Farmakogenomik definition. Farmakogenomik och läkemedelsmetabolism. Innehåll. Individuella reaktioner vid läkemedelsbehandling

Transkript

1 Farmakogenomik och läkemedelsmetabolism Farmakogenomik definition Studier av genetisk variation som påverkar en individs reaktion på ett läkemedel. Syftar till individbaserad läkemedelsbehandling Eva Brittebo Inst f farmaceutisk biovetenskap Innehåll 1. Individbaserad läkemedelsbehandling 2. Genetisk variation 3. Genotypning och fenotypning 4. Genetisk variation hos läkemedelsmetaboliserande enzymer Individuella reaktioner vid läkemedelsbehandling % av de skillnader som finns mellan individer när det gäller reaktioner på och omsättning av läkemedel beror på genetiska faktorer. Resten ålder, kön, sjukdom, rökning etc 5. Framtiden

2 Polymorfism Förekomst av flera olika mutanta alleler av en gen. Två eller flera fenotyper finns i samma population. Blodgrupper A, B, AB och O Läkemedelsmetaboliserande enzymer CYP2D6, CYP2C9, CYP2C19 etc Variation vid läkemedelsbehandling Genotyp och fenotyp Genotyp Uppsättningen av alleler hos en organism Fenotyp* Det observerbara uttrycket hos en organism *karaktäristiska uttryck (ögonfärg, längd, läkemedelssvar)

3 Fenotypning läkemedelsmetabolism 1977 Fenotypning av läkemedelsmetabolism Debrisoquin klinisk prövning 10 % av patienterna hade höga plasmanivåer orsakas av en minskad elimination pga minskad metabolism godkändes aldrig som läkemedel Fenotypning läkemedelsmetabolism Olika metaboliserare Snabb metaboliserare No of subjects Långsam metaboliserare (PM) Intermediär metaboliserare (IM) Snabb metaboliserare (EM) Ultrasnabb metaboliserare (URM) Metabolic capacity Långsam metaboliserare Bestämning av metaboliter i plasman F. Peter Guengerich, The AAPS Journal 2006; 8 (1)

4 Fenotypning läkemedelsmetabolism Genotypning No of subjects Vanlig dosering Intermediär metaboliserare Snabb metaboliserare Metabolic capacity Anpassad dosering Långsam metaboliserare Ultrasnabb metaboliserare Gener hos människa gener 3 miljarder baspar 2% av genomet är proteinkodande sekvenser Genetisk variation 1. Single nucleotide polymorphism SNP 2. Insertions/Deletions 3. Translocations 4. Varying number of tandem repeats 5. Copy number variation 0.1% av genomet orsakar individuella skillnader dvs 3 miljoner polymorfismer Eur J Clin Pharmacol (2008) 64:

5 Single nucleotide polymorphism SNP Genotypning Den vanligaste polymorfismen (90 %) Metodik PCR för att kvantifiera RNA Fördel - enkelt att ta ett enda prov - gäller hela livet Nackdel - mäter de vanligaste varianterna av genen - kan missa mycket ovanliga genvarianter Mutation som orsakar en bas-par förändring basparsutbyte! påverkar aminosyrasekvensen funktionella SNP är kända många SNP påverkar inte cellfunktionen DNA testning diagnostiska tester för sjukdomsgener tester för läkemedelsmetabolism och behandling tester vid utredningar av brott som kan medföra fängelse (rättsmedicin) tester vid släktforskning

6 Genvariation vid sjukdomar Genotypning vid sjukdomar Mutation hos en enstaka gen Huntingdons sjukdom (danssjuka) Cystisk fibros PKU (fenylketonuri) + 24 ovanliga medfödda sjukdomar. Provet sparas för kompletterande analyser, kvalitetssäkring och metodutveckling och etikprövade forskningsprojekt. Provet förvaras och hanteras i enlighet med biobankslagen. Genvariation vid folksjukdomar Mutation i många gener Cancer (BRCA1&2 + fler) Demens (Apo-E + fler) Hjärt-kärlsjukdom (flera)

7 Bröstcancer < 10% av kvinnor är bärare av högriskgener för bröstcancer DNA-test för BRCA1 och BRCA2 (breast cancer type 1 susceptibility protein) Filmstjärnan Angelina Jolie gjorde en förebyggande dubbel mastektomi för att minska risken för bröstcancer. Genotypning vid läkemedelsbehandling

8 Genvariationer - läkemedel Farmakogenetisk info för 517 godkända lm i EU Figure 1 Farmakodynamik Receptorer/ target få data men det ökar, främst inom onkologi Farmakokinetik Läkemedelsmetaboliserande enzym omfattande data Läkemedelstransportörer få data men det ökar The Pharmacogenomics Journal advance online publication 24 February doi: /tpj Indications Administration Contraindication Warnings Pharmacokinetics Genotypning av receptor! bättre selektion av patienter Her2 överuttryck vid bröstcancer Genotypning av läkemedelsmetabolism Trastuzumab (Herceptin ) humanized mab indikation bröstcancer identifierar de som har nytta av behandling obligatoriskt gentest innan behandling

9 Genvariationer läkemedelsmetaboliserande enzymer Fas I metabolism CYP cytokrom 450 Fas II metabolism UGT UDP-glukuronosyltransferas NAT N-acetyl transferas TPMT tiopurine S-metyltransferas GST glutation-s-transferas CYP genvariation > 23% av populationen har genetisk variation när det gäller läkemedelsmetabolism av CYP2C9 CYP2C19 CYP2D6 CYP genvariation SNP många Gendeletion CYP2C9 CYP2C19 CYP2D6 Genamplifiering CYP2D6 x3 CYP2E1 x13 Gentestning metaboliserare* Långsam metaboliserare Två defekta alleler**/deletioner! inget funktionellt enzym och ingen metabolism (PM) Intermediär metaboliserare En funktionell och en inaktiv allel! fungerande metabolism (IM) *Recessiv nedärvning inom farmakogenomik **Allel är en av två eller flera alternativa former av en gen

10 Gentestning metaboliserare Farmakogenomik - biverkningar Snabb metaboliserare Två funktionella alleler! fungerande metabolism (EM) Ultrasnabb metaboliserare Multipla kopior av alleler (URM) 60 % av de läkemedel som förekommer i biverkningsrapporter metaboliseras av polymorfa läkemedelsmetaboliserande enzymer CYP2D6 polymorfism PLOS One DOI

11 CYP2D6 polymorfism CYP2D6 polymorfism - grupper 75 allelvarianter CYP2D6*1 är den vanligaste (kallas wildtype= wt) Långsam metaboliserare CYP2D6*3, *4, *5, *6, *7, *8, *11, *12, *13, *14, *15, *16, *18, *19, *20, *21, *38, *40, *42, *44, *56 och *62 Definition Caucasian" In the United States and Britain, "Caucasian" is used primarily as a distinction loosely based on skin color alone for people commonly refered to as whites In Europe, "Caucasian refers to people who are from the Caucasus Långsamma metaboliserare (PM) CYP2D6*3, *4 och *5 alleldeletioner (95% of PM) 7% Europa Caucasians 1 2% Icke-europeer Ultrasnabba metaboliserare (URM) Genduplikationer (1-12 st) 30% Nordafrika, Östafrika 21 % Saudiarabien/Mellersta östern 3-6 % Europa Caucasians

12 CYP2D6 metaboliserar > 25 läkemedel inom psykiatri och hjärtakärl - antidepressiva, neuroleptika - opioider (kodein) - betablockerare, antiarrytmika - tamoxifen CYP2D6 exempel på dosjustering CYP2D6 Debrisoquine Nortriptylin t 1/ timmar intermediära metaboliserare mg långsamma metaboliserare mg ultrasnabba metaboliserare använd annat preparat Kliniska prövningar debrisoquine % av patients hade höga plasmanivåer reducerad elimination pga utebliven hydroxylering via CYP2D6

13 CYP2D6 och kodein Kodein är en prodrug som aktiveras via CYP2D6 genom demetylering till metaboliten morfin CYP2D6 långsam metaboliserare och kodein Minskad demetylering av kodein CYP2D6 Minskade plasmanivåer av morfin Ingen terapeutisk effekt Ingen smärtstillande effekt CYP2D6 ultrasnabb metaboliserare och kodein CYP2D6 ultrasnabb metaboliserare och kodein Ökad demetylering av kodein Amning av ett barn kan vara farlig hos en mamma som tar kodein och är en ultrasnabb metaboliserare Henderson Hasselbalch ekvation Ökade plasmanivåer av morfin! Andningssvikt hos barnet Ökad smärtlindring Ökad risk för andningssvikt Brit J Clin Pharmacol 1991,31,635; Lancet, 2006, 368, 704

14 Risken med kodein till barn granskas Den nya kommittén inom den europeiska läkemedelskommittén, PRAC, har precis börjat arbeta. PRAC ska ta hand om säkerhetsfrågorna. Nu granskar kommittén risker med att ge små barn kodein. 9 oktober 2012, klockan 10:10 Ämnen: EMA, SÄKERHET, PRAC Den europeiska läkemedelsmyndighetens nystartade kommitté, PRAC, granskar just nu läkemedel som innehåller kodein och används som smärtlindring efter operation hos barn. FDA har nyligen gjort en ny sammanställning av riskerna för morfintoxicitet hos små barn. Den informationen ska vi nu gå igenom, säger Ulla Wändel Liminga som tillsammans med Qun-Ying Yve är Sveriges delegater i PRAC. PRAC (Pharmacovigilance Risk Assessment Committee) är en ny kommitté inom på den europeiska läkemedelsmyndigheten, EMA och ett resultat av den nya säkerhetslagstiftningen som trädde i kraft vid halvårsskiftet. PRAC ska i praktiken ta över de uppgifter som gäller säkerhetsfrågor från den vetenskapliga Barn kommittén, kan CHMP. utveckla allvarliga biverkningar eller avlida efter Procedurerna att ha håller tagit nu på att göras kodein om. Bedömningar - av riskhanteringsplaner, vanligen bedömningen efter av periodiska kirurgiskt säkerhetsuppdateringar är exempel på sådant som flyttar över till PRAC från CHMP, säger Ulla Wändel Liminga. avlägsnande av tonsiller eller polyper 1 av Metaboliseras tramadol till en farmakologiskt aktiv eller inaktiv metabolit? CYP2C9 polymorfism CYP2C9 polymorfism 58 allelvarianter CYP2C9*1 wild type Långsam metaboliserare CYP2C9*2,*3,*4,*5,*6 Saknas hos 1% europeer och afro-amerikaner

15 CYP2C9 polymorfism Metaboliserar Warfarin, COX-2 hämmare Warfarin Antikoagulant med stor variation i plasmanivåer Orsakas av: Genotyp 20% Kön 5% Ålder 15% Annat Hillman et al. (2004) Pharmacogenetics, 14(8): Warfarin och individuell terapi Genotyp 30 % målmolekyl (VKOR vitamin K-epoxidreduktas) CYP2C9 och warfarin S-formen av warfarin metaboliseras av CYP2C9 till inaktiva metaboliter 10 % CYP2C9

16 CYP2C9 långsam metaboliserare och warfarin Minskad hydroxylering Ökad plasmanivå av warfarin CYP2C19 polymorfism Ökad blödningsrisk CYP2C19 polymorfism 37 allelvarianter CYP2C19*1 wild type Långsam metaboliserare CYP2C19*2,*3,*17 CYP2C19 substrat Protonpump hämmare omeprazole, lansoprazole, rabeprazole, es-omeprazole, and pantoprazole Clopidogrel, TCA, citalopram, och sertralin Saknas hos 4 % europeer Saknas hos 20 30% östasiater

17 CYP2C19 och klopidogrel Clopidogrel är en prodrug som aktiveras via CYP2C19 och andra CYP till en aktiv metabolit Trombocytaggregationshämmande medel CYP2C19 långsam metaboliserare och clopidogrel Minskad metabolism Minskad halt aktiva metaboliter Minskad terapeutisk effekt CYP2C19 och protonpumpshämmare Japans population har 50 % en defekt allel av genen 20 % två defekta alleler av genen 30 % normala alleler av genen Fas II enzym polymorfism Protonpumpshämmare används i Japan med europeisk dosering (20 mg) fast 3 mg skulle räcka

18 Fas II enzymer och polymorfism UGT1A1 UDP-glukuronosyltransferas N-acetyltransferas (NAT) Isoniazid biverkan (se lever-tox föreläsning) Irinotecan (Camptosar ) indikation tarmcancer biverkan allvarlig biverkan (diarré) gentestning rekommenderas TPMT Tiopurinmetyltransferas Azatioprin (immunosuppressivt) biverkan benmärgshämning Merkaptopurin (leukemi) biverkan hematologisk toxicitet Långsamma metaboliserare 1 per 300 individer för kraftig farmakologisk effekt och benmärgsdepression vid normal dosering dosen bör sänkas ggr Gentestning av läkemedelsmetabolism inom sjukvården

19 Kliniska skäl för CYP gentestning Farmakogenetisk testning i praktiken 1. Läkemedlet har smalt terapeutiskt index 2. Läkemedlet har hög variabilitet för interindividuella svar 3. Svårt att monitorera den terapeutiska effekten eller toxicitet Ganska sällsynta i rutinsjukvård Oftast retrospektivt vid problem t ex utredning av patienter som har biverkningar trots låga/normala doser av antidepressiva/neuroleptika bristande effekt vid normal dosering av antidepressiva/neuroleptika Farmakogenetisk testning vid Akademiska sjukhuset CYP2D6, CYP2C9, CYP2C19 många läkemedel N-acetyltransferas (NAT2) isoniazid Glukuronosyltransferas (UGT1A1) irinotecan TPMT azatioprin, 6-merkaptopurin Metylentetrahydrofolatreduktas (MTHFR) metotrexat, 5 fluorouracil Gentester farmakogenomik (PGx) kommersiella lab i USA GeneAlign DrugGene Mayo GeneSight PGxOne GenToX GenesinLife Precisiongenomics IMGM OneOme etc SLCO1B1 (transportör) - statiner

20 Genotypning fördelar Genetisk variation och läkemedelsutveckling definiera subgrupper som får en bättre terapeutisk effekt! bättre selektion av patienter definiera subgrupper med högre risk för biverkningar! förebygga biverkningar återinföra effektiva äldre läkemedel som orsakar biverkningar hos en subgrupp av patienter CYP polymorfism Löser skräddarsydda läkemedel alla problem? Stoppa läkemedelskandidater som metaboliseras > 50% av polymorfa CYP-enzymer som CYP2D6? Läkemedel för små, genetiskt definierade patientgrupper betyder mindre försäljning. Olönsamt att satsa på läkemedel för vissa minoriteter?

21 Apotekens gentester - sjukdomar Nya marknader för genetisk självtestning - direkt till konsumenter Klamydia Laktosintolerans Övervikt genvarianter av FTO, PPARγ, APOA5 och FABP2 Nagelsvamp Bakterie- och svampbesvär i underlivet Muskelegenskap genvariant ACTN3 Vinterkräksjuka Ökad risk för blodpropp vid intag av östrogen genvarianter av faktor V och protrombin Kommersiella gentester - folksjukdomar Swedish company not presently active Icelandic company not presently active USA company selling ancestry-related reports FDA claims it has no proper marketing clearance for testing of health conditions

22