Bio-chips y la aplicación de la genética en la práctica clínica

1. Bio-chips y la aplicación de la genética en la práctica clínica Angel Carracedo Fundación Gallega de Medicina Genómica Centro Nacional de Genotipado-USC Oviedo, 30 de septiembre de 2005

2. Limited therapeutic efficacy in many TAs

3. Práctica médica actual: conduce a un tratamiento ineficienteEjemplos • Eficacia y respuesta limitada de los fármacos actuales • Cardiovascular: % No respondedores • ACE-Inhibidores 10-30% • Beta-Bloqueantes 15-35% • Estatinas 10-60% • Antidepresivos: • SSRIs 10-25% • Antidepresivos tricíclicos 20-50%

4. Papel de la Genética en la reducción de ADRs Impacto de Reacciones Adversas a los Fármacos (ADRs) • Las ADRs suponen un gasto mínimo de 4 billones de dólares anuales al Sistema Sanitario de EE.UU sólo en costes por tratamiento directo • Las ADRs representan el 5% de las admisiones hospitalarias • Las ADRs incrementan la estancia hospitalaria en una media de 2 días, incrementando el coste en 2500 $ por paciente. • Las ADRs son una de las causas directas de muerte en los Estados Unidos • Las ADRs son la 4ª causa directa de muerte en EEUU, con aproximadamente 100,000 muertes /año • Las ADRs ocurren en un 32% de los pacientes hospitalizados (el 6.7% de los pacientes sufren ADR’s severas) La Farmacogenética beneficia directamente al 10-20% de las ADRs y se espera que contribuya a mejorar un 15-40% adicionalde ADRs Fuente: Ingelman-Sundberg M. Int Med, 2001; Pirmohamed M, Park, B K, Trends in Pharmacological Sciences, June 2001

5. Farmacogenética: reducción de riesgos de la terapiaComparación de riesgos fatales Incremento del riesgo fatal (anual) 1 en 107 1 en 106 1 en 105 1 en 104 1 en 103 1 en 102 Electrocución Accidente aéreo Asesinato Accidente de coche Farmacogenética Reacción fatal frente al fármaco prescrito Fuente: Consumer Reports, 9/99

6. Respuesta terapéutica individual • Las enfermedades suelen ser síndromes de etiopatogenia mal conocida y que tratamos igual (QTLs) • Respuesta farmacológica distinta e impredecible en cada individuo (tanto la respuesta terapéutica como la tóxica) • Esto genera más de un 30% de fracasos terapéuticos • La Farmacogenética puede mejorar esta situación

7. Farmacogenética y farmacogenómica • Farmacogenética: Es el estudio de las diferencias genéticas que influencian la variabilidad individual en la respuesta a fármacos (Roses, 2000) • Farmacogenómica: Identificación de nuevas dianas terapéuticas mediante herramientas genómicas. Medicina personalizada

8. FARMACOGENÉTICA: ¿Útil en la clínica? PharmGKB CYP2D6+receptors

9. Enzimas metabolizadores De: Evans & Relling, Science 286:487-491, 1999

10. Citocromos P450: papel en el metabolismo de fármacos CYP Home Page, 2000

11. CYP2D6 y CYP2C19: fármacos metabolizados (aprox. un 25% de los fármacos prescritos)Ejemplos de sustratos • CYP2C19 • Anticonvulsivantes: mefenitoína • Inh. Bomba protones: omeprazol • Anticoagulantes • Benzodiacepinas: diazepam • Antimaláricos: clorproguanil • Barbituratos • Antidepresivos: • Amitriptilina (parcialmente) • Citalopram • Imipramina • Oncología: ciclofosfamida • CYP2D6 • Antiarrítmicos • Antidepresivos • Beta-bloqueantes • Neurolépticos • Otros: • Codeina • Debrisoquina • Fenformina • Indopamina • Tamoxifeno Fuente: Shah, BMJ Vol 328 19 June 2004, Dahl Clin Pharmacokinet 2002; 41(7)

13. El genotipo: impacto significativo en el metabolismo de fármacosConcentraciones de fármaco según Fenotipo Metabolizador Fenotipo metabolizador Genotipo Tipo de respuesta a dosis típicas Ultrarrápido = Reacciones adversas = Intervalo terapéutico = No efectivo Conc. Tiempo = Reacciones adversas = Intervalo terapéutico = No efectivo Eficiente Actividad reducida Actividad normal = Reacciones adversas = Intervalo terapéutico = No efectivo Intermedio no actividad Lento = Reacciones adversas = Intervalo terapéutico = No efectivo

14. Genotipaje del CYP2D6 en la dosificación de antidepresivos Ejemplos • 45 millones de pacientes con esquizofrenia o depresión en el mundo. 15 millones bajo medicación • 400,000 nuevos casos de depresión al año • Tratamiento de elección en la mayoría de países: SSRIs, - el 20-25% no responde • Antidepresivos tricíclicos: fármacos sustitutivos de los SSRI’s (ADR’s significativas) • A. tricíclicos se metabolizan por el CYP2D6 El genotipaje ayuda a una dosificación adecuada: Porcentaje de la dosis normal Fármaco UM EM IM PM Venlafaxina - 130% 80% 20% 260% Desipramina 130% 80% 20% Fluoxamina - 120% - 60% Mianserine 300% 110% - 70% “Poor metaboliser” allele leads to  plasma drug concentration greater incidence of side effects - e.g. sedation, postural hypotension, tardive dyskinesia Fuente: Kirchheiner et al., Acta Psychiatr. Scand 2001: 104: 173-192

15. Antidepresivos y antipsicóticos: genotipaje con CYP2D6CYP2D6 y el metabolismo de fármacos en Psiquiatría • Fármacos en psiquiatría • Los efectos secundarios son causa frecuente de interrupción o fracaso del tratamiento • El tiempo requerido para obtener el efecto óptimo es muy prolongado (3-8 semanas), necesitándose contínuos ajustes de la dosis. • La selección del fármaco y la dosis se hace en gran medida de modo empírico • Las dosis pueden variar considerablemente entre individuos • No es posible una monitorización del fármaco • CYP2D6 : uno de los responsables de las diferencias de respuesta entre individuos • El enzima CYP2D6 metaboliza muchos fármacos utilizados en psiquiatría • Alta variabilidad entre individuos y poblaciones • Entre el 7-10% de los Europeos tienen actividad del CYP2D6 reducida (metabolizadores lentos)

16. Approximate dose adjustments according to the CYP2D6 phenotype as based on the meta-analysis by Kirchheiner et al. (Mol. Psy. 2004) PM IM UM EM

17. Estudio de coste-eficacia para el análisis rutinario de CYPs y polimorfismos en receptores en el tratamiento de pacientes esquizofrénicos • Provincia de Ourense: 150 pacientes recogidos y seguidos desde noviembre 2002. • Validación del Amplichip CYP450 mediante secuenciación y PCR en tiempo real. (Accuracy 99,5%-1 discrepancia) • Análisis de coste-eficacia

18. Frecuencia alelos CYP2D6 Cataluña n: 105 Galicia n: 150 Sánchez-Diz, Clin Chem, in press Menoyo et al. Cell Biochem Funct, 2005

19. Tipo de metabolizadores para CYP2D6 y CYP2C19 en Galicia 1% 1% 8% 24% 14% CYP2C19 CYP2D6

20. Reacciones adversas? Respuesta adecuada? Respuesta adecuada? Respuesta adecuada? Respuesta adecuada? Respuesta adecuada? Respuesta adecuada? Respuesta adecuada? Algoritmo farmacológico Seguimiento paciente Mantenimiento/ Estabilización Algoritmo farmacológico - segundo nivel Continuación del tratamiento SÍ NO Alta SÍ SÍ SÍ NO NO NO Elegir NGA Elegir NGA ≠ Elegir NGA ≠ Quetiapina o ziprasidona Flujograma paciente esquizofrénico risperidona Olanzapina sulpiride NO NO NO NO Combinar terapias: NGA+FGA, combinación NGAs, Otro fármaco (estabilizador) Quetiapina o Ziprasidona + risperidona Clozapina Elegir FGA SÍ SÍ SÍ SÍ

21. CYP2D6 y CYP2C19 • Psiquiatría • Antipsicóticos • Antidepresivos • Clínica del dolor • Antidepresivos • Opioides • Anticonvulsivantes • Cardiología • Beta-bloqueantes • Antiarrítmicos • Oncología • Tamoxifeno

22. Genotipaje del CYP450 en la prescripción de la codeinaEjemplo del metabolismo de la codeina Para el 10-20% de los pacientes, el genotipaje del CYP2D6 puede ser útil antes de administrar codeina Codeina: profármaco metabolizado a morfina por el CYP450 2D6 • Codeina en:: • Analgésicos • Antitusivos • Ejemplos: • oxicodona • hidrocodona Metabolizadores ultrarápidos:Efectos secundarios: • Vértigos • Nauseas • Insomnio Metabolizadores lentos:No dependen químicamente de los opioides (concentración menor en sangre)

28. ONCOFARMACOGENÉTICA Fundación Gallega de Medicina Genómica

33. Factores ambientales y respuesta farmacológica Fármaco + F. ambiental Gen 1 Gen 1 Gen 2 Gen 2 Gen 3 Gen 3 Enzima Enzima FÁRMACO FÁRMACO

34. Farmacogenética: ¿útil en la clínica? Los nuevos conocimientos son ya útiles si... Se conocen y aplican Potencialmente útil ya: En la identificación (y prevención) de causas de interacciones medicamentosas En la identificación (y prevención) de causas de toxicidad En la identificación (y prevención) de causas de fracaso terapéutico

35. ¿Qué se puede hacer ? Ensayo y error Búsqueda de información actualizada Consulta con expertos Estudios de feno y/o genotipo Informe farmacogenético

36. Genotipado fiable, rápido y asequible permitirá: Elección de fármaco individualizada Administración de dosis óptimas Predicción de respuesta terapéutica Predicción de riesgo de toxicidad Prevención de interacciones de riesgo Métodos en farmacogenética

37. A B EL GENOTIPADO DE POLIMORFISMOS ES HOY RÁPIDO Y MUY SEGURO

38. * * * * * Los tests AmpliChip: basados en la tecnología de microarrays de Affimetrix AmpliChip CYP450 CE-IVD labeled DNA target CYP450 2D6 & 2C19 Oligonucleotide probe To address the relevant genetic variations, each array contains over 15,000 different probes complementary to sense and anti-sense P450 genomic DNA. Probes range in length from 18mer to 22mer

39. AmpliChip combina tecnologías gold standards en PCR y microarray AmpliChip CYP450 Test (CE-IVD) Work Flow Sample Prep Fragmentation / Labeling Amplification PCR Front-End Sample PCR QIAGEN 8 hrs Array-based Detection Scanning & Analysis Report Hybridization

40. EN PRÁCTICAMENTE TODAS LAS ESPECIALIDADES MÉDICAS Y EN CASI TODOS LOS GRUPOS DE FÁRMACOS HAY DATOS FARMACOGENÉTICOS. EN TOTAL DE UN 25% DE LOS FÁRMACOS SE DISPONE DE INFORMACIÓN FARMACOGENÉTICA LA ATENCIÓN SE DEBE CENTRAR EN AQUELLOS TRATAMIENTOS DE BAJA EFICACIA, ELEVADO COSTE Y/O ALTOS EFECTOS SECUNDARIOS PharmGKB DATABASE

41. El cambio farmacogenético • Necesidad de adaptar estructuras • Formación y educación de profesionales • Toma de decisiones respecto a los fármacos candidatos a análisis farmacogenéticos: estudios de coste -eficacia • Laboratorios y especialistas-Control de calidad • Aspectos éticos y legales

42. FARMACOGENÓMICA EL FUTURO i+d Una de las mayores razones de la falta de eficacia en el tratamiento es que muchas enfermedades son en realidad síndromes de etiopatogenia no bien conocida y de naturaleza polifactorial y multigénica (enfermedad genéticamente compleja-QTLs). La respuesta a los fármacos es también un QTL. El conocimiento de los genes involucrados en QTLs es limitado

43. SNP: SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISM ATCGGCGTACCTGATTCCGAATCCGTATCG ATCGGCGTACCTGAATCCGAATCCGTATCG Distribución: 1 cada 300bp 10 millones de SNPs en el genoma humano Tasa de mutación: 10-7 Aproximadamente 7,000,000 de SNPs con frecuencias validadas en bases de datos públicas y privadas

44. WHAT IS A SNP MAP? -3 billion nucleotide base pairs -99% homology -10 Million SNPs Human DNA A SNP MAP

45. Human Genetic Association Study Design Control Non-responder No adversory reactions Not affected people Disease Responder Adversory reactions Affected people Allele 1 Allele 2 Marker A: Allele 1 = Allele 2 = Marker A is associated with Phenotype

46. Perfil de SNPs Perfil de SNPs Respuesta al medicamento Pacientes sin efectos adversos Pacientes con efectos adversos ESTUDIO POBLACIÓN APLICACIÓN A INDIVIDUOS Predictivo de no efectos adversos Predictivo de efectos adversos

47. Spanish National Genotyping Center Nodes: Santiago: SNPlex Sequenom Barcelona: SNplex Madrid: Illumina Budget: € 3 million/year 2003-2008 Infrastructure and personel to participate in the International HapMap project and to carry out large scale association studies

48. 1152 Multiplex for 96 DNAs by Individual Bead • Rapid evolution from 384 > 768 > 1152plex 1,000,000 genotypes/day 40 proyectos 100 M genotipos

49. INVESTIGACIÓN EN ESTUDIOS DE ASOCIACIÓN NECESIDAD DE CONSORCIOS (REDES) Y COLABORACIÓN *LOS ESTUDIOS DE ASOCIACIÓN EXIGEN UN ELEVADO NÚMERO DE MUESTRAS *PROTOCOLOS COMUNES E HISTORIAS CLÍNICAS BIEN DOCUMENTADAS *HISTORIAL DE RESPUESTA AL TRATAMIENTO BIEN DOCUMENTADO: EFECTOS SECUNDARIOS *GENOTECAS DE POBLACIÓN CONTROL Y AFECTA *CONSENTIMIENTOS INFORMADOS Y APROBACIÓN DE COMITÉS DE ÉTICA

50. Farmacogenética y farmacogenómica Un tratamiento para cada paciente con el fármaco más adecuado, a la dosis necesaria para obtener la máxima eficacia terapéutica con el mínimo riesgo y costo.