Citocromos P450

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Variación genética y terapia psicofarmacológica

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  • This morning I am going to talk about pharmacogenetics, which is an emerging area of laboratory medicine that will change the way clinicians approach pharmacotherapy, especially for many potentially deadly drugs
  • Citocromos P450

    1. 1. Citocromos P450 Variación genética y terapia psicofarmacológica Eduardo Guillin Lab. de Análisis Genético Buenos Aires, Argentina
    2. 5. Genes y variación genética
    3. 6. Desde la genética de poblaciones… <ul><li>Población = grupo de organismos de la misma especie viviendo en la misma área geográfica. </li></ul><ul><li>Alelo = variante de secuencia en un sitio particular del genoma (“gen”  “fármacogen”). </li></ul><ul><li>Pool génico = todos los alelos de ese gen en esa población. </li></ul>
    4. 7. <ul><li>Factores ambientales </li></ul><ul><li>Factores genéticos </li></ul>… hacia la medicina personalizada Coutts y Urichuk: 25% pacientes no responden a los antidepresivos Cell. Mol. Neurob. 1999 (19-3)325-354.
    5. 8. Estudios de incidencia de EAFs: <ul><ul><li>USA (Lazarou et al. JAMA 279: 1200-5. 1998): </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>6,7% de todas las hospitalizaciones. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>0,37% terminan en muerte por EAFs. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Quinta causa de muerte en USA. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Costo: 1,4 – 4 x 10 9 U$s / año. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>UE (Schneeweiss et al. Eur. J. Clin. Pharm.58:285-291 2002): Valores similares a USA. </li></ul></ul><ul><ul><li>Argentina  ? </li></ul></ul>
    6. 9. 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”
    7. 10. Metabolismo de la imipramina metabolitos inactivos CYP2C19 CYP2C19 CYP3A4 imipramina desipramina conjugación y/ó eliminación metabolitos inactivos
    8. 11. Metabolismo de la imipramina metabolitos inactivos CYP2C19 CYP2C19 CYP3A4 imipramina desipramina conjugación y/ó eliminación metabolitos inactivos
    9. 12. Intoxicación por codeína asociada con el metabo- lismo 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…”
    10. 13. Metabolismo de la codeína norcodeína CYP3A4 CYP2D6 codeína morfina conjugación y/o eliminación
    11. 14. Metabolismo de la codeína norcodeína CYP3A4 CYP2D6 codeína morfina conjugación y/o eliminación CYP2D6 CYP2D6 CYP2D6
    12. 15. 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.
    13. 16. Criterios para una FGx clínicamente útil <ul><li>Correlación robusta análisis – respuesta </li></ul><ul><li>Consecuencia de la variación genética severa y prevenible mediante análisis </li></ul><ul><li>Frecuencia génica alta </li></ul><ul><li>para justificar el análisis </li></ul><ul><li>Relación test – decisión clínica (ej. ajuste de dosis) </li></ul>
    14. 17. Contribuciones de la FGx a la práctica clínica. <ul><li>Pre-terapéutica </li></ul><ul><ul><li>Selección del fármaco y la dosis </li></ul></ul><ul><li>Post-terapéutica </li></ul><ul><ul><li>Evitar/disminuir los efectos adversos </li></ul></ul><ul><ul><li>Selección del fármaco y la dosis </li></ul></ul>La pro-droga no es convertida en fármaco activo Fármaco Eliminación disminuida Eliminación acelerada
    15. 18. FGx en concreto: <ul><li>Lo que podemos hacer hoy: </li></ul>Análisis de genes individuales, paneles de monogenes <ul><li>Fase I (oxidaciones, reducciones) </li></ul><ul><ul><li>CITOCROMOS P450 </li></ul></ul><ul><li>Fase II (enzimas de conjugación) </li></ul><ul><ul><li>NAT, TPMT, UGT </li></ul></ul><ul><li>Receptores, transportadores, etc. </li></ul><ul><ul><li>SCN1A (canal de sodio α ), MDR1, otros </li></ul></ul><ul><li>Otros genes (APOE, etc). </li></ul>
    16. 19. El sistema CYP450: Propiedades generales <ul><li>SUPERFAMILIA GÉNICA </li></ul><ul><li>- Más de 4,000 genes P450 (Enero/2006) </li></ul><ul><li>- Más de 368 familias génicas, 814 subfamilias </li></ul><ul><li>- Humanos: 18 familias, 43 subfamilias, 57 genes secuenciados, casi igual número de pseudogenes </li></ul><ul><li>GRAN NÚMERO DE SUBSTRATOS </li></ul><ul><li>- Rango de PM: etileno (28) a ciclosporina A (1201) </li></ul><ul><li>- Muy diversas estructuras químicas </li></ul><ul><li>- Substratos: de miles a millones </li></ul><ul><li>INDUCIBLES POR MUCHOS COMPUESTOS Q´COS. </li></ul><ul><li>- Cientos a miles de inductores / inhibidores </li></ul><ul><li>- Diversas estructuras químicas. </li></ul>
    17. 20. Citocromos P450 y Práctica clínica <ul><li>Las variantes génicas en los CYP450 se asocian con la respuesta terapéutica, no con la enfermedad. </li></ul><ul><ul><li>CYP2D6: 25% de fármacos </li></ul></ul><ul><ul><li>CYP2C9: 5% </li></ul></ul><ul><ul><li>CYP2C19: 15% </li></ul></ul><ul><ul><li>CYP3A4: 50% </li></ul></ul>
    18. 21. 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
    19. 22. 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
    20. 23. Consecuencias de variantes CYP <ul><li>Fisiología: </li></ul><ul><ul><li>Concentraciones de metabolitos inapropadas </li></ul></ul><ul><ul><li>Metabolitos inesperados </li></ul></ul><ul><ul><li>Interacciones </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>(competencia y saturación, inhibición – inducción cruzada) </li></ul></ul></ul><ul><li>Clínica </li></ul><ul><ul><li>Falla terapéutica </li></ul></ul><ul><ul><li>Respuesta limitada </li></ul></ul><ul><ul><li>Efectos Adversos </li></ul></ul>Dosis tóxica Dosis efectiva Día Nivel de droga Respuesta terapéutica (eliminación) UM ME MI MP
    21. 24. Métodos de detección: <ul><li>PCR-RFLP </li></ul><ul><li>PCR alelo específica </li></ul><ul><li>PCR en tiempo real </li></ul><ul><li>Pirosecuenciación </li></ul><ul><li>Secuenciación electroforética </li></ul><ul><li>Microarrays (farmacogenómica) </li></ul>( Λ CYPs, fenotipos silentes) 1/1 3/3 1/3 Genotipos 2c19
    22. 25. ¿Cuándo un marcador farmacogenético es útil? <ul><li>Es inalterable de por vida </li></ul><ul><li>No dependiente del medio </li></ul><ul><li>Específico para el rasgo </li></ul><ul><li>Sensible </li></ul><ul><li>Simple técnicamente </li></ul><ul><li>Económico </li></ul><ul><li>Clínicamente inocuo </li></ul><ul><li>Las muestras para PCR se obtienen de una gota de sangre ó hisopado salival. </li></ul>
    23. 26. 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
    24. 27. El locus CYP2D6 <ul><li>Más de 80 variantes alélicas conocidas </li></ul><ul><ul><li>SNPs </li></ul></ul><ul><ul><li>INDELs </li></ul></ul><ul><ul><li>Deleción génica completa </li></ul></ul><ul><ul><li>Copias múltiples </li></ul></ul><ul><li>Diversos significados clínicos </li></ul>
    25. 28. CYP2D6 en Buenos Aires <ul><li>Análisis de la variación genética en BA </li></ul><ul><ul><li>BA es un “sumidero génico” por historia y economía. </li></ul></ul><ul><ul><li>Es necesario conocer la variabilidad genética local </li></ul></ul><ul><ul><li>para implementar el análisis farmacogenético. </li></ul></ul>Colaboración internacional <ul><li>Validación tecnológica. </li></ul><ul><li>Metodología económicamente sustentable. </li></ul>
    26. 29. Cómo usar la infomración farmacogenética? <ul><li>El genotipo (test) indica la respuesta </li></ul><ul><ul><li>Extremos (MP, MU) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Evitar la droga que requiera ese CYP </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ajustar la dosis basándose en datos publicados </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>(Kirchheiner J et al. Mol Psych 2004; 9:442-73) </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Intermedios (MI): </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>La interpretación es específica para cada droga </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Factores ambientales (estado clínico, edad, dieta, otros fármacos administrados, etc.) </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Interacciones (polifarmacia) </li></ul></ul></ul></ul>% requerido de dosis estándar Dosis tóxica Dosis efectiva Día Nivel de droga Respuesta terapéutica (eliminación) UM ME MI MP
    27. 30. Ejemplo 1: fenitoína <ul><li>FGx Targets: CYP2C9, CYP2C19 </li></ul><ul><li>Consecuencias de las variantes genéticas: </li></ul><ul><ul><li>Fisiológicas: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>MP: Mayor cant. droga activa, menor dosis requerida. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Clínicas: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ataxia, letargo, convulsiones, coma, depresión respiratoria, parestesia, arritmias, etc. </li></ul></ul></ul>
    28. 31. Ejemplo 1: fenitoína (cont.) <ul><li>Dosis basada en el genotipo : </li></ul><ul><ul><li>2C9 2C19 dosis sugerida </li></ul></ul><ul><ul><li> *1/*1 *1/*1 5.5 - 7 mg/kg/d </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>*1/*1 *1/*2 or *3 5 - 7 </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>*1/*1 *2/*2 or *3 5 – 6 </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>*1/*3 *1/*2 or *3 3 – 4 </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>*1/*3 *2/*2 or *3 2 – 3 </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Hung C et al. Ther Drug Monit 2004, 26(5):534-40 </li></ul></ul></ul>
    29. 32. Ejemplo 2: amitriptilina <ul><li>FGx targets: CYP2C19 y CYP2D6 </li></ul><ul><li>Consecuencias de las variantes génicas: </li></ul><ul><ul><li>Fisiológicas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>MP: más fármaco activo </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>UM: menos droga activa </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Clínicas: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>pulso irregular, convulsiones, coma, confusión, alucinaciones, agitación, somnolencia, rigidez muscular, vómitos, fiebre, etc. </li></ul></ul></ul><ul><li>Ajuste de dosis (cambio del estándar): </li></ul><ul><ul><li>2C19 2D6 </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>PM: 53-92% 52-73% </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>IM: 81-98% 74-92% </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>EM: 98-109% 111-124% </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Kirchheiner J et al. Mol Psych. 9:442-73. 2004 </li></ul></ul><ul><ul><li>Steimer et al. Clin. Chem. 51(2): 376-85. 2005 </li></ul></ul>
    30. 33. Ejemplo 3: fluoxetina <ul><li>FGx targets: CYP2C19 y CYP2D6 </li></ul><ul><li>Consecuencias de las variantes génicas: </li></ul><ul><ul><li>Fisiológicas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>MP: más droga activa en sangre </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Clínicas: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>inestabilidad, confusión, apatía, nerviosismo, temblor incontrolable en las manos, mareos, alta frecuencia cardíaca, palpitaciones, alucinaciones, fiebre, desmayos, coma, otros. </li></ul></ul></ul><ul><li>Ajuste de dosis (cambio desde el estándar): </li></ul><ul><ul><li>2C19 2D6 </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>PM: 39-100% 56-84% </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>IM: 72-100% 87-96% </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>EM: 100-113% 107-119% </li></ul></ul></ul><ul><ul><li> Kirchheiner J et al. Mol Psych 2004;9:442-73 </li></ul></ul>
    31. 34. Ejemplo 4: citalopram <ul><li>FGx target: CYP2C19 </li></ul><ul><li>Consecuencia de las variantes génicas: </li></ul><ul><ul><li>Fisiológicas: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>MP: más droga activa en sangre </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Clínicas: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>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. </li></ul></ul></ul><ul><li>Ajuste de dosis (cambio desde el estándar): </li></ul><ul><ul><li>PM: 61% </li></ul></ul><ul><ul><li>IM: 84% </li></ul></ul><ul><ul><li>EM: 108% </li></ul></ul><ul><ul><li> Kirchheiner J et al. Mol Psych 2004;9:442-73 </li></ul></ul>
    32. 35. El futuro de FGx <ul><li>Más datos clínicos </li></ul><ul><li>Cambios en el etiquetado </li></ul><ul><li>> disponibilidad (< costos) </li></ul><ul><li>Equipos de management personalizado </li></ul><ul><li>Paneles por terapéutica </li></ul>Microarreglos de genes
    33. 36. Es el genotipado de CYPs sustentable? <ul><li>La selección de fármaco/dosis basada en el genotipo reduce los costos asociados a los EAFs </li></ul><ul><ul><li>Clin Chem 2004 50(9):1623-33 </li></ul></ul><ul><ul><li>Thromb Haemost. 2004 Sep;92(3):590-7 </li></ul></ul><ul><li>Pueden identificarse individuos en alto riesgo de EAFs y medicar con fármacos menos costosos a los individuos de bajo riesgo. </li></ul><ul><ul><li>Clin Chem 2005 51(2):376-85 </li></ul></ul>
    34. 37. Es “sustentable” el único criterio a evaluar? <ul><ul><li>LA FARMACOGENÉTICA CONTRIBUYE A ELEVAR EL ESTÁNDAR DE VIDA DEL PACIENTE. </li></ul></ul><ul><ul><li>LA FARMACOGENÉTICA APUNTA A LOGRAR UN SERVICIO DE SALUD DE EXCELENCIA. </li></ul></ul>
    35. 38. Gracias por su atención! [email_address] www.gennets.com

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