FARMACOGENÓMICA DEL METABOLISMO DE FÁRMACOS Y SUS IMPLICACIONES CLÍNICAS

1. 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

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

3. INTRODUCCIÓNEl genoma humanoDefinicionesGenotipo y fenotipoMetabolismo

4. 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

5. DEFINICIONES • Farmacocogenética: 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

7. 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’

8. 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

9. 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)

10. INVESTIGACIÓN FARMACOGENÉTICA Objetivos Ensayos farmacogenómicos del metabolismo

11. 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

12. 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

13. 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

14. MÉTODOS DE ANÁLISIS

17. 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

18. TÉCNICA DEL MICROARRAY

19. 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

20. 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

21. CONSECUENCIASCLÍNICAS

24. 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

25. 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

26. 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%.

28. 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

29. 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