6-MP代谢过程中涉及多种催化酶，编码这些酶的基因变异所致酶活性改变影响其药理作用。TPMT是目前研究最多的6-MP代谢相关酶，TPMT活性在人群中具有显著个体差异，并且TPMT活性与6-MP代谢密切相关。TPMT可以使6-MP甲基化，是调节6-MP代谢的重要催化酶。TPMT活性降低导致6-TIMP及其下游代谢产物6-TGN增加，从而发挥对白血病细胞的杀伤作用，以及对造血功能的抑制作用。 TPMT主要有4种基因突变型，包括 TPMT*3 A、 TPMT*3 C、 TPMT*2及 TPMT*3 B。而前3种 TPMT基因突变型可导致蛋白不稳定和TPMT降解增强，并与90%的TPMT活性降低有关，是最常见的导致TPMT失活的基因突变，亚裔人群以 TPMT*3 C多见 ^{[ 15 ]}。Higgs等 ^{[ 16 ]}对既往67项针对ALL患者 TMPT基因型和6-MP治疗不良反应的研究进行回顾性系统分析发现，伴2个 TPMT基因突变，即TPMT无活性患者的骨髓不良反应发生率为86%(37/43)。与不伴 TPMT基因突变患者相比，伴1个 TPMT基因杂合突变患者的白细胞减少发生率增加( OR＝4.19，95% CI：3.20～5.48)。研究结果显示，接受北欧儿童血液学和肿瘤学学会(Nordic Society of Pediatric Hematology and Oncology，NOPHO)ALL-92方案治疗的ALL患儿中，伴 TPMT基因杂合突变及TPMT无活性患儿( n＝75)复发率低于不伴 TPMT基因突变患儿( n＝526)[(18±2)%比(7±3)%， P＝0.03]，但是生存率(90%比90%， P＝0.82)，第二肿瘤发生率没有显著改善(5%比2%， P＝0.07) ^{[ 17 ]}。这可能与 TMPT基因杂合突变患儿红细胞内6-TGN水平增高有关。研究发现，与ALL-92方案( n＝75)相比，接受减低初始剂量6-MP(由75 mg/m ²减低至50 mg/m ²)治疗的伴 TMPT基因杂合突变患儿( n＝56)的第二肿瘤发生率降低(5%比0， P＝0.03) ，但是复发率升高[6.7%(95% CI：2.9%～15.5%)比19.7%(95% CI：11.6%～33.3%), P＝0.03]^{[ 18 ]}。如何维持TPMT低活性ALL患儿较低的复发率，并降低其第二肿瘤发生率是目前研究的难点，有待进一步深入探讨。

仅 TPMT基因多态性并不能完全解释6-MP相关不良反应的个体差异。有研究结果表明，225例中国汉族健康人群中，仅6例为 TPMT*3 C杂合子，汉族健康人群 TPMT基因突变频率仅为1.33%(6/450) ^{[ 19 ]}，低于欧美国家(5%～10%) ^{[ 20 ]}。并且研究发现，部分TPMT活性正常的ALL患儿仍然可能发生6-MP相关不良反应 ^{[ 4 ]}。最近，全基因组关联研究(genome-wide association studies，GWAS)结果表明，Nudix水解酶超家族成员 NUDT15错义突变c.415C>T(rs116855232)与6-MP不良反应显著相关( P<0.001) ^{[ 21 ]}，而且东亚人群的rs116855232突变频率高(9.8%) ^{[ 21 ]}。NUDT15是针对细胞内DNA损伤的保护机制之一，其可以使6-MP的代谢产物去磷酸化，从而阻止其插入DNA链。研究发现，经6-MP处理后， NUDT15基因敲除人淋巴细胞中TGTP、DNA-TG水平均显著高于人淋巴细胞( P<0.05) ^{[ 22 ]}。这表明，在 NUDT15基因敲除人淋巴细胞中6-MP代谢向TGTP偏移。同样， NUDT15基因突变使NUDT15活性降低，6-TGTP、6-dTGTP水平增高，从而导致ALL患儿6-MP相关骨髓抑制增强 ^{[ 6 ]}。因此，NUDT15低活性ALL患儿在接受标准剂量6-MP治疗时严重骨髓不良反应发生率更高，在NUDT15低活性ALL患儿接受6-MP治疗过程中临床医师应特别注意预防骨髓不良反应。

目前，文献报道， NUDT15基因突变多达19种 ^{[ 5 ]}，其中研究最为广泛的3号外显子突变c．415C>T(rs116855232)，根据其突变情况分为野生型(C/C)、杂合型(C/T)及纯合型(T/T)。韩勇等 ^{[ 23 ]}纳入105例中国ALL患儿，对与6-MP药物代谢有关的3种基因突变 NUDT15 rs116855232、 TPMT rs1142345及核苷三磷酸(inosine triphosphatase， ITPA)rs11273540进行比较的研究发现， NUDT15 rs116855232基因突变是ALL患儿白细胞减少[白细胞计数(white blood cell count，WBC)<2.0×10 ⁹/L]的重要标志( OR＝3.62，95% CI：1.377～9.501， P＝0.009)。韩国一项纳入182例维持治疗期ALL患儿的研究发现，与NUDT15中等活性组( n＝46)及正常活性组( n＝131)相比，NUDT15低活性组( n＝5)患儿第1年治疗中断时间最长(30 d比16 d比169 d， P<0.01)，也表现出较长的白细胞减少时间(92 d比59 d比131 d， P<0.01)，并且低活性组6-TGN水平与6-MP剂量比值最低(13.3±7.5比14.7±9.1比4.4±2.7， P<0.001) ^{[ 4 ]}。此外，日本一项关于6-MP不良反应的研究发现， NUDT15基因突变与ALL患儿维持治疗期肝功能损伤相关 ^{[ 21 ]}。综上，鉴于 NUDT15基因型与东亚人群的6-MP耐受剂量及不良反应密切相关，在ALL患儿维持治疗期，6-MP用药前有必要进行 NUDT15基因型检测。

6-MP代谢的个体差异也可能涉及其他酶，其中ITPA是研究热点之一。ITPA活性缺乏可导致患儿6-巯基次黄嘌呤核苷三磷酸(6-thio-inosinetriphosphate，6-TITP)毒性蓄积，进而产生骨髓抑制，其中亚洲人群的 ITPA 94C>A基因突变频率高达15% ^{[ 24 ]}。但是，目前 ITPA基因多态性与6-MP的耐受剂量及其诱导的不良反应之间的关系尚存争议 ^{[ 23 , 25 ]}。这一方面可能和各队列研究纳入的人群不同，也可能和回顾性研究数据采集不够准确有关，但至少可以认为与 TPMT、 NUDT15基因突变相比， ITPA 94C>A基因突变对ALL患儿6-MP耐受剂量的影响较小。脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶(apyrimidinic endodeoxyribonuclease，APEX)1是DNA损伤修复的DNA碱基切除修复(base excision repair，BER)途径中的主要酶。韩国一项关于儿童ALL的研究发现， APEX1 rs2307486基因突变增加了ALL患儿发生6-MP相关早期中性粒细胞缺乏的风险( OR＝3.44， P＝0.02) ^{[ 26 ]}。也有文献报道，ATP结合盒转运蛋白超家族(ATP-binding cassette transporter family class， ABC) C4基因多态性与6-MP不良反应有关 ^{[ 20 ]}。但是这些基因与6-MP的耐受剂量及其不良反应的相关性，均需更大规模的队列研究进一步验证。

6-MP的代谢具有显著个体差异，根据个体 TPMT或者 NUDT15等基因型调整6-MP剂量已经显现出一定优势。在治疗前进行 TPMT及 NUDT15重要基因突变位点检测十分必要，可以精确指导6-MP初始剂量。

2018年，临床药物遗传学执行联合会(Clinical Pharmacogenetics Implementation Consortium，CPIC)为伴 TPMT和(或) NUDT15基因突变ALL患儿提供了6-MP剂量的详细指导 ^{[ 28 ]}( 表1 )。对于伴2个丧失功能的 TPMT基因纯合突变ALL患儿，由于其6-TGN水平高，若给予常规剂量6-MP，则存在严重骨髓抑制风险。而对于伴 TPMT基因杂合突变患儿的6-MP耐受剂量目前尚无共识。尽管在伴 TPMT基因杂合突变患儿中，6-MP的代谢产物6-TGN水平比不伴该基因杂合突变高，但是仅伴 TPMT基因杂合突变者，不能耐受全剂量6-MP。这可能与其更低的6-MMPN水平有关(6-MMPN是嘌呤从头合成途径的抑制剂)。

NUDT15 c．415C>T(rs116855232)基因突变是目前研究最为广泛的6-MP不良反应相关基因突变，该基因突变在东亚地区人群中突变频率最高(9.8%)，可使其所编码NUDT15活性丧失，从而产生严重的骨髓抑制。伴 NUDT15 rs116855232纯合突变的ALL患儿仅能耐受6-MP标准剂量的8.3%，而伴杂合突变和野生型患儿分别是63.0%和83.5% ^{[ 21 ]}。 NUDT15基因其他变异类型，大部分十分罕见，对临床指导意义不大。有研究者利用成簇规律性间隔短回文重复序列(clustered regularly interspersed short palindromic repeats，CRISPR)-Cas9基因组编辑技术，建立了 NUDT15 ^-/-小鼠模型 ^{[ 29 ]}，在予相同剂量6-MP 20 mg/(kg·d)条件下， NUDT15 ^-/-小鼠( n＝11)比野生型小鼠( n＝10)血液学不良反应更严重，如外周中性粒细胞计数( P＝0.006)、血红蛋白值( P＝0.016)和血小板计数降低( P＝0.016)。研究发现， NUDT15 ^-/-小鼠骨髓组织中6-MP代谢为DNA-TG的效率比野生型小鼠高1.8倍，将 NUDT15 ^-/ ^-小鼠的6-MP剂量调整为1 mg/(kg·d)，其骨髓细胞DNA-TG水平与接受全剂量20 mg/(kg·d) 6-MP野生型小鼠的DNA-TG水平相当( P>0.05)。研究还发现，在没有采用6-MP治疗的情况下，携带白血病致病基因的 NUDT15 ^-/-( n＝14)和野生型小鼠( n＝14)无白血病生存(leukemia-free survival，LFS)率相近( P>0.05)；予低剂量1 mg/(kg·d)的6-MP治疗条件下，野生型小鼠( n＝10)仅出现了疾病进展的延迟，而 NUDT15 ^-/-小鼠( n＝10)未发生白血病。由此推测，在伴 NUDT15基因突变ALL患儿中，合理降低6-MP剂量，不仅可以避免DNA-TG累积所致严重骨髓抑制，同时可能并不影响其抗白血病疗效。

6-MP的半衰期短(1～2 h)，口服后红细胞内6-TGN即可达到稳定浓度。研究发现，红细胞内6-MMPN浓度与6-MP剂量呈正相关关系( P<0.001)，白细胞内DNA-TG与红细胞内6-TGN、6-甲基化MP浓度均呈相关关系( P<0.001) ^{[ 30 ]}。6-MP的代谢产物可以作为6-MP剂量调整的标志物。目前通常使用6-MMPN/6-TGN作为6-MP代谢偏倚(skewed metabolism)的指标，即使在未发生6-MP相关不良反应的情况下，6-MMPN/6-TGN>20被认为是6-MP治疗效率低下 ^{[ 31 , 32 ]}。针对ALL患儿的一项研究结果表明，接受6-MP治疗后，未发生肝不良反应患儿( n＝10)的平均6-MMPN水平显著低于发生肝不良反应者( n＝56)( P＝0.006)；6-MMPN水平>5 000 pmol/8×10 ⁸红细胞时，接受6-MP治疗ALL患儿的肝不良反应发生风险增加(该指标特异度为80%，敏感度为80.4%) ^{[ 33 ]}。发生严重肝不良反应时，通常可以减停6-MP；此外，目前别嘌醇和减低剂量6-MP联合应用于ALL维持治疗期也取得良好的效果。别嘌醇是黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase，XO)抑制剂，对TPMT具有抑制作用，可以使6-MP的代谢向6-TGN方向偏移，从而减少肝不良反应的发生，并增强疗效。2020年，Stuckert等 ^{[ 34 ]}纳入19例发生6-MP代谢偏倚的ALL患儿(即6-MMPN/6-TGN>20，伴肝不良反应患儿的ANC>1 500/μL)，予减低剂量6-MP。初步研究结果显示，联合应用别嘌醇8周后6-MMPN及肝酶水平显著下降，ANC维持在< 1 500/μL。此外，有个案报道显示，可以通过减低剂量6-MP联合别嘌醇减少6-MMP的产生，改善ALL患儿低血糖症状 ^{[ 35 , 36 ]}。

最近，Stine等 ^{[ 37 ]}采用NOPHO ALL2008方案，即6-MP起始剂量为75 mg/(m ²·d)[伴 TPMT基因杂合突变患儿为50 mg/(m ²·d)，TPMT无活性患儿为10 mg/(m ²·d)]治疗918例非高危ALL患儿，测定其维持治疗期DNA-TG及红细胞内6-TGN、6-MMP及甲氨蝶呤多聚谷氨酸(methotrexate polyglutamates，MTXpg)2～6浓度发现，DNA-TG浓度与患儿累积复发率呈负相关关系( HR＝0.81，95% CI：0.67～0.98， P＝0.029)，特别是在微小残留病(minimal residual disease，MRD)呈阳性的患儿中( HR＝0.72，95% CI: 0.67～0.98， P＝0.006 5)；在918例非高危患儿中，9例罹患第二肿瘤[第二肿瘤发生中位时间为840 d(561～1 630 d)]，而第二肿瘤的发生与DNA-TGN水平无关( HR＝1.05，95% CI：0.75～1.5; P＝0.80)。DNA-TG水平与ALL患儿生存率呈正相关关系，但尚无明确截断值，而且目前尚无随机对照临床试验结果支持可通过检测6-MP代谢产物(DNA-TG)调整6-MP剂量。6-MP的治疗时间长达2～3年，治疗过程中6-MP代谢产物监测为6-MP的剂量调整提供依据，并可能改善ALL患儿预后。