Citocromos P450

Citocromos P450 Variación genética y terapia psicofarmacológica Eduardo Guillin Lab. de Análisis Genético Buenos Aires, Argentina

Genes y variación genética

Desde la genética de poblaciones…

Población = grupo de organismos de la misma especie viviendo en la misma área geográfica.

Alelo = variante de secuencia en un sitio particular del genoma (“gen”  “fármacogen”).

Pool génico = todos los alelos de ese gen en esa población.

Factores ambientales

Factores genéticos

… hacia la medicina personalizada Coutts y Urichuk: 25% pacientes no responden a los antidepresivos Cell. Mol. Neurob. 1999 (19-3)325-354.

Estudios de incidencia de EAFs:

USA (Lazarou et al. JAMA 279: 1200-5. 1998):

6,7% de todas las hospitalizaciones.

0,37% terminan en muerte por EAFs.

Quinta causa de muerte en USA.

Costo: 1,4 – 4 x 10 9 U$s / año.

UE (Schneeweiss et al. Eur. J. Clin. Pharm.58:285-291 2002): Valores similares a USA.

Argentina  ?

Toxicidad cardíaca de la imipramina - desipramina asociada a deficiencias metabólicas genéticas. Bluhm et al. Clinf Pharm. Rep. 1993 53:89-95 “ Metabolismo defectuoso debido A un fenotipo ‘PM’ de CYP2C19… se sugiere como mecanismo para …acumulación tóxica de estos TCAs”

Metabolismo de la imipramina metabolitos inactivos CYP2C19 CYP2C19 CYP3A4 imipramina desipramina conjugación y/ó eliminación metabolitos inactivos

Intoxicación por codeína asociada con el metabolismo ultrarrápido del locus CYP2D6 Gasche Y et al. N Engl J Med , 2004 351:2827-31 “ Intoxicación opiácea en un paciente después de haber recibido dosis pequeñas de codeína…”

Metabolismo de la codeína norcodeína CYP3A4 CYP2D6 codeína morfina conjugación y/o eliminación

Metabolismo de la codeína norcodeína CYP3A4 CYP2D6 codeína morfina conjugación y/o eliminación CYP2D6 CYP2D6 CYP2D6

Qué es farmacogenética? Farmacoterapia personalizada El fármaco correcto en la dosis adecuada, la primera vez . = Farmacología + Genética (FGx) Estudio de la variación poblacional heredada a la respuesta a fármacos.

Criterios para una FGx clínicamente útil

Correlación robusta análisis – respuesta

Consecuencia de la variación genética severa y prevenible mediante análisis

Frecuencia génica alta

para justificar el análisis

Relación test – decisión clínica (ej. ajuste de dosis)

Contribuciones de la FGx a la práctica clínica.

Pre-terapéutica

Selección del fármaco y la dosis

Post-terapéutica

Evitar/disminuir los efectos adversos

Selección del fármaco y la dosis

La pro-droga no es convertida en fármaco activo Fármaco Eliminación disminuida Eliminación acelerada

FGx en concreto:

Lo que podemos hacer hoy:

Análisis de genes individuales, paneles de monogenes

Fase I (oxidaciones, reducciones)

CITOCROMOS P450

Fase II (enzimas de conjugación)

NAT, TPMT, UGT

Receptores, transportadores, etc.

SCN1A (canal de sodio α ), MDR1, otros

Otros genes (APOE, etc).

El sistema CYP450: Propiedades generales

SUPERFAMILIA GÉNICA

- Más de 4,000 genes P450 (Enero/2006)

- Más de 368 familias génicas, 814 subfamilias

- Humanos: 18 familias, 43 subfamilias, 57 genes secuenciados, casi igual número de pseudogenes

GRAN NÚMERO DE SUBSTRATOS

- Rango de PM: etileno (28) a ciclosporina A (1201)

- Muy diversas estructuras químicas

- Substratos: de miles a millones

INDUCIBLES POR MUCHOS COMPUESTOS Q´COS.

- Cientos a miles de inductores / inhibidores

- Diversas estructuras químicas.

Citocromos P450 y Práctica clínica

Las variantes génicas en los CYP450 se asocian con la respuesta terapéutica, no con la enfermedad.

CYP2D6: 25% de fármacos

CYP2C9: 5%

CYP2C19: 15%

CYP3A4: 50%

Algunos fármacos sustrato de citocromos polimórficos Macrolide antibiotics: clarithromycin erythromycin NOT azithromycin telithromycin Anti-arrhythmics: quinidine Benzodiazepines: alprazolam diazepam midazolam triazolam Immune Modulators: cyclosporine tacrolimus (FK506) HIV Protease Inhibitors: indinavir ritonavir saquinavir aripiprazole haloperidol methadone Beta Blockers: S- metoprolol propafenone timolol Antidepressants amitriptyline clomipramine desipramine imipramine paroxetine Antipsychotics: haloperidol risperidone thioridazine aripiprazole codeine dextromethorphan duloxetine flecainide mexiletine ondansetron tamoxifen tramadol venlafaxine NSAIDs: diclofenac ibuprofen piroxicam Oral Hypoglycemic Agents: tolbutamide glipizide Angiotensin II Blockers: NOT candesartan irbesartan losartan NOT valsartan celecoxib fluvastatin naproxen phenytoin sulfamethoxazole tamoxifen tolbutamide torsemide warfarin Proton Pump Inhibitors: omeprazole lansoprazole pantoprazole rabeprazole Anti-epileptics: diazepam phenytoin phenobarbitone amitriptyline clomipramine cyclophosphamide progesterone CYP3A4 CYP 2D6 CYP 2C9 CYP 2C19

Fenotipos CYP Metabolizadores pobres (MP): gen ausente ó codifica para proteína no funcional Metabolizadores Extensivos (ME) (normal) Metabolizador intermedio (IM) Heterocigotas Metabolizadores Ultrarrápidos (MU): Copias múltiples de alelos funcionales Actividad

Consecuencias de variantes CYP

Fisiología:

Concentraciones de metabolitos inapropadas

Metabolitos inesperados

Interacciones

(competencia y saturación, inhibición – inducción cruzada)

Clínica

Falla terapéutica

Respuesta limitada

Efectos Adversos

Dosis tóxica Dosis efectiva Día Nivel de droga Respuesta terapéutica (eliminación) UM ME MI MP

Métodos de detección:

PCR-RFLP

PCR alelo específica

PCR en tiempo real

Pirosecuenciación

Secuenciación electroforética

Microarrays (farmacogenómica)

( Λ CYPs, fenotipos silentes) 1/1 3/3 1/3 Genotipos 2c19

¿Cuándo un marcador farmacogenético es útil?

Es inalterable de por vida

No dependiente del medio

Específico para el rasgo

Sensible

Simple técnicamente

Económico

Clínicamente inocuo

Las muestras para PCR se obtienen de una gota de sangre ó hisopado salival.

Frecuencia de variantes CYP450 5% 5% 0,13 1.6% 1-2% 1.5% 1-4% incremento Dup 5% 3% 35 34% disminución *17 15% 3% 5% 6-10% 50% 48% 35-50% 1.5% 3% disminución *10 0% 1% 5% 4-6% 10% 5% 5-13% 2% 4-6% nula *5 20% 3.5% 5% 1-9% 19.5 12-21% deficiente *4 2% 0.5% 2% deficiente *3 CYP2D6 5% 10% 6-10% deficiente *3 20% 15 17% 20% 32.5% 32% 16% 13% deficiente *2 CYP2C19 5% 5% 0.5-1.5% 7.5% 1.7-5% 7% 6-10% Casi nula *3 5% 1-4% 17% 8-13% deficiente *2 CYP2C9 Cercano oriente Afroamericanos SE Asia Asia Caucásicos Act. enz . Alelo Gen

El locus CYP2D6

Más de 80 variantes alélicas conocidas

SNPs

INDELs

Deleción génica completa

Copias múltiples

Diversos significados clínicos

CYP2D6 en Buenos Aires

Análisis de la variación genética en BA

BA es un “sumidero génico” por historia y economía.

Es necesario conocer la variabilidad genética local

para implementar el análisis farmacogenético.

Colaboración internacional

Validación tecnológica.

Metodología económicamente sustentable.

Cómo usar la infomración farmacogenética?

El genotipo (test) indica la respuesta

Extremos (MP, MU)

Evitar la droga que requiera ese CYP

Ajustar la dosis basándose en datos publicados

(Kirchheiner J et al. Mol Psych 2004; 9:442-73)

Intermedios (MI):

La interpretación es específica para cada droga

Factores ambientales (estado clínico, edad, dieta, otros fármacos administrados, etc.)

Interacciones (polifarmacia)

% requerido de dosis estándar Dosis tóxica Dosis efectiva Día Nivel de droga Respuesta terapéutica (eliminación) UM ME MI MP

Ejemplo 1: fenitoína

FGx Targets: CYP2C9, CYP2C19

Consecuencias de las variantes genéticas:

Fisiológicas:

MP: Mayor cant. droga activa, menor dosis requerida.

Clínicas:

Ataxia, letargo, convulsiones, coma, depresión respiratoria, parestesia, arritmias, etc.

Ejemplo 1: fenitoína (cont.)

Dosis basada en el genotipo :

2C9 2C19 dosis sugerida

*1/*1 *1/*1 5.5 - 7 mg/kg/d

*1/*1 *1/*2 or *3 5 - 7

*1/*1 *2/*2 or *3 5 – 6

*1/*3 *1/*2 or *3 3 – 4

*1/*3 *2/*2 or *3 2 – 3

Hung C et al. Ther Drug Monit 2004, 26(5):534-40

Ejemplo 2: amitriptilina

FGx targets: CYP2C19 y CYP2D6

Consecuencias de las variantes génicas:

Fisiológicas

MP: más fármaco activo

UM: menos droga activa

Clínicas:

pulso irregular, convulsiones, coma, confusión, alucinaciones, agitación, somnolencia, rigidez muscular, vómitos, fiebre, etc.

Ajuste de dosis (cambio del estándar):

2C19 2D6

PM: 53-92% 52-73%

IM: 81-98% 74-92%

EM: 98-109% 111-124%

Kirchheiner J et al. Mol Psych. 9:442-73. 2004

Steimer et al. Clin. Chem. 51(2): 376-85. 2005

Ejemplo 3: fluoxetina

FGx targets: CYP2C19 y CYP2D6

Consecuencias de las variantes génicas:

Fisiológicas

MP: más droga activa en sangre

Clínicas:

inestabilidad, confusión, apatía, nerviosismo, temblor incontrolable en las manos, mareos, alta frecuencia cardíaca, palpitaciones, alucinaciones, fiebre, desmayos, coma, otros.

Ajuste de dosis (cambio desde el estándar):

2C19 2D6

PM: 39-100% 56-84%

IM: 72-100% 87-96%

EM: 100-113% 107-119%

Kirchheiner J et al. Mol Psych 2004;9:442-73

Ejemplo 4: citalopram

FGx target: CYP2C19

Consecuencia de las variantes génicas:

Fisiológicas:

MP: más droga activa en sangre

Clínicas:

mareos, malestar estomacal, vómitos, temblor incontrolable en las manos, somnolencia, frecuencia cardíaca alta, irregular o palpitaciones, pérdida e la memoria, confusión, crisis convulsivas, coma, otros.