FARMACOGENÉTICA. Farmacologia + Genética. Área que estuda a contribuição da constituição genética na variação à resposta a drogas.

Transcrição

1 Farmacogenética

2 FARMACOGENÉTICA Farmacologia + Genética Área que estuda a contribuição da constituição genética na variação à resposta a drogas.

3 O efeito de uma droga em diferentes pessoas raramente é igual. Pacientes tomando uma dose padronizada de determinado medicamento podem: Responder parcialmente Responder ao medicamento Não responder

4 Resposta ao fármaco pode ser influenciadas por diversos fatores -Idade -Gênero -Doenças -Gravidez GENÉTICA -Tabaco -Álcool -Drogas -Exercícios físicos -Outros medicamentos

5 Contribuição genética na variação da resposta a um fármaco Genética: 20 a 95% da variação na biodisponibilidade do medicamento e em seus efeitos (Kerb et al., 2006). Estados Unidos: de hospitalizações e mortes por ano - reações adversas a medicamentos. ~ 4% de todos os novos medicamentos lançados são retirados do mercado devido às reações adversas. 1/3 obtém benefícios de medicamentos prescritos.

6 Objetivo da Farmacogenética Otimizar o tratamento através da personalização terapêutica - prescrição individualizada Identificar genes que modulem respostas aos medicamentos, Desenvolvimento de testes genéticos para a escolha de medicamentos, Reavaliação de medicamentos retirados do mercado devido a efeitos tóxicos em alguns indivíduos.

7 Início da Farmacogenética Início - década de 50 Hemólise causada por antimalárico em soldados afroamericanos (G6PD). Efeito prolongado da succinilcolina relaxante muscular - em certos pacientes (BChE).

8 Deficiência de G6PD A deficiência em Glucose-6-fosfato desidrogenase (G6PD) é uma doença hereditária recessiva ligada ao cromossomo X. Xq28 A G6PD catalisa o primeiro passo da via glicolítica nas hemácias - obtenção de energia - produzindo NADPH, que é crucial para a proteção das células - manutenção da membrana celular protegendo do stress oxidativo.

9 Deficiência de G6PD Deficiência ruptura da membrana das hemácias levando a anemia -Crises hemolíticas ação oxidativa de: - Infecções virais ou bacterianas -Medicamentos: anti-maláricos, aspirina e sulfanilamida -Alimentos: Vicia faba - favismo

10 Deficiência de G6PD Deficiência enzimática mais comum em humanos (400 milhões de pessoas) Mais de 400 variantes da enzima identificadas Variante 202: G > A é a mais frequente entre os indivíduos que apresentam deficiência da G6PD. Deficiência da G6PD é comum em Afrodescendentes e rara em Euro descendentes.

11 Deficiência de G6PD Nome Variante Atividade Distribuição GdA Normal África GdB Normal Mundial GdA- 8 2% África GdMed < 5% Irã, Iraque,Paquistão, Grécia Brasil: GdA- -Afrodescendentes de diferentes regiões do país: 10% -Euro-descendentes: 2%.

12 Enzima butirilcolinesterase (BChE) Codificada gene BCHE - 3q26.1-q26.2 Síntese hepática e ampla distribuição no organismo. Encontrada: no plasma, músculo liso, pâncreas, adipócitos, pele, cérebro e coração. EXON 1 EXON 2 EXON 3 EXON pb 1525 pb 167 pb 603 pb

13 Enzima butirilcolinesterase (BChE) Metaboliza a Succinilcolina: relaxante muscular - efeito passageiro. Em algumas pessoas: efeito prolongado paralisia muscular e apnéia respiratória

14 Enzima butirilcolinesterase (BChE) Butirilcolinesterase Succinilcolina Colina + ácido succínico

15 Enzima butirilcolinesterase (BChE) Mutações no gene BCHE: GAT para GGT aminoácido 70 (D70G) - Asp > Gli Aminoácido 70: local de ligação do substrato -Menor afinidade da enzima pelo substrato -Succinilcolina agindo por mais tempo Frequência: -2% América do Norte -1,8% população de Curitiba doadores de sangue

16 Início da Farmacogenética Friedrich Vogel : primeiro a usar o termo farmacogenética resposta diferencial a uma mesma droga ministrada em doses equivalentes e que algumas respostas apresentavam padrão de herança mendeliana. Werner Kalow, da Universidade de Toronto : livro Pharmacogenetics - Heredity and the Response to Drugs. Werner Kalow

17 Como os Fármacos atuam Após administrado: absorvido e distribuído até seu sítio de ação, onde produz a resposta farmacológica e é então excretado.

18 Como os Fármacos atuam Quando o medicamento é administrado, ele passa pelos processos de: -Farmacocinética: envolve os processos de absorção, distribuição, biotransformação e eliminação. -Farmacodinâmica: envolve a interação do fármaco com o alvo, através de um receptor.

19 Como os Fármacos atuam Polimorfismos genéticos - associados a diferenças individuais na eficácia e toxicidade de muitos medicamentos: Enzimas metabolizadoras Transportadoras e Receptoras de drogas

20 Polimorfismos que Afetam Enzimas Metabolizadoras

21 Metabolismo dos medicamentos Enzimas Metabolizadororas -Alterações químicas transformando o medicamento em compostos inativos ou ativos. -Metabolismo ou reação de biotransformação é classificado como: metabolismo de fase 1 e de fase 2 -As enzimas envolvidos na biotransformação estão localizadas principalmente no fígado, outras no plasma, pulmões, cérebro e no intestino.

22 Metabolismo de fase 1 Catalisado por enzimas da superfamília das enzimas do Citocromo P450 (CYPs), Flavinas monoxigenadas (FMOs) e Epoxis hidrolases (EHs) Introdução de grupos funcionais (-OH, -COOH, -SH, -Oou NH 2 ) -Levando: Inativação de fármacos, Ativação de fármacos - moléculas originalmente inativa tornem-se ativas - pró fármacos.

23 Metabolismo de fase 2 As reações de fase 2 envolvem a conjugação com um substrato endógeno: -Tornando os metabólitos hidrofílicos e passíveis de excreção e -Inativando o produto do metabolismo fase 1 Enzimas de fase 2 que catalisam reações de conjugação: Glutadiona-S-transferase (GSTs), UDP-glucoronil transferase (UGT), sulfotransferase (SULTs), N- acetiltransferase (NATs), metiltransferases (MTs)

24 Metabolismo de Medicamentos Genes mais Estudados Metabolismo Fase I Citocromo P450 (CYPs) CYP1A1 CYP2E1 CYP2D6 Metabolismo Fase II Glutadiona-S-transferase (GSTs) GSTM1 GSTT1 GSTP1

25 Metabolismo de fase 1 - Superfamília Citocromo P450 (CYPs)

26 Superfamília Citocromo P450 (CYPs) Principal classe de enzimas de metabolismo de fase I, Mais de 500 isoenzimas correlação evolutiva e homologia gênica Reações ocorrem preferencialmente no fígado Presentes: animais, plantas, leveduras e bactérias

27 Superfamília Citocromo P450 (CYPs) Responsável pelo metabolismo de cerca de 60% dos 200 medicamentos mais prescritos nos EUA. 100% 80% 60% 40% CYPs Outras 20% 0%

28 Superfamília Citocromo P450 (CYPs) Polimorfismos das enzimas CYPs: têm um grande efeito nas variações das respostas a medicamentos utilizados nos tratamentos de muitas doenças. Ex.: depressão, psicose, câncer, doenças cardiovasculares, gastrintestinais, dor, epilepsia e outras.

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30 O gene CYP2D6 (22q13.1) codifica a enzima CYP2D6-9 exons e 4378 pb. A variação na atividade da CYP2D6 resulta de mutações: -SNPs -Deleção do gene -Múltiplas cópias do gene. Superfamília Citocromo P450 (CYPs) Tecidos de expressão: pulmão e fígado Altamente polimórfico: mais de 90 alelos Enzima CYP2D6

31 -Enzimas defeituosas, parcialmente defeituosas, com especificidade alterada ao substrato, ausência de enzima, atividade aumentada.

32 Superfamília Citocromo P450 (CYPs) Enzima CYP2D6 Fenótipos: desde a completa deficiência até metabolismo ultrarápido. Os efeitos das variantes enzimáticas dependem do medicamento e das variantes alélicas envolvidas Variação étnica - Fenótipo Lento - Média de todos os alelos de metabolismo lento: -10% Europeus; -2% Asiáticos -19% Africanos

33 Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Debrisoquina Debrisoquina: droga anti-hipertensiva O primeiro polimorfismo genético da superfamília CYP foi descrito para o gene CYP2D6 atividade reduzida da enzima Debrisoquina Hidroxilase. no início: análises da concentração sérica do medicamento pacientes que apresentaram reações adversas (hipotensão grave e prolongada) tinham concentração maior do fármaco no soro. -Metabolizadores lentos -Metabolizadores extensivos ou normais

34 Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Debrisoquina Mais tarde a base genética foi elucidada: -Alelo CYP2D6*4: responsável por até 80% dos fenótipos metabolizadores lento - defeito no splicing - não codifica produto funcional. -Alelo CYP2D6*3 - deleção completa do gene

35 Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Debrisoquina Através da técnica de PCR-RFLP, foram determinados mais de 20 alelos -Identificação de genes multiplicados (13 cópias) - Metabolizador ultra rápido. -Metabolizadores lentos/intermediários -Metabolizadores normais -Metabolizadores ultra rápidos Brasil (Rio Grande do Sul) Metabolizadores Lentos - Alelo CYP2D6*4: 13,2% - splicing -Alelos CYP2D6*3: 1,1% - deleção completa

36 Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Debrisoquina Maior toxicidade reações adversas Sem o efeito desejado do medicamento anti-hipertensivo em doses usuais

37 Gene CYP2D6 e Metabolismo da Debrisoquina Ajuste da dose do medicamento baseado no genótipo % dose Dose Padrão Ajuste baseado no genótipo Lento Intermediário Extensívo Ultra Rápido

38 Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Codeína Medicamento usado no controle da dor - Pró-fármaco - na forma original é inerte - efeito analgésico após ativação pela enzima CYP2D6 Metabólito ativo: morfina Metabolizadores lentos/intermediários: droga não é eficaz na dose padrão - não atinge concentrações plasmáticas suficientes para obter resposta terapêutica desejada Metabolizadores normais Metabolizadores ultra rápidos: efeito tóxico

39 Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Codeína 40% das lactantes nos EUA usam Codeína para alívio de dores associadas ao parto. Relato de morte de neonatos devido a intoxicação - amamentados por mães de Metabolismo Ultra rápido - várias cópias do gene - que faziam uso de codeína Mães tipo Metabolismo Ultra rápido que fazem uso de codeína, quando amamentam podem oferecer risco a seus filhos recém nascidos.

40 Metabolismo de fase 2 - Família Glutationa S-transferases (GST)

41 Família Glutationa S-transferases (GST) Enzima que atua no metabolismo de fase 2 - tornando os metabólitos hidrofílicos e passíveis de excreção e inativando produtos do metabolismo de fase 1. Agem na detoxificação de fármacos e Carcinógenos - impedindo a ligação destes ao DNA Expressão: maior concentração no fígado, menores concentrações no pulmões e intestino delgado.

42 Família Glutationa S-transferases (GST) -Existem pelo menos 20 GSTs em humanos Dentre as enzimas GSTs mais conhecidas estão as GSTM1 e GSTT1 Enzima GSTM1 - gene GSTM1: humana polimórfico na população -GSTM1*A e GSTM1*B - alelos funcionais - têm a mesma eficácia metabólica. -GSTM1*0 - alelo com atividade nula - deleção. Enzima GSTT1 é codificada pelo gene GSTT1 polimórfico, podendo apresentar fenótipo nulo por deleção

43 Família Glutationa S-transferases (GST) A deleção em homozigose do gene GSTM1 - taxas que variam entre 20 a 70% - variação étnica A deleção em homozigose do gene GSTT1 - taxa é de 11 a 38% - variação étnica Como essas enzimas catalisam a detoxicação do organismos, a sua ausência reduzir a capacidade do organismo de desintoxicar-se de metabólitos reativos. Diversos estudos detectaram - frequência elevada do fenótipo nulo deste gene em indivíduos portadores de diferentes neoplasias, como: câncer de pulmão, colorretal, pele e de bexiga.

44 Polimorfismos que Afetam Transportadores de Medicamentos

45 TRANSPORTADORES DE MEDICAMENTOS Moléculas transportadoras de medicamentos são proteínas transmembrânicas. Localizadas principalmente - células intestinais, hepáticas e no epitélio renal Responsáveis pela absorção, biodisponibilidade e eliminação de vários medicamentos A glicoproteína-p (GpP) - gene ABCA1 - muito estudada por ser um transportador de vários medicamentos.

46 Glicoproteína-P (GpP) -Polimorfismos: + 28 variantes genéticos no gene ABCA1 SNP no exon 21 (G2677T) SNP no exon 26 (C3435T) Interesse particular porque afetam a expressão e a conformação, afetando sua afinidade pelo substrato

47 Glicoproteína-P (GpP) Todos os inibidores de protease utilizados no tratamento do HIV são substratos da glicoproteína-p. Proteases do HIV cortam a poliproteína viral gag-pol em sub-unidades funcionais. A inibição da protease, previne a fragmentação da poliproteina viral gag-pol e a maturação, levando à libertação de partículas virais que são incapazes de infectar novas células. Estudo - após seis meses de tratamento do HIV com inibidores de protease, os pacientes responderam de forma diferente conforme o genótipos para o polimorfismo do exon 26 da ABCA1.

48 Polimorfismos que Afetam Receptores

49 POLIMORFISMOS QUE AFETAM RECEPTORES Receptores: proteínas ou glicoproteínas - membrana plasmática, membrana das organelas e no citoplasma. A união de uma molécula sinalizadora (fármaco) a seus receptores específicos desencadeia uma série de reações no interior das células (resposta ao fármaco). Genes que codificam receptores também apresentam polimorfismos. Canais de sódio SCN1 e os Receptores Adrenérgicos apresentam importância quanto a resposta a medicamentos

50 Receptores Adrenérgicos Receptores adrenérgicos são alvos da adrenalina e noradrenalina e interagem com vários medicamentos. Genes que codificam os receptores adrenérgicos apresentam uma série de SNPs - diferentes polimorfismos estão associados a diferentes graus de atividade do receptor. Homozigotos Gln27 e Arg16 apresentam menor vasodilatação arterial que a forma homozigota Glu27 e Gly16 (Usuais) ao utilizar Isoproterenol. Isoproterenol - tratamento da asma e bronquite relaxando as vias aéreas permitindo fluxo maior de ar.

51 Perspectivas Futuras e Considerações Finais

52 PERPECTIVAS FUTURAS E CONSIDERAÇÕES FINAIS A farmacogenética - futuros benefícios à saúde pública evitando reações adversas a medicamentos em subgrupos de pacientes geneticamente distintos. Será necessário traçar o perfil genético de cada paciente com exames que poderão se tornar de rotina. Genotipagem e estudo da expressão do gene: -Detectar problemas terapêuticos prevenindo efeitos adversos (metabolizadores ultra-rápidos e lentos) -Individualização da dosagem -Reduzir custos e tempo do tratamento

53 PERPECTIVAS FUTURAS E CONSIDERAÇÕES FINAIS A REFARGEN é uma iniciativa de pesquisadores brasileiros com o objetivo principal de promover o estudo da farmacogenética/farmacogenômica na população brasileira. Características brasileiras: heterogeneidade - extensa miscigenação indígena, européia e africana. Estas características distinguem a população brasileira da dos países industrializados, nos quais são gerados e desenvolvidos, em sua vasta maioria, os medicamentos em uso clínico.

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