FARMAKOGENETIKA Léčba pomocí cíleného podávání léků Zohlednění rozdílů v odpovědi léčených Nežádoucí účinky farmakoterapie

Transkript

1 FARMAKOGENETIKA

2 FARMAKOGENETIKA Léčba pomocí cíleného podávání léků Zohlednění rozdílů v odpovědi léčených stejná dávka u srovnatelných jedinců (pohlaví, věk, hmotnost, diagnóza): (a) různá míra léčebného efektu (např. snížení krevního tlaku); (b) projevy nežádoucích účinků; (c) v extrémním případě i život ohrožující účinek Nežádoucí účinky farmakoterapie vážný klinický problém např. nedávno zveřejněná studie: v USA dojde k úmrtí ročně kvůli nežádoucím účinkům léků

3 FARMAKOGENETIKA Reakce organismu na farmakologickou léčbu je komplexní záležitost Za značnou část individuální variability v reakci na léčivo jsou zodpovědné genetické faktory Farmakogenetika - studium vztahu mezi genetickou informací jedince a účinkem léčiva Farmakogenetika sleduje vliv jednotlivých genetických variant v populaci na účinek podané látky / léku

4 Farmakogenetické interakce: Primachin lék pro léčbu malárie Pythagoras -> někteří lidé onemocní po požití favových bobů, zatímco jiní nikoli; podstatou tohoto jevu je deficience enzymu glukóza-6-fosfátdehydrogenázy (gonozomálně recesivní onemocnění, četnost 1:2000), v jehož důsledku dochází po pozření syrových bobů nebo např. po podání antimalarika primachinu (ale i kyseliny acetylsalicylové, fenacetinu nebo sulfonamidů) k hemolytické anémii

5 Farmakogenetické interakce : Isoniazid Isoniazid (INH) je jedním ze základních léků tuberkulózy; velmi dobře se vstřebává ze zažívacího traktu Rychlá a pomalá acetylace isoniazidu (mutace v N-acetyltransferase 2 ) Hladina INH v krvi: Rychlí inaktivátoři hladina INH v krvi klesá rychle Pomalí inaktivátoři koncentrace INH zůstává vysoká po delší dobu Pomalí inaktivátoři (asi 50 % populace) nižší aktivita enzymu homozygoti pro recesivní alelu jaterního enzymu N- acetyltransferasy Při léčbě INH - vedlejší příznaky (nervové potíže nebo kožní vyrážky) častěji než u rychlých inaktivátorů INH při stejné dávce Rychlost inaktivace léčebný efekt neovlivňuje

6 Farmakogenetické interakce: Azathioprin imunosupresivum u příjemců transplantátů a při léčbě akutní lymfoblastické leukémie Thiopurin-S-methyltransferasa podíl na metabolismu thiopurinů: vážné nežádoucími účinky při podání azathioprinu pacientům s genotypem determinujícím nízkou aktivitu thiopurin-s-methyltransferasy (hematopoetická toxicita) jeden z prvních, u kterých je k dispozici komerčně vyráběný genetický test ( Varování před vážnými nežádoucími účinky v případě podání azatioprinu pacientům s genotypem determinujícím nízkou aktivitu TPMT bylo schválenou americkou FDA a je obsaženo přímo v příbalovém letáku

7 Dříve farmakogenetická pozorování sledování rozdílů např. v koncentraci léčiva v krvi nebo odpad jejích metabolitů močí Nyní sledování molekulárně genetické: např. defekt v molekule příslušného transportéru; metabolizujícího enzymu; některého z faktorů podílejících se na absorpci; distribuci; interakci s cílovou strukturou; odbourání a exkreci tím dochází k přílišné nebo nedostatečné koncentraci farmaka v organismu Takové polymorfismy jsou podmíněny změnami ve farmakokinetice -> osud léku v organismu (působení organismu na lék), tj. vstřebávání (absorce), rozdělování v jednotlivých tkáních (distribuce), přeměnu na účinné a/nebo neúčinné látky (biotransformace) a vylučování (eliminace). Monogenní determinace FARMAKOGENETIKA Např. polymorfismus v genu pro N-acetyltransferasu, polymorfismy v genech pro cytochrom P450 2D6 (CYP2D6), thiopurin-s-methyltransferasu (TPMT)

8 FARMAKOGENETIKA Komplikovanější situace zasahuje-li genetický polymorfismus procesů do farmakodynamických nebo je závislý na interakci několika genů Farmakodynamika: zkoumá účinky léku na organismus, a to žádoucí i nežádoucí; Při odpovídající koncentraci léčiva účinek závisí např. na expresi cílového genu - např. kódujícího receptor v cílové tkáni Exprese genu může být nižší nebo vyšší u různých etnických skupin nebo záviset na fázi vývoje organismu (novorozenci, děti, adolescenti, dospělí)

9 Farmakogenetika Antidepresivum paroxetin : (ze skupiny selektivních inhibitorů zpětného vychytávání serotoninu - SSRI) vyvolává u pacientů mladších 18 let sebepoškozující až sebevražedné jednání na rozdíl od pacientů dospělých, kde k těmto reakcím nedochází BiDil: lék proti srdečnímu selhání; Klinické zkoušky v multietnické skupině ukázaly efektivitu u černých pacientů, zatímco u ostatních bylo pozorováno jen velmi malé až žádné zlepšení daného stavu

10 Metody farmakogenomiky Mapování tzv. SNP (single nucleotide polymorphisms - jednonukleotidových variací sekvence DNA) Z celkového odhadovaného počtu milionů genetických polymorfismů u člověka přes 90 % tvoří SNP SNP se sdružují do bloků haplotypů zpravidla se dědí společně Haplotypy jsou krátké segmenty chromosomů, které v krátké evoluční historii člověka prodělaly minimální počet rekombinací Stanovení rizikových haplotypů pro konkrétní lék či lékovou skupinu u daného jedince pro predikci a případnou prevenci nežádoucích farmakogenetických a nutrigenetických interakcí Již dnes je pomocí tzv. SNP čipů možné hodnotit u zkoumaného vzorku několik set tisíc polymorfismů zároveň

11 DNA (příp. RNA) čipy umožňují současné testování až desítek tisíc genů v jediném vzorku Na ploše čipu (cca 1,5 x 1,5 cm) jsou umístěny krátké úseky jednořetězcové DNA o známé sekvenci nukleotidů (oligonukleotidové próby); podle komplementarity basí se na ně specificky váže fluorescenčně značená DNA z analyzovaného vzorku po laserové detekci hybridizace DNA vzorku s próbou automatické vyhodnocení analytickým softwarem Systém Amplichip AmpliChip CYP450 test Zaměřen na geny rodiny CYP450 (a) cytochrom P450 (CYP) 2D6 a (b) gen CYP2C19, které jsou zásadní pro metabolismus 25 % všech podávaných léčiv Patnáct tisíc prób umístěných na čipu umožňuje rozlišit různé polymorfismy, duplikace nebo delece genu CYP2D6, a polymorfismy genu CYP2C19 predikce typu metabolismu léčiv od pomalého po ultra-rychlý.

12 CYTOCHROM P-450 Cytochrom P-450 (CYP enzymy / zabarvené proteiny pigment nm) různorodá rodina hemoproteinů Účastní se přenosu elektronů během enzymatických reakcí CYP enzymy člověka primárně lokalizované na membráně: (a) vnitřní membrána mitochondrií nebo (b) endoplasmatického retikula Metabolizmus tisíce endogenních a exogenních sloučenin Cytochromy P450 přítomny ve většině tkání syntéza a metabolismus hormonů (např. estrogen, testosteron), cholesterolu, vitaminu D Jaterní cytochromy metabolismus léků a toxických sloučenin Člověk - 57 genů CYP- 450 kódujících variabilní enzymy 18 rodin tvořících 43 subrodin; též 59 pseudogenů

13 Cytochromy P450 Xenobiotika - cizorodé umělé sloučeniny nejsou vytvářeny přírodními procesy; jsou tělu cizí (léčiva, jedy, průmyslové chemikálie) a jsou vylučovány z těla ven Jednotlivé cytochromy se podílejí na metabolismu xenobiotik různou měrou Asi 50% látek, jejichž metabolismus je znám, přeměňuje CYP 3A4 10% 4% 2% 2% 3A4 2D6 2C9 30% 50% 1A2 2A6 2C19

14 CYTOCHROM P-450 CYP1 léky a steroidní hormony CYP2 - léky a steroidní hormony (CYP2D6), CYP2C19 metabolismus xenobiotik a antiepileptika CYP3 - léky a steroidní hormony (včetně testosteronu) CYP4 metabolismus mastných kyselin, kyseliny arachidonové CYP5 - tromboxan-a2-syntáza CYP7 biosyntéza žluči, 7-alfa-hydroxyláza steroidů CYP8-2 geny: CYP8A1 (prostacyklinsyntáza), CYP8B1 (biosyntéza žluči) CYP11 biosyntéza steroidů CYP17 - biosyntéza steroidů CYP19 - biosyntéza steroidů: např. aromatázy CYP20 neznámá funkce CYP21 - biosyntéza steroidů CYP24 degradace vitaminu D CYP26 hydroxyláza retinové kyseliny CYP27 CYP27A1 (biosyntéza žluči), CYP27B1 (vitamin D3 1-alfahydroxyláza, ativuje vitamin D3) CYP alfa-hydroxylace 24-hydroxycholesterolu CYP46 cholesterol-24-hydroxyláza CYP51 biosyntéza cholesterolu

15 Polymorfismy P450 Individuální variabilita v aktivitě jednotlivých P450 Modifikující faktory Primárně genetická výbava Mutace ovlivnění metabolické aktivity izoforem genetický polymorfismus Mutace autosomálně recesivní / homozygoti pomalí metabolizátoři Duplikace, amplifikace / ultrarychlí metabolizátoři Většina populace homozygoti pro normální gen / rychlí metabolizátoři Závislost na rase

16 Cytochrom P450

17 INDUKCE, INHIBICE Indukce zvýšení exprese genu pro daný enzym; zvýšení hladiny aktivního metabolitu Vazba indukujícího léčiva na jaderný receptor. Komplex induktoru a receptoru je transportován do jádra váže se na specifickou oblast DNA Inhibice pokles biotransformace léčiva v důsledku vazby jiného současně podávaného léčiva na stejný enzym a) Obě léčiva stejné vazebné místo b) Inhibitor se váže na jiné místo enzymu konformační změna znemožní vazbu současně podaného jiného léčiva s aktivním místem

18 Transmembránové pumpy P-glykoprotein Role v adsopci, distribuci a eliminaci řady léčiv Obranný mechanismus před vstupem xenobiotik do organismu Nadměrná exprese genu vede mnohočetné lékové resistenci (MDR fenomén) ATP (adenosintrifosfát)-vázající membránové transportéry (ABC transportéry) Aktivní přenos substrátů membránou Podíl na mnohočetné lékové resistenci

19 NUTRIGENOMIKA Nutrigenomika chemické látky obsažené v běžné potravě ovlivňují rovnováhu mezi zdravím a nemocí po interakci s genomem jedince Látky obsažené v potravě působí přímo či nepřímo na lidský genom a mění tak jeho strukturu či genovou expresi Za určitých okolností mohou být stravovací návyky u některých jedinců významným rizikovým faktorem vzniku řady chorob Některé z cílových genů pro látky obsažené v potravě ovlivňují nástup, incidenci, průběhu a závažnosti některých chronických chorob Stravovací návyky mohou ovlivnit rovnováhu mezi stavem zdraví a nemoci závislost na konkrétní genetické výbavě jednotlivce Individualizovaná výživa může být užita k prevenci, zmírnění nebo léčení chronických nemocí

20 Nutrigenetická interakce: NUTRIGENOMIKA a) Statická interakce V evropské populaci dospělých perzistence laktázy bodová mutace v promotoru genu kódujícího laktázu přibližně před 9000 lety v severoevropské populaci způsobila přetrvávající expresi genu a zabránila tak přirozenému vyhasínání funkce laktázy v dospělosti perzistující tolerance laktózy v dospělém věku U mláďat savců (i člověka) funkční laktáza štěpení laktózy přítomné v mléce na monosacharidy glukózu a galaktózu Exprese laktázy v enterocytech tenkého střeva podléhá kontrole v průběhu vývoje: (a) je utlumená v průběhu fetálního období, (b) zvyšuje se okolo porodu a (c) klesá po odstavu Většina dospělých přirozeně laktózu netoleruje - na konzumaci většího množství mléka (které obsahuje 4-8 % laktózy) reaguje bolestmi břicha, případně průjmem neštěpená laktóza způsobí osmotický transport vody do lumen tenkého střeva a je fermentována bakteriemi střevní mikroflóry Kulturní adaptací na intoleranci laktózy představují kysané mléčné výrobky s nižším obsahem laktózy a někdy i přítomnosti bakterií secernujících laktázu (Lactobacillus acidophilus)

21 NUTRIGENOMIKA b) Dynamická interakce Může docházet k rozdílné odpovědi na změnu dietního režimu dle genetické výbavy jedince Při sledování mužské kohorty v období došlo k výrazné změně složení stravy ale pouze u nositelů alely CC-204 genu CYP-7A1, který kóduje cholesterol-7alfa-hydroxylasu došlo k redukci hladin cholesterolu, nositelé alely AA-204 na změnu diety nereagovali

22 NUTRIGENOMIKA Perspektiva: Individualizovaná výživa Konečný cíl nutriční genomiky by bylo možné shrnout jako dosažení optimálního dietního režimu pro konkrétního jedince tak, aby byly respektovány nejen kvantitativní a kvalitativní potřeby výživy a aktuální zdravotní stav, ale i genetické dispozice, s cílem zabránit vzniku řady onemocnění, případně přispět k jejich efektivnější terapii