Download farmacogenomica del metabolismo de fármacos y sus

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
ÍNDICE DE CONTENIDOS
1. Introducción
2. Investigación farmacogenética
3. Métodos de análisis
4. Consecuencias clínicas
 CYP 2D6
5. Conclusiones
INTRODUCCIÓN
El genoma humano
Definiciones
Genotipo y fenotipo
Metabolismo
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
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
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’
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
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)
INVESTIGACIÓN
FARMACOGENÉTICA
Objetivos
Ensayos farmacogenómicos del metabolismo
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
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
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
MÉTODOS DE ANÁLISIS
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
TÉCNICA DEL MICROARRAY
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
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
CONSECUENCIAS
CLÍNICAS
Familia Citocromo
del gen concreto
Sustancias metabolizadas Consecuencias clínicas del
polimorfismo
CYP1
Hidrocarburos aromáticos
policíclicos ambientales
Esteroides
1A1
1B1
1A2
CYP2
2A6
2B6
2C8
2C9
Cafeína, clozapina, olanzapina,
teofilina
Nicotina y algunos
procarcinógenos
Ciclofosfamida, diazepam,
efavirenz, S-mefenitoina y
algunos procarcióngenos
(aflatoxinas)
Paclitaxel, ácido retinoico,
rosiglitazona, ácido.
araquidónico y retinoides
Fenitoina, warfarina, numerosos
AINEs, losartán, algunos ADO,
torasemida
Modifican riesgo de cáncer de
pulmón y próstata
Cáncer endometrial y de próstata.
Glaucoma congénito primario
Mayor aclaramiento de fármacos
Condiciona el consumo tabáquico
Alteración en el metabolismo de
los sustratos
Comentario
Inducida por tabaquismo
Inhibición farmacológica
como estrategia para
disminuir tabaquismo
Se desconoce su
relevancia in vivo
Disminuye aclaramiento intrínseco
Se desconoce su
relevancia in vivo
Necesidad de monitorización de
fármacos de estrecho margen
terapéutico
Warfarina (aumenta riesgo
sangrado), fenitoína (usar
dosis menor para evitar
toxicidad)
Familia
del gen
Citocromo
concreto
Sustancias metabolizadas
Consecuencias clínicas del
polimorfismo
Comentario
CYP2
2C19
Citalopram, diazepam,
imipramina, mefenitoína, IBP
Notables diferencias
interétnicas.
2D6
Debrisoquina, antiarrítmicos,
antidepresivos, antipsicóticos,
betabloqueantes …
2E1
Bioactivación de sustratos
protóxicos y procarcinógenos
(anestésicos halogenados,
alcoholes, N-nitrosaminas,
hidrocarburos aromáticos y
halogenados)
Mayor nº efectos adversos en
metabolizadotes lentos, ej:
sedación excesiva con
mefenitoína.
Mayor tasa de erradicación de
Helicobacter pylori, sin aumentar
efectos adversos, por amplio
margen terapéutico.
Metabolizadores lentos tienen
menor eficacia de codeína por
menor conversión a morfina.
Mayor nº de efectos adversos por
metoprolol (bradicardia
sintomática).
Efectos extrapiramidales más
frecuentes en metabolizadores
lentos en tratamiento con
antidepresivos y antipsicóticos
Mayor susceptibilidad a la
toxicidad química y al cáncer en
metabolizadotes rápidos.
Relacionado con la dependencia
del alcohol y la nicotina
CYP3
Mayor frecuencia de alelos
asociados a menor
actividad en
afroamericanos y asiáticos.
Variantes alélicas
relacionadas con la distinta
inducibilidad por el alcohol,
la obesidad y la nicotina.
No está clara la relevancia
clínica
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
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
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%.
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
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