Embed Size (px)
Citation preview
Farmakogenetika v klinični farmakokinetiki
Igor Locatelli
Katedra za biofarmacijo in farmakokinetikoFakulteta za farmacijoUniverza v Ljubljani
2
Ozko terapevtsko okno v povezavi s klinično pomembnimi neželenimi učinki+
genetski polimorfizem
Interindividualna
variabilnost v FK in/ali FD parametrih
starost
telesna masa bolezenska stanja
interakcije
Različen klinični izid farmakoterapije
pri bolnikih
Individualizacija režima odmerjanja takega zdravila
Variabilnost v farmakokinetiki
3
Farmakogenetika
Proučuje vpliv genetskih dejavnikov na variabilnost v kliničnem učinku po aplikaciji določenega zdravila.Genetski dejavniki:
variante genskem zapisu (genotip)
spremenjena aktivnost proteinov (fenotip)
4
Farmakogenetika
Genetski polimorfizem (wt, mt) v farmakogenetikipojavljanje dveh ali več
variant v določenem genskem lokusu
z znano frekvenco v populaciji (vsaj 1%) in vpliv na FK/FD lastnosti učinkovin.
SNP (single-nucleotide polymorphism)Alelposamezen gen iz para genov (ali izmed več
genov) na istem lokusu
v homolognih
kromosomih
Homozigoti (enaka alela) in heterozigoti (različnaalela)Haplotip
5
Vpliv genetskega polimorfizma
na FK/FD
FARMAKOKINETIKAAbsorpcija, porazdelitev, ekskrecija
Transportni proteini (npr. P-glikoprotein, MDR1, ABCB1)
Metabolizem (Δ
očistka)Metabolni
encimi 1. in 2. faze
FARMAKODINAMIKAGenetski polimorfizem
v genih, ki kodirajo tarčne receptorje ali encime.
Citokromi
P450CYP
PREDZDRAVILA!
UDP-glukuronozil-transferaze
–
UGT
Enterohepatični
cikel!
6
7Eva
nsW
E an
dR
ellin
gM
V. S
cien
ce28
6 (1
999)
487
-491
8
Klinično pomembni genetski polimorfizmi
9
Klinično pomembni genetski polimorfizmi
10
Klinično pomembni genetski polimorfizmi
11
Regulativa
Genomics at FDA:
http://www.fda.gov/Drugs/ScienceResearch/ResearchAreas/
Pharmacogenetics/default.htm
http://www.fda.gov/Drugs/ScienceResearch/ResearchAreas/
Pharmacogenetics/ucm083378.htm
12
Klinično pomembni genetski polimorfizmi povezani z farmakokinetiko
učinkovin
CYP
–
encimi iz družine citokromov
P450DPD
–
dihidropirimidin-dehidrogenazaNAT
–
N-acetil-transferazaTPMT
–
tiopurin
metil-transferazaUGT
–
UDP
glukuronizil-transferaza
13
ADH;
alkohol dehidrogenaza,ALDH;
aldehid dehidrogenaza,CYP;
citokromi
P450,DPD; dihidropirimidin
dehidrogenaza,NQO1, NADPH; oksidoreduktaze.
COMT;
katehol
O-metil trasferaza;GST; glutation
S-transferazaHMT;
histamin metil-trasferaza;NAT;
N-acetil-transferaza; STs;
sulfotransferaze; TPMT; tiopurin
metil-transferaze.UGTs;
uridin-3-fosfat
glukuronizil-transferaze
14
Delež
učinkovin, ki ga encim metabolizira
Količina (%) encima v jetrih
Pomen
encimov
CYP
15
Nomenklatura
CYP
17Kirchheiner
et
al. Nat Rev Drug Discov.
2005 Aug;4(8):639-47
18Tomalik-Scharte
D et
al. Pharmacogenomics
J.
2008 Feb;8(1):4-15.
19
Vpliv genetskega polimorfizma CYP2D6 na metabolizem
učinkovin
20
Fenotip
CYP2D6
21
Odnos med fenotipom in genotipom CYP2D6
22
PM IM EM ! UM
PM slabi presnavljalci, IM srednje dobri
presnavljalci,EM dobri presnavljalci, UM ultrahitri
presnavljalci
Odmerjanje glede na genotip CYP2D6
23
24
Določanje genetskega polimorfizma
v klinični praksi
AmpliChip
CYP450 (CYP2D6 in CYP2C19)
TaqMan®
Genotyping
assay (real time PCR)
http://www.roche.com/med_backgr-ampli.htm
25
Vpliv genetskega polimorfizna
na farmakokinetiko
učinkovine/metabolita
26
Risperidon
Atipičen antipsihotikTitracija odmerka9-hidroksirisperidon
glavni metabolit, aktiven,kiralni center na mestu 9.
Predsistemski metabolizem;obseg aborpcije ~ 66%.
ON
N
N
N
O
CH3
F
ON
N
N
N
O
CH3
F
OH
RISP
9-OH-RISP
CYP2D6, CYP3A4
27
Razvoj
modela
FK risperidona
Dose
RISP
(-)-9-OH-RISP(+)-9-OH-RISP
Ka
CLf(+)
/V CLf(-)
/V
CLm
/VCLm
/V
KaHitrostna konstantna absorpcije (fiksirana 2.34 h-1)
CLf(+)Tvorni očistek za (+)-9-OH-RISP
CLf(-)Tvorni očistek za (-)-9-OH-RISP
CLmEliminacijski
očistek 9-OH-RISP
V Volumen porazdelitve(enak za vse)
Razpon plazemskih koncentracijRISP:
0.25 –
130 ng/mL(+)-9-OH-RISP:
3.0 –
55 ng/mL(-)-9-OH-RISP:
2.4 –
36 ng/mL
28
First-pass
metabolizem – učinek prvega prehoda
Dose
RISP
(-)-9-OH-RISP(+)-9-OH-RISP
CLf(+)
/V CLf(-)
/V
CLm
/VCLm
/V
Ka
r = CLf(+) /CLf
(1-Fp) Ka
Fp
(1-r)Ka
Fp
rfCL
f
CLCL)F1(2F1Fpf+Θ
−≈−=
CLf = CLf(+) + CLf(-)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
FP
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100CLf(+)CLf
Fp
29
Genotip CYP2D6
Genotip CYP2D6 (n)Skupina(fenotip) Št. bolnikov
*4/*4 (2), *3/*4 0/0 (PM) 3*4/*41 (3), *10/*41, *3/*41, *4/*10 0/x (IM) 6
*1/*4 (9), 0/1 (EM) 9*1/*10 (3), *1/*41 (6) 1/x (EM) 9*1 /*1xn or *2xn (2) XN (UM) 2*1/*1 (21) 1/1 (EM) 21
Testirani aleli CYP2D6: *2, *3, *4, *5, *6; *8, *9, *10, *11, *12,*14, *15, and *41
30
Končni model
0/0 0/ 0/1 1/( )
0/0 0/ 0/1 1/( )
[ / ] 18.1 0.0892 0.295 0.592 0.982 1.01
[ / ] 6.23 0.132 0.318 0.764 0.953 1.31
[ / ] 8.02
x x XNf
x x XNf
m
CL L h
CL L h
CL L h
+
−
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
=
Ratio
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
CY
P2D
6
NX
1|x
0|1
0|x
0|0
95% interval zaupanja
CLf(+)CLf(-)
PM
IM
31
Vpliv genotipa CYP2D6 na plazemske koncentracije aktivne oblike v stacionarnem stanju
P=0.014Koncentracija aktivna oblikeMediana 24.6 ng/mLRazpon 9.35 –
122 ng/mL
PM
IM
32
Vpliv genotipa CYP2D6 na plazemske koncentracije risperidona in aktivne oblike
RISP
Time [days]
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Plas
ma
conc
entra
tion
[ng/
mL]
0
20
40
60
80
100
0/0-PM
0/1-IM
1/1-EM
"Active moiety"
Time [days]
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Pla
sma
conc
entra
tion
[ng/
mL]
0
20
40
60
80
100
0/0-PM
0/1-IM
1/1-EM
Risperidon Aktivna oblika
Simulacija plazemskih koncentracij za tipičnega bolnika težkega 70 kg, z normalno ledvično funkcijo, pri terapiji 2 mg risperidona dvakrat dnevno.
33
Vpliv genotipa CYP2D6 na plazemske koncentracije 9-OH-RISP enantiomerov
(-)-9-OH-RISP
Time [days]
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Pla
sma
conc
entra
tion
[ng/
mL]
0
5
10
15
1/1-EM
0/0-PM
(+)-9-OH-RISP
Time [days]
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Pla
sma
conc
entra
tion
[ng/
mL]
0
5
10
15
1/1-EM
0/0-PM
(+)-9-OH-RISP (-)-9-OH-RISP
Simulacija plazemskih koncentracij za tipičnega bolnika težkega 70 kg, z normalno ledvično funkcijo, pri terapiji 2 mg risperidona dvakrat dnevno.
34
Povezava FK risperidona s pojavnostjo ekstrapiramidnih
motenj gibanja
p=0,016 Mann-Whitneyp=0,037 Mann-Whitney
Parkinsonizem
(n=29)(mean
SAS 0.4 ali več)
Distonia
(n=6)(AIMS at least
“moderate”
in 1 or “mild”
in 2 of
the
7 body
areas)
35
Sklep
Genotip CYP2D6 je pomemben dejavnik, ki vpliva na plazemske koncentracije risperidona in njegove aktivne oblike.
Bolniki, ki jih glede na genotip CYP2D6 lahko razvrstimo med slabe ali srednje presnavljalce substratov za CYP2D6, imajo zaradi višjih plazemskih koncentracij aktivne oblike risperidona povečano tveganje za pojav EPS.
Klinično pomembna vloga genotipizacije CYP2D6 pri individualizaciji odmerjanja risperidona.
36
VprašanjaZakaj je koncentracija aktivne oblike risperidona odvisna od genotipa CYP2D6?
Zakaj genotip CYP2D6 ne vpliva na plazemske koncentracije metabolitov RISP v stacionarnem stanju?
Kdaj se vzpostavi stacionarno stanje in od česa je to odvisno?
Kakšen odstotek odmerka risperidona bi morali prejeti PM v relaciji do EM?
Če so bolniki bili titrirani, zakaj smo potem v študiji opazili značilen vpliv genotipa CYP2D6 na plazemske koncentracije aktivne oblike?
37
VarfarinNajbolj pogosto uporabljeno antikoagulacijsko zdravilo.
Velika variabilnost dnevnih odmerkov za vzdrževanje enakega učinka (0,5 – 50 mg/dan); individualno prilagajanje odmerka.
Zaradi ozke terapevtske širine je potrebno spremljanje bolnika in merjenje protrombinskega časa (INR) zlasti v uvajalnem obdobju (vnos hrane bogate z vitaminom K, interakcije z drugimi zdravili), pogoste kontrole.
Variabilnost je v znatni meri posledica kompleksne farmakokinetike.
38
S in R-varfarin
O
OH
O
OH
*
1
4
74'
6
8
109
2C9
S-VARFARIN
2C82C182C193A4
O
OH
O
O
H*
1
4
7 4'
6
8
101A11A22C19
1A11A22C8 1A1
1A22C19
2C92C18
3A4
9
R-VARFARIN
3A4
39
Encim CYP2C9
Predstavlja 15 % celokupnih jetrnih P450
Presnavlja >100 zdravil
Nekateri klinično pomembni substrati: S -varfarin, fenitoin, diklofenak, ibuprofen, S-naproksen, fluoksentin, losartan
Inhibitorji: flukonazol, izoniacid, lovastatin, trimetoprim
Induktorji: rifampin, fenobarbital
40
Polimorfizem
CYP2C9
encimska
frekvencaaleli
polimorfizem
aktivnost (belci)
CYP2C9*1 ----
normalna
86 –
90%
CYP2C9*2
R144C zmanjšana
8-14%
CYP2C9*3
I359L
zmanjšana
7-10%
41
Preiskovanci
in potek
raziskave204 bolniki
na
dolgotrajnem
zdravljenju
z varfarinom
in urejenim
antikoagulacijskim
statusom
(UKC Ljubljana, bolnišnica
Murska
Sobota).
Indikacije: atrijska
fibrilacija
(84%), globoka
venska
tromboza
(6%), umetne
srčne
zaklopke
(2%), ostale
srčnožilne
bolezni
(8%).
Povprečni
dnevni
vzdrževalni
odmerek: 0,75 –
15 mg.
Vzorčenje: 12-16 ur
po
zadnjem
odmerku.
Genotip
CYP2C9 so določili
na
Inštitutu
za
Biokemijo, Medicinska
fakulteta, Univerza
v Ljubljani.
42
Farmakokinetična
analiza
Izračun plazemskega očistka S- in R-varfarina:
Statistični model za napoved očistka.-
multipla
linearna regresija
, ,C ,ss av ss av ssss
D D 2CL F 1 C CCL CF
ττ
= → = = =⋅
43
Dejavniki vključeni v statistični model
Spol, starost, telesna teža brez maščob.
Genotip CYP2C9.
Sočasno jemanje zdravil, ki so:
induktorji citokromov P450 (karbamazepin, primidon),
močni inhibitorji citokromov P450, ki so vpleteni v metabolizem varfarina (amiodaron, fenofibrat, fluvastatin, gemfibrozil, losartan).
šibki inhibitorji citokromov P450, ki so vpleteni v metabolizem varfarina (atorvastatin, irbesartan, nifedipin, sertralin, simvastatin, propranolol).
Plazemska koncentracija albuminov.
44
Vpliv genotipa CYP2C9 na očistek S-varfarina normaliziranega na telesno težo brez maščob
*2 ali
*3
0.020 0.041 0.061
45
Plazemska koncentracija
Očistek
CYP2C9
*1/*1 (118) *1/*x (59) *x/*x (11)
Pla
zem
ska
konc
entra
cija
R-v
arfa
rina
(mg/
L)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
CYP2C9
*1/*1 (118) *1/*x (59) *x/*x (11)
Pla
zem
ska
konc
entra
cija
S-v
arfa
rina
(mg/
L)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
CYP2C9
*1/*1 (118) *1/*x (59) *x/*x (11)
Oèi
stek
R-v
arfa
rina
(mL/
min
/kg)
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
CYP2C9
*1/*1 (118) *1/*x (59) *x/*x (11)
Oèi
stek
S-v
arfa
rina
(mL/
min
/kg)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
S-varfarin R-varfarin
*1/*1*1/*x*x/*x
CYP2C9
Vpliv
polimorfizma
CYP2C9 na presnovo
varfarina
46CYP2C9
*1/*1 (118) *1/*x (59) *x/*x (11)
Dne
vni o
dmer
ek v
arfa
rina
(mg/
dan)
0
2
4
6
8
10
*1/*1
*1/*x
*x/*x
CYP2C9
Vpliv
polimorfizma
CYP2C9 na dnevni
odmerek
varfarina
47
Povezava
med plazemskim
očistkom
S- varfarina
in dnevnim
odmerkom
varfarina
48
Association of warfarin dose with genes involved in its action and metabolism
PolimorfizemVKORC!
49
Predicted INR response during the induction phase following administration of
warfarin at the same dose to typical individuals with different
combinations of age, CYP2C9, and VKORC1 genotype. The top left figure shows six typical individuals with the same age (50 years) and VKORC1 genotype
(GG), but with different CYP2C9 genotypes, the top right figure shows three typical individuals with the same age (50 years) and CYP2C9 genotype (*1/*1),
(GG) but with different VKORC1 genotypes, and the bottom left figure shows three typical individuals with the same CYP2C9 (*1/*1) and
VKORC1 genotype
(GG), but different ages. The bottom right figure shows three typical individuals with the same age (50 years), but with different combinations of CYP2C9 and
VKORC1 genotypes that demonstrate similar early INR response, but divergent steady-state effects. The forth individual, with wild-type alleles for both CYPC9
and VKORC1, is included only as a reference.
Vpliv
starosti
Vpliv
VKORCVpliv
CYP2C9
50
Perspektiva
Ali je genotipizacija CYP2C9 in VKORC1izvedljiva v klinični praksi?
Ali se zmanjša število zapletov zaradi nezadostne in prekomerne antikoagulacije?
Ali se skrajša čas uvajalnega obdobja do stabilnega INR v terapevtskem območju?
Farmakoekonomska upravičenost?
