FarmakogenetikDipresentasikan oleh :

Rozi Abdullah

Pembimbing :Dr.Instiaty, Phd, Sp.FK

Farmakogenetik ilmu yang mempelajari variasi genetik, yang mempengaruhi respon obat

Pengaruh gen reseptor -1 adrenergik terhadap tekanan darah pada pemberian carvedilol

Farmakogenomik spektrum gen secara keseluruhan menentukan efikasi dan keamanan obat◦ interaksi antara gen CYP2D6 dan gen reseptor -1, -

2, dan -adrenergik pada pemberian carvedilol Tujuan mengoptimalisasi terapi obat dan membatasi

toksisitas obat berdasar pada profil genetik individu

Definisi

Faktor yang memengaruhi respon obat:◦ faktor internal status kesehatan & genetik ◦ faktor eksternal lingkungan

Variasi genetik: ◦ Metabolisme obat Variasi gen yang mengkode CYP

P450 ◦ Transporter obat P-glikoprotein

perubahan farmakokinetik◦ Target obat reseptor, enzim, dan protein yang

terlibat dalam transduksi sinyal intraseluler perubahan farmakodinamik

Pendahuluan

Ditemukan pada enzim CYP2D6, CYP2C9, CYP2C19 dan NAT2.

Dalam hal enzim CYP, genotip populasi terbagi menjadi ◦ Extensive meta bolizers (EM) ◦ Poor meta bolizers (PM),

Uenzim NAT2◦ Rapid acetyla tors (RA)◦ Slow acetylators (SA).

Polimorfisme genetik

Frekuensi PM pada keturunan Asia Tenggara untuk enzim CYP2D6 hanya sekitar 1-2%, untuk enzim CYP2C19 sekitar 15-25%

Untuk enzim NAT2 antara 5-10%. Frekuensi PM pada populasi dunia untuk enzim

CYP2C9 antara 2-10%. Bagi mereka di butuh kan dosis yang jauh lebih

rendah untuk obat-obat yang merupakan substrat dari enzim yang ber sangkutan.

Penghambat enzim yang poten dapat mengubah seseorang dengan genotip EM menjadi fenotip PM.

Polimorfisme genetik

Variasi genetik :◦ Polimorfisme terjadi pada 1% dari populasi manusia

gen yang mengkode enzim CYP450 ◦ Rare mutation terjadi pada < 1% populasi

penyakit keturunan cystic fibrosis, hemofilia Single nucleotide polymorphisms (SNPs) terjadi pada

1 dari 100-300 pasang basa (paling sering terjadi)◦ Mengubah kodon (substitusi basa nukleotida) ◦ Menghasilkan dua kemungkinan alel Wild type &

Variant allele

Variasi Genetik

SNPs dapat terjadi pada semua bagian gen◦ ekson mengubah fungsi protein◦ regulator mengubah jumlah protein yang diproduksi◦ intron seringkali bersifat ”silent” kecuali jika

mengenai intron splicing Multiple SNPs dapat bersifat linkage

disequilibrium dua atau lebih SNPs lebih sering diturunkan bersama ◦ Contoh: Dua SNPs (A46T dan G72C) terjadi pada suatu

gen jika T pada posisi 46 selalu terjadi dengan C pada posisi 72 disebut complete linkage disequilibrium.

Set SNPs yang diturunkan bersama disebut haplotip

Metabolisme obat terdiri dari 2 fase:◦ Fase I isoenzim CYP450◦ Fase II:

N-asetiltransferase uridine diphosphate glucuronosyltransferase (UGT) glutathione S-transferase

Enzim metabolisme berdasar-nukleotida: ◦ thiopurine S-methyltransferase (TPMT) ◦ dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD)

Polimorfisme Gen Untuk Enzim Metabolisme Obat

Pada manusia 57 isoenzim CYP450, 42 diantaranya terlibat dalam metabolisme xenobiotik eksogen dan substansi endogen.

Terlibat dalam metabolisme obat 15 isoenzim

Variabilitas aktivitas enzim akibat dari faktor genetik memengaruhi konsentrasi dalam plasma

Polimorfisme genetik fungsional CYP2A6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4/5

Enzim Sitokrom 450 (CYP450)

Berdasarkan kecepatan metabolisme oleh suatu enzim, populasi manusia digolongkan menjadi 2: ◦ extensive-metabolizer (EM) ◦ poor-metabolizer (PM)

Varian genotip CYP2D6:◦ CYP2D6*1 wild type◦ CYP2D6*2 aktivitas sama dengan CYP2D6*1 tapi dapat

berduplikasi atau amplifikasi terdapat pada EM

◦ CYP2D6*4 & CYP2D6*5 orang kulit putih (enzim inaktif atau tidak memiliki enzim)

◦ CYP2D6*10 (Pro34Ser) dan CYP2D6*17 (Arg296Cys) keturunan asia dan afrika terdapat pada PM

CYP2D6

kisaran aktivitas CYP2D6 luas, mulai dari ultrarapid metabolizers (UMs) hingga hilangnya aktivitas pengaturan dosis

UMs (aktivitas CYP2D6 sangat tinggi) menduplikasi atau amplifikasi alel mutan, dihasilkan 2 atau lebih salinan alel CYP2D6*1 atau CYP2D6*2 ◦ Pasien dengan 3 salinan gen CYP2D6*2

memerlukan dosis nortriptyline (substrat CYP2D6) 3-5 kali lebih tinggi dibanding normal

Implikasi terapi pada polimorfisme CYP2D6:◦ PM metabolisme lambat peningkatan

konsentrasi obat ◦ jika substrat adalah prodrug

PM tidak dapat mengubah obat menjadi metabolit aktif UMs dapat mengalami overdosis obat

kodein diubah oleh CYP2D6 menjadi morfin

◦ PM dapat ”terlindungi” dari penyalahgunaan opiat obat tidak aktif

FDA menyetujui AmpliChip CYP450 test (Roche Diagnostic) untuk menganalisa 27 alel CYP2D6 (juga termasuk CYP2D19*1, *2, dan *3) terapi dapat disesuaikan dengan genotip pasien

Polimorfisme genetik CYP2C19: ◦ CYP2C19*2 (aberrant splice site) ◦ CYP2C19*3 (kodon stop prematur)

Enzim CYP2C19 tidak aktif (PM) ◦ peningkatan AUC omeprazol (substrat CYP2C19)

sebesar 12 kali lipat. >> pada keturunan asia daripada orang

kulit putih

CYP2C19

Varian CYP2C9 yang paling banyak ◦ CYP2C9*2 ◦ CYP2C9*3

substitusi asam amino perubahan aktivitas Contoh substrat CYP2C9 warfarin, fenitoin,

tolbutamide (indeks terapeutik sempit) Pada subjek dengan CYP2C9*3 homozigot

clearance warfarin berkurang 90% dibanding dengan subjek homozigot wild type >> kadar warfarin dalam plasma

CYP2C9

Tiga isoenzim CYP3A4, CYP3A5, CYP3A7 CYP3A4 diekspresikan pada orang dewasa

pada intestinal (metabolisme lintas pertama beberapa obat)

Varian CYP3A4, dengan substitusi asam amino pada ekson 7 dan 12 berkaitan dengan perubahan aktivitas katalitik pada nifedipin (substrat CYP3A4)

CYP3A5 dilaporkan polimorfik pada 60% Afrika-Amerika dan 33% kulit putih ◦ Subjek dengan alel varian CYP3A5*3 (aberrant splice

site) pada intron 3 tidak memiliki enzim CYP3A5 yang fungsional.

CYP3A4/5

Relevansi klinis polimorfisme genetik enzim TPMT, DPD, dan UGT pengobatan kanker

TPMT Tiga alel mutan gen TPMT:

◦ TPMT*3A (paling banyak) ◦ TPMT*2 ◦ TPMT*3C

Pasien dengan alel mutan TPMT homozigot atau heterozigot berisiko tinggi mengalami anemia berat selama terapi dengan merkaptopurin

Metabolisme Fase II dan Enzim yang Memetabolisme BasaNukleotida

DPD DPD metabolisme 5-fluorourasil Pasien dengan defek alel pada gen DPD tidak dapat

memetabolisme 5-fluorourasil memperkuat efek neurotoksisitas

UGT Camptothecin (CPT-11) diaktifkan oleh karboksilase

menjadi SN-38 (inhibitor topoisomerasi I) SN-38 diinaktifkan oleh UGT1A1 melalui proses

glukoronidasi Polimorfisme pada daerah regulator gen UGT1A1

menghasilkan alel (TA)7TAA aktivitas glukoronidasi SN-38 terganggu pada pasien homozigot neutropenia & diare berat

FDA menyetujui Invader UGT1A1 Molecular Assay untuk mengetahui genotip alel UGT1A1

Dapat memengaruhi distribusi obat yang merupakan substrat protein ini dan mengubah konsentrasi obat pada tempat kerja obat.◦ Contoh: P-glikoprotein

P-glikoprotein pompa efluks transmembran yang bergantung energi, dikode oleh gen ABCB1 ◦ Pada sel normal enterosit intestinal, hepatosit, sel

tubulus proksimal ginjal, dan sel endotelial yang melapisi sawar darah-otak

◦ mentranspor substansi toksik atau metabolit keluar sel protektif

Polimorfisme Pada Gen Transporter Obat

Polimorfisme P-glikoprotein memengaruhi distribusi beberapa agen nonkemoterapeutik digoksin, siklosporin, takrolimus, antiretroviral protease inhibitor.◦ Peningkatan ekspresi pada intestin membatasi absorpsi

substrat P-glikoprotein menurunkan bioavailabilitas ◦ Penurunan ekspresi P-glikoprotein peningkatan

konsentrasi plasma Beberapa polimorfisme telah diidentifikasi pada daerah

promoter dan ekson gen ABCB1 ◦ SNPs sering terjadi pada ekson 12 (C1236T), 21 (G2677T)

dan 26 (C3435T). ◦ Ekson 21 dan 26 berkaitan dengan ekspresi ABCB1

intestinal, aktivitas P-glikoprotein, dan konsentrasi plasma digoksin

Polimorfisme ekson 26 ABCB1 juga berkaitan dengan konsentrasi plasma dan efek klinis inhibitor protease pada pasien HIV

Polimorfisme genetik paling sering terjadi pada protein target obat:• reseptor • enzim• kanal ion• protein sinyal intraseluler.

Polimorfisme Gen Target Obat

Reseptor adrenergik -1 dan -2 menjadi fokus pada penelitian untuk mengetahui respon pada pemberian agonis dan antagonis reseptor adrenergik-.

Reseptor -1 ◦ di jantung dan ginjal regulasi irama jantung,

kontraktilitas jantung, dan tekanan darah◦ 2 SNPs nonsynonymous kodon 49 (sergly) dan

389 (arggly) memengaruhi respon terhadap metoprolol (penghambat reseptor beta-1) TD diastolik dengan monoterapi metoprolol >

Genotip Reseptor dan Respon Obat

Reseptor -2 ◦ Pada sel otot polos bronkial bronkodilatasi pada pajanan

dengan agonis reseptor -2◦ 2 SNPs nonsynonymous pada daerah yang mem-blok

pengkodean gen (kodon 16 dan 27) dan 1 SNP terjadi pada sebelah atas blok pengkodean dalam daerah promoter gen

◦ Variasi gen reseptor multipel lebih akurat berkorelasi dengan respon bronkodilator pada pemberian agonis -2

Interaksi beberapa gen reseptor dapat memengaruhi efek obat. ◦ Clozapin antipsikotik untuk terapi skizoprenia. ◦ ES: agranulositosis pada 0,5-2% pasien◦ bekerja melalui reseptor dopaminergik, serotoninergik,

adrenergik, dan histaminergik pada SSP ◦ Kombinasi 6 polimorfisme histamin dan gen reseptor

serotonin 2A dan 2C dan gen transporter serotonin dapat memprediksi 77% respon antipsikotik clozapin.

◦ kombinasi polimorfisme memberikan prediksi yang lebih akurat terhadap respon clozapin.

Angiotensin-converting enzyme (ACE) mengubah angiotensin I menjadi

angiotensin II Delesi/insersi pada intron 16 gen ACE

menyebabkan ada atau tidaknya fragmen pasangan basa 287

Terdapat beberapa protein yang terlibat dalam jalur sinyal sistem renin-angiotensin polimorfisme tunggal hanya sedikit berkontribusi dalam respon terhadap ACE-I secara keseluruhan

Respon seluler berbagai obat diperantarai oleh protein G ◦ Contoh: reseptor adrenergik -1◦ SNP pada subunit protein Gs memengaruhi respon

tekanan darah terhadap pemberian beta-blocker Kanal ion

◦ Contoh: ENaC (epithelial sodium channel) ◦ di tubulus distal ginjal, duktus kolektikus nefron tempat

reabsoprsi Na ◦ Mutasi subunit beta atau gamma kanal reabsorbsi Na

berlebihan hipertensi yang diturunkan (sindrom Liddle)◦ Amiloride menghambat kerja EnaC efek diuretik sangat

kecil pada penggunaan sebagai monoterapi hipertensi◦ Polimorfisme genotip thr594met pada orang kulit hitam

TD resisten terhadap antihipertensif tradisional

Gen Protein Sinyal Intraseluler, Kanal Ion dan Respon Obat

Contoh vitamin K epoxide reductase (VKOR) & angiotensin-converting enzyme (ACE)

Vitamin K epoxide reductase (VKOR) Dikode oleh gen VKORC1 Warfarin menghambat VKOR mencegah karboksilasi

faktor pembekuan II, VII, IX, dan X efek antikoagulan Mutasi pada gen VKORC1 resistensi warfarin (dosis ) SNPs yang sering terjadi pada bagian promoter dan intron

gen VKORC1◦ bersifat linkage disequilibrium dan membentuk beberapa

haplotip. ◦ Haplotip VKORC1, bersama dengan genotipe CYP2C9,

menjelaskan 30-40% variabilitas dosis warfarin yang diperlukan

Gen Enzim dan Respon Obat

Respon seluler berbagai obat diperantarai oleh protein G ◦ Contoh: reseptor adrenergik -1◦ SNP pada subunit protein Gs memengaruhi respon

tekanan darah terhadap pemberian beta-blocker Kanal ion

◦ Contoh: ENaC (epithelial sodium channel) ◦ di tubulus distal ginjal, duktus kolektikus nefron tempat

reabsoprsi Na ◦ Mutasi subunit beta atau gamma kanal reabsorbsi Na

berlebihan hipertensi (sindrom Liddle)◦ Amiloride menghambat kerja EnaC efek diuretik sangat

kecil pada penggunaan sebagai monoterapi hipertensi◦ Polimorfisme genotip thr594met pada orang kulit hitam

TD resisten terhadap antihipertensif tradisional

Gen Protein Sinyal Intraseluler, Kanal Ion dan Respon Obat

Klinisi dapat memprediksi bahwa seorang individu akan berespon terhadap obat tertentu menghindari efek samping dan berguna dalam pengaturan dosis ◦ warfarin diberikan pada dosis rendah dengan

pemantauan ketat pada pasien dengan haplotip VKORC1 atau alel CYP2C9

Dapat mengeliminasi pendekatan trial and error pada pemberian obat ke pasien klinisi dapat menggunakan informasi genetik untuk mencocokkan obat dan dosis yang tepat untuk pasien ◦ Pemilihan antihipertensif yang tepat untuk pasien

Aplikasi Data Farmakogenetik Pada Manajemen Penyakit

Obat baru dapat dikembangkan berdasar pada pengetahuan tentang pengaturan genetik fungsi seluler. ◦ penemuan bahwa leukemia mieloid kronik

disebabkan oleh translokasi kromosom dan produksi enzim memungkinkan produksi limfosit yang mengancam nyawa FDA menyetujui Gleevec (dikenal sebagai STI-571), suatu inhibitor enzim yang tercipta karena translokasi, sebagai terapi untuk leukemia mieloid kronik.

Farmakogenetik dapat memperbaiki kualitas kesehatan dan menurunkan biaya kesehatan dengan menurunkan jumlah kegagalan terapi dan jumlah kejadian efek samping obat dan

Farmakogenetik juga dapat memimpin penemuan target genetik baru dan intervensi terapeutik untuk manajemen penyakit

TERIMA KASIH