Grupo Controle Irradiado (CI) - queratinócitos expostos a LTBI; Grupo Controle Saliva Irradiado (CSI) - queratinócitos expostos a saliva e a LTBI; Grupo BU (BU) - queratinócitos expostos a BU veiculado em saliva; Grupo BU Irradiado (BUI) - queratinócitos expostos a BU salivar e concomitantemente a LTBI. Inicialmente testou-se se a saliva artificial formulada não causava modificações na viabilidade dos queratinócitos cultivados. Em seguida, essas células foram expostas ao BU veiculado em saliva ou inserido diretamente no meio, em concentrações que variaram de 4,0?g/mL a 5,5?g/mL. Nesse ensaio, avaliou-se a viabilidade celular tanto no BU veiculado em saliva quanto do BU inserido no meio de cultura. Foi padronizado também um protocolo de LTBI para ser realizado nas células cultivadas, que incluiu três sessões de laserterapia (660nm, 100mW, 0,028 cm² área do spot, 20 segundos de tempo de irradiação, 8J/cm², 3571mW/cm2) com intervalo de 4h entre elas. Após essas padronizações, a concentração salivar de 5,5?g/mL de BU, que provocou menor viabilidade celular, foi utilizada em outros ensaios, que incluíram avaliação da taxa de morte celular pelo teste de TUNEL, do estresse oxidativo (quantificação da porcentagem de sequestro do radical DPPH, quantificação da superóxido dismutase e da catalase e nível de peroxidação lipídica) e da presença de danos no DNA por intermédio do ensaio cometa. A saliva artificial formulada não alterou a viabilidade celular quando comparada ao grupo controle, porém induziu menor taxa de sequestro do DPPH e níveis discretos de dano no DNA. O BU veiculado na saliva provocou maior redução da viabilidade celular quando comparado ao BU inserido diretamente no meio de cultura (p<0.001), sugerindo que a saliva potencializou o efeito tóxico do BU. Comparando com o grupo controle saliva, o Grupo bussulfano exibiu maior frequência de células TUNEL positivas (p<0.05), menor taxa de sequestro do radical DPPH (p<0.05), maior atividade da catalase (p<0.01) e maior taxa de peroxidação lipídica (p<0.01); não houve, contudo, diferenças em relação à presença da superóxido dismutase. Em comparação ao Grupo BU, o Grupo BU Irradiado exibiu menor quantidade de células TUNEL positivas (p<0.05), maior potencial de sequestro do radical DPPH (p<0.05), menor atividade da catalase (p<0.01) e menor taxa de peroxidação lipídica (p<0.01). Na análise de cometa, o Grupo BU exibiu maior porcentagem de DNA fragmentado em relação ao Grupo BUI (p<0.05). Concluiu-se que a concentração salivar do BU é tóxica para queratinócitos, induzindo estresse oxidativo e danos no DNA, porém a LTBI foi eficaz para a redução da citotoxicidade e da genotoxicidade do BU. / Busulfan (BU) is a chemotherapeutic drug largely used into hematological diseases treatment and also on the conditioning hematopoietic cell transplantation (TCH). BU plasma concentrations are highly cytotoxic, causing oral mucositis (OM) with high frequency and severity. BU salivary concentrations are similar to those found in plasma; however, it has not been confirmed whether the salivary concentration is also cytotoxic for keratinocytes, increasing risk for the occurrence of OM. Low intensity laser therapy (LILT) has been used for prevention and treatment of OM. Photobiomoduction (FBM) contributes to the reduction of frequency and lesions duration. This study aimed to verify if the BU found in saliva is cytotoxic and genotoxic for cultured keratinocytes, as well as whether FBM minimizes these effects. The following experimental groups were established: Control Group (C) - keratinocytes without any treatment; Control Group Saliva (CS) - keratinocytes exposed to artificial saliva; Irradiated Control Group (CI)- keratinocytes exposed to LILT; Control Group Irradiated saliva (CSI) - keratinocytes exposed to saliva and LILT; BU Group (BU) - keratinocytes exposed to salivary BU; BU Group Irradiated (BUI) - keratinocytes exposed to salivary BU and concomitantly to LILT. Initially it was tested the artificial formulated saliva effects over the viability of the cultured keratinocytes. Thereafter, in order to verify the cells viability, these cells were exposed to BU diluted into artificial saliva or medium culture, the concentrations ranged from 4.0 ?g / mL to 5.5 ?g / mL. A LILT protocol was also standardized, which consist three laser therapy sessions (660nm, 100mW, 0.028cm² spot areas, 20 seconds irradiation time, 8J / cm², 3571mW / cm ²) with 4 hours interval between them. After these preliminary tests, the BU salivary concentration of 5.5 ?g / mL, which provoked less cell viability, was submitted in other tests, including the evaluation of cell death rate by the TUNEL test, oxidative stress (quantification of the DPPH radical, quantification of superoxide dismutase and catalase and level of lipid peroxidation) and the presence of DNA damage through the comet assay. The formulated artificial saliva did not modify the cell viability when compared to the Control group, but induced a lower DPPH sequestration rate and a discrete level of DNA damage. The salivary BU promoted a greater reduction in cell viability when compared to BU inserted directly into the culture medium (p <0.001), suggesting that saliva increased the toxic effect of BU. Comparing with the Saliva Control group, the BU group showed a higher frequency of TUNEL positive cells (p <0.05), a lower sequestration rate of the DPPH radical (p <0.05), higher catalase activity (p <0.01) and a higher lipid peroxidation rate (p <0.01); however, there were no differences related to the presence of superoxide dismutase. Compared to the BU group, the irradiated BU group had a lower TUNEL positive cells rate (p <0.05), a higher DPPH radical sequestration potential (p <0.05), lower catalase activity (p <0.01) and lower peroxidation rate lipid profile (p <0.01). In the comet analysis, the BU group exhibited a higher percentage of fragmented DNA in relation to the irradiated BU Group (p <0.05). It was concluded that the salivary concentration of BU is toxic to keratinocytes, inducing oxidative stress and DNA damage, but LTBI has been effective in reducing the cytotoxicity and genotoxicity of BU.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:25:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Cristiane Effting - Ciencias Saude.pdf: 411669 bytes, checksum: 16d94233a45ca7b200c1360cdad9a9d4 (MD5) Previous issue date: 2012-04-13 / Busulfan is an alkylating agent, used for conditioning patients undergoing hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). It presents narrow therapeutic range and high variability in pharmacokinetics among patients and doses in the same patient. High plasma concentrations (> 1000 ng mL-1) have been related to toxicity, such as sinusoidal obstruction syndrome, whereas low levels (< 600 ng mL-1) have been associated with primary disease relapse or graft rejection. To avoid problems related to this treatment, therapeutic drug monitoring with dose adjustment has been proposed. Among the methods described, highperformance liquid chromatography (HPLC) is often used. This study aimed at optimizing and validating a technique to dose busulfan by HPLC coupled with photodiode array detector (PDA) and applying it to patientes undergoing HSCT in Goiás. We included eight patients in the group for therapeutic monitoring (MG) and eight in the control group (CG), i.e., with no intervention. Patients in the MG received the test dose (TD) 14 days before the treatment; after determining busulfan pharmacokinetic profile for each patient, the dose was adjusted to the therapeutic objective of 900 ng mL-1. The conditions for chromatography run were: HPLC/PDA, column ACE® C18 (150 mm x 4 mm); mobile phase methanol/water/acetonitrile (65:20:15, v/v/v); eluent flow rate of 1 mL min-1; internal standard 1,6-bis-(methanesulfonyloxy)hexane; UV detection &#955; = 276 nm; derivatization with sodium diethylcarbamate; liquid-liquid extraction with ethyl acetate after precipitation with acetonitrile. We included eight patients in the group for therapeutic monitoring (MG) and eight in the control group (CG). Results obtained: linearity, analyzed through the calibration curve, of 200 5000 ng mL-1; precision, in terms of repeatability (intra-run), of 1.25%-11.25%, and intermediary (inter-run), of 2.17%-10.71%; accuracy of 89.61%-102.18%; recovery of 89%. Half of the patients required dose increase and the mean dose administered was 1.02±0.19 mg kg-1. High variability was observed in assessed pharmacokinetic parameters: 38% variation in Css ____ between TD and conditioning regimen; half-life increased by 11%; ClT/F decreased by 30%, suggesting accumulation of busulfan when the drug is administered in a multiple dose regimen. Although lower than reported in the literature, this variation may be associated with toxicity or failure in treatment, justifying patient monitoring and enhancing validity of previous pharmacokinetic evaluation using TD regimen. Compared to the CG, this variation did not present impact on toxicity, mortality, and survival rates. Other studies with intervention during monitoring and a higher number of patients may present positive impact on the results of HSCT. / O bussulfano é um agente alquilante utilizado em regimes de condicionamento para ablação medular em pacientes submetidos a transplante de células-tronco hematopoiéticas (TCTH). Apresenta estreita faixa terapêutica e grande variabilidade farmacocinética entre pacientes e entre doses no mesmo paciente. Em altas concentrações plasmáticas (> 1000 ng mL-1), associa-se a toxicidade, como síndrome de obstrução sinusoidal, e em baixas (< 600 ng mL-1), a recaída da doença de base ou rejeição do enxerto. Para evitar problemas relacionados ao tratamento, tem sido proposta sua monitoração terapêutica com ajuste da dose. Entre as metodologias descritas, a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) é frequentemente utilizada. Este estudo objetivou otimizar e validar técnica de dosagem de bussulfano em CLAE acoplada a detector de arranjo de diodos (DAD) e aplicá-la a pacientes submetidos a TCTH em Goiás. Foram incluídos oito pacientes no grupo para monitoração terapêutica (GM) e oito no grupo controle (GC), ou seja, sem intervenção. Os pacientes do GM receberam a dose teste (DT) 14 dias antes do tratamento; após determinação do perfil farmacocinético do fármaco para cada paciente, a dose foi ajustada para o objetivo terapêutico de 900 ng mL-1. As condições cromatográficas foram: CLAE/DAD, coluna ACE® C18 (150 mm x 4 mm); fase móvel metanol/água/acetonitrila (65:20:15, v/v/v); fluxo de 1 mL min-1; padrão interno 1,6-bis-(metanosulfoniloxi)hexano; detecção UV &#955; = 276 nm; derivatização com dietilditiocarbamato de sódio; extração líquida-líquida com acetato de etila após precipitação com acetonitrila. Os resultados incluíram: linearidade, analisada pela curva de calibração, de 200 5000 ng mL-1; precisão, em termos de repetibilidade (intracorrida), de 1,25%-11,25% e intermediária (intercorrida), de 2,17%-10,71%; exatidão de 89,61%-102,18%; recuperação de 89%. Metade dos pacientes necessitou de aumento da dose e a média da dose administrada foi de 1,02±0,19 mg kg-1. Observou-se alta variabilidade nos parâmetros farmacocinéticos avaliados: variação de 38% da Css ____ entre DT e condicionamento; meia-vida aumentada em 11%; ClT/F reduzido em 30%, sugerindo acúmulo do fármaco quando administrado em esquema de dose múltipla. Embora menor do que a relatada na literatura, essa variação pode estar associada a toxicidade ou falha do tratamento, justificando a monitoração e acentuando a validade da avaliação farmacocinética prévia usando o esquema de DT. Comparada com o GC, essa variação não apresentou impacto sobre toxicidade, mortalidade e sobrevida. Outros trabalhos com intervenções durante a monitoração e maior número de pacientes podem apresentar impacto positivo nos desfechos do TCTH.