ANRS AC11- Algorithmustabelle Einfach verwendbare Regeln der französischen Richtlinien zur Auswertung genotypischer Resistenztestungen.

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1 ANRS AC11- Algorithmustabelle Einfach verwendbare Regeln der französischen Richtlinien zur Auswertung genotypischer Resistenztestungen.* NRTI Resistenz Resistenz möglich AZT T215 Y/F Wenigstens 3 Mutationen aus: M41L, D67N, K70R, L210W, T215D/C/S, K219Q/E Q151M Insertion Kodon 69 3TC M184V/I Q151M Insertion Kodon 69 ddi L74V K65R Wenigstens 3 TAMs** mit T215 Y/F Q151M Insertion Kodon 69 ddc Keine ausreichenden Daten Keine ausreichenden Daten d4t V75M/S/A/T T215D/C/S T215Y/F Wenigstens 3 Mutationen aus: M41L, D67N, K70R, L210W, T215D/C/S, K219Q/E Q151M Insertion Kodon 69 ABC Wenigstens 5 Mutationen aus: Wenigstens 4 Mutationen aus: M41L, D67N, L74V, M184V/l, L210W, T215Y/F, M41L, D67N, L74V, M184V/l, L210W, T215Y/F K65R und L74V und Y115F und M184V/I K65R Q151M Insertion Kodon 69 TDF Insertion Kodon 69 3 TAMs** mit M41L oder L210W K65R **TAMs: M41L, D67N, K70R, L210W, T215Y/F, K219Q/E NNRTI Resistenz EFV NVP DLV L100I L100I L100I K101E K101E K101E K103N K103N K103N Y181C/I V106A V106A Y188C/L Y181C/I Y181C G190A/C/E/Q/S/T/V Y188C/H/L Y188C/L P225H G190A/C/E/Q/S/T/V G190E P236L

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3 Harm Müller Ergebnisse eines interaktiven Workshops für HIV-Ärzte und Virologen

4 Einleitung Die Selektion von Resistenzmutationen kann die Dauerhaftigkeit der Therapieregime einschränken und die Kombinationsmöglichkeiten der verfügbaren Medikamente durch Kreuzresistenzen mitunter dramatisch verringern. Eine Resistenzentwicklung hat deshalb nicht nur einen Einfluss auf die aktuelle Therapie, sondern kann insbesondere auch zukünftige Therapieoptionen verringern. Vor diesem Hintergrund muss die Sequenzierung von Therapieregimen unter Einbeziehung möglicher Resistenzselektionen sorgfältig erwogen werden, damit auch für zukünftige Regime die bestmöglichen Chancen für ein erfolgreiches Therapieansprechen bewahrt werden. Der genotypische Resistenztest ist ein wichtiges Instrument für das Therapiemonitoring in der HIV- Therapie. Einige Studien konnten einen Vorteil für das therapeutische Ansprechen derjenigen Patienten belegen, die mit Wissen eines Resistenzbefunds umgestellt wurden. In anderen Studien konnten diese Ergebnisse nicht reproduziert werden, was vermutlich unter anderem darauf zurückzuführen ist, dass die verwendeten Algorithmen für die Auswertung der Resistenztests fehlerhaft oder nicht relevant für die Klinik waren. Wichtige Fragen, die sich im Zusammenhang mit den klinischen Implikationen von Resistenzen, deren Einfluss auf die Sequenzierung von Therapieregimen und der Interpretation von Resistenztests stellen, wurden auf der Grundlage von Übersichtsvorträgen mit den Teilnehmern eines interaktiven Workshops für HIV-Behandler und Virologen diskutiert und sind im Folgenden zusammengefasst. Autor: Dr. rer. nat. Harm Müller Labor Drs. Fenner &Partner Bergstraße Hamburg

5 Dr. Mounir Ait-Khaled berichtete in seinem Vortrag Mutational interactions and impact on drug sequencing über die Resistenzsituation der NRTI und fasste hierbei unter anderem neueste Erkenntnisse des XI International HIV Drug Resistance Workshop zusammen, der im Juni 2002 in Sevilla stattgefunden hatte. Die M184V-Mutation und ihr Einfluss auf andere Therapieoptionen Die Mutation M184V wird sehr schnell innerhalb von wenigen Wochen unter Monotherapie mit 3TC selektiert und vermittelt in der phänotypischen Resistenztestung eine hochgradige Resistenz gegenüber Lamivudin. Trotzdem hat 3TC weiterhin eine wenn auch verminderte klinisch-virologische Wirksamkeit, wie aus einer entsprechenden Monotherapie-Studie abzuleiten ist (Abb. 1). In dieser Studie kam es zum Rebound der Viruslast nach Selektion der M184V, die virale RNA stieg jedoch nicht auf den Ausgangswert an, sondern blieb selbst nach 52 Wochen noch ca. 0,5log darunter, was vermutlich auf eine verringerte virale Fitness der entsprechenden Mutanten zurückzuführen ist. 0,5 Abb. 1 HIV-RNA ( log Kopien/ml) 0-0, ,5 3TC-Monotherapie - 2 Nachweis der M184V bei > 95% der Isolate Wochen Mod. nach: Eron JJ et al., N Engl J Med 1995; 333:

6 Wenn die M184V als einzige NRTI-Mutation nachgewiesen wird, bleiben die anderen Therapieoptionen im Bereich dieser Substanzgruppe erhalten (Abb. 2). Der mit der M184V einhergehende Empfindlichkeitsverlust gegenüber Abacavir, ddi und auch ddc ist geringfügig, die klinische Wirksamkeit der Medikamente bleibt gewahrt. Die M184V-Mutation vermittelt damit keine signifikante Kreuzresistenz. Das Therapieansprechen auf AZT, d4t und TDF wird bei nachgewiesener M184V sogar verbessert, da die Empfindlichkeit von M184V- Mutanten größer ist als die des Wildtyp-Virus. Bei bereits bestehender leichter AZT-Resistenz konnte nach Auftreten einer M184V eine Resensitivierung der Viren nachgewiesen werden. Sensitiv Resistent Abb. 2 Abnehmend Wirkstoffempfindlichkeit Wenn die M184V allein vorliegt, bleiben die anderen NRTI-Optionen erhalten Zunehmend 0.1 Fold Change >max ABC ddl 3TC d4t ddc ZDV TDF Mod. nach: Lanier et al., Prediction of NRTI Options by Linking Reverse Transcriptase Genotype to Phenotypic Breakpoints. 10th CROI, Boston, USA, 2003 Poster # 586 Das Vorliegen einer M184V-Mutation wirkt sich vorteilhaft auf die Resistenzentwicklung gegenüber AZT und d4t aus, da die Selektion von TAM (Thymidin- Analoga-Mutation) verzögert wird (Abb. 3). Die genetische Barriere gegenüber einer AZT-/d4T-Resistenz wird dadurch vergrößert (Abb. 4). Da die Selektion bestimmter TAM-Mutationen auch für die Wirksamkeit von ABC, TDF und ddi nachteilig ist, werden durch das verzögerte Auftreten dieser Mutationen auch andere Therapieoptionen im Bereich der NRTI erhalten. Insgesamt konnte eine niedrigere Frequenz von allen TAMs bei 3TC-vortherapierten Patienten beobachtet werden, was auch mit einer geringeren phänotypischen Resistenz gegen AZT und d4t einhergeht. 4

7 3TC-vorbehandelt, M184V-positiv (n =101) 3TC-naiv, M184V-negativ (n = 39) Abb. 3 Virusisolate (in%) M184V schützt vor der Entwicklung von Thymidin- Analoga-Mutationen (TAMs) 10 TAMs 0 41* 67** 70** 210** 215** 219* *= nicht signifikant ** = Fisher s exact test p < Mod. nach: Ait-Khaled et al., AIDS, 16 (12): M184V-negativ M184V-positiv Abb. 4 AZT-Resistenz 4 fach M184V-Mutanten haben eine höhere genetische Barriere gegenüber Thymidin- Analoga-Mutationen als Wildtyp-Viren Anzahl der TAMs Mod. nach: Ait-Khaled et al., AIDS, 16 (12): Klinisch-virologische Wirksamkeit von 3TC trotz vorliegender M184V-Mutation nachweisbar. Eine isolierte M184V-Mutation vermittelt keine Kreuzresistenz. Die M184V-Mutation bewahrt Therapieoptionen durch Schutz vor Thymidin-Analoga- Mutationen. 5

8 Selektion der K65R und mögliche Konsequenzen für die Sequenzierung von Therapieregimen Die K65R ist eine Mutation, die von Tenofovir und Abacavir selektiert wird. Im Gegensatz zur M184V vermittelt diese Mutation eine breite phänotypische Kreuzresistenz innerhalb der NRTI mit einer verminderten Empfindlichkeit gegenüber TDF, ddi, ABC und 3TC (Abb. 5). Die klinische Relevanz einer damit einhergehenden verminderten Fitness der entsprechenden Mutanten konnte bislang nicht nachgewiesen werden. Allerdings scheinen die Therapieoptionen bei Vorliegen der K65R erheblich reduziert zu sein, daher sollte es vermieden werden, diese Mutation zu selektieren. Derzeit ist die K65R eine selten auftretende Mutation, sie könnte aber durch neue Wirkstoffe und dadurch gewonnene neue Kombinationsmöglichkeiten in Zukunft an Bedeutung gewinnen. In einer Studie wurde Wildtyp-Virus in-vitro mit TDF, ABC und den Kombinationen ABC/TDF bzw. 3TC/TDF passagiert. Bei den Kombinationen TDF, ABC/TDF und 3TC/TDF trat jeweils die K65R als erste Mutation auf, während durch ABC allein zunächst die M184V selektiert wurde. Inwieweit sich das gehäufte Auftreten der K65R- Mutation beim Einsatz von Tenofovir-haltigen Kombinationen auch im klinischen Alltag nachweisen lässt, müssen weitere Studien zeigen. Sensitiv Resistent Abb. 5 Abnehmend Wirkstoffempfindlichkeit Selektion der K65R schränkt Therapieoptionen im Bereich der NRTI ein Zunehmend 0.1 Fold Change ABC ddl 3TC d4t ddc ZDV TDF Mod. nach: Lanier et al., Prediction of NRTI Options by Linking Reverse Transcriptase Genotype to Phenotypic Breakpoints. 10th CROI, Boston, USA, 2003 Poster # 586 Die K65R-Mutation vermittelt eine breite Kreuzresistenz gegen andere NRTI. Weniger Therapieoptionen nach Selektion der K65R-Mutation im Bereich der NRTI. In-vitro Daten sprechen für künftige verstärkte Selektion der K65R-Mutation durch Tenofovir-haltige Kombinationen. 6

9 Interaktionen von Resistenzmutationen»Pathway«von Mutationen Verschiedene Studien zeigen, dass die Wahl der Kombinationspartner (mit)bestimmen kann, welche Resistenzmuster selektiert werden. Dieser Effekt ist für Kombinationen mit 3TC schon länger bekannt. Es konnte verschiedentlich nachgewiesen werden, dass die durch 3TC selektierte M184V einen schützenden Effekt gegenüber der Entwicklung von Thymidin- Analoga-Mutationen hat. gefunden. Die Autoren konnten zeigen, dass beide Mutationen beinahe ausschließlich in ABC-haltigen Kombinationen auftraten, die kein AZT enthielten (Abb. 6). Da die K65R- und L74V-Mutationen einen erheblichen Empfindlichkeitsverlust von ddi, TDF und ABC vermitteln, erhält die Kombination mit AZT wichtige Optionen für nachfolgende Therapieregime. Neueste Daten aus Sevilla belegen, dass der Einsatz von AZT in ähnlicher Weise die Selektion der Mutationen K65R und L74V verhindern kann. Diese Mutationen werden normalerweise bei einer ABC-Monotherapie ABC mit AZT (n = 86) ABC ohne AZT (n = 127) Abb. 6 % Mutationen zum Zeitpunkt des virol. Versagens p = p<0.007 Nicht signifikant AZT verzögert die Selektion von Abacavir-spezifischen Mutationen 5 Abacavir- Mutationen 0 K65R L74V Y115F Mod. nach: Ait-Khaled M et al., Antivir (7): S107 Die Wahl der Kombinationspartner in einer Therapie kann die Selektion von Resistenzmutationen steuern. Die Kombination mit 3TC inhibiert die Selektion von Thymidin-Analoga-Mutationen. Die Kombination mit AZT kann die Selektion der K65R-Mutation verhindern. 7

10 ANRS AC11 der französische Algorithmus zur Interpretation von Resistenzmutationen Das Auftreten von resistenten HIV-1 Varianten ist sowohl eine Konsequenz als auch eine Limitation einer erfolgreichen Therapie. Seit mehr als zehn Jahren wird deshalb therapiebegleitend eine Sequenzierung der viralen RT- und Protease durchgeführt, um unter Berücksichtigung möglicher Resistenzen die Therapie adaptieren und damit optimieren zu können. Angesichts der teilweise sehr komplexen Mutationsmuster ist die Auswertung der Resistenztests mitunter schwierig. Auf der Basis von großen Datenbanken wurden verschiedene Algorithmen entwickelt, die Regeln für die Interpretation aufstellen. Allerdings existiert zurzeit noch kein allgemein gültiger Algorithmus und die verschiedenen Regelwerke unterscheiden sich teilweise im Ergebnis. In der Vergangenheit wurde in erster Linie versucht, Algorithmen durch eine Korrelation des genotypischen Befunds mit phänotypischen Daten zu generieren. Interpretationsprobleme ergeben sich bei diesem Vorgehen dadurch, dass es nicht für jedes Medikament klinisch validierte Grenzwerte für die phänotypische Empfindlichkeit gibt bzw. solche Werte schwer zu ermitteln sind, weil der klinische Cut-off einer Substanz innerhalb der Variabilität der phänotypischen Testsysteme liegt. Das ist vermutlich für die Substanzen d4t, ddc und ddi der Fall, für die deshalb auf diese Weise keine zuverlässigen Resistenzdaten ermittelt werden konnten. Dr. Vincent Calvez von der Groupe Hospitalier Pitié-Salpêtrière in Paris, Frankreich, stellte in seinem Vortrag den französischen Algorithmus ANRS AC11 zur Interpretation von genotypischen HIV-1-Resistenzmutationen vor. Grundlagen des ANRS AC11-Algorithmus Im Unterschied zu der bisherigen Praxis versucht die französische Arbeitsgruppe ANRS AC11 um Vincent Calvez durch statistische Auswertung geeigneter Daten, einzelne Mutationen bzw. Mutationsmuster direkt mit dem klinischen Ansprechen zu korrelieren. Die Daten der NARVAL-Studie stellen dabei die Basis für diese Auswertung. Mit Hilfe dieser Studie war es möglich, Faktoren zu identifizieren, die mit einem erfolgreichen Therapieansprechen einhergehen. Die Therapie von Patienten, deren Regime entsprechend dem Befund einer Genotypisierung adaptiert wurde, war in dieser Studie erfolgreicher. Außerdem konnte gezeigt werden, dass der Einsatz von 3TC, EFV und Abacavir signifikant mit einem Therapieerfolg korreliert war, während die Gabe von Nelfinavir im Therapieregime eine hohe Ausgangsviruslast oder viele Mutationen im RT- bzw. PI-Gen prädiktiv für virologisches Versagen waren. An den Beispielen Abacavir (Abb.7) und Amprenavir (Abb. 8) erläuterte Dr. Calvez, wie ein Algorithmus erstellt werden kann, in dem genotypische Daten direkt mit dem klinischen Ansprechen korreliert werden. Für Amprenavir (1.200 mg bid) wurden durch eine univariate Analyse zunächst einzelne Mutationen ermittelt, die mit einem geringeren virologischen Ansprechen assoziiert sind. In einem weiteren Schritt wurde die Anzahl der so identifizierten Mutationen stufenweise (1, 2, 3,...6) in Bezug zur entsprechenden Viruslastab- 8

11 log10 HIV-1-RNA-Abnahme Anzahl der Mutationen* Patientenzahl n=6 1 n=19 2 n=31 3 n=49 Resistenz möglich 4 n=44 Resistent 5 6 n=24 n=2 Abb. 7 Das virologische Ansprechen auf eine ABC-haltige Therapie ist signifikant reduziert, wenn mind. 4 Mutationen* nachweisbar sind. Allerdings: Erst wenn 5 Mutationen* vorliegen, ist ein virologisches Ansprechen nicht mehr zu *Mutationen, die in die Auswertung eingeschlossen werden: M41L, D67N, L210W, T215Y/F, M184V/I +/- L74V erkennen Mod. nach Costagliola et al., 3rd European Workshop on the Clinical Implications of HIV Drug Resistance, Frankfurt ,5 Genotypischer Cut-off für Amprenavir liegt bei 5 Mutationen Abb. 8 log10 HIV-1-RNA-Abnahme Tag 0 Woche , , ,5-3 Anzahl der Mutationen* Erst wenn mehr als fünf Mutationen vorliegen, wird die Viruslast einer APV/r-haltigen Therapie um weniger als eine log10-stufe reduziert Patientenzahl n=10 n=7 n=6 n=11 n=11 n=5 *Mutationen, die in die Auswertung eingeschlossen werden: L10F/I/R/V, K20M/R, E35D, R41K, I54L/M/V, L63P, V82A/F/T/S, I84V Mod. nach: Anne-Geneviève Marcelin, Vincent Calvez and Genophar team, XI International HIV Drug Resistance Workshop, June 2002 senkung gesetzt. Als Grenzwert für virologisches Ansprechen und damit für die Empfindlichkeit gegenüber Amprenavir wurde eine Reduktion der Plasma-RNA um mindestens eine log-stufe festgelegt. Danach besteht Resistenz gegenüber nichtgeboostertem Amprenavir, wenn mindestens vier der PI-Mutationen L10I, V32I, M46I/L, I47V, I54L/M/V, G73S, V82A/F/I/T/S, I84V, L90M nachweisbar sind. Eine ähnliche Auswertung wurde in der Studie GENOPHAR vorgenommen. Hier wurde Amprenavir (600 mg bid) allerdings zusammen mit RTV (100 mg bid) bei PI-vorbehandelten Patienten eingesetzt. Durch den Booster-Effekt werden die Talspiegel von Amprenavir bis um das 10fache erhöht, was in einer höheren genetischen Barriere gegenüber Resistenz resultiert. Es müssen dann mindestens sechs Mutationen aus einem Pool von PI-Mutationen vorliegen, damit die Viruslast durch Amprenavir weniger als eine log-stufe gesenkt 9

12 werden kann. Der als genotypischer Cut-off bezeichnete Grenzwert für Resistenz liegt für Amprenavir/RTV demnach bei mindestens sechs Mutationen (Abb.7). Diese Ergebnisse sind in den französischen Algorithmus ANRS AC11 eingeflossen. Durch seine einfache Handhabung und übersichtliche Darstellung hat dieser Algorithmus dort eine weite Verbreitung gefunden und ist Bestandteil der französischen Richtlinien zur Therapie von HIV-Patienten. Eine einfache Datenbank stellt die Internetseite über den Menüpunkt MP Genotype VIH zur Verfügung, mit deren Hilfe ein Resistenzbefund auf der Grundlage des klinisch validierten französischen Algorithmus elektronisch ausgewertet werden kann. Der beigefügten Karte ist der Algorithmus in Tabellenform zu entnehmen. Der französische Algorithmus basiert auf einer Korrelation des Genotyps mit dem klinischen Ansprechen. Der genotypische Cut-off ist ein Maß dafür, wie viele Mutationen vorliegen müssen, damit eine Substanz resistent ist, und ist damit auch ein Maß für die genetische Barriere. Ein mit RTV geboosterter PI hat eine höhere genetische Barriere gegenüber Resistenz, z.b. liegt der genotypische Cut-off für APV allein bei vier Mutationen und für APV und RTV bei sechs Mutationen. Optimierung der Therapie durch Kombination von Resistenztestung und Pharmakokinetik Aus früheren PI-Studien ist bekannt, dass der Plasmaspiegel und hier insbesondere der Talspiegel C min neben den Resistenzfaktoren prädiktiv für das virologische Ansprechen ist. In der GENOPHAR-Studie wurde deshalb in ähnlicher Weise wie für den genotypischen Cut-off auch ein pharmakologischer Cut-off für Amprenavir abgeleitet, indem verschieden hohe C min-werte mit dem virologischen Ansprechen korreliert wurden (Abb.9). Ein Talspiegel von mindestens ng/ml in Woche 8 war diesen Daten zufolge prädiktiv für eine Viruslastabsenkung um mehr als einer log-stufe in Woche 12 bei den PI-vorbehandelten Patienten. 10

13 log10 HIV-1-RNA-Abnahme Tag 0 Woche 12 0,5 0-0, , ,5 Abb. 9 Korrelation von Plasmaspiegel und virologischem Ansprechen - 3 Cmin APV Woche 8 (ng/ml) Patientenzahl n=12 n=12 n=12 n=13 Mod. nach: Marcelin AG et al., Genotypic Inhibitory Quotient as Predictor of Virological Response to Ritonavir-Amprenavir in Human Immunodeficiency Virus Type 1 Protease Inhibitor-Experienced Patients AAC, Feb. 2003, p Das Modell des genotypischen inhibitorischen Quotienten (GIQ) kombiniert Resistenzparameter und pharmakologische Parameter miteinander. Für den GIQ wird C min durch die Anzahl der Mutationen geteilt. Damit beschreibt das Modell die Abhängigkeit dieser beiden Faktoren voneinander. Wenn die Zahl der Mutationen steigt, muss der Talspiegel entsprechend erhöht werden, damit das gleiche virologische Ansprechen Dieser Ansatz könnte zukünftig dazu verwendet werden, aus der Anzahl der nachgewiesenen Resistenzmutationen die erforderliche Wirkstoffkonzentration von PIs für die Hemmung der Virusreplikation bei dem individuellen Patienten zu berechnen. Dieses erfolgversprechende Konzept muss jedoch in weiteren prospektiven klinischen Studien mit einer größeren Patientenzahl validiert werden. erzielt werden kann (hier Reduktion der Viruslast um mehr als eine log-stufe). Der genotypische inhibitorische Quotient (GIQ) beschreibt die Abhängigkeit des zur viralen Suppression benötigten Talspiegels von der Anzahl der Mutationen. Es ist der Quotient aus C min und der Anzahl der Mutationen. Über das Modell des GIQ lässt sich aus der Anzahl der nachgewiesenen Mutationen eventuell zukünftig die erforderliche Wirkstoffkonzentration der entsprechenden PIs für den individuellen Patienten berechnen. 11

14 > Menüpunkt MP Genotype VIH PI Resistenz Resistenz möglich IDV M46I/L L90M V82A/F/S/T I84V L90M und wenigstens 2 Mutationen aus: K20M/R, L24I, V32I, M36I, I54V/L/M/T, A71V/T, G73S/A, V77I SQV G48V V82A/F/S/T und wenigstens 2 Mutationen aus: I84V I54V/L/M/T, A71V/T, G73S, V77I L90M NFV D30N V82A/F/S/T und wenigstens 2 Mutationen aus: I84V L10I, M36I, M46I/L, I54V/L/M/T, A71V/T, V77I N88S/D L90M RTV M46I/L L90M V82A/F/S/T 84V L90M und wenigstens 2 Mutationen aus: K20M/R, L24I, V32I, M36I, I54V/L/M/T, A71V/T, G73S/A, V77I APV APV/r I50V Wenigstens 4 Mutationen aus: L10I, V32I, M46I/L, I47V, I54L/M/V, G73S, V82A/F/I/T/S, I84V, L90M I50V Wenigstens 6 Mutationen aus: L10I, V32I, M46I/L, I47V, I54L/M/V, G73S, V82A/F/I/T/S, I84V, L90M LPV/r Wenigstens 8 Mutationen aus: 6 oder 7 Mutationen aus: L10F/I/R/V, K20M/R, L24I, L33F, M46I/L, L10F/I/R/V, K20M/R, L24I, L33F, M46I/L, I50V, I50V, F53L, I54M/L/T/V, L63P, A71I/L/V/T, F53L, I54M/L/T/V, L63P, A71I/L/V/T, V82A/F/S/T, V82A/F/S/T, I84V, L90M I84V, L90M ATV I50L: nicht ausreichend Daten für Vorhersage V32I und M46I und I84V und N88S bei PI-vorbehandelten Patienten * Mod. nach: Brun-Vezinet F. et al., Resistance Tests to Antiretrovirals, Chapter 8 from Prise en charge des personnes infectées par le VIH ; 2002, Editors: Médecine-Sciences Flammarion (aktualisierte Version von 09/2002).