Vom continua bilanţul realizărilor
medicinii genomice, început în articolul precedent, referindu-ne succint la
modalităţile prin care genetica şi apoi genomica au contribuit decisiv la îmbunătăţirea tratamentului bolilor umane.
Într-un alt articol la această rubrică, reaminteam clinicienilor că genetica a
introdus deja noi strategii terapeutice:
producerea unor medicamente şi proteine terapeutice recombinante
(insulină, hormon de creştere, interferoni, eritropoietină ş.a.), a unor noi anticorpi monoclonali umanizaţi, intracorpi (anticorpi intracelulari) şi
aptameri (oligonucleotide sau oligopeptide ce inhibă funcţia unor proteine
intracelulare) cu potenţial terapeutic sau a unor vaccinuri recombinante (împotriva virusului hepatitic B sau a
virusului Papilloma). La acest
„arsenal“ terapeutic se adaugă metodele de terapie celulară (din „medicina regenerativă“) bazate pe reprogramarea celulelor adulte (folosind
factori de transcripţie) în celule stem pluripotente induse (iPS) sau transdiferenţierea unor celule diferenţiate
în alte celule diferenţiate (de exemplu, celule din pancreasul exocrin în
celule beta, producătoare de insulină). A devenit operaţională terapia genică, care, prin „fabricarea“ şi
introducerea unor gene normale în celulele somatice ale unor bolnavi cu afecţiuni
genetice grave, poate ameliora/corija efectul genelor mutante.
Ce a
adus nou medicina genomică? În primul rând, identificarea unor „ţinte
moleculare“ (secvenţe de ADN, transcripte ARN, proteine implicate în recepţia
sau transmiterea semnalelor, căi moleculare) pentru dezvoltarea unor noi
medicamente („medicină de precizie“)
sau subdivizarea pacienţilor cu un anumit diagnostic în subgrupe cu profiluri
de expresie genică diferită („medicină
stratificată“), care beneficiază de o medicaţie ţintită specific (vezi
tratamentul cancerului discutat mai jos). În al doilea rând, descoperirea
rolului important al variaţiilor structurale ale genomului uman (SNPs, indels,
CNV ş.a), specifice fiecărei persoane, în eficienţa răspunsului la medicamente şi
producerea reacţiilor adverse („medicină/terapie
individualizată“).
Se apreciază că peste 30% din pacienţi nu
au, din diverse motive, un răspuns adecvat la tratament; prescrierea unui
medicament în aceeaşi doză la toţi pacienţii („one dose fits all“) este păgubitoare atât pentru unii bolnavi (în
SUA, se înregistrează anual circa trei milioane de prescripţii ineficiente), cât
şi pentru costurile serviciilor de sănătate, confruntate cu îngrijirea reacţiilor
adverse la medicamente.
Farmacogenomica
permite îmbunătăţirea specificităţii, eficienţei (alegerea medicamentului,
dozei) şi siguranţei (evitarea reacţiilor adverse) terapeutice prin adaptarea tratamentului la profilul genomic
al pacientului. În felul acesta, medicaţia personalizată reactualizează
sintagma „medicamentul potrivit pentru
pacientul potrivit, la momentul optim şi în doza adecvată“.
Variantele genomice structurale influenţează
activarea unor promedicamente, ţintele moleculare, metabolizarea (rapidă,
normală sau lentă) şi eliminarea medicamentelor şi apariţia unor fenomene
toxice. Din multitudinea de dovezi acumulate de farmacogenomică vom menţiona
doar câteva.
• Genele citocromului P450 (abreviate CYP) codifică un grup de enzime
polimorfice implicate în metabolizarea hepatică a numeroase medicamente;
variantele acestor gene produc variabilitate interindividuală în răspunsul la
tratament. Exemplele cele mai cunoscute sunt: efectele anticoagulantului warfarină influenţat de variantele
genelor CYP2C9 şi VKORC1 („vitamina K epoxid reductază“); activarea inhibitorului plachetar clopidogrel de către enzimele codificate
de genele CYP2C19 şi CYP34A; activarea de către CYP2D6 a tamoxifenului (antagonist estrogenic
folosit în tratamentul cancerului de sân la pacientele cu receptori de
estrogeni prezenţi). Pentru adaptarea tratamentului la profilul genomic
individual, clinicienii au la dispoziţie un test multiplex (AmpliChip CYP450),
care, printr-o singură determinare, poate stabili polimorfismele principale ale
genelor P450 ce codifică enzime implicate în metabolizarea multor medicamente.
• Circa 60% din medicamente acţionează
asupra receptorilor membranari cuplaţi cu
proteina G (RMCG); de exemplu, blocanţii receptorilor beta-adrenergici
pentru hipertensiune, blocanţii leucotrienelor pentru astm. Variaţiile
structurale ale RMCG afectează eficienţa medicamentelor care activează (agonişti)
sau inhibă (antagonişti) aceşti receptori.
• Studiile genomice au evidenţiat alele rare de toxicitate care, pentru
medicamentele larg folosite, produc la unii pacienţi fenomene toxice; de
exemplu, rabdomioliză importantă după statine
(la 1% din pacienţii trataţi, care au alele mutante ale genei SLCOIBI, ce codifică un transportor
hepatic); reacţii severe de hipersensibilizare la 5% din pacienţii cu HIV trataţi
cu abacavir (care au o alelă „toxică“
în gena HLA-B) etc. Pentru fiecare
din aceste situaţii există teste genomice de predicţie a răspunsului la
terapie.
• Beneficiul maxim al tratamentului infecţiei cu virus hepatitic C (VHC) cu
interferon alfa-pegilat şi ribavirină se poate obţine prin individualizarea
terapiei (doză, durată) în funcţie de genotipul viral şi de polimorfismul
bolnavilor în gena IL28B (ce codifică
o citokină antivirală cu rol important în patogenia infecţiei cu VHC).
Vom încheia bilanţul realizărilor medicinii
genomice din ultimii 12 ani referindu-ne succint la cancer („împăratul tuturor bolilor“*), domeniu în care s-au înregistrat
rezultate spectaculoase. Boala canceroasă este o afecţiune genetică produsă de
multiple mutaţii somatice şi de modificări epigenetice dobândite. Prin
aceste evenimente, o clonă celulară capătă un set comun de capacităţi distinctive („hallmarks of cancer“) şi formează o tumoră
malignă, care creşte necontrolat, invadează ţesuturile din jur şi diseminează
la distanţă.
Tehnologiile genomice (genotiparea pe
microreţele, secvenţierea „exomului“ sau a întregului genom, analiza profilului
de expresie a genelor – transcriptomul sau proteomul) au amplificat enorm gama de investigaţii a tumorilor şi au
dus la descoperiri remarcabile pentru înţelegerea mai profundă a patogeniei tumorilor, cu implicaţii clinice semnificative în diagnosticul,
prognosticul sau tratamentul bolii canceroase. Subiectul merită, evident, o
prezentare amplă – pe care o vom face în articole viitoare – dar, pentru
moment, vom sintetiza doar anumite realizări şi perspective.
Analizele recente ale genomului celulelor
canceroase în diferite tipuri de tumori maligne au permis cunoaşterea mai amplă
şi mai profundă a mutaţiilor şi dereglărilor epigenetice din cancer.
Repertoriul
mutaţiilor
ce determină iniţierea, promoţia,
progresia şi diseminarea celulelor canceroase, precum şi răspunsul lor la
tratament prezintă o mare diversitate ca
tipuri, număr şi consecinţe funcţionale.Deşi mutaţiile identificate în diferite tipuri de cancere sunt numeroase
(interesând peste 7.500 de gene ce codifică proteine), numai un număr mic de
mutaţii (circa 400 în diferite cancere, dar cel mult zece pentru un anumit tip
tumoral) afectează gene „cheie“ pentru dezvoltarea sau progresia unei tumori („gene de cancer“); aceste mutaţii
cauzale au fost numite mutaţii
conductoare („drivers mutations“). Marea majoritate a mutaţiilor sunt însă „secundare“ („passenger mutations“), deoarece nu par să joace un rol în
progresia cancerului, fiind consecinţa instabilităţii genetice şi/sau acţiunii
carcinogenilor.
Modificările
epigenetice
nu interesează secvenţa de nucleotide a ADN şi deci informaţia genetică („epi“ = în plus). Ele remodelează structura cromatinei
(combinaţia de ADN şi histone), producând, prin condensarea sau decondensarea
ei, inactivarea sau activarea unor gene. Modificările
epigenetice în cancer (descrise în leucemia mieloidă acută, cancerul de ovar cu
celule clare etc.) sunt probabil numeroase şi, spre deosebire de mutaţiile
somatice, sunt potenţial reversibile
(condensare <–> decondensare); acest fapt ar putea avea, în viitor,
consecinţe terapeutice deosebite.
Genele implicate în
producerea cancerelor, prin mutaţii sau modificări epigenetice, pot fi grupate în
mai multe categorii funcţionale: oncogene (gene
„proliferative“), gene supresoare ale creşterii tumorale, gene de
stabilitate, gene ce codifică micro-ARN, cu rol reglator etc. Identificarea şi
analiza funcţiilor acestor tipuri de gene a permis aprofundarea căilor moleculare care stau la baza
proliferării celulare, precum şi a factorilor implicaţi în supravieţuirea
clonelor canceroase. Profilul de
expresie sau „semnătura moleculară“ a anumitor gene în unele tipuri de
cancer (de exemplu, amplificarea tirozinkinazei ABL în leucemia mieloidă cronică)
sau la subgrupe de pacienţi cu acelaşi tip de cancer (de exemplu, hiperexpresia
HER2 la unele bolnave cu cancer de sân) reprezintă „ţinta specifică“ a anumitor
inhibitori, cu rezultate terapeutice remarcabile. A devenit evident că tumora este un „organ“ complex, alcătuit
dintr-un „parenchim“ cu celule specializate heterogene (inclusiv celule stem
canceroase şi celule „invazive“) şi o „stromă“ (fibroblaste asociate tumorii,
celule endoteliale, celule imune inflamatorii ş.a.) ce formează micromediul tumoral. Tumora evoluează în
timp, dobândind o heterogenitate clonală
(mai multe subpopulaţii, cu diferenţe în numărul şi tipul de mutaţii). S-au aprofundat mecanismele metastazării
şi căile prin care tumorile dezvoltă rezistenţă la intervenţiile terapeutice.
Descoperirile realizate de medicina genomică
în descifrarea etiopatogeniei bolii canceroase au avut beneficii clinice importante, multe dintre ele fiind deja încorporate
în practica oncologică: diagnosticul precoce şi precis, stabilirea subtipului
molecular al bolii, creşterea posibilităţilor terapeutice prin „inhibiţia
specifică ţintită“ a proteinelor codificate de „genele de cancer“ mutante,
monitorizarea statusului bolii (prin analiza expresiei mai multor gene
implicate în metastazare, de exemplu MammaPrint
în cancerul de sân) sau a eficienţei tratamentului. Prototipul terapiei ţintite (numită metaforic
„glonţul magic“) a fost descoperirea imatinibului, care inhibă specific o
tirozinkinază a cărei activare produce leucemia mieloidă cronică. Ulterior,
prin tehnologii genomice, au fost descoperiţi alţi inhibitori specifici (pentru
gene sau căi alterate în cancer), care au intrat în standardele terapeutice
actuale (de exemplu, gefitinib şi erlotinib în unele forme de cancer pulmonar,
cetuximab în cancerele de colon, vemurafenib în melanoame – vezi caseta), demonstrând o eficienţă
bună şi efecte secundare minime. A devenit evident faptul că în toate
neoplaziile sunt implicate doar un număr limitat de căi moleculare şi că mutaţiile
unor „gene conductoare“ sunt prezente în mai multe forme de cancer. De aceea, o
terapie ţintită pentru un anumit tip de cancer ar putea fi benefică pentru alte
forme de cancer cu un profil genetic similar (de exemplu, imatinib în leucemia
mieloidă cronică, dar şi în tumorile stromale gastrointestinale; vemurafenib în
melanoame, dar şi în unele forme de cancer de colon sau tiroidă; vezi caseta).
Din păcate, după zece ani şi investiţii
enorme, au fost descoperite doar un număr mic de medicamente eficiente (circa
30), deoarece anomaliile genetice în
cancer s-au dovedit a fi multiple şi complexe, făcând dificilă
identificarea unor „ţinte“. Mai mult, efectele obţinute cu inhibitori specifici
au fost tranzitorii, fiind urmate de recidive; o explicaţie posibilă o
reprezintă faptul că anumite caracteristici distinctive ale clonelor neoplazice
(de exemplu, proliferarea excesivă) sunt realizate prin căi de semnalizare parţial
redundante: inhibarea unei căi nu blochează fenomenul, care începe să se
realizeze pe alte căi („rezistenţă adaptativă“); la aceasta se adaugă şi
heterogenitatea genomică a subclonelor tumorale. Situaţia creată a impus
investigarea amplă a tuturor căilor de semnalizare activate excesiv în cancer,
pentru dezvoltarea unei terapii combinate,
care să permită atacul concomitent al mai multor ţinte (la fel ca în infecţia
cu HIV), diminuând riscul de recidivă. Acest obiectiv se va putea probabil realiza
prin câteva proiecte de cercetare internaţionale ample (International Cancer Genome Consortium; Cancer Genome Atlas), care
îşi propun secvenţierea completă a circa 500 de tumori pentru fiecare tip de
cancer; aceasta va permite realizarea unui catalog complet al tuturor genelor
implicate în cancer (inclusiv a celor ce determină susceptibilitatea la anumite
forme de cancer), înţelegerea profundă a mecanismelor prin care ele produc
transformarea malignă, identificarea mutaţiilor importante în fiecare tip de
cancer şi, evident, descoperirea unor noi combinaţii de terapii ţintite
specifice.
La finalul prezentării realizărilor
medicinii genomice în cei 12 ani de existenţă, cred că se poate formula o
concluzie importantă: medicina genomică
(personalizată şi predictivă), în general, şi farmacogenomica, în special, au
potenţialul de a îmbunătăţi radical asistenţa medicală. Dacă vom eşua sau
refuza să introducem beneficiile medicinii genomice în îngrijirea bolnavilor,
vom continua să înregistrăm eşecuri terapeutice, iar multe persoane vor suferi
morbidităţi şi chiar decese evitabile.
