Η φαρμακοκινητική της i.v βουσουλφάνης ποικίλει σημαντικά μεταξύ των παιδιών και το βέλτιστο θεραπευτικό εύρος (ΘΕ) (εκφραζόμενο ως εύρος τιμών AUC) στα παιδιά δεν έχει προσδιοριστεί με ακρίβεια. Δεδομένου ότι, η υψηλότερη συστηματική έκθεση σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο τοξικότητας, όπως βλεννογονίτιδα, GvHD, VOD ή ηπατική φλεβοαποφρακτική νόσος, ενώ η χαμηλή συστηματική έκθεση στη βουσουλφάνη έχει συσχετιστεί με υψηλότερη πιθανότητα απόρριψης μοσχεύματος ή υποτροπής της νόσου, είναι ευνόητο ότι η εφαρμογή TDM για την εξατομίκευση της δόσης της i.v. βουσουλφάνης είναι απαραίτητη σε παιδιά που υποβάλλονται σε αλλογενή HSCT και περιγράφεται στο SPC του εμπορικά διαθέσιμου σκευάσματος H έγχυση της i.v. βουσουλφάνης σε παιδιά πραγματοποιείται με πολύ χαμηλή ροή ("μικροέγχυση") και μπορεί να επηρεάσει τον υπολογισμό της έκτασης της απορρόφησης (AUC) λόγω του χρόνου υστέρησης εισόδου του φαρμάκου στη γενική κυκλοφορία του αίματος, ο οποίος οφείλεται στο νεκρό όγκο φυσιολογικού ορού που υπάρχει στη διάταξη της συσκευής έγχυσης ο οποίος πρέπει να απομακρυνθεί ώστε να αρχίσει να εισέρχεται το φάρμακο στη γενική κυκλοφορία του αίματος.
Γενικά, η έγχυση φαρμάκων με χαμηλό ρυθμό έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση του lagtime (χρόνου υστέρησης εμφάνισης του φαρμάκου στη γενική κυκλοφορία του αίματος) η οποία μπορεί να επηρεάσει αισθητά τον υπολογισμό της AUC αν δε ληφθεί υπόψη. Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία σε φάρμακα με στενό ΘΕ για τα οποία η εξατομίκευση της δόσης γίνεται θεωρώντας ότι ακολουθούν γραμμική φαρμακοκινητική με χρήση της υπολογιζόμενης AUC. Επομένως, σε περιπτώσεις που χρειάζεται η ρύθμιση της δόσης με βάση την AUC θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ο χρόνος υστέρησης.
Στόχοι της παρούσας εργασίας ήταν: 1) Η μέτρηση και ανάλυση των προφιλ συγκέντρωσης-χρόνου μετά από ενδοφλέβια χορήγηση BU και η εξατομίκευση της δοσολογίας σε παιδιατρικούς ασθενείς που πρόκειται να υποβληθούν σε HSCT στο «Κέντρο Μεταμόσχευσης Μυελού των Οστών» στο Νοσοκομειο Παίδων «Η Αγία Σοφία», όπως προβλέπεται στο SPC του χορηγούμενου φαρμάκου, 2) Η in vitro αξιολόγηση του προκαλούμενου χρόνου υστέρησης άφιξης του BU στη γενική κυκλοφορία του αίματος κατά τη διάρκεια της έγχυσης του φαρμάκου σε παιδιατρικούς ασθενείς με τη χρήση αντλίας σύριγγας, με βάση το σωματικό βάρος και την ηλικία του ασθενούς, σύμφωνα με την σχετική κατηγοριοποίηση που αναφέρεται στο SPC του χορηγούμενου φαρμάκου (Busilvex®), 3) Η ενσωμάτωση του in vitro προσδιοριζόμενου χρόνου υστέρησης στη μεθοδολογία υπολογισμού της AUC και της εξατομίκευσης της δοσολογίας καθώς και η αξιολόγηση της πιθανής επίδρασης στην προβλεπόμενη διόρθωση της χορηγούμενης δόσης, 4) Η ανάπτυξη ενός πληθυσμιακού φαρμακοκινητικού μοντέλου για το BU σε παιδιατρικούς ασθενείς με ενσωμάτωση του χρόνου υστέρησης άφιξης του BU στη γενική κυκλοφορία του αίματος κατά τη διάρκεια της έγχυσης του φαρμάκου σε παιδιατρικούς ασθενείς με τη χρήση αντλίας σύριγγας, η εφαρμογή της Μπαεσιανής εξατομίκευσης της δοσολογίας και η σύγκριση με την συνήθη μεθοδολογία.
Η παρούσα διατριβή διαρθρώνεται σε 5 κεφάλαια. Στο πρώτο εισαγωγικό κεφάλαιο περιγράφονται βασικές θεωρητικές έννοιες ενώ στα υπόλοιπα τέσσερα περιγράφονται μεθοδολογίες που ακολουθήθηκαν ή/και αναπτύχθηκαν για την επίτευξη των στόχων της μελέτης και συζητούνται τα επιτευχθέντα αποτελέσματα. Πιο συγκεκριμένα:
Το δεύτερο κεφάλαιο της διατριβής ασχολείται με την ανάπτυξη και επικύρωση μεθόδου HPLC με ανιχνευτή UV για τη μέτρηση των επιπέδων των επιπέδων του Bu σε πλάσμα αίματος, που ήταν απαραίτητη για την αξιόπιστη και αποτελεσματική εφαρμογή θεραπευτικής παρακολούθησης και εξατομίκευσης της δόσης του BU. Η αναλυτική μέθοδος απαιτεί μικρό όγκο πλάσματος (250 μL) και μικρό χρόνο ανάλυσης (13 min) και χαρακτηρίζεται από χαμηλό κόστος, ακρίβεια, επαναληψιμότητα και ευαισθησία. (εύρος: 0.048 – 4.8 μg/mL, LOD: 0.048 μg/mL, LOQ:0.013 μg/mL) Η μέθοδος είναι εκλεκτική και ακριβής με τις τιμές εντός- και μεταξύ- εργαστηριακών ημερών ακρίβειας και πιστότητας να μην ξεπερνούν το 6.5%. Έτσι, είναι πλήρως εφαρμόσιμη για TDM σε παιδιατρικούς ασθενείς, όπου απαιτείται ποσοτικοποίηση σε μικρούς όγκος πλάσματος με χαμηλότερο όριο ποσοτικοποίησης.
Το τρίτο κεφάλαιο πραγματεύεται τον προσδιορισμό του χρόνου υστέρησης έγχυσης κατά τη χορήγηση BU σε παιδιατρικούς ασθενείς. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιηθήκαν διάφορες προσομοιώσεις in vitro για τις 5 διαφορετικές δοσολογικές κατηγορίες που περιγράφονται στην Περίληψη Χαρακτιριστικών Προϊοντος (SPC) ανάλογα με το ανάλογα με το πραγματικό βάρος σώματος του ασθενούς (actual body weight ABW) (Κατηγορία 1: 1.0mg/kg για ΒΣ < 9kg, Κατηγορία 2: 1.2 mg/kg για 9-16kg, Κατηγορία 3: 1.1 mg/kg για ΒΣ 16-23 kg, Κατηγορία 4: 0.95 mg/kg για ΒΣ 23-34 kg και Κατηγορία 5: 0.8 mg/kg για ΒΣ >34kg). Η εξατομίκευση της δόσης γίνεται με βάση την υπολογιζόμενη, με τη μέθοδο των τραπεζίων, τιμή της AUC. Για τον υπολογισμό της AUC λαμβάνονται δείγματα στους χρόνους: πριν την έγχυση (0 h), αμέσως μετά το τέλος της έγχυσης, και 30 min, 1 h, και ~2-3 h μετά το τέλος της έγχυσης. Για την μελέτη του χρόνου υστέρησης πραγματοποιήθηκαν ενδεικτικές προσομοιώσεις ανά δοσολογική κατηγορία, οι οποίες αντιστοιχούν σε ένα εύρος ροών έγχυσης από 15 mL/h έως 30 mL/h. Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο χρόνος υστέρησης εξαρτάται από το ρυθμό μεταφοράς του φαρμάκου από την αντλία στον ασθενή, η παρασκευή των διαλυμάτων προσομοίωσης της έγχυσης βασίστηκε στην επιλογή της επιθυμητής ροής που οδηγεί σε συγκεκριμένο όγκο του φαρμάκου και αντιστοιχεί σε συγκεκριμένο βάρος σώματος ανά δοσολογική κατηγορία φαρμάκου για τις προτεινόμενες στο SPC του φαρμάκου κατηγορίες ασθενών. Το δειγματοληπτικό σχήμα αποτελούνταν από 3 περιόδους. Κατά την περίοδο Α συλλέχτηκαν δείγματα κάθε 5 min για τα πρώτα 30 min. Η περίοδος Β που συλλέγονταν δείγματα ανά 10 min μέχρι το τέλος της έγχυσης (~2h) και η περίοδος Γ που συλλέγονταν δείγματα ανά 5 min μέχρι την έκπλυση του συστήματος έγχυσης. Έτσι, βρέθηκε ότι σε για ασθενείς μικρού σωματικού βάρους έχουμε υψηλό χρόνο υστέρησης που φτάνει τα 40 min και όσο αυξάνεται το σωματικό βάρος ο χρόνος υστέρησης μειώνεται σημαντικά. Συγκεκριμένα για ασθενείς με ΣΒ < 9kg και ΣΒ 9-16 kg ο προσδιοριζόμενος χρόνος υστέρησης έγχυσης (lag-time) είναι 40min. Σε ασθενείς με ΣΒ 16-23 kg παρατηρείται lag-time που κυμαίνεται μεταξύ 35-25 min. για ΣΒ 23-34 kg ο lag-time υπολογίζεται στα 20 min. Ενώ για ΣΒ> 34 ο υπολογιζόμενος lag-time κυμαίνεται από 20 έως 5 min.
Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η εφαρμογή θεραπευτικής παρακολούθησης και εξατομίκευσης της δοσολογίας της i.v. βουσουλφάνης που πραγματοποιήθηκε σε 76 παιδιατρικούς ασθενείς με μέση ηλικία 7.6 χρόνια (εύρος 0.5-19 χρονών) που υποβλήθηκαν σε μεταμόσχευση Μυελού των οστών στο Νοσοκομείου Παίδων «Η Αγία Σοφία» μεταξύ Ιουλίου του 2014 και Ιανουαρίου 2017. Η δόση που χορηγήθηκε ήταν από 0,8-1,2 mg/kg ανάλογα με το βάρος του ασθενή. Κάθε έγχυση διαρκούσε περίπου δύο έως τρείς ώρες και χορηγήθηκε σε κάθε ασθενή ανά έξι ώρες επί τέσσερις συνεχόμενες ημέρες πριν από τη χημειοθεραπεία ή δυο συνεχόμενες ημέρες. Τα δείγματα λαμβάνονταν σε χρόνο 0 (πριν την έναρξη της έγχυσης), στις 2-3 h (στο τέλος της έγχυσης), στις 2.5 ή 3.5- h (μισή ώρα μετά το τέλος της έγχυσης), στις 4 και 6 ώρες, μετά την έναρξη της χορήγησης της πρώτης δόσης. Χρησιμοποιώντας τον πραγματικό χρόνο δειγματοληψίας και τις υπολογιζόμενες συγκεντρώσεις Busulfan υπολογίζεται η AUCtotal με τον κανόνα των τραπεζίων. Το ποσοστό των ασθενών που βρέθηκε εντός ΘΕ ήταν 59.2% ενώ 7.9% βρίσκονταν πάνω από το ΘΕ 900.0-1350 μM*min και 32.9% κάτω από αυτό. Για το ποσοστό των ασθενών που βρέθηκε εκτός ΘΕ πραγματοποιήθηκε εξατομίκευση της δόσης. Το ποσοστό των ασθενών που εισήλθε εντός ΘΕ (900.0-1350 μM*min) μετά την τροποποίηση της χορηγούμενης δόσης ήταν 89.04% ενώ 10.96% % βρίσκονταν πάνω από το ΘΕ 900.0-1350.0 μM*min.
Λαμβάνοντάς υπόψη το χρόνο υστέρησης έγχυσης (lag-time) για τον υπολογισμό της AUC (AUClag), από το σύνολό των 76 ασθενών που έλαβαν μέρος στη μελέτη ένα ποσοστό 42.1% βρίσκονται εντός του ΘΕ 900.0-1350.0 μM*min, το 7.9% βρίσκονται πάνω από το ΘΕ και 50% βρίσκεται κάτω από το ΘΕ, ενώ το ποσοστό των ασθενών που βρίσκονται εντός ΘΕ μετά την τροποποίηση της δόσης αυξάνει σε 89.0% με το 4.1% κάτω από το ΘΕ 900.0-1350.0 μM*min και το 6.9% να βρίσκεται πάνω αυτό. Σε κάθε περίπτωση μετά την εξατομίκευση της δόσης όλοι οι ασθενείς βρίσκονται κάτω από το ανώτερο τοξικό επίπεδο των 1500.0 μΜ* min με βάση το διευρυμένο ΘΕ 900.0-1500.0 μΜ*min, ανεξάρτητα από τον τρόπο υπολογισμού της AUC (με ή χωρίς τη συνεισφορά του lagtime).
Από την παρούσα μελέτη προέκυψε ότι όταν λαμβάνεται υπόψη ο χρόνος υστέρησης έγχυσης οι υπολογιζόμενες τιμές AUClag είναι μικρότερες σε σύγκριση με αυτές που υπολογίζονται χωρίς το χρόνο υστέρησης, AUCnolag. Η χρήση του AUClag είναι πιο ευαίσθητη στoν εντοπισμό των ασθενών που βρίσκονται σε υποθεραπευτικά επίπεδα (AUC<900 μM*min) ενώ δεν επηρεάζεται σημαντικά ο αριθμός των ασθενών που βρίσκονται πάνω από ΘΕ (AUC>1350 μM*min). Παράλληλα, κρίνεται απαραίτητη η διόρθωση της δόσης με βάση το περιορισμένο ΘΕ (900
Στο πέμπτο κεφάλαιο της παρούσας διατριβής τα δεδομένα συγκέντρωσης – χρόνου, λαμβάνοντάς υπόψη το χρόνο υστέρησης, χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη ενός πληθυσμιακού ΦΚ μοντέλου με τη χρήση των μοντέλων μεικτών επιδράσεων (ΝΟΝΜΕΜ).
Το μοντέλο που περιέγραψε καλύτερα τα δεδομένα ήταν το διδιαμερισματικό μοντέλο με πρωταξική κινητική απομάκρυνσης. Οι ΦΚ παράμετροι προς εκτίμηση ήταν η CL, Vc, Vp και Q. Η διατομική μεταβλητότητα εκτιμήθηκε για τις 2 πρώτες παραμέτρους, ενώ παρατηρήθηκε σημαντική συσχέτιση μεταξύ της κάθαρσης (CL) και του όγκου κατανομής στο κεντρικό διαμέρισμα (Vc). Το μοντέλο σφάλματος ήταν το συνδυαστικό. Σημαντική επίδραση στην καλή προσαρμογή των δεδομένων είχε ο συνδυασμός του βάρος και της ηλικίας ως συμμεταβλητές στη CL και το βάρος στον Vc. Το μοντέλο αξιολογήθηκε ως προς την προσαρμογή του στα δεδομένα (διαγράμματα καλής προσαρμογής), της σταθερότητας του (bootstrap) και τις προβλεπτικές του δυνατότητες (VPC plot) και θεωρήθηκε κατάλληλο για την περιγραφή της ΦΚ του BU στους παιδιατρικούς ασθενείς.
Οι post hoc εκτιμήσεις των εξατομικευμένων ΦΚ παραμέτρων για κάθε ασθενή χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση της παραμέτρου AUC και στη συνέχεια για την εξατομίκευση της δόσης. Στη συνέχεια συγκρίθηκε το ποσοστό των ασθενών που βρίσκονταν εντός ΘΕ όταν η AUC υπολογίζεται με τη μέθοδο των τραπεζίων (AUCtrapezoidal-lagtime) και το ποσοστό των ασθενών με τη χρήση της πληθυσμιακής μοντελοποίησης (AUCBaeysian). Το ποσοστό των ασθενών με την μέθοδο των τραπεζίων που έχει ληφθεί υπόψη ο χρόνος υστέρησης διαφέρει λίγο από αυτή της Μπαεσιανής μεθόδου, και πιο συγκεκριμένα με τη Μπαεσιανή εξατομίκευση μεγαλύτερο ποσοστό ασθενών είναι εντός ΘΕ (44.7%) μετά την πρώτη έγχυση, σε σχέση με αυτό των τραπεζίων που εμπεριέχει το lagtime και είναι 42.1%.
Επιπλέον, και για την διερεύνηση του καλύτερου δειγματοληπτικού σχήματος (λιγότερα σημεία δειγματοληψίας), ακολούθησε η σύγκριση του ποσοστού των ασθενών που είναι εντός ΘΕ (900.0-1350.0μM*min) με βάση την Μπαεσιανή εξατομίκευση λαμβάνοντας υπόψη το δειγματοληπτικό σχήμα της μελέτης, σε σχέση με μικρότερα δειγματοληπτικά σχήματα όπου έχει αφαιρεθεί 1, 2 και 3 δείγματα από το αρχικό δειγματοληπτικό σχήμα. Από τη σύγκριση προέκυψε ότι πληθυσμιακό ΦΚ μοντέλο που αναπτύχθηκε θα μπορούσε να εκτιμήσει σωστά την AUC με την posthoc μέθοδο στην περίπτωση που έχει αφαιρεθεί το σημείο αμέσως μετά το τέλος της έγχυσης καθώς τα ποσοστά των ασθενών που βρίσκονται εντός ΘΕ δεν διαφέρουν συγκριτικά με αυτά της μεθόδου των τραπεζίων όταν λαμβάνεται ο χρόνος υστέρησης και με αυτό δειγματοληπτικού σχήματος 1 μετά από posthoc εκτίμηση.
Συμπερασματικά από την παρούσα μελέτη προκύπτει ότι:
• Η βιο-αναλυτική μέθοδος που αναπτύχθηκε είναι πλήρως εκλεκτική και ακριβής με τις τιμές τις εντός- και μεταξύ- εργαστηριακών ημερών ακρίβειας και πιστότητας να μην ξεπερνούν το 6.3%. Ταχεία, επαναλήψιμη, με όριο ανίχνευσης και ποσοτικοποίησης που επιτρέπουν τον προσδιορισμό των χαμηλών συγκεντρώσεων της βουσουλφάνης στο αίμα και σχετικά μικρό κόστος.
• Κατά την εφαρμογή θεραπευτικής παρακολούθησης και εξατομίκευσης της δοσολογίας της BU σε παιδιατρικούς ασθενείς όταν λαμβάνεται υπόψη ο χρόνος υστέρησης έγχυσης οι υπολογιζόμενες τιμές AUC είναι μικρότερες σε σύγκριση με αυτές που υπολογίζονται χωρίς το χρόνο υστέρησης, και η χρήση του AUClag είναι πιο ευαίσθητη στoν εντοπισμό των ασθενών που βρίσκονται σε υποθεραπευτικά επίπεδα (AUC<900 μM*min) ενώ δεν επηρεάζεται σημαντικά ο αριθμός των ασθενών που βρίσκονται πάνω από ΘΕ (AUC>1350 μM*min).
• Παράλληλα, κρίνεται απαραίτητη η διόρθωση της δόσης με βάση το περιορισμένο ΘΕ (900• Το πληθυσμιακό ΦΚ μοντέλο που αναπτύχθηκε εκτιμά σωστά τα ποσοστά των ασθενών εντός, πάνω και κάτω από το ΘΕ 900-1350 μM*min σε σύγκριση με την προτεινόμενη στο SPC μέθοδο των τραπεζίων.
• Επιπλέον το πληθυσμιακό ΦΚ μοντέλο με την posthoc μέθοδο μπορεί να εκτιμήσει σωστά την AUC στην περίπτωση που έχει αφαιρεθεί το σημείο αμέσως μετά το τέλος της έγχυσης καθώς τα ποσοστά των ασθενών που βρίσκονται εντός ΘΕ δεν διαφέρουν συγκριτικά με αυτά της μεθόδου των τραπεζίων όταν λαμβάνεται ο χρόνος υστέρησης και με αυτό του αρχικού δειγματοληπτικού σχήματος μετά από posthoc εκτίμηση.
