bio-chips y la aplicación de la genética en la práctica clínica
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Bio-chips y la aplicación de la genética en la práctica clínica
Angel CarracedoFundación Gallega de Medicina Genómica
Centro Nacional de Genotipado-USC
Oviedo, 30 de septiembre de 2005
Limited therapeutic efficacy in many TAsLimited therapeutic efficacy in many TAs
• Eficacia y respuesta limitada de los fármacos actuales
Cardiovascular: % No respondedoresACE-Inhibidores 10-30%Beta-Bloqueantes 15-35%Estatinas 10-60%
Antidepresivos:SSRIs 10-25%Antidepresivos tricíclicos 20-50%
Práctica médica actual: conduce a un tratamiento ineficiente
Ejemplos
• Las ADRs suponen un gasto mínimo de 4 billones de dólares anuales al Sistema Sanitario de EE.UU sólo en costes por tratamiento directo
• Las ADRs representan el 5% de las admisiones hospitalarias
• Las ADRs incrementan la estancia hospitalaria en una media de 2 días, incrementando el coste en 2500 $ por paciente.
• Las ADRs son una de las causas directas de muerte en los Estados Unidos
• Las ADRs son la 4ª causa directa de muerte en EEUU, con aproximadamente 100,000 muertes /año
• Las ADRs ocurren en un 32% de los pacientes hospitalizados (el 6.7% de los pacientes sufren ADR’s severas)
Papel de la Genética en la reducción de ADRs Impacto de Reacciones Adversas a los
Fármacos (ADRs)
La Farmacogenética beneficia directamente al 10-20% de las ADRs y se espera que contribuya a mejorar un 15-40% adicional de ADRs
Fuente: Ingelman-Sundberg M. Int Med, 2001; Pirmohamed M, Park, B K, Trends in Pharmacological Sciences, June 2001
Farmacogenética: reducción de riesgos de la terapia
Comparación de riesgos fatales
1 en 107 1 en 106 1 en 105 1 en 104 1 en 103 1 en 102
Incremento del riesgo fatal (anual)
Reacción fatal frente al fármaco prescrito
Fuente: Consumer Reports, 9/99
Farmacogenética
Electrocución
Accidente aéreo
Asesinato
Accidente de coche
Respuesta terapéutica individual
• Las enfermedades suelen ser síndromes de etiopatogenia mal conocida y que tratamos igual (QTLs)
• Respuesta farmacológica distinta e impredecible en cada individuo (tanto la respuesta terapéutica como la tóxica)
• Esto genera más de un 30% de fracasos terapéuticos
• La Farmacogenética puede mejorar esta situación
Farmacogenética y farmacogenómica
• Farmacogenética:Farmacogenética:
Es el estudio de las diferencias genéticas que Es el estudio de las diferencias genéticas que
influencian la variabilidad individual en la respuesta a influencian la variabilidad individual en la respuesta a
fármacos (Roses, 2000)fármacos (Roses, 2000)
• Farmacogenómica:Farmacogenómica:
Identificación de nuevas dianas terapéuticas mediante Identificación de nuevas dianas terapéuticas mediante
herramientas genómicas. Medicina personalizadaherramientas genómicas. Medicina personalizada
CYP2D6+receptors
PharmGKB
FARMACOGENÉTICA: ¿Útil en la clínica?
Enzimas metabolizadoresEnzimas metabolizadores
De: Evans & Relling, Science 286:487-491, 1999De: Evans & Relling, Science 286:487-491, 1999
1B1 1A1 2A6 2B6 2E1 1A2 2C19 2C9 2D6 3A
1,30 2,50 2,50 3,40 4,10 8,20 8,30 15,80 18,8034,10
CYP Home Page, 2000CYP Home Page, 2000
Citocromos P450: papel en el Citocromos P450: papel en el metabolismo de fármacosmetabolismo de fármacos
CYP2D6•Antiarrítmicos
•Antidepresivos
•Beta-bloqueantes
•Neurolépticos
•Otros:•Codeina•Debrisoquina•Fenformina•Indopamina•Tamoxifeno
CYP2D6 y CYP2C19: fármacos metabolizados (aprox. un 25% de los fármacos prescritos)
Ejemplos de sustratos
CYP2C19•Anticonvulsivantes: mefenitoína
•Inh. Bomba protones: omeprazol
•Anticoagulantes
•Benzodiacepinas: diazepam
•Antimaláricos: clorproguanil
•Barbituratos
•Antidepresivos:
•Amitriptilina (parcialmente)
•Citalopram
•Imipramina
•Oncología: ciclofosfamida
Fuente: Shah, BMJ Vol 328 19 June 2004, Dahl Clin Pharmacokinet 2002; 41(7)
El genotipo: impacto significativo en el metabolismo de fármacos
Concentraciones de fármaco según Fenotipo Metabolizador
Fenotipo metabolizadorGenotipo Tipo de respuesta a dosis típicas
Lento
Intermedio
Eficiente
Ultrarrápido = Reacciones adversas
= Intervalo terapéutico
= No efectivo
Conc.
Tiempo
Actividad
normal
Actividad
reducida
no activida
d
= Reacciones adversas
= Intervalo terapéutico
= No efectivo= Reacciones adversas
= Intervalo terapéutico
= No efectivo= Reacciones adversas
= Intervalo terapéutico
= No efectivo
•45 millones de pacientes con esquizofrenia o depresión en el mundo. 15 millones bajo medicación
•400,000 nuevos casos de depresión al año
•Tratamiento de elección en la mayoría de países: SSRIs, - el 20-25% no responde
•Antidepresivos tricíclicos: fármacos sustitutivos de los SSRI’s (ADR’s significativas)
•A. tricíclicos se metabolizan por el CYP2D6
Genotipaje del CYP2D6 en la dosificación de antidepresivos
Ejemplos
El genotipaje ayuda a una dosificación adecuada:
Fármaco
Porcentaje de la dosis normal
UM EM IM PM
- 130% 80% 20%
Fuente: Kirchheiner et al., Acta Psychiatr. Scand 2001: 104: 173-192
Venlafaxina260%130% 80% 20%Desipramina
- 120% - 60%Fluoxamina
300% 110% - 70%Mianserine
“Poor metaboliser” allele leads to plasma drug concentrationgreater incidence of side effects - e.g. sedation, postural hypotension, tardive dyskinesia
•Fármacos en psiquiatría•Los efectos secundarios son causa frecuente de interrupción o fracaso del tratamiento•El tiempo requerido para obtener el efecto óptimo es muy prolongado (3-8 semanas), necesitándose contínuos ajustes de la dosis.•La selección del fármaco y la dosis se hace en gran medida de modo empírico•Las dosis pueden variar considerablemente entre individuos•No es posible una monitorización del fármaco
•CYP2D6 : uno de los responsables de las diferencias de respuesta entre individuos
•El enzima CYP2D6 metaboliza muchos fármacos utilizados en psiquiatría•Alta variabilidad entre individuos y poblaciones
•Entre el 7-10% de los Europeos tienen actividad del CYP2D6 reducida (metabolizadores lentos)
Antidepresivos y antipsicóticos: genotipaje con CYP2D6
CYP2D6 y el metabolismo de fármacos en Psiquiatría
Antidepressants
Imipramine 30 75 130 180
Doxepin 35 77 120 170
Maprotiline 35 77 120 170
Trimipramine 37 83 125 175
Desipramine 40 76 117 165
Nortriptyline 48 90 115 155
Clomipramine 60 85 112 145
Paroxetine 65 90 108 143
Venlafaxine 68 85 105 130
Amitriptyline 70 90 105 135
Mianserin 70 87 110 135
Antipsychotics
Perphenazine 30 80 130 170
Thioridazine 37 82 127 165
Olanzapine 50 100 120 155
Zuclopenthixol 55 85 115 142
Aripiprazole 60 85 112 130
Flupentixol 68 80 117 135
Haloperidol 67 90 108 126
PM IM UM EM
Approximate dose adjustments according to the CYP2D6 phenotype as based on the meta-analysis by Kirchheiner et al. (Mol. Psy. 2004)
Estudio de coste-eficacia para el análisis rutinario de CYPs y polimorfismos en
receptores en el tratamiento de pacientes esquizofrénicos
• Provincia de Ourense: 150 pacientes recogidos y seguidos desde noviembre 2002.
• Validación del Amplichip CYP450 mediante secuenciación y PCR en tiempo real. (Accuracy 99,5%-1 discrepancia)
• Análisis de coste-eficacia
Frecuencia alelos CYP2D6
1
1xN
2
41
2xN
3
4
5(del)
6
9
10
17
35
1
1xN
2
41
2xN
3
4
5(del)
6
9
10
17
35Galicia n: 150 Cataluña n: 105
Sánchez-Diz, Clin Chem, in press
Menoyo et al. Cell Biochem Funct, 2005
Tipo de metabolizadores para CYP2D6 y CYP2C19 en Galicia
Eficientes
Intermedios
Pobres
Ultrarápidos
1%8%
14%
CYP2D6
Eficientes
Intermedios
Pobres
24%
1%
CYP2C19
Flujograma paciente esquizofrénico
Algoritmo farmacológico - segundo nivel
Elegir NGA
risperidonaOlanzapina
sulpiride
Respuestaadecuada?
Elegir NGA ≠ Elegir NGA ≠
Quetiapina oZiprasidona
+ risperidona
Quetiapina o ziprasidona
Respuestaadecuada?
Respuestaadecuada?
Respuestaadecuada?
Respuestaadecuada?
Respuestaadecuada?
Elegir FGA Clozapina Combinar terapias:
NGA+FGA, combinación NGAs, Otro fármaco (estabilizador)
Respuestaadecuada?
Seguimientopaciente
Algoritmofarmacológico
Reaccionesadversas?
Mantenimiento/Estabilización Alta
Continuacióndel
tratamiento
SÍ NO
SÍSÍ
SÍ
SÍSÍ SÍ SÍ
NO
NO NO NO
NO NO NO
1. Psiquiatría• Antipsicóticos• Antidepresivos
2. Clínica del dolor• Antidepresivos• Opioides• Anticonvulsivantes
3. Cardiología• Beta-bloqueantes• Antiarrítmicos
4. Oncología• Tamoxifeno
CYP2D6 y CYP2C19
Genotipaje del CYP450 en la prescripción de la codeina
Ejemplo del metabolismo de la codeina
Metabolizadores ultrarápidos: Efectos secundarios:
• Vértigos• Nauseas• Insomnio
Metabolizadores lentos:No dependen químicamente de los opioides (concentración menor en sangre)
Codeina en::
•Analgésicos
•Antitusivos
•Ejemplos:•oxicodona•hidrocodona
Para el 10-20% de los pacientes, el genotipaje del CYP2D6 puede ser útil antes de administrar codeinaCodeina: profármaco metabolizado a morfina por el CYP450 2D6
ONCOFARMACOGENÉTICA
FÁRMACO GEN POLIMORFISMO EFECTO BIOQUIMICO
EFECTOS SECUNDARIOS ASOCIADOS
IRINOTECÁN UGT1A1 PROMOTOR: [ A(TA)NTAA ] WT:TA6
UGT1A1*28:TA7
DISMINUCIÓN DEL 70% DE LA ACTIVIDAD TRANSCRIPCIONAL
NEUTROPENIADIARREAASTENIA…
5-FU 1) DPYD IVS14+1 G->ADPYD*2 (alelo inactivo más común-50% de los casos)
DELECCION DEL EXON 14 DE 165BP (SKIPPING)
TOXICIDAD SANGUÍNEA Y DIGESTIVA
2) TYMS a) VNTR de 28 bps en región promotora:WT: TSER*2MUT: TSER*3
A MÁS REPETICIONES AUMENTA LA EFICACIENCIA EN LA TRADUCCION
NIVELES PROTEICOS DE TS INVERSAMENTE RELACIONADOS CON RESPUESTA CLÍNICA AL TUMOR
c) SNP G->C en nucleótido 12 de segunda repetición en TSER*3
HAPLOTIPOS DE ALTA Y BAJA EXPRESIONALTA:2R/3G,3C/3G,3G/3GBAJA:2R/2R,2R/3C,3C/3C
MAYOR SUPERVIVENICA EN LOS GRUPOS DE BAJA EXPRESIÓN
b) Delección de 6bp en 3’UTR (1494)
DISMINUYE LA ESTABILIDAD DEL mRNA
3) MTHFR a) SNP C677T (rs 1801133)b) SNP A1298C
FACTORES INDEPENDIENTES DE LA RESPUESTA DEL PACIENTE AL TRATAMIENTO DEL CÁNCER COLORRECTAL CON 5FU
Fundación Gallega de Medicina Genómica
OXALIPLATINO 1)XRCC1 Arg399Gln (rs 25487) NIVELES INCREMENTADOS DE ADN DEBIDO A UNA INADECUADA REPARACIÓN O AUMENTO DE TOLERACIA
PACIENTES CON UNO DE LOS ALELOS MUTADOS TIENEN UN RIESGO CINCO VECES MAYOR DE FALLO EN LA TERAPIA OX+5FU
2)ERCC1 Asn118Asn (rs 11615) CAMBIO EN LA EXPRESIÓN
RELACIONADO CON LA RESPUESTA Y SUPERVIVENCIA DE LOS PACIENTES
3)ERCC2(XPD) Lys751Gln (rs 13181) PACIENTES HOMOCIGOTOS MOSTRARON UNA PROBABILIDAD 6-12 VECES MAYOR DE PROGRESIÓN DE CRC.
4)GSTP1 Ile105Val (rs 1695) MENOS CAPACIDAD DE DETOXIFICACIÓN DE CARCINÓGENOS
MAYOR TASA DE SUPERVIVENCIA EN TERAPIA 5FU/OX EN INDIVIDUOS HOMOCIGOTOS PARA LA MUTACIÓN
5)EGFR Repeticiones CA en intrón 1
wt: 16mut: 16/18 16/20(rs 11568315)
PEOR RESPUESTA EN LOS INDIVIDUOS CON 16 REPETICIONES A OX/5FU
Factores ambientales y Factores ambientales y
respuesta farmacológicarespuesta farmacológica
Enzima
Enzima
Enzima
Enzima
Fármaco + F. ambientalFármaco + F. ambientalGen 1Gen 1
Gen 2Gen 2Gen 3
FÁRMACO
Gen 1Gen 1Gen 2Gen 2
Gen 3
FÁRMACO
Farmacogenética: ¿útil en la Farmacogenética: ¿útil en la clínica?clínica?
• Los nuevos conocimientos son ya útiles si...Los nuevos conocimientos son ya útiles si...
• Se conocen y aplicanSe conocen y aplican
• Potencialmente útil ya:Potencialmente útil ya:
• En la identificación (y prevención) de causas de En la identificación (y prevención) de causas de
interacciones medicamentosasinteracciones medicamentosas
• En la identificación (y prevención) de causas de toxicidadEn la identificación (y prevención) de causas de toxicidad
• En la identificación (y prevención) de causas de fracaso En la identificación (y prevención) de causas de fracaso
terapéuticoterapéutico
¿Qué se puede hacer ?¿Qué se puede hacer ?
• Ensayo y errorEnsayo y error
• Búsqueda de información actualizadaBúsqueda de información actualizada
• Consulta con expertosConsulta con expertos
• Estudios de feno y/o genotipoEstudios de feno y/o genotipo
• Informe farmacogenéticoInforme farmacogenético
• Genotipado fiable, rápido y asequible permitirá:
• Elección de fármaco individualizada
• Administración de dosis óptimas
• Predicción de respuesta terapéutica
• Predicción de riesgo de toxicidad
• Prevención de interacciones de riesgo
Métodos en farmacogenéticaMétodos en farmacogenética
EL GENOTIPADO DE POLIMORFISMOS ES HOY RÁPIDO Y MUY SEGURO
A B
Los tests AmpliChip: basados en la tecnología de microarrays de Affimetrix
AmpliChip CYP450 CE-IVD
To address the relevant genetic variations, each array contains over 15,000 different probes complementary to sense and anti-sense P450 genomic DNA. Probes range in length from 18mer to 22mer
labeled DNA target
Oligonucleotide probe
**
**
*
CYP450 2D6 & 2C19
AmpliChip combina tecnologías gold standards en PCR y microarray
AmpliChip CYP450 Test (CE-IVD) Work Flow
PCR Front-End
Array-based Detection
8 hrs
Sample Prep
Scanning &
Analysis
QIAGEN
Amplification Fragmentation / Labeling
Hybridization
PCR
Report
Sample
EN PRÁCTICAMENTE TODAS LAS ESPECIALIDADES MÉDICAS Y EN CASI TODOS LOS GRUPOS DE FÁRMACOS HAY DATOS FARMACOGENÉTICOS. EN TOTAL DE UN 25% DE LOS FÁRMACOS SE DISPONE DE INFORMACIÓN FARMACOGENÉTICA
LA ATENCIÓN SE DEBE CENTRAR EN AQUELLOS TRATAMIENTOS DE BAJA EFICACIA, ELEVADO COSTE Y/O ALTOS EFECTOS SECUNDARIOS
PharmGKB DATABASE
El cambio farmacogenético
• Necesidad de adaptar estructuras• Formación y educación de profesionales• Toma de decisiones respecto a los
fármacos candidatos a análisis farmacogenéticos: estudios de coste -eficacia
• Laboratorios y especialistas-Control de calidad
• Aspectos éticos y legales
Una de las mayores razones de la falta de eficacia en el tratamiento es que muchas enfermedades son en realidad síndromes de etiopatogenia no bien conocida y de naturaleza polifactorial y multigénica (enfermedad genéticamente compleja-QTLs). La respuesta a los fármacos es también un QTL.
El conocimiento de los genes involucrados en QTLs es limitado
FARMACOGENÓMICA
EL FUTURO i+d
SNP: SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISM
ATCGGCGTACCTGATTCCGAATCCGTATCGATCGGCGTACCTGAATCCGAATCCGTATCG
Distribución: 1 cada 300bp
10 millones de SNPs en el genoma humano
Tasa de mutación: 10-7
Aproximadamente 7,000,000 de SNPs con frecuencias validadas en bases de datos públicas y privadas
WHAT IS A SNP MAP?
-3 billion nucleotide base pairs
-99% homology
-10 Million SNPs
Human
DNAA SNP MAP
Disease ResponderAdversory reactions
Affected people
Control Non-responderNo adversory reactions
Not affected people
Allele 1 Allele 2
Marker A is associated with
Phenotype
Marker A:
Allele 1 =
Allele 2 =
Human Genetic Association Study Design
Perfil de SNPsPerfil de SNPsRespuesta al medicamentoRespuesta al medicamento Perfil de SNPsPerfil de SNPs
Pacientes sin efectos adversos
Pacientes con efectos adversos
Predictivo de no efectosadversos
Predictivo de efectos adversos
ESTUDIO POBLACIÓN
APLICACIÓN A INDIVIDUOS
Spanish National Genotyping Center
Nodes:
Santiago: SNPlex
Sequenom
Barcelona: SNplex
Madrid: Illumina
Budget: € 3 million/year
2003-2008Infrastructure and personel to participate in the International HapMap project and to carry out large scale association studies
1152 Multiplex for 96 DNAs by Individual Bead
•Rapid evolution from 384 > 768 > 1152plex
1,000,000 genotypes/day
40 proyectos
100 M genotipos
NECESIDAD DE CONSORCIOS (REDES) Y COLABORACIÓN
*LOS ESTUDIOS DE ASOCIACIÓN EXIGEN UN ELEVADO NÚMERO DE MUESTRAS
*PROTOCOLOS COMUNES E HISTORIAS CLÍNICAS BIEN DOCUMENTADAS
*HISTORIAL DE RESPUESTA AL TRATAMIENTO BIEN DOCUMENTADO: EFECTOS SECUNDARIOS
*GENOTECAS DE POBLACIÓN CONTROL Y AFECTA
*CONSENTIMIENTOS INFORMADOS Y APROBACIÓN DE COMITÉS DE ÉTICA
INVESTIGACIÓN EN ESTUDIOS DE ASOCIACIÓN
Farmacogenética y Farmacogenética y farmacogenómicafarmacogenómica
Un tratamiento para cada paciente Un tratamiento para cada paciente
con el fármaco más adecuado, a con el fármaco más adecuado, a
la dosis necesaria para obtener la la dosis necesaria para obtener la
máxima eficacia terapéutica con el máxima eficacia terapéutica con el
mínimo riesgo y costo.mínimo riesgo y costo.
Teresa Ramos, Artur Palet
Roche Diagnóstica
Mercedes Puente, Jaime del Barrio
Instituto Roche
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