Farmacogenomicasi

terapiaindividualizata

Conf. Dr. Georgiana Tauser

Fenotip :

responsivitatea la medicament

Scurt istoric“individualitatea biochimică” - Sir Archibald Garrod –

“Inborn Factors of Disease (1909);

Arno Motulsky - părintele farmacogeneticii –

“Drug Reactions, Enzymes and Biochemical Genetics”

(Journal of The American Medical Association, 1957);

Conceptul de farmacogenetică - Friedrich Vogel –

“Moderne problem der humangenetik” (1959)

Prima monografie - Werner Kalow

“Pharmacogenetics: Heredity and the Response to Drugs” (1962)

Sensibilitatea la succinilcolină.

gena pentru butirilcolinesterază (BCHE) / cromosomul 3q21-26.

1: 3000 populaţia europeană = homozigotă pentru o alelă mutantă

(Asp70Gly) apnee prelungita

Hipertermia malignă

afecţiune monogenică cu transmitere dominant-autosomală

gena RYR1 (cromosomul 19q13.1-13.2): canal ionic de calciu

anestezice inhalatorii: Halotan

Incidenţa bolii : copii = 1: 12000, adulţi = 1: 100.000.

Polimorfismul acetilării

Acetilatorii lenţi

Homozigoţi NAT2 (N-acetiltransferaza) alela nefunctionala

prevalența: 52% caucazieni; 17% japonezi

terapie standard isoniazidă HIN conc plasmatică

neuropatie periferică, toxică

acetilatorii lenţi expuşi la arilamine cancerigene (benzidina)

incidenta cancerului de vezică,

riscul cancerului de sân / femei fumătoare postmenopauză

Acetilatorii rapizi

eşecuri ale terapiei cu isoniazidă;

doză mai mare de hidralazină pentru controlul tensiunii arteriale.

25% pacienți tratați cu beta-blocante intoleranța la medicament

25-40% pacienți schizofrenici = refractari la primul neuroleptic;

10-20% schizofreni responsivi - ADR semnificative clinic

sindrom extrapiramidal, sedare, creștere ponderală

Antidepresive : doza terapeutica identica variatii 40 de ori Cmax

Factorii genetici 15-30% → 90% din variabilitatea

răspunsului clinic la terapie

Abordarea actuală “trial-and error” :

3 milioane de prescripții anuale ineficace terapeutic

FDA –2005 – BiDil (isosorbid dinitrat + hidralazină) indicat

pacientilor afro-americani cu insuficienta cardiaca cronica

FDA : Bucindolol beta-blocant ADRB1, selectiv Arg389

Farmacogenetica si Farmacogenomica

FARMACOGENETICA - variațiile individuale determinate

genetic în răspunsul la medicamente:

variații monogenice în metabolizarea medicamentelor

FARMACOGENOMICA – relatia dintre responsivitatea la

medicament și analiza expresiei întregului genom uman,

atât în cazul medicamentelor deja utilizate în terapeutică,

cât și a celor aflate în faza de dezvoltare clinică

Farmacogenomica - interacțiunea complexă

medicamente profilul expresiei genomului

uman (“genom-wide screening)

manieră sistemică și integratoare

determinismul multigenic și plurifactorial

al căilor patogenice și al responsivității la

medicație.

Farmacogenomica

tehnologiile genomice, transcriptomica, proteomica,

metabolomica și bioinformatica

validarea analitica și clinica a noi biomarkeri predictivi ai

răspunsului la medicamente

personalizarea medicației pe baza markerilor genomici

specifici pacientului și afecțiunii sale

accesibilitatea tehnicilor genomice

catalogarea datelor genomice și clinice

corelația dintre polimorfismele genetice din

căi patogenice și variația răspunsului la medicamente

baze de date

“Pharmacogenetics and Pharmacogenomics Knowledge Base”

„Connectivity Map”

Farmacogenomica = oportunitate esențială / medicina

personalizată si predictiva

„Innovation-Stagnation: Challenge and Opportunity on the critical

path to new medicines” (FDA, 2004)

“Roadmap to 2010“ (EMEA, 2004)

“Guidance for Industry: Pharmacogenomic Data Submissions” (2004),

“Voluntary Genomic Data Submission (VGDS)”,

“EMEA/ FDA Technical Reports (2008) on ICH topic E15 definitions

for genomic biomarkers, pharmaco-genomics, pharmacogenetics,

genomic data and sample coding categories”

MEDICINA GENOMICĂ

ȘI A SISTEMELOR

Medicina celor 5P:

personalizată,

predictivă,

profilactică,

prospectivă,

participativă.

Matching the right drug to the right patient

at the right time

card “ADN chip” sau un “card farmacogenomic”

afecțiunile cronice, incurabile și/sau recurente :

polimedicație,

complianță redusă la tratamente,

diminuarea calității vieții,

costuri ridicate pentru sistemele de sănătate;

medicamente cu indice terapeutic îngust ;

medicamente asociate cu reacții adverse severe, care

impun costuri ridicate de spitalizare;

medicamente cu beneficiu clinic foarte ridicat, scumpe

și pentru care se pot dezvolta teste diagnostice înalt

predictive.

DIRECȚII DE CERCETARE IN FARMACOGENETICĂ

regimurile terapeutice standard

paradigma clasica: “trial and error”

“one dose fits all”,

absența biomarkerilor genetici predictivi pentru

eficacitatea și toxicitatea medicației

perioade lungi de ajustare și optimizare a dozelor

terapeutice;

reconsiderarea post-fază II a dezvoltării unor medicamente sau

asocieri terapeutice, care sunt eficace pentru un segment

predictibil al populației de pacienți, însă care au eșuat în

demonstrarea unui beneficiu terapeutic pentru întreaga cohortă

de pacienți ce au satisfăcut ințial criteriile de includere în

studiul clinic;

astfel se protejează/exclud în fazele III și IV potențialii pacienți

non-responsivi sau cu risc de reacții adverse la medicație;

Farmacogenomica :

identificarea și validarea markerilor farmacogenomici

stratificarea pacienților

design-ul trialurilor clinice prospective

includerea în studii clinice faza III numai a subgrupului

responsiv la intervenția farmacologică, excluzand pacienții al

căror genotip este predictibil pentru risc crescut ADR

farmacovigilența

monitorizarea și managementul SUSAR, nedecelabile în fazele

anterioare ale testărilor clinice datorită incidenței foarte scăzute

Trialuri clinice prospective, în derulare, al căror design

este fundamentat pe farmacogenomică:

Studiul IDANAT2 (“Isoniazid Dose Adjustment According to NAT2

Genotype”), inițiat în Europa din 2008, urmărește evaluarea

comparativă a eficacității și hepatotoxicității izoniazidei

administrate în doze diferențiate în funcție de statusul metabolizator

al pacienților;

Studiul de fază II (America de Nord) proiectat pe baza genotipului

timidilat sintazei TYMS TSER /cancer rectal

Studiu de fază III pentru compararea eficacității Rosiglitazonei la

pacienți Alzheimer, stratificați în 2 loturi în funcție de prezența sau

absența variantei alelice APOE4;

Studii prospective pentru Lapatinib (TYKERB), indicat în cancerul de

sân metastatic care hiperexprimă Her2/ErbB2 și care a dobândit

chimiorezistență la terapia anterioară cu antracicline, taxani și

trastuzumab, pentru identificarea biomarkerilor farmacogenomici

asociați rezistenței.

Boli farmacogenetice

Sindromul deficienței dihidropirimidin dehidrogenazei

variabilitatea interindividuală largă - farmacocinetica

fereastră terapeutică îngustă

DPD - catabolizarea hepatică > 95% din doza

fluoropirimidinelor (5-FU, Capecitabina)

Pacienții cu deficiență enzimatică parțială a DPD

ADR acute digestive și hematologice de grad 3/ 4 la terapia

cu doze standard de fluoropirimidine

scurtarea duratei de supraviețuire

Deficiența completă a DPD tulburări neurologice fatale

Sindromul deficienței parțiale sau totale a DPD

transmis autozomal recesiv

0.5% → 3-5% dintre caucazieni.

gena DPYD - înalt polimorfică (peste 40 mutații)

Gena

CYP450

(locus)

Varianta alelică/ Consecințe funcționale

ale mutației genice

Medicamente-substrat

(cale metabolică majoră)

Corelații farmacogenetice

CYP2D6

(22q13.1)

proteine CYP2D6

nefuncționale

-CYP2D6*4

1846G>A /

Defect de splicing

Alele nule

CYP2D6*4, *3, *5, *6 : >98%

dintre CYP2D6 PM.

(PM= “poor metaboliser”)

Medicamente-test pentru statusul/

fenotipul metabolizator CYP2D6

(UM, EM, IM, PM): Debrisoquina,

Sparteina, Dextrometorfan, Metoprolol,

Tramadol.

Medicamente substrat CYP2D6:

Beta-blocante, Propafenona,

Haloperidol, Risperidona, Imipramina

Fenotipul CYP2D6 PM :

↑ tulburările motorii extrapiramidale

(diskinezie tardivă), la antipsihotice;

↑ (5x) reacțiile adverse la Metoprolol;

↑ tuburările vasomotorii, Tamoxifen.

CYP2C19

(10q24)

CYP2C19*2

19154G>A

(defect de

matisare)

CYP2C19*3

17948G>A /

Trp212stop

fenotip slab metabolizator

(PM) la mefenitoina,

clopidogrel, inhibitori ai

pompei protonice.

Fenotipul PM (3-5% Ca, 20%

As) se asociază cu absența

proteinei funcționale

CYP2C19 și rezultă din

genotipul homozigot

CYP2C19*2 și/sau

CYP2C19*3, heterozigot

CYP2C19*2/*3.

S-Mefenitoina,

Inhibitori ai pompei protonice:

(Es)omeprazol, Pantoprazol, Rabeprazol

Antidepresive: Clomipramina,

Citalopram, Amitriptilina

Pacienții cu fenotip PM:

↑ Cmax, ↑AUC ale inhibitorilor de pompă

protonică > CYP2C19*1/*1;

↓ doze (comparativ cu purtătorii alelei

sălbatice CYP2C19*1/*1) pentru a obține

aceeași eficacitate terapeutică

CYP2C19*17

-806C>T

promotor

Fenotip metabolizator

ultrarapid (UM).

Absența efectului antidepresiv al Sertralin,

SSRI, la metabolizatorii ultrarapizi (genotip

CYP2C19*17/*17)

CYP2C9

(10q24)

CYP2C9*2

3608C>T

Arg144Cys

CYP2C9*3

42614A>C

Ile359Leu

↓↓ activitatea enzimatică

(chiar cu până la 90%),

dependent de substrat,

cu semnificație clinică

Homozigoții CYP2C9*3/*3

au fenotip PM

(frecvența 0.3% Ca).

Carrier-ii alelelor CYP2C9*2 și

CYP2C9*3 au incidență crescută a

reacțiilor adverse:

hemoragice la warfarină,

hipoglicemiante la antidiabetice,

ulcerogene la antiinflamatoare

nesteroidiene.

Testul farmacogenetic AmpliChip CYP450 în predicția fenotipului

metabolizator

CLOPIDOGREL, prodrug (CYP2C19) → metabolitul activ R-130964

inhibitor al receptorilor plachetari ADP P2Y12,

profilaxia trombozei arteriale în IMA, stroke.

fenotip UM CYP2C19*17/*17:

conc plasm metabolit activ

riscul accidentelor hemoragice.

Fenotip PM alele nefuncționale CYP2C19*2 (*3, *4, *5)

Eficacitatea antiagregant plachetara a Clopidogrel,

5-45% dintre pacienți.

(ES)OMEPRAZOL - CYP2C19 (> 80% din doză)

PM homozigot CYP2C19*2 sau CYP2C19*3; CYP2C19*2/*3

Cmax și AUC ale inhibitorilor de pompă protonică

Dozele < indivizii cu genotipul sălbatic CYP2C19*1/*1 = EM

SERTRALIN - antidepresiv din clasa inhibitorilor selectivi ai recaptării

serotoninei (SSRI), metabolizat pe calea majoră CYP2C19:

PM riscul reacții adverse : Sdr. serotoninergic (confuzie, tremor,

spasme musculare, hipertermie),

UM genotip CYP2C19*17/*17 absența efectului antidepresiv la

doze standard

NORTRIPTILINĂ - antidepresiv triciclic metabolit activ al

Amitriptilinei - este inactivată sub acțiunea CYP2D6.

Conc plasmatice nortriptilină se corelează cu incidența ADR:

PM (7-10% dintre caucazieni) riscul ADR

UM (3-13 copii genice CYP2D6) = cel mai modest efect

terapeutic antidepresiv la dozele terapeutice standard

Teste farmacogenomice predictive recomandate în prospect

Tamoxifen

NOLVADEX

prodrug

CYP2D6 fenotip CYP2D6 PM :

Cmax Endoxifen

( metabolit activ),

recăderi precoce,

OS, DSF

FDA : AmpliChip 450 - CYP2D6, în

scopul predicției :

eficacității clinice, a riscului ADR,

a interacțiunilor medicamentoase cu

inhibitori puternici ai CYP2D6,

(sertralina, paroxetina)

Atomoxetina

STRATTERA

CYP2D6 IT: afecțiuni cu

hiperactivitate și deficit de

atenție (ADHD).

genotipul CYP2D6 PM

↑ reacțiile adverse.

Testare farmacogenetică a statusului

de metabolizator pe calea CYP2D6

(ianuarie 2003)

+ individualizarea dozelor la asocierea

cu un inhibitor puternic CYP2D6

Teste farmacogenomice predictive recomandate în prospect

Tiopurin-S-metil-transferaza (TPMT)

Inactivează tiopurinele (mercaptopurina şi azatioprina)

Tiopurinele au indice terapeutic mic

Deficiența enzimatică a TPMT

creșterea biodisponibilității metabolitului activ tioguanina,

mielosupresie severă (neutropenie grad 4), cu potențial fatal,

incidență de 1-10% la rasa albă.

Gena TPMT

TPMT*2 (238G>C : 80Ala>Pro),

TPMT*3A (460G>A codificând Ala154Thr); cea mai frecventă la rasa albă)

TPMT*3C (A719G pentru Tyr240Cys); cea mai frecventă la asiatici

= 95% dintre alelele nefuncționale reducerea activității enzimatice,

80-95% din variabilitatea genetică a răspunsului la terapie.

Homozigoții variantelor alelice nefuncționale TPMT*3A

5% dintre Caucazieni; sau 1:300

risc crescut de mielosupresie fatală la tratamentul cu doze standard de tiopurine

individualizarea terapiei = 1/10 – 1/15 din dozele standard

și vor fi monitorizați atent pentru prevenirea mielosupresiei.

Heterozigoții variantelor alelice nefuncționale

10% dintre pacienți; 1:10 dintre caucazieni ; fenotip IM

individualizarea terapiei = inițierea cu doze de 30-50% din dozele

standard, urmată de escaladarea dozelor sub strictă monitorizare

Tiopurine:

Azatioprina

(IMURAN),

6- Mercapto-

purina

(PURINETHOL

TPMT Biomarkerul

farmacogenomic TPMT*3A -

specificitate foarte bună pt

identificarea pacienților cu

risc de aplazie medulara la

doze standard.

Testarea farmacogenetică a TPMT

inclusă din iulie 2003 în prospectul

tiopurinelor.

În practica clinică:

testarea genotipului în paralel cu

testarea biochimică a activității

enzimatice a TPMT în eritrocite.

Polimorfismul genei UDP-glucuroniltransferazei UGT1A1 –

responsabilă de eliminarea metabolitului activ SN-38 al

promedicamentului antitumoral Irinotecan - și în special alela

UGT1A1*28/ (TA)7TAA

se corelează cu:

scăderea semnificativă a activității enzimatice,

acumularea SN-38 și, în consecință,

cu incidența reacțiilor adverse diaree și/sau neutropenie de

grad 3/ 4, la 30-40% dintre cazurile tratate.

Teste farmacogenomice predictive recomandate în

prospectul medicamentelor (FDA)

Irinotecan

CAMPTOSAR/

noiembrie 2004

UGT1A1 UGT1A1*28

(secvențe repetitive

(TA)7TAA –

biomarker cu

specificitate bună

pentru identificarea pre-

tratament a pacienților

cu cancer colorectal cu

risc crescut de reacții

adverse - diaree și/sau

neutropenie de grad 3/ 4

(30-40% din cazuri)

Primul test farmacogenetic

aprobat de FDA în 2005, cu

recomandări de ajustare a dozei

bazate pe genotipul UGT1A1:

“Third Wave Technologies,

Invader assay”

Medicament/ Gena Variabilitatea fenotipică

în răspunsul la terapie

Test farmacogenomic predictiv

recomandat în prospect

Trastuzumab

HERCEPTIN

(Genentech)/

septembrie

1998

HER2 cancer de sân metastatic

hiperexpresia țintei

terapeutice HER2/neu

(20-30% din cazuri)

Test diagnostic imunohistochimic

(FISH/ aprobat FDA în 2001)

de confirmare a hiperexpresiei țintei

terapeutice HER2/neu

Teste farmacogenomice predictive recomandate în

prospectul medicamentelor (FDA)

Medicament Gena Variabilitatea

fenotipică

în răspunsul la terapie

Test farmacogenomic predictiv

recomandat în prospect

Cetuximab

ERBITUX

februarie

2004

EGFR cancer colorectal

metastatic EGFR-

pozitiv

Test diagnostic imunohistochimic (IHC)

de confirmare a tumorii EGFR-pozitive

Teste farmacogenomice predictive recomandate în

prospectul medicamentelor (FDA)

Warfarina

COUMADIN

CYP2C9 Genotiparea CYP2C9 și VKORC1 în faza inițială a

terapiei cu warfarină este recomandată în prospectul

medicamentului (FDA - august 2007).

Testul farmacogenetic aprobat:

“Nanosphere Verigene Warfarin Metabolism Nucleic

Acid Test“

are specificitate bună în detectarea reacțiilor adverse

hemoragice (5-40% Ca; Ca=caucazieni)

(FDA, septembrie 2007).

Algoritmul terapeutic bazat pe testarea

farmacogenetică: http://www.WarfarinDosing.org

VKORC1

Teste farmacogenomice predictive recomandate în prospectul medicamentelor (FDA)

Abacavir

ZIAGEN

HLA-

B*5701

Genotiparea

prospectivă pentru alela

HLA-B*5701 reduce cu

50% incidența reacțiilor

de hipersensibilizare

(5-8% Caucazieni).

Singurul test farmacogenetic aprobat în

Australia, de screening al HLA-B*5701

înaintea instituirii tratamentului cu

Abacavir.

Teste farmacogenomice predictive recomandate în prospectul medicamentelor (FDA)

Carbamazepina

TEGRETOL

HLA-

B*1502

Asociere intensă între

genotipul HLA-B*1502

și riscul apariției

reacțiilor adverse de

hipersensibilizare la

chinezii Han (incidența

10%): sdr. Stevens-

Johnson sau necroză

epidermică toxică

FDA recomandă testarea

farmacogenetică HLA-B*1502 la

pacienții cu genitori asiatici,

înaintea terapiei cu carbamazepină.

Clozapina HLA-

DQB1

Test farmacogenomic

bazat pe markerul

HLA-DQB1

hiperexprimat la

pacienții ce dezvolta

agranulocitoza

Testul „PGxPredict: Clozapine” (Clinical

Data Inc.) - riscul de a dezvolta

agranulocitoză la Clozapină.

Teste farmacogenomice predictive recomandate în prospectul medicamentelor (FDA)

Panitumumab

2006

K-RAS Inhibitor EGFR indicat

în cancerul colorectal

exclusiv pacienților cu

alela sălbatică K-RAS.

Detecția variantei genice

K-RAS wild-type, prin analiza PCR

Imatinib

GLEEVEC

2001

Bcr-abl Leucemie mieloidă

cronică

Cromozomul Philadelphia

(translocație bcr-abl) prin RT-PCR

Erlotinib

TARCEVA

(Genentech,

2005)

EGFR Cancer pulmonar fără

celule mici, în locul

Gefitinib (care a fost

retras datorită eșecului

de a dovedi beneficiu de

supraviețuire în trialuri

clinice de fază III)

Mutații ale genei EGFR: deleția a 12-18

nucleotide în exonul 19.

Farmacogenomica

tintelor terapeutice

Gena

Polimorfism genetic

Medicaţie Influenţa polimorfismului genetic asupra

răspunsului la medicaţie

Farmacogenomica medicației afecțiunilor neuropsihice

Receptorul dopaminei D2

A-241G și -141C Ins/Del

Antipsihotice

Risperidona

Olanzapina

AG sau GG >> wild-type AA,

-141C Ins/Ins >> mutația -141C Del:

ameliorarea substanțială a simptomelor

pozitive din psihozele acute, fără

influență asupra simptomelor

negative;

latența efectului terapeutic,

Exemple de corelaţii ale polimorfismelor genetice cu responsivitatea la medicaţie

(efect terapeutic sau reacţii adverse)

Receptorul serotoninei

HTR2A His452Tyr

Clozapină Alela Tyr452 ↓ eficacitatea Clozapinei

HTR2A A1438G Paroxetina,

Venlafaxina

Alela G este predictivă responsivității la

terapie.

Receptorul serotoninei

5-HT2C

Alela -759C

Antipsihotice ↑ riscul reacțiilor adverse metabolice și de

creștere ponderală, la pacienți caucazieni

și asiatici

Farmacogenomica medicației antineoplazice

Chimioterapia antitumorală

Timidilat sintetaza

TYMS

5-Fluorouracil

Metotrexat

Capecitabina

(prodrug oral

al 5-FU)

Alela TSER*2 se asociază cu o rată

crescută a răspunsului favorabil la

chimioterapie, comparativ cu alela de risc,

nefavorabilă TSER*3.

TSER*3 asociat cu chimiorezistența

Hormonoterapie

ER receptor estrogenic

Tyr537Asn, Del exon 5

Tamoxifen Hormono-rezistența cancerelor de sân

tratate cu terapie estrogenică adjuvantă

Aromataza

CYP19A1 SNP rs4646

Inhibitor al

aromatazei:

Letrozol

Activitatea aromatazei are o variabilitate

interetnică largă și se corelează cu

eficacitatea inhibitorilor de aromatază.

Inhibitori ai enzimei de conversie a angiotensinei

Enzima de

conversie a

angiotensinei

ACE Ins/Del

287bp

(intron 16)

Inhibitori

ACE

(ACEI):

Enalapril

Alela D de 30%, respectiv 60%, a conc ACE,

comparativ cu genotipul Ins/Ins.

Genotipul homozigot DD

conc angiotensină II,

fracția de ejecție ventriculara,

accelerarea progresiei IC

risc mortalitate.

Corelația genotipului DD cu eficacitatea ACEI în

insuficiența cardiacă este dependentă de doză.

Receptori ai bradikininei

B2

BDKRB2 Del 9bp

Inhibitori

ACE

ADR = tusea seacă

La caucazieni, genotipul +9/+9

TA , HTP ,

Riscul HVS

(valori >> pacienți cu genotip -9/-9).

Antagoniști ai receptorilor pentru angiotensina II (-sartani)

Receptorul

angiotensinei II

AGTR1 C5245T

Irbesartan Pacienții hipertensivi cu genotip TT:

Cmax sartan efectul de TAS

AGTR1 A1166C Losartan ↓ eficacitatea losartan;

↑ tensiunea arterială

Beta-blocante

Adrenoreceptori

ADRB1

Ser49Gly

Diverse

betablocante

Metoprolol CR

Alela Gly49 crește semnificativ rata de

răspuns la terapie și scade semnificativ riscul

letal sau necesitatea transplantului cardiac, pe o

perioadă de 5 ani de la diagnosticarea

insuficienței cardiace cronice, comparativ cu

genotipul homozigot Ser49.

Transportorul

norepinefrinei

NET T-182C

Beta-

blocante

Genotipul NET -182CC

rezistenței/nonresponsivității la

betablocante.

Enzima de conversie a

angiotensinei

ACE Ins/Del 287bp

(intron 16)

Beta-blocante Genotipul homozigot DD este predictiv:

răspunsul favorabil la betablocante;

rata de supraviețuire până la

transplantul cardiac.

Diuretice

Aducina

ADD1 Gly470Trp

Hidroclorotiazida Carrier-ii alelei T:

↑ efectul antihipertensiv

> pacienții GG

↓ riscul de IMA sau AVC, la pacienţi

hipertensivi

Enzima de conversie a

angiotensinei

ACE Ins/Del 287bp

(intron 16)

Spironolactona Genotipul DD eficacitatea