Клиническая фармакогенетика как основа персонализации применения лекарственных средств в практике интерниста

Справочник поликлинического врача №12 2014 - Клиническая фармакогенетика как основа персонализации применения лекарственных средств в практике интерниста

Номера страниц в выпуске:8-12
Для цитированияСкрыть список
Д.А.Сычев, И.В.Цомая. Клиническая фармакогенетика как основа персонализации применения лекарственных средств в практике интерниста. Справочник поликлинического врача. 2014; 12: 8-12
Клиническая фармакогенетика – это раздел клинической фармакологии и клинической генетики, изучающий два основных аспекта [1, 2]:
  1. Генетические особенности пациента, влияющие на индивидуальный фармакологический ответ (эффективность и безопасность применения лекарственных средств – ЛС у пациентов).
  2. Особенности фармакологического ответа на ЛС у пациентов с наследственными (как правило, моногенными) заболеваниями.
От фармакогенетики необходимо отличать понятие «фармакогеномика», под которым понимается влияние всего генома на развитие индивидуального фармакологического ответа [3]. Переход от фармакогенетики к фармакогеномике станет возможен в будущем, когда станет доступным полногеномный анализ пациентов, т.е. идентификация всей нуклеотидной последовательности ДНК пациента.
Генетические особенности пациента, влияющие на фармакологический ответ, представляют собой однонуклеотидные полиморфизмы в генах, кодирующих белки, участвующих в фармакокинетике и/или фармакодинамике ЛС. При этом под однонуклеотидным полиморфизмом (синонимы: полиморфный маркер, аллельный вариант) понимаются изменения в последовательности ДНК, которые могут быть представлены [2, 3]:
  • заменой одного нуклеотида на другой;
  • вставкой одного нуклеотида;
  • делецией («выпадением») одного нуклеотида.
Результатом существования таких однонуклеотидных полиморфизмов у пациентов является [2, 3]:
  • изменение (повышение/снижение) активности белка (фермента, транспортера, ионного канала, сопряженных белков и т.д.), если имеет место однонуклеотидный полиморфизм в структурной части гена (кодирует аминокислотную последовательность белка);
  • изменение количества (повышение/снижение) белка (фермента, транспортера, ионного канала, сопряженных белков и т.д.), если имеет место однонуклеотидный полиморфизм в регуляторной части гена (не кодирует аминокислотную последовательность белка, но выполняет регулирующую роль по отношению к работе самого гена – процесса транскрипции).
Именно существование однонуклеотидных полиморфизмов в том или ином гене, передаваемых из поколения в поколение, могут определять генетически обусловленный вклад в индивидуальный фармакологический ответ [1]:
  • развитие неблагоприятной побочной реакции;
  • резистентность (низкая эффективность или вообще ее отсутствие) при применении ЛС.
Приведем пример обозначения однонуклеотидного полиморфизма в литературе в соответствии с общепринятой номенклатурой. CYP2C9*3 – это однонуклеотидный полиморфизм гена, кодирующего изофермент цитохрома Р-450 2С9 (CYP2C9), который представляет замену аденилового (А) нуклеотида на тимидиловый (Т) в нуклеотидной последовательности ДНК гена в положении 1075 (поэтому иначе в литературе этот однонуклеотидный полиморфизм обозначается как А1075С гена CYP2C9). При этом гены и однонуклеотидные полиморфизмы принято обозначать курсивом, а название белков (т.е. «продуктов» этих генов) – без курсива. В последнее время однонуклеотидные полиморфизмы также обозначают по их положению в целом в геноме человека, в данном примере – rs1057910. Носительство данного однонуклеотидного полиморфизма у пациента приводит к тому, что синтезируется фермент CYP2C9, в аминокислотной последовательности которого изолейцин в положении 359 заменен на лейцин, который обладает низкой активностью. Следовательно, метаболизм ЛС-субстратов CYP2C9 (непрямые антикоагулянты, нестероидные противовоспалительные препараты – НПВП, пероральные гипогликемические средства) у этой категории пациентов будет замедлен, а концентрации в плазме крови будут более высокими по сравнению с пациентами, не несущими данный однонуклеотидный полиморфизм, что сопряжено с высоким риском развития неблагоприятных побочных реакций [3–5]. Однонуклеотидные полиморфизмы могут существовать у пациентов в следующих видах [6]:
  • «дикий» генотип (когда не обнаруживается данного однонуклеотидного полиморфизма), который в этом примере обозначается CYP2C9*1/*1. У этой категории пациентов активность CYP2C9 не изменена.
  • гетерозиготного носительства однонуклеотидного полиморфизма – CYP2C9*1/*3. У этой категории пациентов активность CYP2C9 снижена.
  • гомозиготного носительства однонуклеотидного полиморфизма – CYP2C9*3/*3. У этой категории пациентов активность CYP2C9 снижена значительно или вообще не выявляется.
Однонуклеотидные полиморфизмы, определяющие генетически обусловленный индивидуальный фармакологический ответ, могут быть в генах, кодирующих белки, которые принимают участие в следующих процессах [2, 3]:
  • фармакокинетика (так называемые «фармакокинетические» полиморфизмы): гены, кодирующие:
– ферменты биотрансформации (I или II фазы реакций), принимающие участие в метаболизме ЛС,
– транспортеры ЛС (Р-гликопротеин, транспортеры органических анионов, транспортеры органических катионов и т.д.), принимающие участие в процессах всасывания, распределения и выведения;
  • фармакодинамика (так называемые «фармакодинамические» полиморфизмы), гены кодирующие:
– молекулы-мишени для ЛС (рецепторы, ферменты, ионные каналы и т.д.),
– белки, сопряженные с молекулами-мишенями ЛС
(G-белки и т.д.), или участвующие в патогенетических путях заболевания, при котором применяется ЛС (например, ген, кодирующий NO-синтазу и т.д., – NOS), или неблагоприятной побочной реакции (например, гены главного комплекса гистосовместимости HLA и т.д.).
Выявление подобного рода генетических особенностей будет способствовать прогнозированию индивидуального фармакологического ответа (развитие неблагоприятной побочной реакции и/или резистентности к лечению), что возможно путем проведения у пациента фармакогенетического тестирования. Фармакогенетический тест – это выявление конкретных генотипов по однонуклеотидным полиморфизмам (генотипирование пациентов), ассоциированных с изменением фармакологического ответа [7, 8]. В основе таких тестов лежит полимеразная цепная реакция (ПЦР) в разных вариантах. В настоящее время все чаще используются методы, позволяющие выявлять одномоментно несколько тысяч различных однонуклеотидных полиморфизмов (так называемые ДНК-чипы), а в будущем будет возможно идентифицировать вообще все однонуклеотидные полиморфизмы генома человека (полногеномный анализ методом сиквенирования ДНК). При этом в качестве источника ДНК (т.е. генетического материала) для ПЦР или сиквенирования используется или кровь больного, или соскоб буккального эпителия, или даже слюна. Сбор этого биологического материала у больного не требует предварительной подготовки. Результаты фармакогенетического теста представляют собой идентифицированные генотипы больного по тому или иному однонуклеотидному полиморфизму. Как правило, врач – клинический фармаколог интерпретирует результаты фармакогенетического теста: формулирует рекомендации по выбору ЛС и его режима дозирования для конкретного пациента [3].
В настоящее время фармакогенетическое тестирование рассматривается как инструмент так называемой персонализированной (персонифицированной) медицины – методологии использования профилактических и лечебных вмешательств (и применение ЛС) с учетом индивидуальных особенностей пациентов, выявляемых с помощью оценки разного рода биомаркеров, в том числе и молекулярно-генетических [4].
Фармакогенетическое тестирование разработано для персонализации применения пока небольшого числа ЛС (регламентируется в инструкциях; см. таблицу) и в клинической практике применяется в следующих случаях [1, 3, 5]:
  • использование ЛС с большим спектром и значительной выраженностью неблагоприятных побочных реакций, как правило, с узким терапевтическим диапазоном, которое применяется длительно (часто пожизненно);
  • применение ЛС с большим межиндивидуальным разбросом в эффективности;
  • у пациентов с высоким риском развития неблагоприятных побочных реакций и/или неэффективности лечения, в том числе с наследственным анамнезом по данным эффектам ЛС.
4-t.jpg

«Фармакокинетические» полиморфизмы генов

Однонуклеотидные полиморфизмы, влияющие на фармакокинетику ЛС, располагаются в генах, кодирующих ферменты биотрансформации (изменения метаболизма ЛС) и транспортеры ЛС (изменение всасывания, распределения и выведения ЛС) [3, 7].
Однонуклеотидные полиморфизмы характерны как для генов, кодирующих ферменты I фазы биотрансформации (изоферменты цитохрома Р-450, бутирилхолин эстераза, параоксоназа), так и II фазы биотрансформации (N-ацетилтрансфераза). При этом, в зависимости от того, к каким последствиям для скорости биотрансформации ЛС приводит носительство (гетерозиготное/гомозиготное) или неносительство («дикий» генотип) однонуклеотидного полиморфизма, пациенты могут быть разделены на следующие группы:
  • Распространенные метаболизаторы (extensive metabolism – ЕМ) – пациенты с нормальной скоростью биотрансформации определенных ЛС, так как не несут однонуклеотидных полиморфизмов по тому или иному гену, кодирующему фермент биотрансформации, т.е. они имеют «дикий» генотип. Для этих пациентов применяются стандартные (регламентированные инструкцией) режимы дозирования в виде средних доз.
  • Медленные метаболизаторы (poormetabolism – РМ) – пациенты со сниженной скоростью биотрансформации определенных ЛС. Обычно такие пациенты являются гомозиготами или гетерозиготами (intermedium metabolism – IM) по однонуклеотидному полиморфизму того или иного гена, кодирующего фермент биотрансформации. У таких пациентов происходит синтез «дефектного» фермента либо вообще отсутствует соответствующий фермент биотрансформации, в результате чего ферментативная активность снижается (гетерозиготное носительство) или она вообще отсутствует (гомозиготное носительство). Это может приводить к следующим последствиям в зависимости от особенностей биотрансформации ЛС:
– у медленных метаболизаторов  ЛС, которые изначально являются активными соединениями, накапливаются в организме в высоких концентрациях, что приводит к появлению серьезных неблагоприятных побочных реакций, вплоть до интоксикации. Поэтому для медленных метаболизаторов тщательно подбирается доза ЛС, которая должна быть меньше, чем для экстенсивных метаболизаторов. Например, у пациентов – гетерозигот и гомозигот по однонуклеотидному полиморфизму CYP2C9*3 (генотипы CYP2C9*1/*3 и CYP2C9*3/*3 соответственно) при назначении непрямого антикоагулянта варфарина в средней дозе (5 мг/сут) отмечаются более высокие по сравнению с пациентами с «диким» генотипом (CYP2C9*1/*1) значения максимальной концентрации, период полувыведения, площадь под фармакокинетической кривой варфарина и, следовательно, чаще отмечается развитие кровотечений. У этой категории пациентов необходимо начинать лечение с дозы варфарина 1,25–2,5 мг/сут [9, 10];
– если лекарственное средство является пролекарством (т.е. действует не само ЛС, а его активный метаболит, образующийся из исходного ЛС в ходе биотрансформации), то у медленных метаболизаторов образуется меньше активного метаболита, что может привести к неэффективности лечения. Поэтому в таких случаях требуется увеличение дозы или применение других ЛС, биотрансформация которых не зависит от данного фермента. Например, у пациентов – гетерозигот и гомозигот по однонуклеотидному полиморфизму CYP2C19*2 (генотипы CYP2C19*1/*2 и CYP2C19*2/*2 соответственно) при назначении антиагреганта клопидогрела в средних дозах (нагрузочная – 300 мг/сут и поддерживающая – 75 мг/сут) отмечаются более низкие по сравнению с пациентами с «диким» генотипом (CYP2C19*1/*1) концентрации активного метаболита в крови, обладающего антиагрегантным действием, и, следовательно, у этих пациентов чаще развиваются тромбозы стентов (на фоне применения комбинации ацетилсалициловой кислоты и клопидогрела), т.е. лечение неэффективно. В этом случае рекомендуют или применять клопидогрел в более высоких дозах (нагрузочная – 600 мг/сут, поддерживающая – 150 мг/сут) или выбрать другой антиагрегант, метаболизирующийся другим изоферментом цитохрома Р-450 (тикагрелор или празугрел) [9, 10].
  • Сверхактивные или быстрые метаболизаторы (ultraextensive metabolism – UM) – пациенты с повышенной скоростью биотрансформации определенных ЛС. К этому приводит носительство:
– однонуклеотидного полиморфизма, приводящего к синтезу фермента с высокой активностью. Например, однонуклеотидный полиморфизм CYP2C19*17 у гетерозигот (генотип CYP2C19*1/*17) и гомозигот (генотип CYP2C19*17/*17). При применении ингибитора протонной помпы (ИПП) омепразола в стандартных дозах (20–40 мг/сут) отмечаются более низкие концентрации данного ЛС в крови по сравнению с носителями «дикого» генотипа (CYP2C19*1/*1). В этом случае рекомендовано применять омепразол в максимально допустимой дозе 80 мг/сут [9, 10];
– дупликаций (удвоений) или даже мультипликаций (умножений) функционально нормальных аллелей (в которых нет никаких однонуклеотидных полиморфизмов). У этой категории пациентов также регистрируют низкие значения концентраций ЛС. Следствие этого – недостаточная для достижения терапевтического эффекта концентрация в крови ЛС, которые изначально являются активными соединениями. Для сверхактивных метаболизаторов доза ЛС должна быть выше, чем для распространенных метаболизаторов – максимально допустимая доза или необходимо выбирать ЛС, в метаболизме которого не принимает участие данный изофермент. Например, у носителей дупликаций гена CYP2D6 при применении b-адреноблокатора метопролола отмечаются более низкие по сравнению с носителями «дикого» генотипа (генотип CYP2D6*1/*1) значения концентрации в плазме крови, а следовательно, и низкая антигипертензивная и антиангинальная эффективность у пациентов. В этом случае рекомендуется выбрать другой b-адреноблокатор (бисопролол), в метаболизме которого CYP2D6 имеет меньшее значение. Наоборот, в случае если ЛС является пролекарством, то у сверхактивных метаболизаторов образуется больше активного метаболита, что может привести к развитию неблагоприятных побочных реакций из-за высоких значений концентрации активного метаболита в крови. Поэтому таким пациентам доза ЛС, являющегося пролекарством, необходима меньше, чем экстенсивным метаболизаторам, или от таких ЛС необходимо в данном случае вообще отказаться. Например, применение у пациентов с дупликацией гена CYP2D6 анальгетика трамадола (является пролекарством) в стандартной дозе приводит к высоким значениям концетрации активного метаболита в крои и более высокой частоте и выраженности неблагоприятных побочных реакций в виде тошноты, дыхательных нарушений. В этих случаях рекомендуется начинать применение трамадола с разовой дозы 25 мг, а суточная доза не должна превышать 300 мг/сут или выбрать альтернативные обезболивающие (НПВП) [9, 10].
Однонуклеотидные полиморфизмы в генах, кодирующих транспортеры ЛС, также приводят к изменениям фармакокинетики, так как транспортеры участвуют в процессах всасывания, распределения и выведения ЛС. Например, транспортер органических анионов SLCO1B1 осуществляет «захват» (так называемый инфлюкс) ряда гиполипидемических ЛС группы статинов из крови. Гетерозиготное, а особенно гомозиготное носительство однонуклеотидного полиморфизма SLCO1B1*5 приводят к синтезу транспортера со сниженной активностью, при этом статины хуже захватываются гепатоцитами, задерживаются в системном кровотоке, вызывая неблагоприятные побочные реакции, и прежде всего миопатию, вплоть до рабдомиолиза (разрушение поперечно-полосатой мускулатуры). Поэтому для снижения риска поражения поперечно-полосатой мускулатуры при выявлении гетерозиготного носительства (генотип SLCO1B1*1/*5) максимальная доза симвастатина и аторвастатина не должна превышать 40 мг/сут, а при выявлении гомозиготного носительства (SLCO1B1*1/*5) – 20 мг/сут [9, 10].

«Фармакодинамические» полиморфизмы генов

Однонуклеотидные полиморфизмы в генах, кодирующих молекулы-мишени для ЛС или белки, сопряженные с ними, могут изменять фармакодинамику ЛС, без влияния на фармакокинетические процессы.
Например, молекулой-мишенью для непрямых антикоагулянтов (варфарин, аценокумарол, фениндион) является 1 субъединица фермент витамин К эпоксидредуктазы (VKORC1). У носителей генотипа АА по однонуклеотидному полиморфизму G1639A гена VKORC1 отмечается высокая чувствительность к непрямым антикоагулянтам, поэтому поддерживающая доза варфарина необходима менее 2,5 мг/сут (средняя поддерживающая доза варфарина – 5 мг/сут). В настоящее время появилась возможность рассчитывать наиболее вероятную поддерживающую дозу варфарина в зависимости от результатов фармакогенетического тестирования по CYP2C9 и VKORC1 с помощью онлайн-калькулятора (www.warfarindosing.org). Кроме того, у пациентов с неклапанной фибрилляцией, у которых выявляются сочетания полиморфных аллелей генов CYP2C9 и VKORC1, рекомендуется рассмотреть вопрос о назначении в качестве альтернативы варфарину «новые» оральные антикоагулянты (дабигатран, ривароксабан, апиксабан) [9, 10].
Однонуклеотидные полиморфизмы в генах, кодирующих белки, которые связаны с патогенезом неблагоприятных побочных реакций, также могут влиять на фармакодинамику ЛС. Например, у носителей однонуклеотидного полиморфизма G506A гена фактора V свертывания крови F5 (так называемая мутация Лейден) отмечается более выраженное протромботическое действие комбинированных гормональных контрацептивов (за счет эстрогенного компонента). При гомозиготном носительстве по данному однонуклеотидному полиморфизму риск развития тромботических осложнений (в частности, тромбоэмболии легочной артерии – ТЭЛА) при применении комбинированных гормональных контрацептивов возрастает в 100 раз, при гетерозиготном – в 15 раз. При выявлении данных генетических особенностей следует отказаться от применения комбинированных гормональных контрацептивов [9].

Особенности фармакологического ответа на ЛС у пациентов с наследственными заболеваниями

Еще одна задача клинической фармакогенетики – изучение изменений фармакологического ответа при генетических (наследственных) заболеваниях, как правило моногенных. Характерные примеры подобных заболеваний – порфирия и врожденные метгемоглобинемии [7].
Порфирия – наследственная патология, в основе которой лежит повышение активности синтетазы d-аминолевуленовой кислоты, что сопровождается избыточной продукцией данной кислоты и порфобилиногена. Клиническая картина обострения заболевания складывается из резких абдоминальный болей, полиневрита, психических нарушений, эпилептических припадков. Некоторые ЛС могут провоцировать обострение порфирии. Механизм этого феномена, по-видимому, связан с повышением активности синтетазы d-аминолевуленовой кислоты под действием некоторых ЛС, таких как блокаторы медленных кальциевых каналов, барбитураты, сульфаниламиды, эстрогены, гризеофульвин, эналаприл, диклофенак, мето-клопрамид и т.д. Для этих ЛС порфирия является противопоказанием, что отражено в инструкциях по медицинскому применению. Поэтому фармакотерапию больных порфирией следует проводить с особой осторожностью, выдавая памятку для пациента с перечнем ЛС, запрещенных для использования [7].

Заключение

Таким образом, в настоящее время фармакогенетическое тестирование является уже доступным инструментом персонализации применения некоторых ЛС (см. таблицу), использование которого способствует повышению эффективности и безопасности фармакотерапии, может снижать расходы на лечение за счет сокращения сроков подбора ЛС и сокращения расходов на коррекцию неблагоприятных побочных реакций. При этом перспективами развития клинической фармакогенетики можно считать следующее:
  1. Ожидается увеличение количества крупномасштабных геномассоциированных анализов (genome-wide association study – GWAS). Это позволит «встроить» выявленные значимые генетические маркеры в разные шкалы по оценке риска развития заболеваний (прежде всего онкологических, заболеваний сердечно-сосудистой системы, сахарного диабета), особенностей их течения, «ответа» на профилактические и терапевтические вмешательства, включая фармакотерапию. Такие алгоритмы будут также дополняться результатами изучения различных биомаркеров (в том числе фармакомикробиомных). Эти исследования будут дополняться валидацией разработанных алгоритмов персонализации профилактических и лечебных мероприятий (в том числе применения ЛС) с оценкой преимуществ (в том числе экономических) в плане большей эффективности и безопасности персонализированных подходов к профилактике и фармакотерапии перед рутинными методами. Это позволит расширить внедрение подобных подходов в клиническую практику.
  2. Создание банков ДНК пациентов с разными заболеваниями, у которых использовались различные ЛС и другие терапевтические вмешательства с идентификацией у них значимых генетических маркеров (в том числе с использованием сиквенирования и разных модификаций, например пиросиквенирования), фигурирующих в алгоритмах персонализации профилактики и лечения. Это позволяет формировать для каждого пациента индивидуальный план персонализации профилактики и лечения заболеваний («встроенный» в электронную историю болезни), что повысит эффективность и безопасность данных мероприятий.
  3. Разработка и внедрение компьютерных систем поддержки принятия решений для врачей по клинической интерпретации результатов фармакогенетического тестирования у пациентов с разными заболеваниями, что наиболее перспективно для пациентов с онкологическими заболеваниями (особенно рак молочной железы, рак простаты, колоноректальный рак, онкогематология), сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом.
  4. Развитие фармакотранскриптомных и фармакопротеомных (а также липидомных) технологий персонализированной медицины, которые могут дополнять фармакогеномные исследования, повышая прогностическую ценность алгоритмов персонализации профилактики и фармакотерапии.
Список исп. литературыСкрыть список
1. Клиническая фармакология. Общие вопросы клинической фармакологии: практикум. Учебное пособие. Под ред. В.Г.Кукеса, Д.А.Сычева, Л.С.Долженкова, В.К.Прозорова. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010.
2. Середенин С.Б. Лекции по фармакогенетике. М.: МИА, 2004..
3. Сычев Д.А., Игнатьев И.В., Раменская Г.В., Кукес В.Г. Клиническая фармакогенетика. Под ред. В.Г.Кукеса, Н.П.Бочкова. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007.
4. Cohen N. Pharmacogenomics and Personalized Medicine Nadine. Humana Press 2010.
5. Innocenti F. Pharmacogenomics: Methods and Protocols (Methods in Molecular Biology). Humana Press 2005.
6. Pharmacogenomics. Edited by Rothstein M.A. New Jersey: Willyliss. 2003; p. 368.
7. Weber WW. Pharmacogenetics. Oxford: Oxford University Press, 1997.
8. Yan Q. Pharmacogenomics in Drug Discovery and Development. Humana Press 2010.
9. Swen JJ, Nijenhuis M, de Boer A et al. Pharmacogenetics: from bench to byte – an update of guidelines. Clin Pharmacol Ther 2011; 89 (5): 662–73.
10. Table of Valid Genomic Biomarkers in the Context of Approved Drug Labels. URL:http://www.fda.gov/Drugs/ScienceResearch/ResearchAreas/Pharmacogenetics/ucm083378.htm
11. Becquemont L, Alfirevic A, Amstutz U et al. Pharmacogenomics. Practical recommendations for pharmacogenomics-based prescription: 2010 ESF-UB Conference on Pharmacogenetics and Pharmacogenomics. 2010; 12 (1): 113–24.
Количество просмотров: 2021
Предыдущая статьяЛонгидаза®
Следующая статьяКлинико-фармакологические аспекты применения лекарственных средств во время беременности

Поделиться ссылкой на выделенное

Прямой эфир