farmakogenetika in osebna medicina do klinične...
TRANSCRIPT
prof. dr. Vita Dolžan, dr. med.
Farmakogenetika in osebna medicina
- od genetskega testiranja do klinične prakse
Laboratorij za farmakogenetiko, Inštitut za biokemijo Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani
Genomika in osebna medicina
Ginsburg & Willard, Translational Research 2009
•ustrezen odmerek •ustreznega zdravila
•ob ustrezni indikaciji
•za določenega bolnika
•ob pravem času
Osebna medicina uporablja genomske pristope za
• preprečevanje
• presejanje in zgodnjo diagnostiko
• učinkovito zdravljenje
2
Dovzetnost Presejanje Diagnoza Prognoza Farmakogenomika
Bre
me b
ole
zn
i
Str
ošek
Tveganje Klinični znaki in progres Predsimpto-
matski potek
VARIABILNOST ODZIVA NA ZDRAVILA: Prepreka učinkovitemu zdravljenju
Dober odgovor
Ni odgovora
Neželeni učinki
Predpisovanje zdravil temelji na: - znakih in simptomih bolezni - pričakovanem odzivu
3
Interindividualna variabilnost odziva na zdravila
Bolezen Skupina zdravil Delež neodzivnikov Astma beta-agonisti 40-75% Shizofrenija antipsihotiki 25-75% Depresija SSRIs, triciklični AD 20-40% Revmat. artritis temeljna zdravila 30-60% Diabetes peroralni antidiabetiki 50% Hipertenzija antihipertenzivi 30%
• Bolnišnični sprejemi v ZDA: 2 milijona/leto zaradi ADR (Norton, 2001)
• ZDA: 100,000 smrti/leto zaradi ADR (Lazarou, 1998)
• VB: ADR pri 1/7 hospitaliziranih bolnikov: diuretiki, opiatni analgetiki in antikoagulanti. Polovico ADR bi se dalo preprečiti (Davies, 2009)
• Brvar in sod., 2010: 3.7 % urgentnih sprejemov zaradi ADR
4
Variabilnost odziva
na zdravljenje
Genetski dejavniki
• encimi
• prenašalci
• tarče zdravil
Okoljski dejavniki
• zdravila (interakcije)
• hrana, kajenje
• onesnaženje
•življensko okolje (stres)
Biološki dejavniki
• spol, starost
• telesna zgradba
• obolenja
• fiziologija
• hormoni
Zdravilo
• odmerek
• sodelovanje
FARMAKOGENETIKA 5
RAZLIČEN ODZIV NA ZDRAVILO
variabilnost odziva na zdravilo
NEODZIVNOST UČINKOVITO ZDRAVLJENJE TOKSIČNOST
variabilnost plazemskih
koncentracij
Farmakodinamika Farmakokinetika
Tarče zdravil in njihovih
signalnih poti
Prenašalci zdravila
ABC in SLC transporterji
GENSKA
VARIABILNOST
Encimi vključeni v
metabolizem zdravil
1. (CYP) in 2. faza presnove
6
• genetski polimorfizem vpliva na funkcijo encima in je pogost v populaciji
učinkovitost zdravljenja
• gre za zdravila z ozko terapevtsko širino
napoved / prilagoditev odmerka
• možni neželeni učinki in toksičnost
izbira bolj primernega zdravila
Kdaj so farmakogenetski polimorfizmi pomembni?
Farmakogenetika zdravljenja s tamoksifenom Farmakogenetika zdravljenja z antipsihotiki in antidepresivi
Farmakogenetika zdravljenja z varfarinom Farmakogenetika zdravljenja s klopidogrelom
Farmakogenetika zdravljenja revmatoidnega artritisa Farmakogenetika zdravljenja raka
CYP2C9 • 20 % vseh CYP v jetrih
• presnavlja 10-20 % klinično pomembnih zdravil1: S - varfarin, fenitoin, NSAID, statini, sulfonilsečnine, losartan... Inhibitorji: flukonazol, izoniazid, lovastatin, amiodaron Induktorji: rifampin, barbiturati
Aleli2 polimorfizem encimska frekvenca pri aktivnost Slovencih3
CYP2C9*1 normalna 81,5 % CYP2C9*2 R144C zmanjšana 12,2 % CYP2C9*3 I359L zmanjšana 6,3 %
1 http://www.georgetown.edu/departments/pharmacology/davetab.html 2 http://www.ki.se/CYPalleles/ 3 Herman et al, Zdrav Vestn 2003
8
Kaminsky & Zhang, 1997
S-warfarin- • 60-70 % antikoagulantnega učinka • CYP2C9
R-varfarin- • 30-40 % antikoagulantnega učinka • CYP1A2, CYP2C19, CYP3A4
CYP2C9, presnova in vzdrževalni odmerki varfarina
Herman et al, Pharmacogenomics J 2005
Varfarin inhibira cikel vitamina K
Polimorfizmi VKORC1 določajo občutljivost tarčnega encima za varfarin
FDA: 01/22/ 2010 dopolnjen povzetek glavnih značilnosti zdravila za varfarin
• Informacija o genotipu CYP2C9 in VKORC1 pomaga pri izbiri začetnega odmerka (Tabela 5 )
•Pri vseh bolnikih je potrebno nadaljnje prilagajanje odmerka glede na vrednosti PT/INR.
Genotipizacija CYP2C9 in VKORC1: priporočena, a ne zahtevana
11
FDA: 16/08/ 2007 dopolnjen povzetek glavnih značilnosti zdravila za varfarin
FDA: 17/09/ 2007 odobren prvi genetski test za varfarin Nanosphere Verigene Warfarin Metabolism Nucleic Acid Test
Prospektivne študije: genotipu prilagojeno odmerjanje v uvajalnem obdobju skrajša
čas do tarčnega INR in zniža število ADR algoritmi za odmerjanje varfarina
12
CYP2D6 • 2-5 % vseh P450 v jetrih; možgani: korteks, hipokampus, cerebellum
•zelo polimorfen; > 130 alelov • SNP, insercije/delecije, delecije gena, duplikacije gena
http://www.se/CYPalleles/
delecije gena
duplikacije gena
SNP, insercije/delecije
13
UM – ultrahitri metabolizatorji (ultrarapid m.) ( duplikacija gena: 2-13 kopij) 1-2% bele rase, 1% Slovencev* 3.5-7% Špancev, 29% Etiopijcev
EM – hitri metabolizatorji (extensive m.) 2 aktivna alela
IM – vmesni metabolizatorji (intermediate m.) 1 manj aktiven & 1 neaktiven alel
PM – slabi metabolizatorji (poor m.) 2 neaktivna alela 5-10% bele rase, 7% Slovencev*
N
HH
C
NH2+
NH2
CYP2D6: genotip / fenotip
aktivni aleli
*1, *2, *35
neaktivni aleli (*0)
*3, *4, *5, *6, *7, *8, *12,
*13, *14, *15, *16, *18,
*19, *20, *21, *38 ....
aleli z duplikacijo gena
*1x2, *2x2, *4x2
manj aktivni aleli
*9, *10, *17, *41
* Dolžan V in sod. 1995 14
Fenotipizacija ali genotipizacija?
• Fenotipizacija (vpliv genotipa in ostalih dejavnikov)
– Preiskovanca obremenimo z učinkovino, ki se presnavlja izključno preko
preučevanega encima
-Zbiramo vzorce krvi (plazma) / urina
- v eni točki ali v odvisnosti od časa
- Farmakokinetična analiza učinkovine / presnovka
- Razmerje koncentracij presnovka / učinkovine je merilo za hitrost presnove
preko določenega P450
• Genotipizacija (samo vpliv genotipa)
– Odvzamemo vzorev krvi (> 1 ml), sline ali bukalni bris
– Izoliramo jedrno DNA
-Specifične odseke DNA pomnožimo z verižno reakcijo polimerrizacije (PCR _
polymerase chain reaction)
- Detekcija sprememb v nukleotidnem zaporedju (v realnem času, z
restrikcijsko analizo, s sekvenčno analizo)
CYP2D6
• presnova > 30 zdravil: antidepresivi, antipsihotiki, antiepileptiki, antiaritmiki... • aktivacija kodeina, tramadola, oksikodona, tamoksifena,
• prehitra presnova
• neučinkovitost
običajnih odmerkov
• toksičnost pro-zdravil
• prepočasna presnova
• povečano tveganje za
ADR ob običajnih
odmerkih
• neučinkovitost
pro-zdravil
EM: 10 – 200X hitrejša hidroksilacija kot PM
16
0
50
100
150
200
Prilagoditev odmerkov antidepresivov in antipsihotikov glede na genotip CYP2D6
%
s
tandard
nega o
dm
erk
a
UM
EM
IM
PM
Kirchheiner et al., Mol Psychiatry 2004 17
Meta analiza (2010) • analitična zanesljivost (analitical validity) farmakogenetskih testov je zelo dobra • ni zadostnih dokazov o klinični zanesljivosti (clinical validity) in uporabnosti (clinical utility) • obstajajo zadovoljivi dokazi glede povečanega tveganja za EPS pri PM za CYP2D6 • genetsko testiranje CYP2D6 ni imelo signifikanega vpliva na odgovor na zdravljenje
•Zaključek: "The potential benefit of CYP450 testing is
therefore still uncertain and it would be premature to
recommend the use of pharmacogenetic testing for adults with schizophrenia.“
Testiranje CYP2D6 v psihiatriji – kaj kaže klinična praksa
18
Signalna pot serotonina in dopamina
Serotonergičen nevron
Serotoninski
transporter SLC6A4
(SERT ali 5-HTT) 5-HTTLPR*La/Lg/S
serotoninski
receptor A1 5-HTR1A C-1019G
G-protein
GNB3 C825T
dopaminski receptor DRD2 C1167G (Ser311Cys)
19
Alela S (P=0,022) in S + Lg (p=0,004) - boljši odgovor na zdravljenje z antipsihotiki
CYP2D6 in aktivacija tamoksifena
Jin, Y. et al. J Natl Cancer Inst 2005;97:30-39 CP1229323-3
Genotip CYP2D6 in
plazemske koncentracije endoksifena
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Wt/Wt Wt/*4 *4/*4
Jin Y et al: J Natl Cancer Inst 97:30, 2005
CYP2D6*4 (najpogostejši nefunkcionalni alel pri PM)
P<0.001, r2=0.24
Plasma
Endoxifen
(nM)
0
20
40
60
80
100
0 2 4 6 8 10 12
%
Years after randomization
Genotip CYP2D6 in preživetje brez relapsa (relapse-free survival) pri bolnicah s Ca dojke na tamoksifenu
CYP2D6 WT/WT
CYP2D6 *4/WT
P=0.020
CYP2D6 *4/*4
Goetz et al J Clin Oncol. 2005;23(36):9312-8.
Inhibition of CYP2D6 Affects Endoxifen Concentrations
0
20
40
60
80
100
120
140
Jin Y et al: J Natl Cancer Inst 97:30, 2005
Wt/Wt, no
inhibitor
Venlafaxine Sertraline Paroxetine *4/*4, no
inhibitor
Plasma
Endoxifen
(nM)
CYP2C19
• presnavlja / inaktivira 5 % klinično pomembnih zdravil: inhibitorji protonske črpalke, antiepileptiki, antidepresivi • aktivacija klopidogrela • inhibitorji: kloramfenikol, cimetidin, ketokonazol, omeprazol.... • inducers: karbamazepin, prednizon, rifampicin
aleli polimorfizmi encimska frekvenca pri aktivnost Slovencih CYP2C19*1 - - normalna CYP2C19*2 19154G>A splice defect neaktiven 15,9 % CYP2C19*3 17948G>A W212X neaktiven 0,4 % CYP2C19*17 -806C>T prepisovanje povečana 17 % Swedish
PMs: 3-5% Kavkazijcev, 15-20 % Azijcev
http://www.ki.se/CYPalleles/ http://www.georgetown.edu/departments/pharmacology/davetab.html
CYP2C19 in inhibitorji protonske črpalke
• Hitrejše celjenje želodčnih razjed in bolj uspešna eradikacijska terapija pri PM za CYP2C19
% ozdravitve Hitri metabolizatorji (EM) 28.6%
Vmesni metabolizatorji (IM) 60%
Slabi metabolizatorji (PM) 100%
CYP2C19 in klopidogrel
Carriers: at least one variant allele: *2, *3, *4, *5, *8 (IM + PM) *Outcome: a composite death from cardiovascular causes, myocardial infarction or stroke
Mega et al, N Engl J Med 2008
PM: two reduced function alleles
IM: one reduced function allele
EM: no variant allele
UM: one or two *17
“The FDA is aware of published reports that clopidogrel (marketed as Plavix) is less
effective in some patients than it is in others.
Differences in effectiveness may be due to genetic differences in the way the body
metabolizes clopidogrel, or that using certain other drugs with clopidogrel can
interfere with how the body metabolizes clopidogrel.“
label update approved on 05/06/2011 (PDF) for PLAVIX, NDA no. 020839
32
Clinical Pharmacogenetics Implementation Consortium Guidelines
...” to provide guidance to clinicians so that pharmacogenetic tests can be used in
the clinic...”
current list of gene/drug pairs with CPIC guidelines. > 65 zdravil
http://www.pharmgkb.org/contributors/consortia/cpic_profile.jsp
Kateri odmerek je pravi za tvojega bolnika?
Personalizacija farmakoterapije
Prej:
En odmerek za vse Sedaj in v prihodnje:
odmerjanje na podlagi genotipa