Farmakogenetické aspekty současné medikamentózní léčby

Overview

Farmakogenetika je specifický podobor spadající do oblasti personalizované medicíny. V optimálním případě je farmakogenetické vyšetření indikováno před zahájením terapie vybranými léčivy s cílem zvýšit účinnost nebo omezit rizika vzniku toxicity u predisponovaných pacientů. K individualizaci farmakoterapie se v klinické praxi prozatím uplatňuje stanovování jen několika vybraných polymorfismů spadajících do oblasti farmakogenetiky. V tomto sdělení jsou uvedeny příklady, kdy se farmakogenetických testů prospektivně využívá k prevenci výskytu hypersenzitivity (abakavir), myelotoxicity (irinotekan, azathioprin), krvácení (warfarin) nebo predikci účinnosti (klopidogrel, protinádorová léčba). V souladu s požadavky medicíny založené na důkazech by tyto postupy měly být používány vždy, pokud k jejich použití důkazy jsou. Pro většinu léčiv však věrohodné farmakogenetické důkazy zatím chybí a bude třeba ještě mnoho úsilí taková data prostřednictvím validních studií získat.

Klíčová slova:
farmakogenetika, personalizovaná medicína, individualizace léčby.

Úvod

Farmakogenetika je specifický podobor spadající do oblasti personalizované medicíny. Jde zároveň o relativně nový obor farmakologie, jehož cílem je popsat a predikovat individuální geneticky podmíněné predispozice pro odlišnosti ve farmakokinetice, účinnosti nebo bezpečnosti léčiv. Farmakogenetika bývá často zaměňována za farmakogenomiku a opačně, přestože tyto pojmy zcela zaměnitelné nejsou. Farmakogenetika je vlastně podoborem farmakogenomiky a popisuje variabilitu lékové odpovědi v závislosti na přítomnosti jednotlivých variant izolovaných genů. Naproti tomu farmakogenomika hledá souvislosti mezi variabilitou lékové odpovědi v širším kontextu celého genomu respektive přepisu informace kódované v genech. Do praxe však prozatím pronikly jen některé farmakogenetické postupy, zatímco farmakogenomika je v současnosti spíše záležitostí intenzivního klinického výzkumu. Mezi postupy farmakogenetiky/farmakogenomiky se obvykle nezařazuje zjišťování genetické výbavy pacienta, která je spojená s tíží nebo charakterem onemocnění, byť i tato genetická výbava jedince představuje podstatný faktor pro prognózu a případnou terapeutickou odpověď na podávanou medikaci.

K individualizaci farmakoterapie se v klinické praxi prozatím uplatňuje stanovování jen několika vybraných polymorfismů spadajících do oblasti farmakogenetiky. Důvodem pro omezené využití je malé množství dostatečně kvalitně provedených klinických studií, na jejichž podkladě by bylo možné zavést příslušná vyšetření do praxe. V optimálním případě je farmakogenetický screening indikován před zahájením terapie vybranými léčivy s cílem zvýšit účinnost nebo omezit rizika vzniku toxicity u predisponovaných pacientů. Přehled „tradičních“ léčiv, kde je v současné době takové screeningové vyšetření doporučováno, je uveden v tabulce 1. Pro tato léčiva byly farmakogenetické poznatky získány až po jejich registraci. Farmakogenetický screening u nich prozatím v našich podmínkách není striktně vyžadován v rámci schválené indikace, byť zejména v USA je jejich provádění již běžným standardem. U ostatních léčiv se farmakogenetické testy v současnosti provádějí v případě komplikací (toxicity i nedostatečného účinku) již nasazené farmakoterapie. Situace je odlišná u některých novějších, většinou protinádorových látek, u nichž je podmínkou jejich indikace provedení farmakogenetického vyšetření (často nádorové tkáně). Poznatky o geneticky podmíněné variabilitě účinnosti byly u těchto látek získány již v průběhu klinického vývoje léčiv (1). Mnoho z těchto léčiv uvedených v tabulce 2 by patrně bez farmakogenetického biomarkeru pro účinnost/bezpečnost nebylo pro neselektovanou populaci zaregistrováno, protože v podskupinách pacientů s nepříznivým genotypem není poměr rizika ku prospěchu akceptovatelný. Důvodem může být přílišná toxicita, nedostatečná účinnost nebo kombinace obou těchto faktorů. U této nové skupiny léčiv jsou většinou rozhodující vlastnosti nádoru a jde tak o velmi specifickou oblast farmakogenetiky.

Farmakogenetické testy v klinické praxi

Prevence nežádoucích účinků

V současnosti je většina farmakogenetických vyšetřní mimo oblast onkologické léčby prováděna s cílem omezit výskyt nežádoucích reakcí na podávané léčivo. Na základě jejich výsledku můžeme identikovat pacienty s nepřiměřeně vysokým rizikem při standardním způsobu použití léčiva, ale nejsme schopni predikovat pozitivní individuální terapeutickou odpověď.

Prevence hypersenzitivity

V celé populaci reaguje přibližně 5 % bělochů léčených abakavirem neadekvátní imunologickou odpovědí se závažným postižením kůže. Tato reakce je nezávislá na dávce a dříve by byla řazena mezi idiosynkratické reakce. To znamená mezi nežádoucí účinky, jejichž výskyt nelze predikovat. Klinické studie po registraci léčiva však ukázaly, že hlavním faktorem predikujícím vysoké riziko hypersenzitivní reakce na abakavir je přítomnost alely v histokompatibilním systému HLA-B*5701. Přibližně 50–60 % pacientů s touto alelou v genomu bylo postiženo závažnou kožní reakcí, zatímco u žádného pacienta bez tohoto predisponujícího faktoru hypersenzitivní reakce pozorována nebyla (2). Screening na přítomnost HLA-B*5701 před léčbou a následné nepodání abakaviru pacientům s touto alelou je proto racionálním krokem podstatně měnícím poměr rizika a prospěchu u léčiva. Regulační agentury v Eropě i v USA screening přidaly mezi indikační kritéria pro abakavir. Přestože existuje poměrně značná rezervovanost vůči podobným screeningovým testům jak v regulačních agenturách, tak i u farmaceutického průmyslu, což je zřejmě způsobeno obavami o nízké užívání takového léčiva z důvodu komplikovanosti použití, zkušenost s abakavirem ukazuje opačný trend. Po přidání preskripčního omezení se nejen omezil výskyt hypersenzitivních reakcí, ale zároveň došlo k významně větší preskripci léku a zvýšení prodejů z pohledu výrobce. Abakavir je jedním z nejlépe popsaných případů individualizace léčby na farmakogenetické podkladě, která umožnila účinnou léčbu u mnoha pacientů.

Prevence myelotoxicity

Imunosupresiva ze skupiny derivátů merkaptopurinu jsou mnoho let používána k léčbě idiopatických střevních zánětů, roztoušené sklerózy nebo hematoonkologických onemocnění, zejména u dětí. S podáváním této skupiny léčiv je spojeno riziko závažného útlumu krvetvorby, ke kterému dochází často u pacientů s deficitem thiopurin S-metyltransferázy (TPMT). TPMT je cytosolický enzym druhé fáze biotransformace léčiv s nejasnou fyziologickou funkcí. Tento enzym nicméně představuje dominantní cestu biodegradace imunosupresiv azathioprinu, 6-merkaptopurinu a 6-thioguaninu na neaktivní metabolity. Uvádí se, že přibližně 90 % podané dávky léčiva je prostřednictvím TPMT degradováno na neúčinný 6-metylmerkaptopurin a jen zbývající část dávky léčiva se přeměňuje thioguaninové metabolity, což jsou vlastní aktivní metabolity těchto léčiv s cytotoxickým účinkem. Přibližně 0,3 % naší populace má nedetekovatelné hladiny enzymové aktivity TPMT a 11 % má její aktivitu signifikantně sníženou (3). U pacientů s deficiencí TPMT je vysoké riziko myelosuprese a pravděpodobně i některých dalších toxických účinků (sekundární malignity), které jsou způsobené kumulací imunosupresiv v organismu (4, 5). Aktivitu TPMT je možné predikovat z výsledku genotypizace, nebo přímo stanovovat sledování rychlosti konverze merkaptorpurinu in vitro. Oba postupy vycházejí z jediného odběru krve a z hlediska možnosti využití k identifikaci rizikových pacientů před zahájením léčby příslušnými imunosupresivy jsou až na výjimečné situace zastupitelné. Vyšetření aktivity TPMT je v současnosti nejčastějším screeningovým farmakogenetickým vyšetřením v rutinní klinické praxi jak v České republice, tak i v zahraničí, a to i přes to, že formálně takový screening regulačními agenturami vyžadován není.

Genetický polymorfismus na úrovni promotoru genu kódujícího uridindifosfát glukuronyltranferázu 1A1 (UGT1A1) vede ke snížení exprese enzymu s následným snížením katalytické aktivity UGT1A1. Homozygotní genotyp pro variantní alelu bývá často diagnostikován na základě fenotypových projevů jako familiární hyperbilirubinémie s přibližně 12% frekvencí výskytu v naší populaci. Cytostatikum irinotekan používané při léčbě nádorových onemocnění je léčivo, u kterého je popisováno vysoké riziko toxických nežádoucích účinků (myelotoxicityy a průjmů) u pacientů s genetickým deficitem UGT1A1 po podávání standardních dávek (1). Z toho důvodu se screening provádí v současnosti zejména v USA, byť i tento postup je Food and Drug Administration (FDA) jen doporučen a nikoliv striktně vynucen indikačním omezením.

Prevence krvácení

Antikoagulační účinek warfarinu je obvykle monitorován sledováním protrombinového času (INR). Jsou popisovány dva významné genetické faktory, z nichž cytochrom P450 2C9 způsobuje významnou interindividuální variabilitu farmakokinetiky a polymorfismy ve vitamin K-epoxidreduktáze1 (VKORC1) ovlivňují individuální vnímavost k účinkům léčiva (6–8). VKORC1 je enzym, který vytváří v organismu hydrochinonovou formu vitaminu K, což je kofaktor karboxylace koagulačních faktorů II, VII, IX, X, proteinu C, S a Z. Odhaduje se, že genetická výbava v těchto dvou genech zodpovídá za přibližně 50 % variability dávkování warfarinu v populaci, zatímco druhou polovinu představují jevy demografické (věk, výška, váha, pohlaví) a epigenetické (obsah vitaminu K ve stravě, compliance, jaterní a renální funkce, lékové interakce atp.). Individualizované dávkování na začátku antikoagulační léčby snižuje riziko krvácení na jednu třetinu podle některých prací. V současnosti probíhají v Evropě velké nadnárodní studie k potvrzení takového prospěchu screeningového testování pro warfarin.

Predikce účinnosti

Pro predikci účinnosti existuje zdaleka nejvíce příkladů v onkologické farmakoterapii a léčiva užívaná v ostatních oblastech zůstávají spíše jednotlivým výjimkami. Jednou z nich je klopidogrel, jehož farmakokinetika je významně závislá na aktivitě jaterního cytochromu P450 2C19. V naší populaci není výskyt pacientů s kompletním deficitem této metabolické cesty zanedbatelný. Přibližně 3 % naší populace jsou klasifikována jako pomalí metabolizátoři s kompletním deficitem aktivity. Klopidogrel je proléčivo, které je aktivováno zejména CYP2C19 na aktivní metabolit zajišťující vlastní antiagregační účinky léčiva. V posledních několika letech byla popsána nejen farmakokinetická variabilita aktivního metabolitu závisející na genotypu CYP2C19, ale bylo také ukázáno, že deficit této metabolické cesty zvyšuje riziko trombózy stentu a opačně alela CYP2C19*17, jež vede k ultrarychlému typu metabolismu je spojována s vyšší účinností klopidogrelu a potažmo také 3× zvýšeným rizikem krvácení v porovnání s pacienty, kteří mají obvyklou aktivitu přeměny klopidogrelu na aktivní metabolit (9, 10). Podobné konsekvence jako deficit CYP2C19 je popisován také u konkomitantního podávání inhibitoru protonové pumpy omeprazolu, který je známým inhibitorem CYP2C19 (1). Taková komedikace napodobuje vrozený deficit bioaktivace klopidogrelu. Tento příklad ilustruje nutnost interpretovat genetická data vždy s přihlédnutím k epigenetickým faktorům. Regulační autority v nedávné době aktualizovaly SPC klopidogrelu přidáním příslušného varování.

V onkologické oblasti je řada příkladů, které ilustrují nástup personalizované medicíny do praxe v posledních letech. Jedním z prvních příkladů z této oblasti je herceptin, účinný v léčbě karcinomu prsu jen v případě zvýšené exprese receptoru HER2  . Podobné podmínky použití jsou uvedeny v tabulce 2 i pro další protinádorovou léčbu. Většina z těchto látek vyžadující individualizaci byla zaregistrována v posledních několika letech.

Mezi dříve zaregistrované přípravky, u kterých se v posledních letech intenzivně diskutuje o vhodnosti zavést screeningové vyšetření před léčbou, patří tamoxifen. Tamoxifen je proléčivo vyžadující ke své bioaktivaci cytochrom P450 2D6, jež je známý svým extenzivním polymorfismem v naší populaci. Existuje řada prací, které ukazují, že u pacientek s částečným nebo úplným deficitem této metabolické cesty je účinnost tohoto léčiva snížená (11). Přestože prozatím není dostatek prospektivních dat z řádně naplánovaných studií, některá zahraniční pracoviště začala tento cytochrom rutinně vyšetřovat před zahájením léčby. Podobně nejsou ani žádná velmi průkazná data o vlivu inhibitorů CYP2D6 na účinnost tamoxifenu. Z obecných principů lze usuzovat, že taková komedikace není vhodná a toto doporučení je také podporováno i regulačními autoritami, které postupně zpřísňují texty v SPC v tomto ohledu. 

Objasnění příčiny nežádoucích účinků nebo neúčinnosti léčiva

Kromě optimálního preventivního vyšetření před zahájením léčby se často provádějí farmakogenetická vyšetření u pacientů, u kterých již byla léčba nasazena, ale objevila se neočekávaná odpověď na podávanou léčbu. Tou bývá jak selhání účinku, tak i výskyt nežádoucích reakcí. V těchto případech se většinou pátrá po variabilitě cytochromu P450. Poměrně velké množství studií je například publikováno o vztahu polymorfismu cytochromu P450 2D6 a farmakokinetice antidepresiv a neuroleptik. Jsou také známé příklady, kdy u ultrarychlých metabolizátorů dochází při běžném dávkování k selhání léčby, zatímco u pomalých metabolizátorů se mnohem častěji u pacientů vyskytují nežádoucí účinky (12–14). Byly také publikovány farmakokinetické modely pro antidepresiva, podle kterých by měla být pro pacienty s různou aktivitou cytochromu P450 upravována dávka podle genotypu, ale tento postup nebyl nikdy úspěšně ověřen terapeutickou studií (15, 16). Naproti tomu stanovením genotypu u pacientů s problematickou odpovědí na léčbu umožňuje u některých jedinců identifikovat příčinu atypické odpovědi a může být přínosné pro stanovení další volby léčby. 

Závěr

Personalizovaná medicína se nyní dostává do praxe, zejména v oblasti protinádorové léčby, což je způsobeno nejen charakterem vlastního onemocnění, ale také úzkým terapeutickýcm oknem protinádorové léčby a relativní hodnotou poměru rizika ku prospěchu u těchto látek. Farmakogenetika se však začíná prosazovat i v ostatních terapeutických skupinách léčiv. Regulační lékové agentury nyní podporují klinický farmakogenetický výzkum a řada nových léčiv je registrována s indikačním omezením na základě farmakogenetických dat z klinického vývoje léčiva. Stále však existuje mnoho nezodpovězených otázek ohledně širšího využití prospektivní farmakogenetiky: Jaká je nákladové efektivita personalizované medicíny, je ve většině případů stále velkou neznámou. Jaká bude akceptace lékařů a pacientů pro širší využití takových testů je také otázkou. Na druhou stranu v souladu s požadavky medicíny založené na důkazech by tyto postupy měly být používány vždy, pokud k jejich použití důkazy jsou. Pro většinu léčiv však přesvědčivé farmakogenetické důkazy zatím chybí a bude třeba ještě mnoho úsilí taková data prostřednictvím validních studií získat. 

Zkratky

CYP2C9    – cytochrom P 450 2C9

CYP2C19 – cytochrom P 450 2C19

CYP2D6    – cytochrom P 450 2D6

HER2        – receptor2 lidského epidermálního růstového faktoru

HLA-B      – hlavní histokompatibilní systém, třída I.B

EGFR         – receptor epidermálního růstového faktoru

FDA           – Food and Drug Administration

INR           – Mezinárodní normalizovaný poměr protrombinového času

KRAS        – onkogen ze skupiny RAS proteinů (Kirsten rat sarcoma oncogene homolog)

Ph+CML   – filadelfský chromozom

TPMT       – thiopurin S-metyltransferáza

UGT1A1   – uridindifosfát glukuronyltranferáza 1A1

VKORC     – vitamin K-epoxidreduktáza

Práce vznikla za podpory VZ MSM 0021620849 a VZ MSM 0021620820.

Adresa pro korespondenci:

doc. MUDr. Ondřej Slanař, Ph.D.

Oddělení klinické farmakologie, Farmakologický ústav 1. LF UK

Na Bojišti 1, 120 00 Praha 2

e-mail: oslan@lf1.cuni.cz