Nuove frontiere nella bioanalitica e laboratorio clinico Farmacogenetica: prospettive per lo sviluppo clinico e l'applicazione di nuove terapie Cinzia Dello Russo Istituto di Farmacologia Università Cattolica del S. Cuore RTC – Pomezia (RM), 3 Febbraio 2015
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Farmacogenetica: prospettive per lo sviluppo clinico e · Farmacogenetica: prospettive per lo sviluppo clinico e l'applicazione di nuove terapie Cinzia Dello Russo Istituto di Farmacologia
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Nuove frontiere nella bioanalitica e laboratorio clinico
Farmacogenetica: prospettive per lo sviluppo clinico e
l'applicazione di nuove terapie
Cinzia Dello Russo
Istituto di Farmacologia
Università Cattolica del S. Cuore
RTC – Pomezia (RM), 3 Febbraio 2015
BACKGROUND Elevata variabilità inter-individuale nella efficacia e sicurezza delle terapie farmacologiche
ADRs (ADVERSE DRUG REACTIONS):
IV causa di morte negli USA dopo IMA, tumori e stroke (Lazarou J et al., JAMA 1998; 279: 1200-1205)
Una delle principali cause di ospedalizzazione (Pirmohamed M
et al., BMJ 2004; 329: 15-19).
La maggior parte delle terapie risulta efficace nel 50-60% dei pazienti trattati (Spear BB et al. Trends Mol Med. 2001; 7: 201-204).
FATTORI che MODIFICANO la RISPOSTA ai FARMACI
Ma Q and Lu AY. Pharmacogenetics, pharmacogenomics, and individualized medicine. Pharmacol Rev. 2011; 63: 437-459.
20-90% della
variabilità totale
(Evans WE, and McLeod HL Pharmacogenomics--drug disposition, drug targets, and side effects. N Engl J Med. 2003; 348: 538-549)
FARMACOGENETICA
La FARMACOGENETICA è la disciplina che studia le possibili relazioni esistenti tra caratteristiche dei geni e la riposta individuale ad una terapia farmacologica sia in termini di efficacia che di tollerabilità Essa ha dunque come oggetto principale il FARMACO, il che la rende sostanzialmente diversa dalla genetica, che ha come oggetto di studio la MALATTIA…
Principali geni coinvolti nella risposta ai farmaci
I geni che influenzano la risposta ad un determinato trattamento farmacologico possono essere distinti in diverse classi:
Geni codificanti per proteine coinvolte nell’assorbimento, metabolismo, distribuzione ed escrezione del farmaco (enzimi del metabolismo e trasportatori di farmaci)
Geni codificanti per il bersaglio terapeutico primario, come per esempio recettori e/o enzimi
Altri geni, i.e. geni che regolano le risposte immunitarie (HLA)
FARMACOGENETICA e FARMACOCINETICA
METABOLISMO DI FARMACI
Zanger UM, Schwab M. Cytochrome P450 enzymes in drug metabolism: regulation of gene expression, enzyme activities, and impact of genetic variation. Pharmacol Ther. 2013; 138: 103-141.
CYP2D6 Responsabile del 20-25% del metabolismo di farmaci Molti farmaci potenzialmente pericolosi, i.e. antiaritmici, antidepressivi triciclici, antipsicotici, antipertensivi, codeina, tramadolo e tamoxifene. Altamente polimorfico (> 100 polimorfismi)
Ma Q and Lu AY. Pharmacogenetics, pharmacogenomics, and individualized medicine. Pharmacol Rev. 2011; 63: 437-459.
CYP2D6
Pinto N, and Dolan ME. Clinically relevant genetic variations in drug metabolizing enzymes. Curr Drug Metab. 2011; 12: 487-497.
CYP2D6
Kirchheiner J, Fuhr U, Brockmöller J. Pharmacogenetics-based therapeutic recommendations--ready for clinical practice? Nat Rev Drug Discov 2005; 4: 639-647.
Altri enzimi metabolizzanti…
Kirchheiner J, Fuhr U, Brockmöller J. Pharmacogenetics-based therapeutic recommendations--ready for clinical practice? Nat Rev Drug Discov 2005; 4: 639-647.
SLCO1B1 E’ un gene che codifica per un trasportatore di anioni organici, OATP1B1, una proteina che controlla l’uptake epatico del farmaco. Il polimorfismo rs4363657 era in LD quasi completo con altri polimorfismi (r2>0.95), dei quali il polimorfismo rs4149056C, sull’esone 6, risultava un polimorfismo non-sinonimo (alanina al posto di valina codificata dall’allele T wild-type)
FARMACOGENETICA nello SVILUPPO di NUOVI FARMACI
Linee Guida EMA PGt and PK
1) Fasi nello sviluppo di un farmaco in cui l’effetto farmacogenetico sulle proprietà farmacocinetiche dovrebbe essere considerato
2) Campionatura del DNA
3) Valutazione delle conseguenze cliniche dovute a varianti genetiche
4) Trasferimento di tali conseguenze nelle raccomandazioni cliniche di un farmaco.
Maliepaard M, Nofziger C, Papaluca M et al. Pharmacogenetics in the evaluation of new drugs: a multiregional regulatory perspective. Nat Rev Drug Discov. 2013; 12: 103-115.
Maliepaard M, Nofziger C, Papaluca M et al. Pharmacogenetics in the evaluation of new drugs: a multiregional regulatory perspective. Nat Rev Drug Discov. 2013; 12: 103-115.
Studi di FARMACOGENETICA in FASE I
Maliepaard M, Nofziger C, Papaluca M et al. Pharmacogenetics in the evaluation of new drugs: a multiregional regulatory perspective. Nat Rev Drug Discov. 2013; 12: 103-115.
Studi di FARMACOGENETICA in FASE II-III
Comparazione tra diverse linee guida
Maliepaard M, Nofziger C, Papaluca M et al. Pharmacogenetics in the evaluation of new drugs: a multiregional regulatory perspective. Nat Rev Drug Discov. 2013; 12: 103-115.
Pharmaceuticals and Medical Devices Agency (PMDA), Japan :Guideline on
Clinical Pharmacokinetic Studies of Pharmaceuticals (Notification No. 796; 1 Jun
2001).
US Food and Drug Administration (FDA):
Guidance on Clinical Pharmacogenomics: Premarketing Evaluation in Early
Phase Clinical Studies (Feb 2011).
FARMACOGENETICA/OMICA e
FARMADINAMICA
Mutazioni genetiche nei TUMORI
Vogelstein B, Papadopoulos N, Velculescu VE, Zhou S, Diaz LA Jr, Kinzler KW. Cancer genome landscapes. Science. 2013; 339: 1546-1558
Frequenza e tipologia di mutazioni in geni codificanti per proteine
DALLA FARMACOGENETICA ALLA
FARMACOGENOMICA
Madian AG et al. Relating human genetic variation to variation in drug responses. Trends Genet. 2012 ; 28: 487-495.
Next Generation Sequencing
Sequenziamento dell’intero genoma (o dell’intero esoma) di ogni paziente è una strategia che sta diventando abbastanza disponibile ed è particolarmente utile per la farmacogenomica dei tumori.
Pao W, Hutchinson KE. Chipping away at the lung cancer genome. Nat Med. 2012 Mar 6;18(3):349-51.
Un esempio di successo: HLA-B*57:01 come biomarker di ipersensibilità ad ABACAVIR
ABACAVIR (ABC): farmaco antiretrovirale. Inibitore nucleosidico della trascrittasi inversa (NRTI). Analogo della guanosina
Ben assorbito dopo somministrazione orale.
L’istaurarsi di resistenza di grado elevato richiede almeno 2-3 mutazioni nel genoma virale, pertanto si instaura lentamente.
Ben tollerato, eccetto per una reazione di ipersensibilità (HRS) (5% pazienti in Italia)
Un esempio di successo: HLA-B*57:01 come biomarker di ipersensibilità ad ABACAVIR
ABACAVIR (ABC): farmaco antiretrovirale. Inibitore nucleosidico della trascrittasi inversa (NRTI). Analogo della guanosina
Ben assorbito dopo somministrazione orale.
L’istaurarsi di resistenza di grado elevato richiede almeno 2-3 mutazioni nel genoma virale, pertanto si instaura lentamente.
Ben tollerato, eccetto per una reazione di ipersensibilità (HRS) (5% pazienti in Italia)
La HSR da ABC è una sindrome clinica multiorgano, generalmente caratterizzata da 2 o più sintomi (febbre, rash, disturbi gastro-intestinali, malessere generalizzato, disturbi respiratori) che si manifesta entro le prime 6 settimane di terapia. La HRS da ABC si risolve rapidamente con la sospensione della terapia, ma ricompare ad un eventuale ripristino di questa con esiti spesso fatali
LA DIAGNOSI CLINICA di HRS PUÒ ESSERE IMPRECISA
HLA genotyping per rilevare geni associati a HRS da ABC
Mallal S, et al. Association between presence of HLA-B*5701, HLA-DR7, and HLA-DQ3 and hypersensitivity to HIV-1 reverse-transcriptase inhibitor abacavir. Lancet 2002; 359: 727-732.
Western Australian HIV Cohort Study
Whole-Genome SNP-Mapping per rilevare geni associati ad HRS da ABC
Hetherington S et al. Genetic variations in HLA-B region and hypersensitivity reactions to abacavir. Lancet 2002; 359: 1121-1122.
BIOMARCATORE GENOMICO
Una caratteristica misurabile del DNA e/o dell'RNA che sia indicatore di processi biologici normali o patologici e/o di risposta ad interventi terapeutici o di altro tipo EMA – Note for guidance on the definitions for genomic biomarkers, pharmacogenomics, pharmacogenetics, genomic data and sample coding cathegories (2008)
L’uso di un biomarcatore nella pratica clinica richiede un complesso insieme di dati a supporto dell’impiego clinico che viene proposto per quello specifico biomarcatore Kitzmiller JP et al. Pharmacogenomic testing: relevance in medical practice: why drugs work in some patients but not in others. Cleveland Clinic Journal of Medicine 2011;78:243-257.
PREDICT-1
Mallal S et al. PREDICT-1 Study Team. HLA-B*5701 screening for
hypersensitivity to abacavir. N Engl J Med 2008; 358: 568-579
In sintesi…
Al presente, tutte le linee guida per il trattamento dell’infezione da HIV raccomandano lo screening dell’HLA-B*57:01 prima di iniziare protocolli HAART contenenti ABC per ridurre l’incidenza di ABC-HSR.
Panel on Antiretroviral Guidelines for Adults and Adolescents. Guidelines for the use of antiretroviral agents in HIV-1-infected adults and adolescents. Department of Health and Human Services. Available at http://aidsinfo.nih.gov/ContentFiles/AdultandAdolescentGL.pdf Sections accessed [14 January 2015]
Al presente, l’indicazione allo screening dell’HLA-B*57:01 è riportata nelle RCP (riassunto delle caratteristiche del prodotto, o foglietto illustrativo) di tutti i prodotti farmaceutici contenenti ABC.
Implementazione dello screening per HLA-B*57:01 nella pratica clinica
Come si analizza al presente l’HLA-B*57:01?
a) Sequenziamento (SBT, Sequence Based Typing, Tipizzazione Basata sulla Sequenza)
b) SSOP (Sequence Specific Oligonuclotide Probes, analisi con Sonde Oligonucleotidiche Sequenza Specifiche)
c) SSP (Sequence Specific Primers, Analisi con Primers Sequenza Specifici)
d) SSP and capillary electrophoresis
e) SSP and Real time PCR (Q-PCR)
f) Citometria a flusso utilizzando anticorpi specifici per l’allele di interesse (p es. B17: riconosce HLA-B*57 e 58)
Reviewed by: Stocchi L et al., The Pharmacogenomic HLA Biomarker Associated to Adverse Abacavir Reactions; Comparative Analysis of Different Genotyping Methods. Curr Genom 2012; 13, 314-320.
Screening per HLA-B*57:01 in Q-PCR
Campioni positivi: NO ABC
Campioni negativi: SI ABC
Estrazione del DNA
Amplificazione locus specifica del gene HLA-B
Sangue intero
DNA totale
Regione dell’HLA-B
Esone 3 Esone 3 Esone 2 Esone 2
Screening via Q-PCR per HLA-B*
57:01
Dello Russo C, Lisi L, Lofaro A, Di Giambenedetto S, Federico B, Madeddu G, Salerno M, Mura MS, Pirazzoli A, de Luca A, Cauda R, Navarra P. Novel sensitive, specific and rapid pharmacogenomic test for the prediction of abacavir hypersensitivity reaction: HLA-B*57:01 detection by real-time PCR. Pharmacogenomics. 2011; 12:567-76.
Dello Russo C, Lisi L, Fabbiani M, Gagliardi D, Fanti I, Di Giambenedetto S, Cauda R, Navarra P. Detection of HLA-B*57:01 by real-time PCR: implementation into routine clinical practice and additional validation data. Pharmacogenomics. 2014; 15: 319-327.
Clinical Activity
BIOMARCATORI GENOMICI di ADR
Pirmohamed M. Personalized pharmacogenomics: predicting efficacy and adverse drug reactions. Annu Rev Genomics Hum Genet. 2014;15:349-70.
Verso una medicina personalizzata…
… e lo sviluppo di terapie più efficaci e sicure
References…
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/ (US National Library of Medicine