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

•Área que estuda a contribuição da constituição

genética na variação à resposta a drogas

.

Farmacologia + Genética

O efeito de uma droga em diferentes pessoas raramente

é igual. Pacientes tomando uma dose padronizada de

determinado medicamento podem:

Não responder Responder

parcialmente _{Responder ao} medicamento

Resposta ao fármaco pode ser influenciadas por

diversos fatores

•Genética: 20 a 95% da variação na biodisponibilidade do medicamento e em seus efeitos (Kerb et al., 2006).

Contribuição genética na variação da resposta

a um fármaco

•Estados Unidos: 2.000.000 de hospitalizações e 100.000 mortes por ano - reações adversas a medicamentos.

• ~ 4% de todos os novos medicamentos lançados são retirados do mercado devido às reações adversas.

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.

•Hemólise causada por antimalárico em soldados

afro-americanos (G6PD).

•Efeito

prolongado

da

succinilcolina

–

relaxante

muscular - em certos pacientes

(BChE).

•Início - década de 50

Deficiência de G6PD

•A deficiência em Glucose-6-fosfato desidrogenase (G6PD) é uma doença hereditária recessiva ligada ao cromossomo X.

•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.

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

•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 de G6PD

•Deficiência da G6PD é comum em Afrodescendentes e rara em Euro descendentes.

Nome Variante Atividade Distribuição

GdA Normal África GdB Normal Mundial GdA- 8 – 2% África

GdMed < 5% Irã, Iraque,Paquistão, Grécia

Deficiência de G6PD

•Brasil: GdA-

-Afrodescendentes de diferentes regiões do país: 10%

-Euro-descendentes: 2%.

•Encontrada: no plasma, músculo liso, pâncreas, adipócitos, pele, cérebro e coração.

•Síntese hepática e ampla distribuição no organismo.

Enzima butirilcolinesterase (BChE)

•Codificada – gene BCHE - 3q26.1-q26.2

EXON 1

167 pb

149 pb 1525 pb 603 pb

Enzima butirilcolinesterase (BChE)

• Em algumas pessoas: efeito prolongado – paralisia

muscular e apnéia respiratória

•Metaboliza a

Succinilcolina

: relaxante

muscular - efeito passageiro.

Enzima butirilcolinesterase (BChE)

Succinilcolina

Colina + ácido succínico



•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

• Friedrich Vogel - 1952: 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.

Início da Farmacogenética

•Werner Kalow, da Universidade de

Toronto - 1962: livro “Pharmacogenetics

- Heredity and the Response to Drugs”.

Como os Fármacos atuam

•Após administrado: absorvido e distribuído até seu sítio

de ação, onde produz a resposta farmacológica e é então

excretado.

•Quando o medicamento é administrado, ele passa pelos

processos de:

Como os Fármacos atuam

-

Farmacocinética

: envolve os processos de

absorção,

distribuição,

biotransformação

e

eliminação.

-

Farmacodinâmica

:

envolve

a

interação do fármaco com o alvo,

através de um receptor.

•Polimorfismos genéticos

- associados a diferenças

individuais na eficácia e toxicidade de muitos

medicamentos:

•Enzimas metabolizadoras

•Transportadoras e

•Receptoras de drogas

Polimorfismos que Afetam

Enzimas Metabolizadoras

Metabolismo dos medicamentos

-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.

-Alterações químicas transformando o medicamento em

compostos inativos ou ativos.

•Catalisado por enzimas da superfamília das enzimas do

Citocromo P450 (CYPs)

, Flavinas monoxigenadas

(FMOs) e Epoxis hidrolases (EHs)

Metabolismo de fase 1

•Introdução de grupos funcionais (-OH, -COOH, -SH, -O-

ou NH

)

•Inativação de fármacos,

•Ativação de fármacos - moléculas originalmente

inativa tornem-se ativas -

pró fármacos

.

•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)

Metabolismo de Medicamentos

Genes mais Estudados

Metabolismo Fase I

CYP1A1

CYP2E1

CYP2D6

GSTM1

GSTT1

GSTP1

Metabolismo Fase II

Metabolismo de fase 1 -

Superfamília Citocromo

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

0% 20% 40% 60% 80% 100% CYPs Outras

•Responsável pelo metabolismo de cerca de 60% dos 200 medicamentos mais prescritos nos EUA.

•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.

• A variação na atividade da CYP2D6 resulta de mutações: -SNPs

-Deleção do gene

-Múltiplas cópias do gene.

•O gene CYP2D6 (22q13.1) codifica a enzima CYP2D6 - 9 exons e 4378 pb.

Enzima CYP2D6

•Altamente polimórfico: mais de 90 alelos •Tecidos de expressão: pulmão e fígado

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

-10% Europeus; -2% Asiáticos -19% Africanos

•Fenótipos: desde a completa deficiência até metabolismo ultra-rápido.

•Os efeitos das variantes enzimáticas dependem do medicamento e das variantes alélicas envolvidas

Enzima CYP2D6

•Variação étnica - Fenótipo Lento - Média de todos os alelos de metabolismo lento:

Enzima CYP2D6 e Metabolismo da

Debrisoquina

•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 •Debrisoquina: droga anti-hipertensiva

•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

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.

Brasil (Rio Grande do Sul) – Metabolizadores Lentos - Alelo CYP2D6*4: 13,2% - splicing

-Alelos CYP2D6*3: 1,1% - deleção completa -Metabolizadores lentos/intermediários

-Metabolizadores normais -Metabolizadores ultra rápidos

Enzima CYP2D6 e Metabolismo da

Debrisoquina

Sem o efeito desejado do

medicamento anti-hipertensivo em doses usuais

Maior toxicidade – reações adversas

Enzima CYP2D6 e Metabolismo da

Debrisoquina

Gene CYP2D6 e Metabolismo da

Debrisoquina

Lento Intermediário Extensívo Ultra Rápido

Dose Padrão

Ajuste baseado no genótipo

• 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

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.

Enzima CYP2D6 e Metabolismo da

Codeína

Metabolismo de fase 2 -

Família Glutationa

S-transferases (GST)

Família Glutationa S-transferases (GST)

•

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.

•Enzima que atua no metabolismo de fase 2 - tornando

os metabólitos hidrofílicos e passíveis de

excreção

e

-Existem pelo menos 20 GSTs em humanos

•Dentre as enzimas GSTs mais conhecidas estão as GSTM1 e

GSTT1

•Enzima GSTM1 - gene GSTM1: polimórfico na população humana

-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

•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.

Polimorfismos que

Afetam Transportadores

de Medicamentos

•Localizadas principalmente - células intestinais, hepáticas e no epitélio renal

•Responsáveis pela absorção, biodisponibilidade e eliminação de vários medicamentos

TRANSPORTADORES DE

MEDICAMENTOS

•Moléculas transportadoras de medicamentos são proteínas transmembrânicas.

•A glicoproteína-P (GpP) - gene ABCA1 - muito estudada por ser um transportador de vários medicamentos.

-Polimorfismos:

•+ 28 variantes genéticos no gene ABCA1

•SNP no exon 21 (G2677T)

•SNP no exon 26 (C3435T)

Glicoproteína-P (GpP)

Interesse particular porque afetam a expressão e a

conformação, afetando sua afinidade pelo substrato

•Todos os inibidores de protease utilizados no tratamento do HIV são substratos da glicoproteína-P.

Glicoproteína-P (GpP)

•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.

• 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

Polimorfismos que

Afetam Receptores

•Genes que codificam receptores também apresentam polimorfismos.

•Receptores: proteínas ou glicoproteínas - membrana plasmática, membrana das organelas e no citoplasma.

•A união de uma molécula sinalizadora (fármaco) a seus receptores específicos

•Canais de sódio SCN1 e os Receptores Adrenérgicos apresentam importância quanto a resposta a medicamentos

POLIMORFISMOS QUE AFETAM

RECEPTORES

desencadeia uma série de reações no interior das células (resposta ao fármaco).

•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.

Receptores Adrenérgicos

•Receptores adrenérgicos são alvos da adrenalina e noradrenalina e interagem com vários medicamentos.

•Isoproterenol - tratamento da asma e bronquite relaxando as vias aéreas permitindo fluxo maior de ar.

Perspectivas Futuras e

Considerações Finais

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

A REFARGEN é uma iniciativa de pesquisadores brasileiros

com o objetivo principal de promover o estudo da farmacogenética/farmacogenômica na população brasileira.

http://www.refargen.org.br/

PERPECTIVAS FUTURAS E

CONSIDERAÇÕES FINAIS

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.