Upload
lamhanh
View
233
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
1
Farmakogenetikav klinični farmakokinetiki
Igor Locatelli
Katedra za biofarmacijo in farmakokinetikoFakulteta za farmacijoUniverza v Ljubljani
2
Ozko terapevtsko okno v povezavi s klinično pomembnimi neželenimi učinki+
genetski polimorfizem
Interindividualna variabilnost v FK in/ali FD parametrih
starost
telesna masa bolezenska stanja
interakcije
Različen klinični izid farmakoterapije pri bolnikih
Individualizacija režima odmerjanja takega zdravila
Variabilnost v farmakokinetiki
3
Farmakogenetika
Proučuje vpliv genetskih dejavnikov na variabilnost v kliničnem učinku po aplikaciji določenega zdravila.Genetski dejavniki:
variante genskem zapisu (genotip)
spremenjena aktivnost proteinov (fenotip)
4
Farmakogenetika
Genetski polimorfizem (wt, mt) v farmakogenetikipojavljanje dveh ali več variant v določenem genskem lokusu z znano frekvenco v populaciji (vsaj 1%) in vpliv na FK/FD lastnosti učinkovin.
SNP (single-nucleotide polymorphism)Alelposamezen gen iz para genov (ali izmed več genov) na istem lokusu v homolognih kromosomih
Homozigoti (enaka alela) in heterozigoti (različnaalela)Haplotip
2
5
Vpliv genetskega polimorfizma na FK/FD
FARMAKOKINETIKAAbsorpcija, porazdelitev, ekskrecija
Transportni proteini (npr. P-glikoprotein, MDR1, ABCB1)
Metabolizem (Δ očistka)Metabolni encimi 1. in 2. faze
FARMAKODINAMIKAGenetski polimorfizem v genih, ki kodirajo tarčne receptorje ali encime.
Citokromi P450CYP
PREDZDRAVILA!
UDP-glukuronozil-transferaze – UGT
Enterohepatični cikel!
6
7Eva
nsW
E an
dR
ellin
gM
V. S
cien
ce28
6 (1
999)
487
-491
8
Klinično pomembni genetski polimorfizmi
3
9
Klinično pomembni genetski polimorfizmi
10
Klinično pomembni genetski polimorfizmi
11
Regulativa
Genomics at FDA:
http://www.fda.gov/Drugs/ScienceResearch/ResearchAreas/Pharmacogenetics/default.htm
http://www.fda.gov/Drugs/ScienceResearch/ResearchAreas/Pharmacogenetics/ucm083378.htm
12
Klinično pomembni genetski polimorfizmipovezani z farmakokinetiko učinkovin
CYP – encimi iz družine citokromov P450DPD – dihidropirimidin-dehidrogenazaNAT – N-acetil-transferazaTPMT – tiopurin metil-transferazaUGT – UDP glukuronizil-transferaza
4
13
ADH; alkohol dehidrogenaza,ALDH; aldehid dehidrogenaza,CYP; citokromi P450,DPD; dihidropirimidin dehidrogenaza,NQO1, NADPH; oksidoreduktaze.
COMT; katehol O-metil trasferaza;GST; glutation S-transferazaHMT; histamin metil-trasferaza;NAT; N-acetil-transferaza; STs; sulfotransferaze; TPMT; tiopurin metil-transferaze.UGTs; uridin-3-fosfat glukuronizil-transferaze 14
Delež učinkovin, ki ga encim metabolizira
Količina (%) encima v jetrih
Pomen encimov CYP
15
Nomenklatura CYP
16
http://www.cypalleles.ki.se
5
17Kirchheiner et al. Nat Rev Drug Discov. 2005 Aug;4(8):639-47 18Tomalik-Scharte D et al. Pharmacogenomics J. 2008 Feb;8(1):4-15.
19
Vpliv genetskega polimorfizmaCYP2D6 na metabolizem učinkovin
20
Fenotip CYP2D6
6
21
Odnos med fenotipom in genotipom CYP2D6
22
PM IM EM ! UM
PM slabi presnavljalci, IM srednje dobri
presnavljalci,EM dobri presnavljalci, UM ultrahitri presnavljalci
Odmerjanje glede na genotip CYP2D6
23 24
Določanje genetskega polimorfizma v klinični praksi
AmpliChip CYP450 (CYP2D6 in CYP2C19)
TaqMan® Genotyping assay(real time PCR)
http://www.roche.com/med_backgr-ampli.htm
7
25
Vpliv genetskega polimorfizna na farmakokinetiko učinkovine/metabolita
26
Risperidon
Atipičen antipsihotikTitracija odmerka9-hidroksirisperidon
glavni metabolit, aktiven,kiralni center na mestu 9.
Predsistemski metabolizem;obseg aborpcije ~ 66%.
ON
N
N
N
O
CH3
F
ON
N
N
N
O
CH3
F
OH
RISP
9-OH-RISP
CYP2D6, CYP3A4
27
Razvoj modela FK risperidona
Dose
RISP
(-)-9-OH-RISP(+)-9-OH-RISP
Ka
CLf(+)/V CLf(-)/V
CLm/VCLm/V Volumen porazdelitve(enak za vse)V
Eliminacijski očistek 9-OH-RISPCLm
Tvorni očistek za (-)-9-OH-RISPCLf(-)
Tvorni očistek za (+)-9-OH-RISPCLf(+)
Hitrostna konstantna absorpcije (fiksirana 2.34 h-1)Ka
Razpon plazemskih koncentracijRISP: 0.25 – 130 ng/mL(+)-9-OH-RISP: 3.0 – 55 ng/mL(-)-9-OH-RISP: 2.4 – 36 ng/mL
28
First-pass metabolizem –učinek prvega prehoda
Dose
RISP
(-)-9-OH-RISP(+)-9-OH-RISP
CLf(+)/V CLf(-)/V
CLm/VCLm/V
Ka
r = CLf(+)/CLf
(1-Fp) Ka Fp (1-r)Ka Fp rfCL
f
CLCL)F1(2F1Fpf+Θ
−≈−=
CLf = CLf(+) + CLf(-)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
FP
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100CLf(+)CLf
Fp
8
29
Genotip CYP2D6
Skupina(fenotip)
211/1 (EM)*1/*1 (21)2XN (UM)*1 /*1xn or *2xn (2)91/x (EM)*1/*10 (3), *1/*41 (6)90/1 (EM)*1/*4 (9),
60/x (IM)*4/*41 (3), *10/*41, *3/*41, *4/*1030/0 (PM)*4/*4 (2), *3/*4
Št. bolnikovGenotip CYP2D6 (n)
Testirani aleli CYP2D6: *2, *3, *4, *5, *6; *8, *9, *10, *11, *12,*14, *15, and *41
30
Končni model
0/0 0/ 0/1 1/( )
0/0 0/ 0/1 1/( )
[ / ] 18.1 0.0892 0.295 0.592 0.982 1.01
[ / ] 6.23 0.132 0.318 0.764 0.953 1.31
[ / ] 8.02
x x XNf
x x XNf
m
CL L h
CL L h
CL L h
+
−
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
=
Ratio
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
CY
P2D
6
NX
1|x
0|1
0|x
0|0
95% interval zaupanja
CLf(+)CLf(-)
PM
IM
31
Vpliv genotipa CYP2D6 na plazemske koncentracije aktivne oblike v stacionarnem stanju
P=0.014Koncentracija aktivna oblikeMediana 24.6 ng/mLRazpon 9.35 – 122 ng/mL
PM
IM
32
Vpliv genotipa CYP2D6 na plazemske koncentracije risperidona in aktivne oblike
RISP
Time [days]
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Plas
ma
conc
entra
tion
[ng/
mL]
0
20
40
60
80
100
0/0-PM
0/1-IM
1/1-EM
"Active moiety"
Time [days]
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Plas
ma
conc
entra
tion
[ng/
mL]
0
20
40
60
80
100
0/0-PM
0/1-IM
1/1-EM
Risperidon Aktivna oblika
Simulacija plazemskih koncentracij za tipičnega bolnika težkega 70 kg, z normalno ledvično funkcijo, pri terapiji 2 mg risperidona dvakrat dnevno.
9
33
Vpliv genotipa CYP2D6 na plazemske koncentracije 9-OH-RISP enantiomerov
(-)-9-OH-RISP
Time [days]
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Plas
ma
conc
entra
tion
[ng/
mL]
0
5
10
15
1/1-EM
0/0-PM
(+)-9-OH-RISP
Time [days]
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Plas
ma
conc
entra
tion
[ng/
mL]
0
5
10
15
1/1-EM
0/0-PM
(+)-9-OH-RISP (-)-9-OH-RISP
Simulacija plazemskih koncentracij za tipičnega bolnika težkega 70 kg, z normalno ledvično funkcijo, pri terapiji 2 mg risperidona dvakrat dnevno. 34
Povezava FK risperidona s pojavnostjo ekstrapiramidnih motenj gibanja
p=0,016 Mann-Whitneyp=0,037 Mann-Whitney
Parkinsonizem (n=29)(mean SAS 0.4 ali več)
Distonia (n=6)(AIMS at least “moderate” in 1 or “mild” in 2 of the 7 body areas)
35
Sklep
Genotip CYP2D6 je pomemben dejavnik, ki vpliva na plazemske koncentracije risperidona in njegove aktivne oblike.
Bolniki, ki jih glede na genotip CYP2D6 lahko razvrstimo med slabe ali srednje presnavljalce substratov za CYP2D6, imajo zaradi višjih plazemskih koncentracij aktivne oblike risperidona povečano tveganje za pojav EPS.
Klinično pomembna vloga genotipizacije CYP2D6 pri individualizaciji odmerjanja risperidona.
36
VprašanjaZakaj je koncentracija aktivne oblike risperidona odvisna od genotipa CYP2D6?
Zakaj genotip CYP2D6 ne vpliva na plazemske koncentracije metabolitov RISP v stacionarnem stanju?
Kdaj se vzpostavi stacionarno stanje in od česa je to odvisno?
Kakšen odstotek odmerka risperidona bi morali prejeti PM v relaciji do EM?
Če so bolniki bili titrirani, zakaj smo potem v študiji opazili značilen vpliv genotipa CYP2D6 na plazemske koncentracije aktivne oblike?
10
37
VarfarinNajbolj pogosto uporabljeno antikoagulacijsko zdravilo.
Velika variabilnost dnevnih odmerkov za vzdrževanje enakega učinka (0,5 – 50 mg/dan); individualno prilagajanje odmerka.
Zaradi ozke terapevtske širine je potrebno spremljanje bolnika in merjenje protrombinskega časa (INR) zlasti v uvajalnem obdobju (vnos hrane bogate z vitaminom K, interakcije z drugimi zdravili), pogoste kontrole.
Variabilnost je v znatni meri posledica kompleksne farmakokinetike.
38
S in R-varfarin
O
OH
O
OH
*
1
4
74'
6
8
109
2C9
S-VARFARIN
2C82C182C193A4
O
OH
O
O
H*
1
4
7 4'
6
8
101A11A22C19
1A11A22C8 1A1
1A22C19
2C92C18
3A4
9
R-VARFARIN
3A4
39
Encim CYP2C9
Predstavlja 15 % celokupnih jetrnih P450
Presnavlja >100 zdravil
Nekateri klinično pomembni substrati: S -varfarin, fenitoin, diklofenak, ibuprofen, S-naproksen, fluoksentin, losartan
Inhibitorji: flukonazol, izoniacid, lovastatin, trimetoprim
Induktorji: rifampin, fenobarbital
40
Polimorfizem CYP2C9
encimska frekvencaaleli polimorfizem aktivnost (belci)
CYP2C9*1 ---- normalna 86 – 90%
CYP2C9*2 R144C zmanjšana 8-14%
CYP2C9*3 I359L zmanjšana 7-10%
11
41
Preiskovanci in potek raziskave204 bolniki na dolgotrajnem zdravljenju z varfarinom in urejenim antikoagulacijskim statusom (UKC Ljubljana, bolnišnica Murska Sobota).
Indikacije: atrijska fibrilacija (84%), globoka venskatromboza (6%), umetne srčne zaklopke (2%), ostalesrčnožilne bolezni (8%).
Povprečni dnevni vzdrževalni odmerek: 0,75 – 15 mg.
Vzorčenje: 12-16 ur po zadnjem odmerku.
Genotip CYP2C9 so določili na Inštitutu za Biokemijo, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani.
42
Farmakokinetična analiza
Izračun plazemskega očistka S- in R-varfarina:
Statistični model za napoved očistka.- multipla linearna regresija
, ,C ,ss av ss av ssss
D D 2CL F 1 C CCL CF
ττ
= → = = =⋅
43
Dejavniki vključeni v statistični model
Spol, starost, telesna teža brez maščob.
Genotip CYP2C9.
Sočasno jemanje zdravil, ki so:
induktorji citokromov P450 (karbamazepin, primidon),
močni inhibitorji citokromov P450, ki so vpleteni v metabolizem varfarina (amiodaron, fenofibrat, fluvastatin, gemfibrozil, losartan).
šibki inhibitorji citokromov P450, ki so vpleteni v metabolizem varfarina (atorvastatin, irbesartan, nifedipin, sertralin, simvastatin, propranolol).
Plazemska koncentracija albuminov.
44
Vpliv genotipa CYP2C9 na očistek S-varfarina normaliziranega na telesno težo brez maščob
*2 ali *3
0.020 0.041 0.061
12
45
Plazemska koncentracija
Očistek
CYP2C9
*1/*1 (118) *1/*x (59) *x/*x (11)
Pla
zem
ska
konc
entra
cija
R-v
arfa
rina
(mg/
L)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
CYP2C9
*1/*1 (118) *1/*x (59) *x/*x (11)
Plaz
emsk
a ko
ncen
traci
ja S
-var
farin
a (m
g/L)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
CYP2C9
*1/*1 (118) *1/*x (59) *x/*x (11)
Oèi
stek
R-v
arfa
rina
(mL/
min
/kg)
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
CYP2C9
*1/*1 (118) *1/*x (59) *x/*x (11)
Oèi
stek
S-v
arfa
rina
(mL/
min
/kg)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
S-varfarin R-varfarin
*1/*1*1/*x*x/*x
CYP2C9
Vpliv polimorfizma CYP2C9 napresnovo varfarina
46CYP2C9
*1/*1 (118) *1/*x (59) *x/*x (11)
Dne
vni o
dmer
ek v
arfa
rina
(mg/
dan)
0
2
4
6
8
10
*1/*1
*1/*x
*x/*x
CYP2C9
Vpliv polimorfizma CYP2C9 nadnevni odmerek varfarina
47
Povezava med plazemskim očistkom S-varfarina in dnevnim odmerkom varfarina
48
Association of warfarin dose with genes involved in its action and metabolism
PolimorfizemVKORC!
13
49
Predicted INR response during the induction phase following administration of warfarin at the same dose to typical individuals with different combinations of age, CYP2C9, and VKORC1 genotype. The top left figure shows six typical individuals with the same age (50 years) and VKORC1 genotype (GG), but with different CYP2C9 genotypes, the top right figure shows three typical individuals with the same age (50 years) and CYP2C9 genotype (*1/*1), (GG) but with different VKORC1 genotypes, and the bottom left figure shows three typical individuals with the same CYP2C9 (*1/*1) and VKORC1 genotype (GG), but different ages. The bottom right figure shows three typical individuals with the same age (50 years), but with different combinations of CYP2C9 and VKORC1 genotypes that demonstrate similar early INR response, but divergent steady-state effects. The forth individual, with wild-type alleles for both CYPC9 and VKORC1, is included only as a reference.
Vpliv starosti
Vpliv VKORCVpliv CYP2C9
50
Perspektiva
Ali je genotipizacija CYP2C9 in VKORC1izvedljiva v klinični praksi?
Ali se zmanjša število zapletov zaradi nezadostne in prekomerne antikoagulacije?
Ali se skrajša čas uvajalnega obdobja do stabilnega INR v terapevtskem območju?
Farmakoekonomska upravičenost?