Evaluarea efectelor terapeutice ale
medicamentelor a permis, în timp, constatarea unor variaţii semnificative în acţiunea
lor la bolnavi diferiţi suferind de aceeaşi boală, precum şi a unor reacţii adverse
neaşteptate, uneori chiar fatale. Un rol important în producerea acestor variaţii
individuale în eficacitatea medicamentelor îl au factorii genetici. Astfel a apărut
conceptul de farmacogenetică,
definit ca domeniul de studiu al variaţiilor
individuale (polimorfismelor) unor gene specifice asupra acţiunii şi efectelor
medicamentelor (Motulski şi Vogel, 1959).Analizele recente ale genomului uman au arătat că polimorfismele genetice
sunt mult mai numeroase şi mai frecvente în populaţiile umane decât se credea
anterior; ca urmare, farmacogenetica a evoluat spre o variantă modernă numită farmacogenomică, care cercetează rolul întregului genom în metabolizarea şi
acţiunea medicamentelor. Dezvoltarea farmacogenomicii ar putea să permită în
viitor – prin folosirea unor teste adecvate de predicţie a răspunsului
terapeutic – selecţia medicamentului, stabilirea dozei optime pentru fiecare
pacient şi evitarea reacţiilor adverse sau, pe scurt, personalizarea medicaţiei: „medicamentul
potrivit pentru pacientul potrivit, la momentul optim şi în doza adecvată“.
Orice medicament administrat unui pacient
este absorbit şi apoi transportat şi distribuit la situsurile sale de acţiune, unde va interacţiona cu ţintele
terapeutice; apoi, va suferi transformăriîn metaboliţi şi, în final, va fi excretat. Uneori, produsul iniţial
(promedicament) este convertit enzimatic (de obicei în ficat) în compuşi
terapeutici activi, iar alteori se pot produce metaboliţi toxici, ce trebuie
neutralizaţi. Fiecare dintre aceste procese poate fi influenţat de variaţii
genetice individuale semnificative clinic; ele se grupează în două categorii: •variabilitatea farmacocinetică, care
se referă la diferenţele privind absorbţia, rata de metabolizare a
medicamentului şi de excreţie a metaboliţilor săi („ce face organismul cu un medicament“); acestea influenţează relaţia
doză–concentraţie plasmatică–concentraţie tisulară • variabilitatea farmacodinamică, ce include polimorfismele ţintelor
terapeutice – receptori, enzime, canale ionice, transportori („ce face medicamentul în organism“);
acestea influenţează direct relaţia doză–efect.
Variabilitatea
farmacocinetică interesează reacţiile de metabolizare ale medicamentelor,
tradiţional împărţite în două etape: faza
I, de biotransformare a
medicamentului în molecule active; faza
II, de conjugare, prin care se
produc compuşi solubili în apă, mai uşor de excretat. Enzimele implicate în
ambele faze pot avea variante cu eficacitate diferită, ce vor influenţa răspunsul
la medicamente („cât de repede este activat/inactivat
şi excretat un medicament“).
Cele mai importante enzime implicate în faza I de metabolizare a medicamentelor
(în special în ficat) sunt enzimele din superfamilia citocromului P450 (abrevierea oficială este CYP), codificate de
circa 60 de gene, care efectuează transformarea a peste 80% din medicamentele
prescrise curent. Dintre acestea, cele mai studiate au fost CYP2D61 (implicată în metabolizarea betablocantelor, a
tamoxifenului şi a unor antidepresive), cyp2c9 (participă la metabolismul anticonvulsivantelor
– mefenitoina, al inhibitorilor pompei de protoni – omeprazolul, al
antiagregantelor plachetare – clopidogrelul ş.a.) şi CYP2C19 (hidroxilează diferite medicamente larg utilizate:
warfarina, antiinflamatoarele nesteroidiene, inhibitorii enzimei de conversie a
angiotensinei sau hipoglicemiantele orale).
Polimorfismele genetice ale CYP au consecinţe
funcţionale semnificative asupra activităţii enzimatice, metabolismului hepatic
şi efectelor terapeutice ale unui număr mare de medicamente. Pacienţii cu
variante alelice ce codifică enzime nefuncţionale sau hipofuncţionale sunt metabolizatori lenţi (slabi) sau
intermediari şi, în urma creşterii concentraţiei plasmatice a
medicamentului (prin diminuarea clearance-ului metabolic şi scăderea eliminărilor
urinare), vor avea un risc crescut (prin supradozare) la reacţii adverse şi
chiar toxice. Alţi pacienţi, cu alele care codifică enzime intens funcţionale,
vor fi metabolizatori rapizi sau
ultrarapizi şi la aceştia efectele terapeutice vor fi modeste la dozele
standard.
Deoarece multe din variantele alelice ale CYP2D6 şi CYP2C19, cu relevanţă clinică în biotransformarea medicamentelor,
au o frecvenţă populaţională mai mare de 5–10%, efectuarea unei genotipări este
pe deplin justificată. Testul farmacogenetic AmpliChip CYP450
(Hoffmann-LaRoche, 2003) este primul test pe microreţele de ADN aprobat în SUA şi
UE pentru identificarea polimorfismelor genetice esenţiale ale genelor CYP2D6 şi CYP2C19, responsabile de
metabolizarea hepatică a numeroase medicamente frecvent utilizate în practica
medicală. AmpliChip CYP450 s-a
dovedit util în predicţia statusului
metabolizator al pacienţilor.
În faza
a doua de metabolizare a medicamentelor au loc reacţii de conjugare
(acetilare, glucuronidare, metilare sau sulfatare) ce produc compuşi solubili în
apă, mai uşor de excretat. Persoanele cu deficienţe ale enzimelor implicate în
această fază inactivează şi excretă mai lent o serie de medicamente importante,
ce pot produce efecte toxice. Astfel,acetilatorii lenţi expuşi la
arilamine cancerigene (de exemplu, benzidina) au o incidenţă crescută a
cancerului de vezică urinară, iar femeile fumătoare au un risc crescut de
cancer de sân după menopauză. Acetilatorii rapizi au frecvent eşecuri ale
terapiei tuberculostatice cu izoniazidă sau pot necesita o doză mai mare de
hidralazină pentru controlul tensiunii arteriale.
Un alt exemplu îl reprezintă metilarea tiopurinelor (mercaptopurina şi
azatioprina) – antimetaboliţi folosiţi în clinică drept imunosupresoare şi
citostatice. Variantele genetice ale enzimei de metilare TMTP cu activitate
lentă determină o acumulare crescută de metaboliţi activi şi un risc crescut de
mielosupresie letală. Astăzi, există posibilitatea testării efectului
farmacogenetic al TMTP şi, implicit, a individualizării terapiei pe această bază.
Un rol important în acţiunea multor
medicamente îl joacă proteinele de transport SLC („solute carrier“), implicate în absorbţia unor medicamente:
statine, rifampicină, enalapril etc., sau transportorii membranari fixatori de
ATP (numiţi şi transportori ABC) ce participă la excreţia de xenobiotice.
Polimorfismele genelor ce codifică aceşti
transportori sunt asociate cu variaţii în disponibilitatea, concentraţiile
plasmatice sau efectul unor medicamente antitumorale, antivirale,
antiepileptice etc.
Variabilitatea
farmacodinamică este determinată de variaţiile genetice individuale în răspunsul
la medicamente din cauza polimorfismelor ţintelor terapeutice: receptori,
enzime, canale ionice, elemente ale căilor de transducţie ale semnalelor;
acestea influenţează direct relaţia doză–efect. Astfel, variantele receptorilor beta-adrenergici (codificaţi de
genele ADRB1 şi ADRB2), ţinta multor medicamente, explică efectele individuale
diferite la dozele standard ale agoniştilor beta-2 utilizaţi în tratarea
astmului bronşic pentru acţiunea lor bronhodilatatoare, sau a blocanţilor
receptorilor beta-1 adrenergici, folosiţi în boli cardiovasculare. De asemenea,variantele enzimei de conversie a
angiotensinei (ECA) explică efectul
variabil al inhibitorilor ECA (enalaprilul, captoprilul), larg folosiţi în
tratamentul insuficienţei cardiace.
În contextul variabilităţii ţintelor
terapeutice, vom menţiona progresele geneticii în proiectarea unor medicamente
pentru tratamentul bolnavilor cu un
anumit genotip. Exemplele ilustrative includ: trastuzumab (Hercetpin®) la pacientele cu cancer de sân
care prezintă hiperexpresia receptorului HER2, sau inhibitorii receptorului
factorului de creştere epidermică (EGFR) (gefitinib – Iressa®; erlotinib – Tarceva®) care acţionează
eficace la circa 10% din pacienţii cu cancer pulmonar fără celule mici care
prezintă mutaţii în gena EGFR.
Răspunsul la medicamente poate fi influenţat
de polimorfismul unor gene ce codifică proteine care nu sunt implicate în
biotransformarea medicamentelor şi nici în ţintele directe ale acţiunii lor.
Dintre multiplele exemple cunoscute, menţionăm polimorfismul genelor pentru proteinele de transfer ale esterilor de colesterol (CETP) ce poate
influenţa eficienţa diferită a terapiei cu statine sau diferenţele individuale în
acţiunea factorilor de coagulare
(protrombina, factorul V) care pot predispune femeile ce iau contraceptive
orale la tromboze venoase. În acest context, reamintim rabdomioliza şi hipertermia malignă produse la inhalarea
anestezicelor volatile halotan sau izofluran (la persoane cu mutaţii ale genei RYR1, ce codifică receptorul rianodină,
un canal de eliminare a ionului de calciu din reticulul endoplasmatic) sau
aritmiile grave ce apar la unii pacienţi cu variaţii genetice în transportorii celulari de sodiu şi potasiu,
după administrarea unor medicamente ca trimetoprim-sulfametoxazol ori
claritromicină.
Spre deosebire de farmacogenetică, care
studiază rolul unor gene individuale şi
ale variaţiilor lor alelice asupra farmacocineticii şi farmacodinamiei unor
medicamente, farmacogenomica
analizează impactul variaţiilor întregului
genom al unei persoane (deci a unui număr mare de loci polimorfici) asupra
efectelor terapeutice ale unui medicament. Abordarea farmacogenomică a devenit
necesară, deoarece efectele multor medicamente sunt determinate poligenic, şi
totodată posibilă, prin folosirea tehnicilor moderne de analiză genotipică cu
ajutorul microreţelelor, care permit scanarea rapidă a mii de markeri genomici
ce influenţează răspunsul la medicamente al unei persoane.
Aplicarea farmacogenomicii nu necesită cunoştinţe
specifice despre metabolizarea medicamentelor sau modul în care diferite alele
influenţează răspunsul la medicamente. Prin analiza întregului genom se
determină un profil genotipic (ce
vizează fie variaţii structurale ale ADN, fie expresia sau „semnătura“ genică2) cu o valoare predictivă pozitivă suficientă
pentru a stabili eficacitatea/toxicitatea unui medicament sau a asociaţiilor
medicamentoase. Apoi se analizează profilul genotipic al pacientului înainte de
începerea tratamentului şi, în funcţie de structura sa genetică, se aleg
medicamentul şi doza optimă, pentru a asigura eficacitate maximă cu minimum de
reacţii adverse.
Exemplele de utilizare a biomarkerilor genotipici pentru optimizarea selecţiei
medicamentelor, dozei şi duratei tratamentului, precum şi pentru evitarea
unor reacţii adverse sunt multiple. În cardiologie,
menţionăm warfarina (anticoagulant larg folosit), clopidogrelul (utilizat ca
antiagregant plachetar pentru prevenirea evenimentelor vasculare trombotice) şi
inhibitorii ECA (în tratamentul insuficienţei cardiace). În bolile infecţioase, genotiparea pacienţilor
este recomandată în tratamentul cu floxacilină (pentru infecţiile stafilococice),
abacavir (în infecţiile cu HIV tip 1) şi interferon alfa pegilat (în infecţiile
cronice cu virusul hepatitic C). Testele farmacogenomice în alegerea şi conducereaterapiei anticanceroase încep să fie
folosite de rutină în oncologie. Unele se adresează genomului celulelor
tumorale şi vizează biomarkeri cu efect farmacodinamic („ţinte terapeutice“) ce influenţează răspunsul unor grupe de bolnavi la anumite terapii „ţintite“:•
imatinib – în leucemia mieloidă cronică • tamoxifen, herceptin şi inhibitori
de aromatază – în cancerul de sân • antagonişti ai receptorului EGF (gefitinib
–Iressa®) – în cancerul pulmonar fără
„celule mici“ • inhibitori ai kinazei BRAF în melanom l inhibitori ai kinazei
RAS (cetuximab – Erbitux®) în
cancerele de colon. Alte teste evaluează în genomul bolnavului biomarkerii cu
efect farmacocinetic implicaţi în metabolizarea citostaticelor (de exemplu,
TPMT – pentru mercaptopurină şi tioguanină).
O dovadă indirectă a recunoaşterii utilităţii
testelor farmacogenomice pentru optimizarea terapiei este reprezentată de
faptul că, recent, în SUA, Food and Drug
Administration (FDA) a inclus în prospectul medicamentelor menţionate mai
sus recomandarea efectuării acestor teste. Totuşi, folosirea genotipării
bolnavilor pentru luarea unor decizii terapeutice nu este încă larg practicată.Ritmul lent de aplicare clinică a
farmacogenomicii are mai multe cauze: • necesitatea stabilirii utilităţii
clinice a testelor farmacogenomice prin trialuri ample, care să convingă finanţatorii
serviciilor de sănătate să le ramburseze costurile lor, ca teste de rutină •
dezvoltarea unor algoritmi clinici simpli, care să ajute medicii în
interpretarea şi folosirea datelor • educarea medicilor pentru a fi capabili să
utilizeze informaţiile genomicii.
Farmacogenomica
deschide perspectiva personalizării terapiei şi a renunţării la regimurile
terapeutice actuale bazate pe prescrierea aceleiaşi doze la toţi pacienţii („one dose fits all“), păgubitoare atât
pentru bolnav (eficacitate de doar 25–60% din toate cazurile tratate; peste
trei milioane prescripţii anual ineficiente în SUA), cât şi pentru costurile
serviciilor de sănătate confruntate cu reacţiile adverse (1:15 pacienţi internaţi
în Marea Britanie), neaşteptate, care uneori sunt fatale (100.000 de decese/an în
SUA). Promisiunea farmacogenomicii de individualizare a terapiei nu vizează în
mod specific un anumit pacient sau pe fiecare pacient, ci urmăreşte mai curând
să genereze un ghid de terapie personalizată, cu predictibilitate înaltă ca răspuns
la tratament (niveluri maxime ale eficacităţii şi minime ale toxicităţii),
pentru un segment omogen genotipic şi cât mai cuprinzător în raport cu populaţia
potenţialilor pacienţi (stratificarea pacienţilor).
Farmacogenomica va revoluţiona şi industria
farmaceutică. Modelul „blockbuster“ („popular“) promovat până acum de industria
farmaceutică, prin care un singur medicament era eficient întregii populaţii de
pacienţi diagnosticaţi cu aceeaşi afecţiune, se apropie de sfârşit, deoarece
genomica, prin identificarea biomarkerilor genetici de predicţie a răspunsului
individual la tratament, va permite practicarea medicinii personalizate.
Farmacogenomica este din ce în ce mai mult implicată în toate etapele de design
şi dezvoltare a noilor candidaţi terapeutici.
Nu înseamnă totuşi că farmacogenomica va
revoluţiona medicina peste noapte, deoarece translaţia rezultatelor din
cercetare în medicina clinică este dificilă, de durată şi scumpă. Costurile
actuale pentru „screeninguri farmacogenomice“ sunt mari, dar cu siguranţă
tehnologia microreţelelor („microarray“)
se va dezvolta iar beneficiile reducerii frecvenţei răspunsurilor adverse şi
ale creşterii eficienţei terapeutice vor justifica investiţiile. „Medicina predictivă şi terapia
individualizată“, personalizate în funcţie de genotipul individului afectat
şi tratat, sunt realmente posibile chiar într-un viitor apropiat.
1.
CYP2D6 – superfamilia citocromului P450, familia 2, subfamilia D, polipeptidul
6
2.
Reamintim de MammaPrint system care
poate ghida tratamentul în cancerul de sân pe baza nivelului de expresie a 70
de gene
La articolul „Genomul mitocondrial şi
implicarea mitocondriilor în patologia umană“, apărut la această rubrică în nr.
14/2012, se va citi: „Mutaţiile
în ADNmt se produc cu o frecvenţă de 10–20
de ori mai mare decât în ADN nuclear“.
Eroarea aparţine redacţiei. (n. red.)