FARMACOGENÓMICA DEL METABOLISMO DE FÁRMACOS Y SUS IMPLICACIONES CLÍNICAS María Espinosa Bosch S. Farmacia. FIR-1 H.U.Virgen del Rocío 23 de Marzo de 2006

ÍNDICE DE CONTENIDOS Introducción Investigación farmacogenética Métodos de análisis Consecuencias clínicas CYP 2D6 Conclusiones

INTRODUCCIÓN El genoma humano Definiciones Genotipo y fenotipo Metabolismo

EL GENOMA HUMANO 99,9% idéntico entre los individuos diferencia del 0,1% compuesta por más de 2M de variaciones denominadas polimorfismos afectan a > 1% de la población La mayoría son SNP`s (Single nucleotide polymorfism) cambios puntuales en nucleótidos Resto de variaciones: inserciones, deleciones, repeticiones tándem (minisatélites) o microsatélites Enorme relevancia  responsables, entre otros, de la respuesta concreta de un paciente a un tratamiento o la aparición de una enfermedad

DEFINICIONES Farmacocogenética: Farmacogenómica: estudia la influencia de los factores genéticos sobre la actividad de los fármacos, identificando qué sustancias son activas y en qué pacientes Farmacogenómica: término más amplio que se refiere a la aplicación de las tecnologías genómicas al descubrimiento y desarrollo de fármacos En la práctica se confunden y utilizan indistintamente

GENOTIPO Y FENOTIPO Diferencias o mutaciones en la dotación genética  modificaciones en las enzimas que codifican  actividad enzimática alterada El genotipo determina el fenotipo Se han descrito tres fenotipos diferentes en relación al metabolismo de los fármacos: Metabolizadores extensivos (EM), que representan la población ‘normal’ Metabolizadores lentos (PM), que muestran poca o nula capacidad de metabolización de un fármaco Metabolizadores ultraextensivos (UM), que metabolizan un fármaco mucho más rápido que la población ‘normal’

METABOLISMO (I) El fenotipo es una característica observada como lo es el aclaramiento del fármaco o la tasa de metabolismo La mayor parte de xenobióticos sufren modificaciones químicas antes de ser eliminados f(x): aumenta hidrofilia  facilita eliminación Clasificación: Reacciones de fase I: funcionalización (hidrólisis, reducción, oxidación) Reacciones de fase II: conjugación con pequeñas moléculas endógenas Variación genética de enzimas metabolizadoras pueden asociarse con consecuencias clínicas significativas

METABOLISMO (II) Las enzimas de fase I contribuyen de manera significativa a la variabilidad interindividual Citocromo P450 Superfamilia de enzimas con complejo heme-monóxido de carbono cuyo espectro de absorción tiene un max cercano a 450 nm2 Es uno de los sistemas enzimáticos metabolizadores de fármacos más importante en el ser humano Múltiples factores regulan la actividad de las enzimas CYP: polimorfismos genéticos, edad, sexo, estados patológicos, influencias ambientales (tabaquismo o exposición a agentes químicos ambientales)

INVESTIGACIÓN FARMACOGENÉTICA Objetivos Ensayos farmacogenómicos del metabolismo

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN EN FARMACOGENÉTICA Identificación de variaciones controladas genéticamente  farmacocinética y farmacodinamia Estudio de los mecanismos moleculares causantes de estas variaciones Evaluación de su significación clínica Desarrollo de métodos simples de análisis del DNA genómico para identificar individuos que puedan ser susceptibles a respuestas anormales o infrecuentes antes de que los fármacos les sean administrados  mayor eficacia y menor toxicidad

ENSAYOS FARMACOGENÓMICOS DEL METABOLISMO DE FÁRMACOS (I) Cuando la finalidad es la predicción de efectos secundarios o toxicidad  toxicogenómica Variabilidad en la respuesta terapéutica debida a dificultades metabólicas causadas por variantes de enzimas Ejemplo: Proceso de desarrollo de un fármaco farmacogenómica para predecir posibles RAM: hepatotoxicidad, nefrotoxicidad, cardiotoxicidad, inmunosupresión… aunque infrecuentes, pueden ser motivo de no aprobación por las agencias de medicamentos o bien retirada del mercado

ENSAYOS FARMACOGENÓMICOS DEL METABOLISMO DE FÁRMACOS (II) Factores a tener en cuenta: tipo de mutación mutaciones que aumenten o disminuyan la actividad de la enzima  diferentes efectos en la respuesta al fármaco contribución relativa de la enzima a la acción del fármaco en muchas ocasiones los polimorfismos en enzimas metabolizadoras de fármacos tienen poco efecto sobre la acción del fármaco ésto es debido a que existen otras enzimas que contribuyen con su acción en una proporción mayor

MÉTODOS DE ANÁLISIS

METODOLOGÍA Desarrollo de técnicas de genotipado para identificación de pacientes susceptibles La técnica más extendida para el análisis de expresión génica: microarrays de DNA  permiten elaborar perfiles moleculares de toxicidad Primera limitación: No es fácilmente adaptable para la rutina del laboratorio clínico. Se están desarrollando técnicas de alto rendimiento (se realizan con el DNA aislado de una muestra de sangre) para su uso en el diagnostico rutinario Segunda limitación: La mayoría de los datos disponibles provienen de voluntarios sanos  las consecuencias clínicas reales de estos polimorfismos aun no se conocen en su totalidad. Hay que esperar que estudios clínicos confirmen los beneficios de los ajustes de dosis en base a la capacidad metabólica, Similar al que se hace de acuerdo al aclaramiento de creatinina en pacientes con IR

TÉCNICA DEL MICROARRAY

METODOLOGÍA (II) En la actualidad varias compañías biotecnológicas disponen de tests farmacogenómicos para identificar polimorfismos relacionados con el metabolismo de fármacos Se centran en el genotipado de genes de enzimas de la familia del citocormo P450, relacionada con la toxicidad de un gran nº de fármacos En este sentido existen 4 tests de genotipado, mediante los cuales es posible identificar un nº variable de SNPs en distintos genes de la familia del citocromo P450 y otras enzimas

Tests toxicogenómicos disponibles en la actualidad relación con el citocromo P450 AmpliChip CYP450 Test (RocheDiagnostics) polimorfismos de enzimas de la familia del cit P450 (CYP2D6 y CYP2C19) CodeLink P450 Bioarrays (GE Healthcare): CYP2D6, CYP2C9, CYP2C19, CYP1A1, CYP1A2, CYP2E1, CYP3A4, CYP3A5 y CYP1B1 (110 SNPs) DrugMEtTM Genotyping Test (Jurilab): CYP2D6, CYP2C9, CYP2C19, CYP3A5, TPMT, NAT2, MDR1 Tag-It Mutation Detection Kits (TM Bioscience Corp.): CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6

CONSECUENCIAS CLÍNICAS

CYP2D6 (I) Representa uno de los ejemplos de variación farmacogenética en el metabolismo de fármacos mejor estudiado Polimorfismo genético descubierto por las diferencias en farmacocinética y efectos terapéuticos de fármacos metabolizados por esta enzima Debrisoquina y esparteína “fámacos prueba o test” compuestos que pueden utilizarse para clasificar los sujetos como metabolizadores lentos, rápidos o ultrarrápidos 25% de los fármacos que se prescriben habitualmente: Betabloqueantes: carvedilol, metoprolol, propanolol, timolol Antiarrítmicos: encainida, flecainida, mexiletina, propafenona Antipsicóticos: haloperidol, perfenacina, risperidona, tioridacina. Antidepresivos: desipramina, fluoxetina, nortriptilina, venlafaxina Miscelánea: codeína, lidocaina, tramadol, tropisetron

CYP2D6 (II) 5-10% de caucásicos son PM para sustratos del CYP2D6 Causa: SNPs que alteran la secuencia de aa de la proteina codificada SNPs que alteran el corte y empalme del RNA delección del gen para el CYP2D6 concentraciones mas bajas de metabolitos en orina y mayores en sangre de los fármacos originales que los EM  efecto exagerado Los sujetos PM heredan las dos copias del gen para el CYP2D6 que codifican una enzima con actividad disminuida o una de las copias sin actividad

CYP2D6 (III) Entre los caucásicos hay un 2-3% de UM Causa: duplicaciones o múltiples copias del gen respuesta terapéutica inadecuada con las dosis estándar de los fármacos metabolizados por el CYP2D6 Relativamente infrecuente entre los europeos del norte, pero entre los españoles llega al 7% y en las poblaciones de África la frecuencia alélica puede alcanzar hasta el 29%.

Metabolismo por otras enzimas Fam. de la monooxigenasa que contiene flavina (MOF): Oxigenación de xenobióticos nucleofílicos que contienen heteroátomos Metabolismo de cafeína, cimetidina, clozapina, S-nicotina, ranitidina Consecuencia más relevante: variación en la MOF3 N-oxigenación defectuosa de la trimetilamina procedente de dietas ricas en colina Excreción excesiva de trimetilamina en orina y sudor  individuos desprenden olor similar al pescado podrido Esta propiedad sumamente infrecuente se conoce como “síndrome del olor a pescado” La repercusión de la farmacogenética de las MOF en la disposición o en la respuesta a los fármacos es limitada También se están estudiando enzimas de fase II: NAT2 (enz acetiladora) Tiopurina metiltransferasa (TMPT) que cataliza S-metilación

CONCLUSIONES Los análisis genéticos no tratan de detectar los síntomas de una alteración genética. Pretenden detectar la propia alteración para, a partir de ella, poder extrapolar conclusiones sobre el fenotipo El conocimiento de polimorfismos capaces de predecir el resultado de un tratamiento a título individual puede suponer una revolución en la utilización de fármacos de estrecho margen terapéutico (ej.: citotóxicos) Hasta ahora el beneficio observado en la aplicación clínica es modesto fundamentalemente porque el porcentaje de pacientes que exhiben los polimorfismos con mayor beneficio es pequeño Se necesitan estudios prospectivos con un número importante de pacientes para validar estos polimorfismos y trasladar su aplicación a la práctica clínica No olvidar: las condiciones externas (interacciones medicamentosas, proceso general de la enfermedad) pueden influir y distorsionar la prueba