Статьи

05 октября 2012

ФАРМАКОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ ПО CYP2D6 И CYP2C19: ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ПЕРСОНАЛИЗАЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

Журнал"Лаборатория"№4,2012,с.11-13

Сычев Д.А. д.м.н., профессор кафедры клинической фармакологии Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, зав. отделом персонализированной медицины и клинической фармакогенетики Центра клинической фармакологии НЦ ЭСМП Министерства здравоохранения РФ

Миронова Н.А., аспирант кафедры клинической фармакологии Первого МГМУ им. И.М. Сеченова 

Клиническая фармакогенетика - раздел клинической фармакологии и клинической генетики, изучающий генетические особенности пациента, влияющие на индувидуальный фармакологический ответ (эффективность и безопасность применения лекарственных средств (ЛС) у пациентов) [1].

Генетические особенности генома пациента, влияющие на фармакологический ответ, представляют собой однонуклеотидные полиморфизмы в генах (замены, вставки, делеции), кодирующих белки, участвующие в фармакокинетике и / или фармакодинамике ЛС [2]. Выявление генетических особенностей при фармакогенетическом тестировании направлено на прогнозирование индивидуального фармакологического ответа (развитие неблагоприятной побочной реакции и / или резистентности к лечению) у пациента [3]. Однонуклеотидные полиморфизмы в том или ином гене, передаваемые из поколения в поколение, могут определять генетический вклад в индивидуальный фармакологический ответ [2, 4], в частности:

  • развитие неблагоприятной побочной реакции;
  • резистентность или вообще отсутствие эффекта при применении ЛС.

Однонуклеотидные полиморфизмы могут быть в генах, кодирующих белки, которые принимают участие в следующих процессах [1, 2, 3, 4, 5]:

  • фармакокинетика (т.н. «фармакокинетические» полиморфизмы):
    • ферменты биотрансформации (I или II фазы реакций), принимающие участие в метаболизме ЛС;
    • транспортеры ЛС (Р-гликопротеин, транспортеры органических анионов или органических катионов)
  • фармакодинамика (т.н. «фармакодинамические» полиморфизмы):
    • молекулы-мишени для ЛС (рецепторы, ферменты, ионные каналы)
    • белки, сопряженные с молекулами-мишенями ЛС (G-белки) или участвующие в патогенезе заболевания, при котором применяется ЛС (NOS - ген, кодирующий NO-синтазу), или неблагоприятной побочной реакции (гены главного комплекса гистосовместимости HLA).

Фармакогенетический тест ‑ это выявление конкретных генотипов по однонуклеотидным полиморфизмам (генотипирование пациентов). В основе таких тестов лежит полимеразная цепная реакция (ПЦР) в разных вариантах. В настоящее время используются ДНК-чипы, позволяющие выявлять одномоментно несколько тысяч различных однонуклеотидных полиморфизмов. В будущем, по-видимому, будет возможно идентифицировать вообще все однонуклеотидные полиморфизмы генома человека (полногеномный анализ методом сиквенирования ДНК) [2]. При этом в качестве источника ДНК используется или кровь больного, или соскоб буккального эпителия, или слюна. Сбор этого биологического материала у больного не требует предварительной подготовки. Врач - клинический фармаколог, интерпретируя результаты фармакогенетического теста, должен формулировать рекомендации по выбору ЛС и его режима дозирования для конкретного пациента.

Фармакогенетическое тестирования рассматривается как инструмент персонализированной (персонифицированной) медицины - методологии использования профилактических и лечебных вмешательств с учетом индивидуальных особенностей пациентов, выявляемых с помощью оценки различного рода биомаркеров, включая и молекулярно-генетические. Фармакогенетическое тестирование пока разработано для персонализации применения небольшого числа ЛС. В реальной клинической практике фармакогенетическое тестирование показано в следующих ситуациях [3, 5]:

·         применение ЛС с большим спектром и значительной выраженностью неблагоприятных побочных реакций, как правило, с узким терапевтическим диапазоном, которое используется длительно (часто пожизненно);

·         применение ЛС с большим межиндивидуальным разбросом в эффективности;

·         у пациентов с высоким риском развития неблагоприятных побочных реакций и / или не эффективности лечения, в т.ч. с наследственным анамнезом по конкретным ЛС. 

Полиморфизм генов CYP2D6 и CYP2C19: клинико-фармакологические аспекты.

CYP2D6 определяет метаболизм около 20% известных ЛС (ЛС-субстраты CYP2D6), в том числе антипсихотические ЛС, антидепрессанты, -адреноблокаторы, антиаритмические, некоторые противоопухолевые (тамоксифен), противорвотные ЛС, блокаторы Н1-гистаминовых рецепторов. CYP2С19 определяет метаболизм 8,3% всех известных ЛС, в т.ч. антипсихотические ЛС, антидепрессанты, ингибиторы протонного насоса, кдопидогрел. И ген CYP2D6 и ген CYP2C19 высоко полиморфны [5]. В зависимости от того, к каким последствиям для скорости биотрансформации ЛС приводит носительство (гетерозиготное/гомозиготное) или не носительство («дикий» генотип) однонуклеотидного полиморфизма генов CYP2D6 и CYP2C19, пациенты могут быть разделены на следующие группы [5]:

·         Распространенные метаболизаторы по CYP2D6 или CYP2C19 (extensive metabolism, ЕМ) — пациенты с нормальной скоростью биотрансформации ЛС, т.к. не несут одноуклеотидных полиморфизмов по генам, кодирующим CYP2D6 или CYP2C19 т.е. они имеют «дикие» генотипы: CYP2D6*1/*1 или CYP2C19*1/*1. Для этих пациентов применяются стандартные  режимы дозирования средних доз ЛС [2, 5].

·         Медленные метаболизаторы по CYP2D6 или CYP2C19 (poor metabolism, РМ) — пациенты со сниженной скоростью биотрансформации ЛС-субстратов CYP2D6 или CYP2C19. Обычно такие пациенты являются гомозиготами или гетерозиготами (intermedium metabolism, IM) по однонуклеотидным полиморфизмам гена CYP2D6 (2549delА, 1846G>A, делеция гена, 1707delT, 2935A>C, 1758G>T) или CYP2C19 (681G/A).  

У таких пациентов происходит синтез «дефектного» фермента CYP2D6 или CYP2C19, либо вообще отсутствует CYP2D6, в результате чего ферментативная активность снижается (гетерозиготное носительство), или она вообще отсутствует (гомозиготное носительство) [2, 5, 6, 7]. Это может приводить к следующим особенностям биотрансформации ЛС:

o   У медленных метаболизаторов по CYP2D6 или CYP2C19  ЛС, которые изначально являются активными соединениями, накапливаются в организме в высоких концентрациях, что приводит к появлению серьезных неблагоприятных побочных реакций, вплоть до интоксикации [7]. У этой категории пациентов применение бета-адреноблокторов, нейролептиков и антидепрессантов в стандартных дозах характеризуется плохой переносимостью [8, 9, 10]. Поэтому для медленных метаболизаторов должен быть осуществлён тщательный подбор дозы ЛС, которая должна быть меньше, чем для экстенсивных метаболизаторов.

o   Если ЛС-сусбтрат CYP2D6 или CYP2C19 является пролекарством (т.е. действует не само ЛС, а его активный метаболит, образующийся из исходного ЛС в ходе биотрансформации), то у медленных метаболизаторов по CYP2D6 или CYP2C19 образуется меньше активного метаболита, что может привести к неэффективности лечения [2, 7]. Например, у пациентов гетерозигот и гомозигот по однонуклеотидному полиморифизму 681G/A гена CYP2C19 (CYP2C19*2) при назначении антиагреганта клопидогрела в средних дозах (нагрузочная - 300 мг/сутки и поддерживающая - 75 мг/сутки) отмечаются более низкие по сравнению с пациентами с «диким» генотипом (CYP2C19*1/*1) концентрации активного метаболита в крови, обладающего антиагрегантным действием [11, 12]. В результате у этих пациентов чаще развиваются тромбозы на фоне применения комбинации ацетилсалициловой кислоты и клопидогрела [11, 12].

·         Сверхактивные или быстрые метаболизаторы по CYP2D6 или CYP2C19 (ultraextensive metabolism, UM) — пациенты с повышенной скоростью биотрансформации ЛС-субстратов CYP2D6 или CYP2C19. Это встречается при носительстве дупликаций или даже мультипликаций функционально нормальных аллелей CYP2D6*1, CYP2D6*2 или носительстве полиморфного маркера -806С/Т гена CYP2C19 (CYP2C19*17), которое приводит к синтезу фермента с высокой активностью. У этой категории пациентов  регистрируют низкие значения концентраций ЛС-субстратов CYP2D6 или CYP2C19. Следствие этого — недостаточная для достижения терапевтического эффекта концентрация в крови ЛС, которые изначально являются активными соединениями [2, 7]. Для сверхактивных метаболизаторов по CYP2D6 или CYP2C19 доза ЛС-субстрата CYP2D6 или CYP2C19 должна быть выше, чем для распространенных метаболизаторов, или необходимо выбирать ЛС, в метаболизме которого не принимает участие данный изофермент. Например, у носителей дупликаций гена CYP2D6 при применении бета-адреноблокатора метопролола отмечаются более низкие по сравнению с носителями дикого генотипа (генотип CYP2D6*1/*1) концентрации в плазме крови, и, следовательно, низкая антигипертензивная и антиангинальная эффективность ЛС [7] . У этой категории пациентов терапия трициклиническими антидепрессантами и антипсихотическими средствами в стандартных дозах мало эффективна. У гетерозиготных или гомозиготных носителей генотипа ТТ по полиморфному маркеру -806С/Т гена CYP2C19*19 (CYP2C19*17) применение ингибиторов протонного насоса (особенно, омепразола) в стандартных дозах вызывает незначительный антисекреторный эффект. Если ЛС является пролекарством, то у сверхактивных метаболизаторов по CYP2D6 или CYP2C19 образуется больше активного метаболита, что может привести к развитию неблагоприятных побочных реакций. Таким пациентам доза пролекарства необходима меньше, чем экстенсивным метаболизаторам, или от ЛС необходимо вообще отказаться [2, 7]. Например, применение у пациентов с дупликацией гена CYP2D6 анальгетика трамадола (является пролекарством) в стандартной дозе приводит к высоким значением концентрации активного метаболита в крови и более высокой частоте и выраженности неблагоприятных побочных реакций в виде тошноты, дыхательных нарушений [13, 14, 15]. В тоже время у гетерозиготных или гомозиготных носителей генотипа ТТ по полиморфному маркеру -806С/Т гена CYP2C19*19 (CYP2C19*17) отмечается повышение риска развития кровотечений при применении клопидогрела в стандартных дозах [16]. 

Клиническая интерпретация результатов фармакогенетического тестирования по CYP2D6 и CYP2C191.

Персонализация выбора антидепрессантов по результатам фармакогенетического тестирования по CYP2D6 и CYP2C19 осуществляется в соответствии с алгоритмом, представленном на рисунке 1 [10, 17, 18].

Рисунок 1. Алгоритм персонализированного выбора антидепрессантов (АД) по результатам фармакогенетического тестирования по CYP2D6 и CYP2C19 (10, 17).

PM- гомозиготные носители полиморфных маркеров 2549delА, 1846G>A, делеция гена 1707delT, 2935A>C, 1758G>T по CYP2D6 или полиморфного маркера 681G/A гена CYP2C19.

IM- гетерозиготные носители полиморфных маркеров 2549delА, 1846G>A, делеция гена 1707delT, 2935A>C, 1758G>T по CYP2D6 или полиморфного маркера 681G/A гена CYP2C19.

EM- носители «диких» генотипов по CYP2D6 и CYP2C19.

UM- носители дупликации функциональных аллелей гена CYP2D6 или полиморфного маркера -806С/Т гена CYP2C19.  

2.      Персонализация выбора нейролептиков по результатам фармакогенетического тестирования по CYP2D6 и CYP2C19 осуществляется в соответствии с алгоритмом, представленном на рисунке 2 [10, 17].

Рисунок 2. Алгоритм персонализированного выбора нейролептиков (антипсихотиков) по результатам фармакогенетического тестирования по CYP2D6 (10, 17).

PM- гомозиготные носители полиморфных маркеров 2549delА, 1846G>A, делеция гена 1707delT, 2935A>C, 1758G>T по CYP2D6.

IM- гетерозиготные носители полиморфных маркеров 2549delА, 1846G>A, делеция гена 1707delT, 2935A>C, 1758G>T по CYP2D6 9.

EM- носители «диких» генотипов по CYP2D6.

UM- носители дупликации функциональных аллелей гена CYP2D6.

3.      Персонализация выбора бета-адреноблокаторов по результатам фармакогенетического тестирования по CYP2D6 [6, 7]:

·         При выявлении генотипа CYP2D6*1/*1 метопролол используют в дозах, регламентированных в инструкции по медицинскому применению.

·         При выявлении гомозиготного носительства полиморфных маркеров 2549delА, 1846G>A, делеция гена 1707delT, 2935A>C, 1758G>T гена CYP2D6:

o   у пациентов с хронической сердечной недостаточностью (ХСН) максимальная доза метопролола не должна превышать 50 мг/сут, либо следует выбрать бисопролол или карведилол;

o   у пациентов с ишемической болезнью сердца, артериальной гипертензией (АГ) следует выбрать другие бета-адреноблокаторы (атенолол, биспопролол) из-за очень высокого риска развития НЛР метопролола ( в первую очередь — брадикардии).

·         При выявлении гетерозиготного носительства полиморфных маркеров 2549delА, 1846G>A, делеция гена 1707delT, 2935A>C, 1758G>T гена CYP2D6:

o   у пациентов с ХСН максимальная доза метопролола не должна превышать 100 мг/сутки, либо следует выбрать бисопролол или карведилол.

o   у пациентов с ИБС, АГ следует выбрать другие бета-адреноблокаторы (атенолол, биспопролол) из-за высокого риска развития НЛР метопролола (и в первую очередь — брадикардии).

4.      Персонализация выбора обезболивающих средств на основе результатов фармакогенетического тестирования по CYP2D6:

·         При выявлении генотипа CYP2D6*1/*1 трамадол используется в дозах, регламентированных в инструкции по медицинскому применению.

·         При выявлении гетерозиготного или гомозиготного носительства полиморфных маркеров 2549delА, 1846G>A, делеция гена, 1707delT, 2935A>C, 1758G>T гена CYP2D6 не рекомендуется применение трамадола, следует выбрать нестероидные противовоспалительные средства (НПВС), ацетаминофен или морфин (при выраженном болевом синдроме).

·         При выявлении дупликации функциональных аллелей CYP2D6*1, CYP2D6*2 следует применять трамадол внутрь, начиная с разовой дозы 25 мг (суточная доза не должна превышать 300 мг/сутки) или внутримышечно, начиная с дозы 25 мг 2 раза в сутки (суточная доза не должна превышать 300 мг/сутки), или следует выбрать альтернативные обезболивающие ЛС: НПВС, ацетаминофен, морфин (при выраженном болевом синдроме).

5.      Персонализация выбора ингибиторов протонного насоса на основе результатов фармакогенетического тестирования по CYP2С19 [6, 19, 20, 21, 22]:

·         При выявлении генотипа CYP2C19*1/*1 рекомендуется назначить омепразол в дозе 40 мг/сутки или эзомепразол в дозе 20 мг/сутки, или лансопразол в дозе 60 мг/сутки.

·         При выявлении гетерозиготного носительства по полиморфному маркеру 681G/A гена CYP2C19 рекомендуется назначить омепразол в дозе 40 мг/сутки или лансопразол в дозе 30 мг/сутки.

·         При выявлении гомозиготного носительства по полиморфному маркеру 681G/A гена CYP2C19 рекомендуется назначать омепразол в дозе 20 мг/сутки или лансопразол в дозе 30 мг/сутки.

·         При выявлении гомозиготного или гетерозиготного носительства по  полиморфному маркеру -806С/Т гена CYP2C19 рекомендуется назначить омепразол в дозе 80 мг/сутки или эзомепразол в дозе 40 мг/сутки.

6.      Персонализация выбора антиагрегантов на основе результатов фармакогенетического тестирования по CYP2С19 [6, 11, 12, 16]:

·         При выявлении генотипа CYP2C19*1/*1 клопидогрел применяется в дозах, регламентированных в инструкции по медицинскому применению: нагрузочная доза- 300 мг, далее по 75 мг/сутки.

·         При выявлении гетерозиготного или гомозиготного носительства по полиморфному маркеру 681G/A гена CYP2C19 рекомендуется назначить клопидогрел в нагрузочной дозе 600 мг (в первый день), далее по 150 мг/сутки. Альтернатива для данной категории пациентов - выбор другого антиагреганта, например тикагрелора.

·         При выявлении гомозиготного или гетерозиготного носительства по  полиморфному маркеру -806С/Т гена CYP2C19 рекомендуется выбор другого антиагреганта, например тикагрелора.

Таким образом, генотипирование по CYP2D6 и CYP2C19 в клинической практике может способствовать персонализации выбора широкого круга лекарственных средств и их режимов дозирования, что повысит эффективность и безопасность лечения пациентов, однако ключевым моментом должна быть обоснованная клиническая интерпретация результатов фармакогенетического тестирования. 

Литература:

1.      Weber W.W. Pharmacogenetics // Oxford: Oxford University Press, 1997. 

2.      Сычев Д.А., Игнатьев И.В. и др. Клиническая фармакогенетика / Под ред. В.Г. Кукеса, Н.П. Бочкова. — М.: ГЭОТАР-МЕДИА, 2007. — 248 с.

3.      Cohen N. Pharmacogenomics and Personalized Medicine Nadine // Humana Press, 2010, 528 p.

4.      Середенин С.Б. Лекции по фармакогенетике // М.: МИА, 2004. — 303 с.

  1. Кукес В.Г., Грачев С.В. и др. Метаболизм лекарственных средств: научные основы персонализированной медицины. // М.- ГЭОТАР-Медиа, 2008.- 304 с.

6.      Swen JJ, Nijenhuis M. et al. Pharmacogenetics: from bench to byte- an update of guidelines. Clin Pharmacol Ther. 2011 May; 89(5):662-73.

7.      Сычев Д.А., Игнатьев И.В. и др. Фармакогенетические исследования системы биотрансформации и транспортеров для персонализации фармакотерапии в кардиологии (российский опыт). Сообщение второе: фармакогенетические исследования CYP2D6.//Клиническая фармакология и терапия.- 2007.-  №4.- с. 62-66.

8.      Wuttke H, Rau T. et al. Increased frequency of cytochrome P450 2D6 poor metabolizers among patients with metoprolol-associated adverse effects.  Clin Pharmacol Ther. 2002 Oct;72(4):429-37.

9.      Rau T, Wohileben G. et al. CYP2D6 genotype: impact on adverse effects and nonresponse during treatment with antidepressants—a pilot study. Clin Pharmacol Ther 2004;75:386–93.

10.  Савельева М.И., Игнатьев И.В. и др.  Полиморфный маркер G1846A гена CYP2D6 и нежелательные лекарственные реакции антидепрессантов. Клиническая фармакология и фармакоэкономика.- 2009. т. 2.- №1.- с. 74.

11.  Gladding P, Webster M et al. The pharmacogenetics and pharmacodynamics of clopidogrel response: an analysis from the PRINC (Plavix Response in Coronary Intervention) trial. JACC Cardiovasc Interv. 2008 Dec;1(6):620-7.

12.  Комаров А.Л., Панченко Е.П. и др. Факторы, определяющие клиническую эффективность клопидогрела и прогноз у больных со стабильной формой ишемической болезни сердца.// Кардиология.- 2011.- №2.- с. 8-18.

13.  Stamer UM, Lehnen K, et al.  Impact of CYP2D6 genotype on postoperative tramadol analgesia. Pain. 2003 Sep;105(1-2):231-8.

14.  Kirchheiner J, Keulen JT. et al. Effects of the CYP2D6 gene duplication on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of tramadol. J Clin Psychopharmacol. 2008 Feb;28(1):78-83.

15.  Stamer UM, Stüber F. et al. Respiratory depression with tramadol in a patient with renal impairment and CYP2D6 gene duplication. Anesth Analg. 2008 Sep;107(3):926-9.

16.  Mrazek DA, Biernacka JM. et al.  CYP2C19 variation and citalopram response. Pharmacogenet Genomics. 2011 Jan;21(1):1-9.

17.  Ohmori O, Suzuki T. et al.  Tardive dyskinesia and debrisoquine 4-hydroxylase (CYP2D6) genotype in Japanese schizophrenics. Schizophr Res. 1998 Jul 27;32(2):107-13.

18.  de Leon J, Armstrong SC, Cozza KL. Clinical guidelines for psychiatrists for the use of pharmacogenetic testing for CYP450 2D6 and CYP450 2C

19. Psychosomatics. 2006 Jan-Feb;47(1):75-85.19.  Yang JC, Lin CJ. CYP2C19 genotypes in the pharmaco-kinetics/pharmacodynamics of proton pump inhibitor-based therapy of Helicobacter pylori infection. Expert Opin Drug Metab Toxicol. 2010 Jan;6(1):29-41.

20.  Исаков В.А. Фармакогеномика гастроэзофагеальной рефлюксной болезни. // Вестник РАМН.- 2005.- №6.- с. 33-36.

21.  Gawrońska-Szklarz B, Siuda A.  et al. Effects of CYP2C19, MDR1, and interleukin 1-B gene variants on the eradication rate of Helicobacter pylori infection by triple therapy with pantoprazole, amoxicillin, and metronidazole. Eur J Clin Pharmacol. 2010 Jul;66(7):681-7.

22.  Furuta T, Sugimoto M. et al. CYP2C19 pharmacogenomics associated with therapy of Helicobacter pylori infection and gastro-esophageal reflux diseases with a proton pump inhibitor.Pharmacogenomics. 2007 Sep;8(9):1199-210.