Ugrás a tartalomhoz

Genetika és genomika

Falus András, László Valéria, Tóth Sára, Oberfrank Ferenc, Pap Erna, Dr. Szalai Csaba (2014)

Typotex Kiadó

Példák farmakogenetikai vizsgálatokra, eredményekre

Példák farmakogenetikai vizsgálatokra, eredményekre

Statinok farmakogenetikája

A statinok a fibrátok mellett a legnépszerűbb anti-ateroszklerotikus szerek. Fő hatásuk, hogy a koleszterinszintézis kulcsenzimjét (HMG-CoA reduktázt) gátolják. Az elmúlt évek vizsgálatai alapján, azonban számos más pozitív hatásuk is van, és más betegségekben is kimutatták, hogy javíthatják a betegség tüneteit, késleltethetik kialakulásukat (pl. Alzheimer-kór, időskori kognitív betegségek stb.). A világon az egyik leggyakrabban felírt gyógyszercsalád, ráadásul, ha valaki elkezdi, akkor élethosszig folytatni kell szedését, így bár ritkán okoz mellékhatást, a nagy érintett populáció miatt ennek mégis komoly jelentősége van. 2003-ra a Pfizer által forgalmazott Lipitor (atorvastatin) minden idők legjobb eladási statisztikáját mutatta [13.9]. Mellékhatásaik ritkák, de súlyosak és kiszámíthatatlanok lehetnek. Legfontosabb mellékhatása a miopátia, a rhabdomyolisis. A túl magas statinszint izomkárosodást okoz. Pl.: a Cerivastatint 1998-ban kivonták a forgalomból, mert többen meghaltak rhabdomyolysis (harántcsíkoltizom-pusztulás) következtében. Különböző okok miatt túl magas volt a statinszintjük. Az egyik esetvizsgálatban igazolták, hogy a CYP2C8 gén funkcióvesztéses mutációja miatt kórosan felhalmozódott a szervezetben a statin.

A statinok és a koleszterin metabolizmusában rengeteg gén vesz részt, melyek variációi befolyásolhatják a statinokra adott választ (13.3. ábra), és amelyek közül nagyon sokat tanulmányoztak farmakogenetikai szempontból [13.9], [13.10], [13.11]. Az eredmények közül néhányat ismertetünk.

A CYP3A4 a lovastatin, a simvastatin és az atorvastatin metabolizmusában vesz részt, míg a CYP2C9 a fluvastatint metabolizálja. A CYP3A4 szintje 10-szeres különbségeket mutathat különböző emberek között, ami genetikai variációkra utal. Az egyik vizsgálatban a -290A/G promóter polimorfizmus jelentősen befolyásolta az atorvastatin kezelés utáni LDL-C szinteket, míg az M445T variáns mind a kezelés előtti, mind a kezelés utáni LDL-C szintet befolyásolta. Egy másik vizsgálatban az I118V variáns felerősítette a simvastatin lipidcsökkentő hatását. A 6-os intronban található rs35599367, C>T polimorfizmust hordozóknak 0,2–0,6-szor kevesebb statindózis volt szükséges az optimális lipidszint fenntartásához.

A CYP3A5, melyet nem túl régen fedeztek fel, hozzájárul bizonyos statinok biotranszformációjához. Az 3-as intronban található 6986G/A polimorfizmus jelentősen befolyásolja a gén expresszióját. A gén a 6986A allélhordozókban expresszálódik mérhető módon. Az európai eredetű populáció 10%-a mutat jelentős CYP3A5 expressziót, és ezekben a lovastatin-, a simvastatin- és az atorvastatinkezelés jóval kevésbé hatásos, mint a nem-expresszálókban.

A CYP2D6, amely a simvastatint metabolizálja, szintén polimorf. Az egyik vizsgálatban, azokban a betegekben, akik a CYP2D6 gén 1 vagy 2 mutáns allélját hordozták, csökkent metabolizmust és nagyobb LDL-C-csökkenést tapasztaltak, mint azokban, akik 2 vad allélt hordoztak.

A multidrog-rezisztencia-1 (MDR1, ABCB1) transzporter nagyban befolyásolja a statinok transzportját, lokalizációját. Atorvastatinkezelés hatására az ABCB1 C3435T polimorfizmus C allélja független asszociációt mutatott kisebb mértékű LDL-C-csökkenéssel (35% vs. 40%) és nagyobb mértékű HDL-C-növekedéssel (12% vs. 7%) nőkben. Egy másik vizsgálat azonban nem talált ilyen összefüggést.

A statinok célmolekulájának a HMG-CoA reduktáz génjében (HMGCR) is találtak két SNP-t, amelyek hordozóiban csökkent a statinokra való válasz.

AZ LDL-receptor (LDLR) szintén komoly farmakogenetikai kandidáns, hiszen közvetlenül befolyásolja a statin-mediált LDL-csökkentés hatását. Ráadásul mutációja familiáris hiperkoleszterémiát (FH) okoz. Az FH-betegek attól függően reagálnak statinra, hogy milyen mutációt hordoznak. A funkcióvesztéses mutációt hordozók jobban reagálnak, mint a nulla mutációt hordozók.

A statinok farmakogenomikai vizsgálatában már GWAS-t is végeztek. Az „Additional Reductions in Cholesterol and Homocysteine” (SEARCH) elnevezésű GWAS-ban egy SNP a SLC01B1 génben (SLCO1B1*5 variáns) statin indukálta miopátiával asszociált kardiológiai betegekben, akik simvastatint (Zocor) kaptak. A gén befolyásolja a farmakon májfelvételét, és a szérum koncentrációját.

A statinokkal kapcsolatos farmakogenetikai, farmakogenomikai eredmények egyelőre erősen ellentmondásosak, így jelenleg klinikumban rutinszerűen nem ajánlott tesztként való használatuk.

13.3. ábra - Jelölt gének statinok farmakokinetikájában. A statinok szájon át jutnak be a szervezetbe, és az enterocitákon keresztül aktív és passzív transzporttal kerülnek be a keringésbe. A statinok metabolizmusának fő szerve a máj, és részben a vese. Az aktív transzportban az SLC és ABC géncsalád tagjai vesznek részt. A metabolizmus fő résztvevői a CYP és az UGT szupercsaládokba tartozó gének ([13.10] alapján)

Jelölt gének statinok farmakokinetikájában. A statinok szájon át jutnak be a szervezetbe, és az enterocitákon keresztül aktív és passzív transzporttal kerülnek be a keringésbe. A statinok metabolizmusának fő szerve a máj, és részben a vese. Az aktív transzportban az SLC és ABC géncsalád tagjai vesznek részt. A metabolizmus fő résztvevői a CYP és az UGT szupercsaládokba tartozó gének (13.10 alapján)

Clopidogrel

A gyógyszert aterószklerózisban trombus-képződés megelőzésére használják, gátolja a P2Y12-t, ami egy ADP kemoreceptor. Évente a világon kb. 40 millióan szedik [13.13]. A clopidogrel-t a szervezetnek át kell alakítani, hogy biológiailag aktív metabolit képződjön. Ezt a CYP2C19 végzi, melynek funkcióvesztéses mutációjával rendelkezőkben gyakoribbak a kardiovaszkuláris komplikációk. A fehérpopuláció 3-4% homozigóta, 24%-a heterozigóta a gén inaktív változatára [13.10], [13.11].

GWAS-t végeztek amish populációban, amelyben egy SNP-t azonosítottak a CYP2C19 génben, ami csökkent clopidogrel válasszal asszociált, és a gyógyszerválasz-variációk 12%-áért volt felelős. A hagyományos faktorok (BMI, életkor, koleszterinszint) a variációk csak >10%-áért voltak felelősek. Ezt később más vizsgálatokban is megerősítették, sőt egy 12 éves nyomon követéses vizsgálatban a CYP2C19 státusz volt az egyetlen független kockázati tényező, amikor kardiovaszkuláris halált, nem-fatális MI-t, vagy koronária revaszkularizációt használtak végpontként. Egy másik vizsgálatban a CYP2C19 mellett még a gyógyszer felszívódásában szerepet játszó ABCB1 gén két variáns alléljának hordozói mutattak emelkedett mellékhatás-kockázatot.

A CYP2C19-nek van egy ultragyors metabolizmussal asszociáló funkciónyeréses allél-variánsa (CYP2C19*17), melynek hordozói az átlagosnál jobban reagáltak a gyógyszerre.

Jelenleg az FDA azt ajánlja, hogy a clopidogrelre rosszul reagálóknál alternatív terápiát kell alkalmazni, és 2010 márciusában a gyógyszertájékoztatóba is bekerült a CYP2C19 genotípusokkal kapcsolatos figyelmeztetés.

Az asztma farmakoterápiája

Az asztma terápiájában jelenleg főleg négyféle gyógyszert használnak: β2 adrenerg agonisták (β-agonisták), melyek relaxálják a bronchusok simaizomzatát, glükokortikoszteroidok, melyek gyulladáscsökkentő hatásúak, a teophyllin és származékainak fő hatása a gyulladás gátlása és a bronchusok simaizomzatának ellazítása, és a leukotrién-módosítók, melyek gyulladáscsökkentők és bronchodilatátorok. Bronchustágítóként használnak még antikolinerg szereket is, bár ezek kevésbé elterjedtek, mint a β-agonisták. Az antihisztaminoknak jó hatásuk lehet az egyidejűleg asztmában is szenvedő rhinitises betegek alsó légúti tüneteire is. A cromolyn és nedocromil gátolják a gyulladás mediátorainak felszabadulását.

Ezen gyógyszerek hatékonysága korlátozott, részben az egyes emberek közötti nagyfokú genetikai különbségek miatt. Itt kell azonban megjegyezni, hogy természetesen a genetikai faktorok mellett más tényezők is befolyásolják a gyógyszerekre adott választ. Így például más, egy időben szedett gyógyszerek, táplálkozás, környezeti tényezők (asztmásoknál például fontos zavaró tényező lehet a beteg dohányzása, a levegő szennyezettsége vagy allergéntartalma), a betegség típusa (pl. allergiás, vagy nem-allergiás asztma), súlyossága, más betegségek, vagy olyan faktorok, mint a beteg életkora, neme, tápláltsága (az obezitás, vagy az alultápláltság például zavaró tényező lehet), vagy a máj- és a vesefunkciók. Mindezek mellett a kezelésre adott válaszban az örökölt genetikai tényezők szerepe a legmeghatározóbb. Így például, egy tanulmány szerint a glükokortikoidokra, a β-agonistákra és a leukotriéngátlókra adott válaszokat 60–80%-ban határozták meg az örökölt tényezők.

Az alábbiakban a β-agonisták farmakogenetikai vizsgálataira mutatunk be példákat.

β-agonisták farmakogenetikája

A β-agonisták egy G fehérjéhez kapcsolt receptoron (β2-adrenoceptor [β2-AR; ADRB2]) keresztül hatnak, melynek génje a citokin géncsoport mellett helyezkedik el az 5-ös kromoszóma hosszú karján, q32-es pozícióban. A receptoron fiziológiásan az endogén katekolaminok hatnak, ellazítva a bronchusok simaizmát, szabályozva a légutak kaliberét. Mivel a β-agonisták hatásmechanizmusa régóta ismert, farmakogenomikai szempontból, az ADRB2 az egyik legjobban és legalaposabban tanulmányozott gén. Az intron nélküli génben és a gén 5’ részénél, a fehérjét kódoló rész előtt található szabályozóré-gióban eddig összesen 13 polimorfizmust találtak, melyek egyforma gyakorisággal fordultak elő asztmásokban és egészségesekben, így feltehetőleg az asztmára való hajlamban egyik sem játszik számottevő szerepet [13.15], [13.16]. A vizsgálatok alapján funkcionálisan és farmakológiai szempontból két nagy gyakoriságú, kapcsoltan öröklődő polimorfizmusnak van nagy jelentősége. Ezek a fehérje 16-os pozíciójában Arg/Gly és a 27-os pozíciójában Gln/Glu aminosavcserékhez vezető génvariánsok. Kaukázusi, vagyis európai eredetű populációban az allélgyakoriságuk >15%. A kapcsoltan öröklődés azt jelenti, hogy ha a 16-os pozícióban Arg található, akkor nagy valószínűséggel a 27-es pozícióban Glu, és ha a 16-os pozícióban Gly, akkor a 27-es pozícióban Gln aminosav van. In vitro vizsgálatok alapján a Gly-16 receptornál agonista hatására erőteljesebb számbeli csökkenés tapasztalható, mint az Arg-16 receptorvariánsnál. A 27-es variánsok befolyásolják, de nem szüntetik meg a 16-os variánsok hatását. Bár a variánsok nem befolyásolják az asztmára való hajlamot, egyes vizsgálatok alapján betegségmódosító hatásuk lehet. Így egyes vizsgálatokban a Gly16 génváltozat az asztmásokon belül gyakrabban fordult elő súlyosabb asztmásokban. Szintén gyakrabban fordult elő a polimorfizmus az éjszakai tüneteket mutató, valamint szteroidfüggő asztmásokban [13.17], [13.18].

A farmakogenomikai vizsgálatok nehézségeit mutatják, hogy a kezdeti tanulmányok általában negatívak, vagy a kisszámú résztvevő miatt csak korlátozott értelmezhetőségűek voltak. Az első nagy volumenű, sokközpontú, placebokontrollált, két-vakos vizsgálat 16 hétig tartott és 255 enyhe asztmás vett rész benne, akik random módon vagy 2 adag (2 permetnyi) salbutamolt (az amerikai szakirodalomban albuterol) kaptak naponta 4x, vagy csak szükség szerint kapták a gyógyszert. Az első analízis alapján a délelőtti és a délutáni csúcsáramlásuk (peak expiratory flow = PEF) átlagértékében a két csoport nem különbözött egymástól annak ellenére, hogy átlagosan napi 6 adagnyi belélegzett salbutamol-mennyiségben különböztek egymástól. Ebből arra következtettek, hogy a rendszeres salbutamol-használat nem asszociál erősebben nem kívánatos mellékhatással, mint a csak szükség szerinti adagolás. Azonban amikor a résztvevők közül 190-et a 16-os és 27-es polimorfizmusaik alapján genotípus szerint osztályozták, azt tapasztalták, hogy a 16-os pozícióban Arg/Arg homozigótáknak, akik rendszeresen kaptak salbutamolt, hosszú távon csökkent a reggeli PEF-értékük. A 4 hetes időszak végén, amikor minden beteg csak szükség szerint kapott salbutamolt, azoknak az Arg/Arg genotípusú betegeknek, akik a 16 hetes periódus alatt rendszeresen kaptak salbutamolt, a reggeli PEF-értékük 30,5±12,1 l/perccel volt átlagosan alacsonyabb, mint azoknak az Arg/Arg genotípusúaknak, akik a teljes vizsgálat alatt csak szükség szerint használták a gyógyszert. A különbség az Arg/Arg rendszeres salbutamol-használók és a Gly/Gly rendszeres használók között körülbelül 20 l/perc volt [13.19], [13.20].

Ligett javasolt egy magyarázatot, amelyik szintetizálja az in vitro eredményeket a klinikai vizsgálatok eredményeivel, egy úgynevezett receptorkinetikai dinamikus modellben [13.20]. Eszerint a Gly/Gly homozigótáknál már az endogén katekolaminok csökkentik a β2-AR receptorszámot. Így a rendszeres exogén β-agonista receptorszám csökkentő hatása sokkal nyilvánvalóbb az Arg/Arg homozigótákban, akiknél a kezelés előtti receptorszám valószínűleg magasabb. E modell alapján β-agonista kezelést korábban nem kapott betegek közül az salbutamol kezdeti hatása kisebb kell, hogy legyen a Gly/Gly homozigótáknál, hiszen nekik eleve csökkent receptorszámuk van, az Arg/Arg homozigótákkal összehasonlítva.

Ezt az elméletet igazolta Martinez és mtsai. eredménye, amely szerint egyszeri dózisú sal-butamolnak mind 191 egészséges, mind 78 asztmás tüneteket mutató, β-agonista-kezelést korábban nem kapott gyermek közül az Arg/Arg homozigóta csoport mutatta a legerőteljesebb bronchodilatatiós választ [13.17]. Ha a csoportokat összehasonlították, az Arg homozigóta gyerekek 5,3-szer nagyobb valószínűséggel adtak pozitív bronchodilatatiós választ, mint a Gly/Gly-16 homozigóták.

Az eredmények ismeretében ezután a kutatók arra voltak kíváncsiak, hogy a rendszeres salbutamol-használatnak vannak-e genotípustól függő nem-kívánatos hatásai [13.21]. Ebben a kísérletben 36 Arg/Arg és 36 Gly/Gly genotípusú 18–55 év közötti felnőtt vett részt. Itt olyan asztmás betegek vehettek részt a vizsgálatban, akiknek a betegségüket egyedül bronchodilatátoros kezeléssel, kontroll alatt lehetett tartani. A betegek 6 hetes bevezető, „run-in” periódus során napi 4x2 permetnyi placebót adagoltak maguknak. Ezután 16 héten keresztül salbutamolt (90μg/permet), vagy placebót kellett adagolni maguknak 4x2 permet mennyiségben, duplavakos módon. A végén 8 hetes kifutási időszak zárta a vizsgálatot, amikor mindenki csak placebót kapott. Vészhelyzet esetén minden résztvevő a teljes kísérlet alatt ipratropium bromide-t adhatott magának.

Az eredmények alapján a Gly/Gly-16 genotípusúaknak, akik rendszeresen salbutamolt kaptak a 16 hetes periódus után, szignifikánsan javult a reggeli PEF-értékük a placebócsoporthoz képest (14 l/perc). Az Arg/Arg-16 genotípusúaknak ezzel szemben nem változott a reggeli PEF-értéke rendszeres salbutamol-használat során, míg a placebóhasználat során szignifikánsan javultak az értékeik. Sőt a 8 hetes placebós kifutási idő alatt, az addig salbutamolt kapott csoport reggeli PEF-értékei is szignifikánsan javultak. A 16 hetes periódus végén a salbutamolt kapott Gly/Gly genotípusúaknak 24 l/perccel volt jobb átlagosan a reggeli PEF-értékük, mint a hasonló kezelésben részesült Arg/Arg-16 genotípusúaknak (13.4. ábra). Az asztmás rohamok gyakoriságában nem volt különbség a csoportok között.

A vizsgálatot végző kutatók az eredményekből azt a következtetést vonták le, hogy az Arg/Arg homozigótáknál a rendszeres salbutamol-használat helyett más kezelést kellene megfontolni, például ipratropium bromide-t szükség szerinti alapon. Az eredmények arra is rámutatnak, hogy a kezeltek egy jelentős hányadánál (az USA-ban minden hatodik asztmás Arg/Arg-16 homozigóta, feltehetőleg Magyarországon is e körül lehet ennek a genotípusnak a gyakorisága) a rendszeres salbutamol-kezelés nemkívánatos hatásokkal is járhat, ami genotipizálással és alternatív kezeléssel elkerülhető lehet.

Az előzőekben tárgyalt rövid hatású β-agonistákat nem rendszeresen, hanem szükség szerint kell alkalmazni. Amikor a fenti vizsgálatokat elvégezték, hosszú hatású β-agonistákkal (formoterol, salmeterol) a nagyobb, így megbízhatóbbnak tartott vizsgálatokban nem kaptak összefüggést az ADRB2 gén polimorfizmusai és a terápiára adott válasz között.

13.4. ábra - Rendszeres salbutamol-kezelés hatása a reggeli PEF-értékre különböző β2-AR (ADRB2) genotípusú asztmásokban.

Rendszeres salbutamol-kezelés hatása a reggeli PEF-értékre különböző β2-AR (ADRB2) genotípusú asztmásokban.