A farmacogenética e a medicina personalizada

A farmacogenética tem por objetivo a identificação de diferenças genéticas entre indivíduos que possam influenciar a resposta à terapêutica farmacológica, melhorando a sua eficácia e segurança. Associado à farmacogenética surge a “medicina personalizada”, ou seja, em oposição à existência de um fármaco que consiga tratar todos os pacientes, o tratamento individualizado parece o caminho mais promissor, uma vez que reduz o risco de reações adversas por toxicidade (segurança), adequa a dose ao indivíduo, evitando excessos ou défices (dose) e evita a metodologia de tentativa erro na escolha do fármaco (eficácia). A farmacogenética é relevante para a resposta individual ao fármaco por duas vias distintas: a farmacocinética e a farmacodinâmica. A variabilidade genética pode afetar a forma como um fármaco pode ser absorvido, ativado, metabolizado ou excretado, podendo conduzir assim a uma variabilidade na resposta. De entre o número infindável de possíveis exemplos, nesta revisão apresentam-se exemplos relacionados com os genes do Citocromo P450, do gene NAT2 e do gene da Colinesterase. As diferenças genéticas entre os indivíduos podem ainda afetar a resposta ao fármaco pela sua farmacodinâmica, ou seja, a resposta específica do alvo ao fármaco. De entre a multiplicidade de alvos de fármacos existentes serão apresentados exemplos do gene da G6PD e do VKORC1. Apesar de alguns dados científicos indicarem benefício para o paciente, ainda está longe de a farmacogenética fazer parte da prática clínica de rotina, talvez porque os custos-benefícios ainda não foram avaliados de forma precisa.

Conceptos generales y métodos de estudio en farmacogenética [General concepts and study methods in pharmacogenetics.]

Pharmacogenetics, the study of how individual genetic profiles influence the response to drugs, is an important topic. Results from pharmacogenetics studies in various clinical settings may lead to personalized medicine. Herein, we present the most important concepts of this discipline, as well as currently-used study methods.

A associação entre genes do sistema noradrenégico e a resposta clínica ao tratamento com metilfenidato em crianças e adolescentes com transtorno de déficit de atenção/hiperatividade : um estudo de farmacogenética

Introdução O Transtorno de Déficit de Atenção/Hiperatividade (TDAH) está associado a um impacto negativo em diversas esferas da vida dos indivíduos afetados e de suas famílias. Os prejuízos causados por este transtorno são minimizados de forma significativa pelo tratamento medicamentoso, principalmente pelo uso do metilfenidato (MFD), cujo mecanismo de ação não é completamente conhecido. Estudos pré-clínicos têm apontado para o sistema noradrenérgico como um dos principais alvos da ação do MFD. Há um número reduzido de estudos que avaliaram a associação de genes do sistema noradrenérgico à melhora dos sintomas do TDAH e à ocorrência de efeitos adversos com o tratamento com MFD. Objetivos O presente estudo tem por objetivo avaliar a associação de polimorfismos localizados nos genes para o receptor adrenérgico α2A (ADRA2A), para a enzima dopamina-β-hidroxilase (DBH) e para o transportador de noradrenalina (NET1) e a resposta clínica (em termos de melhora sintomatológica, melhora do funcionamento global e ocorrência de efeitos adversos) ao tratamento com MFD em crianças e adolescentes com TDAH. Métodos 14 Crianças e adolescentes diagnosticados com TDAH foram tratados com MFD e reavaliados no 1o e no 3o mês de uso da medicação. Nos três momentos, os pais relataram a ocorrência de sintomas de desatenção, hiperatividade-impulsividade e oposição através da Escala Swanson, Nolan e Pelham - versão IV (SNAP-IV) e de efeitos colaterais à medicação através da Escala de Efeitos Adversos de Barkley (SERS). O médico assistente avaliou o funcionamento global da criança através da Escala de Avaliação Global de Crianças (CGAS). Foram avaliados os polimorfismos ADRA2A MspI, DBH TaqI e HhaI e NET1 BslI. Suas associações às medidas clínicas descritas foram analisadas através do método da análise de variância (ANOVA) para medidas repetidas ou através do modelo de efeitos mistos. Foi avaliada ainda a associação da interação entre os polimorfismos DBH TaqI, DBH HhaI e NET1 BslI e a redução dos sintomas através da ANOVA. Resultados Foram incluídos nas análises 106 indivíduos. Foi detectado um efeito significativo da interação entre a presença do alelo G no polimosfismo ADRA2A MspI e o tratamento com MFD ao longo do tempo sobre os sintomas de desatenção após 1 mês (n=106; F1,104 =8.51; P=0.004) e 3 meses (n=106; F2,198 =4.30; P=0.015) de tratamento. Não houve associação entre este polimorfismo e os demais desfechos avaliados. Paradoxalmente, indivíduos homozigotos para o alelo A2 no polimorfismo DBH TaqI apresentaram menor redução dos sintomas de hiperatividade-impulsividade após 1 mês (n=83; F=7.13; P=0.009) e maior redução destes sintomas após 3 meses (n=80; F=3.01; P=0.05) de tratamento com MFD do que indivíduos sem este genótipo. Não houve associação entre este polimorfismo e os demais desfechos avaliados. Não foram detectadas associações significativas dos polimorfismos DBH HhaI e NET1 BslI e melhora de sintomas, melhora do funcionamento global ou ocorrência de efeitos adversos durante o tratamento com MFD (P>0.05). Não foi demonstrado efeito da interação entre os polimorfismos avaliados sobre a resposta ao tratamento com MFD (P>0.05). Conclusão Este estudo demonstrou de forma consistente a participação do polimorfismo MspI do gene ADRA2A na redução de sintomas de desatenção com o tratamento com MFD durante o período de acompanhamento. As evidências clínicas encontradas corroboram dados bioquímicos, neurobiológicos e farmacológicos existentes e indicam a necessidade de mais estudos sobre a participação do sistema noradrenérgico no mecanismo de ação do MFD. Esforços conjuntos entre os diversos grupos de pesquisa devem ser postos em prática para que novas metodologias possam ser empregadas no tratamento do TDAH.

Uso da farmacogenética cardiovascular na análise e prevenção de doenças cardiovasculares e classificação em haplogrupos pelo cromossomo Y e DNA mitocondrial

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Farmacogenética em toxicologia forense : estudo do gene CYP2D6 em amostras post mortem com tramadol

Tese de mestrado, Medicina Legal e Ciências Forenses, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2016

Estudio genético HLA en poblaciones iraníes: epidemiología, antropología y farmacogenética

The HLA system is the most polymorphic genetic system described in humans. It consists of several closely linked loci encoding cell surface glycoproteins whose best known function is activating immune system response through antigenic presentation. New loci and new alleles have been described since the discovery of this genetic system and the presently available DNA typing and sequencing of these new alleles have increased the variety of HLA allelism. Due to the fact that HLA gene frequencies have a large degree of variability and a remarkable geographical correlation, HLA genes are an important and useful tool to infer genetic background and ethnical composition of modern human populations and also for tracing migration of ancient ones. In addition, certain combinations of contiguous alleles due to the strong linkage disequilibrium between HLA neighbouring loci show a characteristic frequency or are distinctive in many present day populations. Thus, HLA genetic system is a unique tool for studying the origin of relatively isolated groups, like Turkmen, Azeri and Kurd people, the populations under study, living in North Iran, in the surrounding area of Caspian Sea. Finally, HLA polymorphism is crucial for the compatibility between donor and receptor in organ transplantation and several HLA alleles have been linked to diseases and to response to drug treatments, which accomplishes relationships of certain variants with different pathologies treatment including AIDS. This is important in personalized treatments design. Turkmen could be descendants of Oghuz tribes from Seljuq branch coming from Transoxiana region (Central Asia) contemporarily to the foundation of the Seljuk Empire in 10th century AD. Conversely, this people could belong to another group within the Oghuz, arriving to Iran five centuries later. Migrations of this people were initially developed peacefully, being vassals of the Safavid Empire, and later by violent raids. They speak a language belonging to the Turkish-Oghuz group. In Iran, Turkmen live in Golestan province, mainly in Türkmensähra (“Turkmen plain”) area and amount 1.5 million people (2% of Iranian population). Most of this people are Sunni Muslims...

Farmacogenómica e Ensaios Clínicos

Aproximadamente 40% da metabolização de fármacos pelas enzimas P450 é catalisada por enzimas polimórficas que podem conduzir a metabolismo nulo, diminuido (qualitativa ou quantitativamente) ou aumentado. O recente desenvolvimento da tecnologia de matrizes de oligonucleótidos em microchips para detecção dum elevado número de mutações nos genes pode ser útil na selecção e posologia de medicamentos mais adequados ao perfil genético dos doentes. Contudo, antes da aplicação na prática clínica destes progressos é necessário testar a validação dos pressupostos mediante a realização de ensaios clínicos. No âmbito da terapêutica medicamentosa os ensaios clínicos continuam a ser o suporte da medicina baseada na evidência. Por consequência, sempre que justificado, a investigação e desenvolvimento de novos medicamentos deve incluir a informação farmacogenómica obtida dos estudos pré-clínicos (in vitro, in vivo e in silico) de modo a que os ensaios clínicos possam confirmar a relação entre o perfil genético dos doentes e a respectiva resposta terapêutica.

Metabolismo de las Purinas y Pirimidinas: Errores hereditarios primarios y alteraciones secundarias en otros defectos genéticos

En este trabajo se propuso el estudio de los desórdenes genéticos en el metabolismo de las purinas (Pu) y pirimidinas (Pi), debido a que dentro del amplio espectro de enfermedades metabólicas hereditarias (EMH) que fueron identificándose en nuestro medio no se incluían estas entidades, probablemente por el desconocimiento de su existencia y también por la carencia de la metodología necesaria para su pesquisa. Hasta el presente fueron identificados veintitrés defectos hereditarios que involucran las enzimas esenciales del metabolismo de las Pu y Pi, diecisiete de ellos asociados con serias consecuencias clínicas; los sistemas frecuentemente afectados son: inmunológico, hematológico, neurológico y renal. Defectos enzimáticos en este metabolismo, como por ejemplo el de la enzima Tiopurina S-metiltransferasa (TPMT), pueden provocar también intolerancia al tratamiento de diversas enfermedades con drogas análogas a las Pu y Pi. Los principios de identificación de los desórdenes de las Pu y Pi comprenden la investigación del producto del gen anormal, es decir esencialmente la aplicación de la genética bioquímica que estudia: a) el defecto genético evaluando la consecuencia del bloqueo de la vía metabólica normal por deficiencia de los productos o por acumulación de los precursores de estos metabolitos; b) la actividad enzimática específica, la cual puede presentar una deficiencia total, parcial o sobreactividad. Además se puede aplicar la genética molecular, es decir la investigación de las mutaciones responsables del defecto metabólico de utilidad para la confirmación diagnóstica y para establecer correlaciones genotipo-fenotipo. El estudio abarcó tres áreas estrictamente relacionadas con el tópico central, el metabolismo de las Pu y Pi, y concatenadas en sus objetivos específicos: I. Investigación de las enfermedades genéticas de las Pu y Pi. Objetivo: - Reconocer las EMH-PuPi a través de un protocolo selectivo que permita definir las alteraciones bioquímicas, enzimáticas y moleculares en pacientes presuntos de padecer estos defectos. II. Investigación del polimorfismo genético de la TPMT en la población argentina. Objetivo: - Investigar el polimorfismo genético de la TPMT, fenotipo bioquímico (actividad enzimática) - genotipo (mutaciones), en la población argentina debido a que esta enzima es un excelente ejemplo del potencial impacto de la farmacogenética en medicina. II. Investigación de posibles mecanismos de excitotoxicidad y deficiencia energética en pacientes con diferentes EMH mediante el análisis de bases y nucleósidos en el LCR. Objetivo: - Establecer posibles interacciones entre otras vías comprometidas con la del metabolismo de las Pu y Pi en EMH de exacta nosología.

Implicações farmacogenéticas de polimorfismos da eNOS para drogas de ação cardiovascular

A farmacogenética é um dos campos mais promissores da medicina. A conclusão do Projeto Genoma permitiu que esse campo começasse a descobrir fatores complexos modulando a resposta às drogas, e novas tecnologias estão a poucos passos de permitir uma grande expansão da área. As doenças cardiovasculares estão atualmente entre as maiores causas de internações hospitalares e morte, e têm sido alvo de grande parte dos estudos genéticos de doenças complexas. Paralelamente à identificação de marcadores de suscetibilidade à doença, é necessária a investigação de como perfis genéticos diferentes podem alterar respostas aos fármacos atualmente empregados. O sistema biológico que controla a produção endotelial do óxido nítrico tem sido um dos grandes alvos nas respostas farmacológicas aos fármacos usados na terapia de doenças cardiovasculares. Esta revisão tem como objetivo abordar os conhecimentos correntes da interação entre as variações genéticas da eNOS e as respostas farmacológicas aos fármacos empregados no sistema cardiovascular.

Genetics and molecular epidemiology of multiple myeloma: the rationale for the IMMEnSE consortium (review).

There is strong evidence suggesting the presence of a genetic component in the aetiology of multiple myeloma (MM). However no genetic risk factors have been unequivocally established so far. To further our understanding of the genetic determinants of MM risk, a promising strategy is to collect a large set of patients in a consortium, as successfully done for other cancers. In this article, we review the main findings in the genetic susceptibility and pharmacogenetics of MM and present the strategy of the IMMEnSE (International Multiple Myeloma rESEarch) consortium in contributing to determine the role of genetic variation in pharmacogenetics and in MM risk.

Liver safety assessment: required data elements and best practices for data collection and standardization in clinical trials.

A workshop was convened to discuss best practices for the assessment of drug-induced liver injury (DILI) in clinical trials. In a breakout session, workshop attendees discussed necessary data elements and standards for the accurate measurement of DILI risk associated with new therapeutic agents in clinical trials. There was agreement that in order to achieve this goal the systematic acquisition of protocol-specified clinical measures and lab specimens from all study subjects is crucial. In addition, standard DILI terms that address the diverse clinical and pathologic signatures of DILI were considered essential. There was a strong consensus that clinical and lab analyses necessary for the evaluation of cases of acute liver injury should be consistent with the US Food and Drug Administration (FDA) guidance on pre-marketing risk assessment of DILI in clinical trials issued in 2009. A recommendation that liver injury case review and management be guided by clinicians with hepatologic expertise was made. Of note, there was agreement that emerging DILI signals should prompt the systematic collection of candidate pharmacogenomic, proteomic and/or metabonomic biomarkers from all study subjects. The use of emerging standardized clinical terminology, CRFs and graphic tools for data review to enable harmonization across clinical trials was strongly encouraged. Many of the recommendations made in the breakout session are in alignment with those made in the other parallel sessions on methodology to assess clinical liver safety data, causality assessment for suspected DILI, and liver safety assessment in special populations (hepatitis B, C, and oncology trials). Nonetheless, a few outstanding issues remain for future consideration.

Generation of biological association networks: A novel strategy to detect new targets in cancer therapy

The aim of this work was to design a novel strategy to detect new targets for anticancer treatments. The rationale was to build Biological Association Networks from differentially expressed genes in drug-resistant cells to identify important nodes within the Networks. These nodes may represent putative targets to attack in cancer therapy, as a way to destabilize the gene network developed by the resistant cells to escape from the drug pressure. As a model we used cells resistant to methotrexate (MTX), an inhibitor of DHFR. Selected node-genes were analyzed at the transcriptional level and from a genotypic point of view. In colon cancer cells, DHFR, the AKR1 family, PKC¿, S100A4, DKK1, and CAV1 were overexpressed while E-cadherin was lost. In breast cancer cells, the UGT1A family was overexpressed, whereas EEF1A1 was overexpressed in pancreatic cells. Interference RNAs directed against these targets sensitized cells towards MTX.

Networking of differentially expressed genes in human cancer cells resistant to methotrexate

BACKGROUND: The need for an integrated view of data obtained from high-throughput technologies gave rise to network analyses. These are especially useful to rationalize how external perturbations propagate through the expression of genes. To address this issue in the case of drug resistance, we constructed biological association networks of genes differentially expressed in cell lines resistant to methotrexate (MTX). METHODS: Seven cell lines representative of different types of cancer, including colon cancer (HT29 and Caco2), breast cancer (MCF-7 and MDA-MB-468), pancreatic cancer (MIA PaCa-2), erythroblastic leukemia (K562) and osteosarcoma (Saos-2), were used. The differential expression pattern between sensitive and MTX-resistant cells was determined by whole human genome microarrays and analyzed with the GeneSpring GX software package. Genes deregulated in common between the different cancer cell lines served to generate biological association networks using the Pathway Architect software. RESULTS: Dikkopf homolog-1 (DKK1) is a highly interconnected node in the network generated with genes in common between the two colon cancer cell lines, and functional validations of this target using small interfering RNAs (siRNAs) showed a chemosensitization toward MTX. Members of the UDP-glucuronosyltransferase 1A (UGT1A) family formed a network of genes differentially expressed in the two breast cancer cell lines. siRNA treatment against UGT1A also showed an increase in MTX sensitivity. Eukaryotic translation elongation factor 1 alpha 1 (EEF1A1) was overexpressed among the pancreatic cancer, leukemia and osteosarcoma cell lines, and siRNA treatment against EEF1A1 produced a chemosensitization toward MTX. CONCLUSIONS: Biological association networks identified DKK1, UGT1As and EEF1A1 as important gene nodes in MTX-resistance. Treatments using siRNA technology against these three genes showed chemosensitization toward MTX.

Satisfaction survey with DNA cards method to collect genetic samples for pharmacogenetics studies

Background: Pharmacogenetic studies are essential in understanding the interindividual variability of drug responses. DNA sample collection for genotyping is a critical step in genetic studies. A method using dried blood samples from finger-puncture, collected on DNA-cards, has been described as an alternative to the usual venepuncture technique. The purpose of this study is to evaluate the implementation of the DNA cards method in a multicentre clinical trial, and to assess the degree of investigators' satisfaction and the acceptance of the patients perceived by the investigators.Methods: Blood samples were collected on DNA-cards. The quality and quantity of DNA recovered were analyzed. Investigators were questioned regarding their general interest, previous experience, safety issues, preferences and perceived patient satisfaction. Results: 151 patients' blood samples were collected. Genotyping of GST polymorphisms was achieved in all samples (100%). 28 investigators completed the survey. Investigators perceived patient satisfaction as very good (60.7%) or good (39.3%), without reluctance to finger puncture. Investigators preferred this method, which was considered safer and better than the usual methods. All investigators would recommend using it in future genetic studies. Conclusion: Within the clinical trial setting, the DNA-cards method was very well accepted by investigators and patients (in perception of investigators), and was preferred to conventional methods due to its ease of use and safety.

Networking of differentially expressed genes in human cancer cells resistant to methotrexate

BACKGROUND: The need for an integrated view of data obtained from high-throughput technologies gave rise to network analyses. These are especially useful to rationalize how external perturbations propagate through the expression of genes. To address this issue in the case of drug resistance, we constructed biological association networks of genes differentially expressed in cell lines resistant to methotrexate (MTX). METHODS: Seven cell lines representative of different types of cancer, including colon cancer (HT29 and Caco2), breast cancer (MCF-7 and MDA-MB-468), pancreatic cancer (MIA PaCa-2), erythroblastic leukemia (K562) and osteosarcoma (Saos-2), were used. The differential expression pattern between sensitive and MTX-resistant cells was determined by whole human genome microarrays and analyzed with the GeneSpring GX software package. Genes deregulated in common between the different cancer cell lines served to generate biological association networks using the Pathway Architect software. RESULTS: Dikkopf homolog-1 (DKK1) is a highly interconnected node in the network generated with genes in common between the two colon cancer cell lines, and functional validations of this target using small interfering RNAs (siRNAs) showed a chemosensitization toward MTX. Members of the UDP-glucuronosyltransferase 1A (UGT1A) family formed a network of genes differentially expressed in the two breast cancer cell lines. siRNA treatment against UGT1A also showed an increase in MTX sensitivity. Eukaryotic translation elongation factor 1 alpha 1 (EEF1A1) was overexpressed among the pancreatic cancer, leukemia and osteosarcoma cell lines, and siRNA treatment against EEF1A1 produced a chemosensitization toward MTX. CONCLUSIONS: Biological association networks identified DKK1, UGT1As and EEF1A1 as important gene nodes in MTX-resistance. Treatments using siRNA technology against these three genes showed chemosensitization toward MTX.