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Farmacogenètica i medicació antipsicòtica
Dpt. Anatomia Patológica, Farmacología y MicrobiologiaFacultad de Medicina
Universidad de Barcelona
Centro Investigación Biomédica en Red de Salud Mental (CIBER-SAM)Servicio Psiquiatría, Hospital Clínico y Provincial de Barcelona
Dra Amàlia Lafuente Fló
SÍNTOMAS POSITIVOS
VÍA MESOLÍMBICA
BLOQUEO D2
EPS
VÍA NIGROESTRIATAL
BLOQUEO D2 >80%
MecanismoAcción
Antipsicóticos
60-65%
Tipos de efectos adversos de AP
AP Típicos
0
10
20
30
40
50
60
70
80
EPSHiperprolac
Obesidad
DiabetesHiperlip
Sedación
Cardiov
%
50-75%
35-45%
0-3% 0-3% 0-3% 0-3%
1-15%
AP Atípicos
0
10
20
30
40
50
60
70
80
EPSHiperprolaObesid
adDiabetes
H iperlipSedació
nCard
iov
% 3-30% 15-30%
7-40%
2-20% 2-20% 5-20% 3-20%
EPS inducidos por los AP
54%24%
18%
2%
2%
BradicinesiaDistoníaRigidezTemblorDiscinesia
Receptor Haloperidol Risperidona Clozapina
D2 1.4 2.2 130
5-HT2A
5-HT1A
120
3600
0.29
210
8.9
140
Afinidad fármacos antipsicóticos por los receptores (Ki )
(Ki , constante de inhibición nM)
OCUPACIÓN RECEPTORES D2 ESTRIATALES
N=6
N=6
N=6
N=12
N=5
N=3
N=4
0 20 40 60 80 100
% Ocupación receptor D2
Haloperidol, 13 mg/d
Risperidona, 8 mg/d
Zotepina, 225 mg/d
Risperidona, 3 mg/d
Quetiapina, 600 mg/d
Clozapina, 475 mg/d
Olanzapina, 18 mg/d
88
75
73
73
64
26
26EPS
Farmacogenética : herramienta predictiva
manejo Eficaz y seguro de
fármacos
Risperidona
Olanzapina
Ziprasidona
Amisulpiride
seguro
FARMACOGENETICA EFECTOS EXTRAPIRAMIDALES PRODUCIDOS POR ANTIPSICÓTICOS
Farmacogenética:
Estudios de asociacióncasos y controles
Genes candidatosCredibilidad biológica/patogénica
Genome Wide Association GWAsSNPs-- marcadores (Tagg SNPs)en todo genoma
Copy Number Variation
Exploración
CANDIDATE GENESSTRATEGIES FOR SNPs SELECTION
HapMap
Candidate Gens/Biological credibility
Linkage Desequilibrium LD
Rápida exploraciónzonas amplias genes
Individual Selection
Candidate Gens/Biological credibility
Functionality
Frequency
Previous Literature
Lenta exploraciónde polimorfismos puntuales
DA
AP
DRD2DRD3
CYP2D6
CYP1A2
CITOCROMO
COMT
ECA
Credibilidad biológica de genes candidatos
Subst PMAOB
DAT
TÉCNICAMENTE ES MAS DIFICIL OBTENER UN FENOTIPO DE CALIDAD (homogéneo)
QUE UN GENOTIPO
ESTUDIOS ASOCIACIÓN CASOS Y CONTROLES
Genotipo Predefinido como riesgo
Fenotipo :Efecto adverso o resistencia tratamiento
Homogeneidad tratamientos farmacológicos
Homogeneidad hábitos tóxicos
EPS NO EPS
Limitaciones de los Estudios de Farmacogenética
Reclutamiento
Clinical antipsychotic Trials of Intervention Effectiveness (CATIE trial)
Phase I; n=1460 patients randomly assigned to doble blind treatment
n=641 DNA
Ethnic variabilityDrug and dosage
variability
Phenotype variability
29% África
59% Caucásicos
12% Otros
mg/day NOlanzapine 7.5-30 141Pherphenazine 8-32 112
Quetiapine 200-800 140Risperidone 1.5-6 142
Ziprasidone 40-160 106
Working memory
Letter/Number sequencing
FAS change
Categories
Digit symbol
WCST
Mazes
Verbal
PC1
PANSS
Weight gain
Discontinuation
Porqué es crítica n?
Polimorfismo DATG248T
Genotipo riesgo TT 1% población
Olanzapina n 141Respondedores 100No respondedores 40
Seran n insuficientes
Cases(EPS)
N 80
Sex (M/F) 43/37
Age 32.4±13†
Diagnosis
Schizophrenia and related disorders‡ 51/80
Bipolar Disorders 22/79
Other Diagnoses§ 7/79
† p=0.01 ‡ Related disorders include schizoaffective disorders, acute psychotic disorders, delusional (paranoid) disorder, schizotypal disorder. § Other diagnoses include personality disorder, psychotic depression, behavior disorder, mild cognitive impairment, and obsessive-compulsive disorder.
Controls(No EPS)
188
104/84
37.6±16
145/188
20/188
23/188
Diversidad AP Casos (n=79) Controles (n=188)
Risperidona 47 (60%) 83 (44%)Haloperidol 13 (16%) 9 (4%)Clozapina 1 (1%) 24 (12%)Amisulpride 3 (3%) 1 (0.5%)Olanzapina 3 (3%) 32 (16%)Zuclopentixol 5 (6%) 1 (0.5%)Ziprasidona 4 (5%) 10 (5%)Quetiapina 1 (1%) 24 (12%)LAIR 1 (1%) 1 (0.5%)Trifluoperazina 0 (0%) 1 (0.5%)
B) EPS No EPSLow Dose 149.1 +45 (n=11;
14%)162.7+48 (n=58;
31%))Medium Dose 295.7+30 (n=36;
47%)290.7 +33 (n=69;
37%)High Dose 564.3+158 (n=29;
38%)547.1+147 (n=57;
30%)Total 2 377.0+185 (n=76) 329.8+178 (n=184)Missing3 5 5
Correcciones: Cálculo Equivalentes de Clorpromacina
HOMOGENEIDAD DE DOSIS
Clorpromacine equivalents calculation
OR CI P
Medium 3.1 1.4-6.8 0.004
High 2.9 1.3-6.6 0.009
AP potenciaAP-EPS
Casos (n=79) Controles (n=188)
Risperidona 2 47 (60%) 83 (44%)Haloperidol 3 13 (16%) 9 (4%)Clozapina 1 1 (1%) 24 (12%)Amisulpride 2 3 (3%) 1 (0.5%)Olanzapina 1 3 (3%) 32 (16%)Zuclopentixol 2 5 (6%) 1 (0.5%)Ziprasidona 1 4 (5%) 10 (5%)Quetiapina 1 1 (1%) 24 (12%)LAIR 2 1 (1%) 1 (0.5%)Trifluoperazina 3 0 (0%) 1 (0.5%)
Distribución en casos y controles de los distintos AP usados y sus potencias AP-EPS
Potencia-EPS1 BAJA2 MEDIA3 ALTA
C) AP-EPS-Potency_________________________________________________________________________________________
EPS n=79n/N (%)
No EPS n=188 n/N (%)
OR CI p
Low 9/78 (11.5) 90/186 (48.4)
Medium 56/78 (71.7) 86/186 (46.2) 6.4 2.9-13.7 0.000
High 13/78 (16.6) 10/186 (5.3) 13 4.4-37.9 0.000
REGRESIÓN LOGÍSTICA
Variable principal genotipo de riesgo
AJUSTANDO por co-variables
Que puedan influir en el estatus fenotipo
Estudios de AsociaciónEstadistica
CORRECCIONES cuando se estudia más de un
Polimorfismo (“multiple testing”):
•Bonferroni p=0,05 / nº SNPs
•Permutaciones
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
OR
EPS
DRD2 Taq
IADRD2 T
aqIB
DRD2 141
C Ins/D
elDRD3 S
erGly
COMT G15
8ACOMT -2
78A/G
DAT*9
DAT*10
DAT -67
A/TMAOB A6
44G
MAOA*3RMAOA*4R
MAOA 941T
>GACE I
/DCYP2
D6*3
CYP2D6*
4CYP2
D6*6
CYP2D6 P
M
* * *Psychiatry Res., 2007
CEPP, 2008
Schizophrenia Res., 2007
Psychiatry Res., 2009
<2008
Resultats EPS
Lafuente et al., Psychiatry Research 2008
HH LH LL L Allele
25
54,8
20,2
47,6
38,845
16,2
38,7
0
10
20
30
40
50
60
%
COMT G158A
CasesControls
Ajustado por edad, potencia AP y dosis APAA AG GG COMTG
37,843,1
19,1
40,646,3
36,2
17,5
35,6
05
101520253035
40
4550
%
COMT A-278G
CasesControls
COMTG158A OR CI P
COMTLL 0.4 0.2-1.3 0.1
COMTLH 0.4 0.2-0.9 0.044
COMTL Allele 0.6 0.4-1 0.07
COMTA-278G OR CI P
GG 0.9 0.4-2.1 0.8
AG 0.6 0.3-1.3 0.2
G Allele 0.8 0.6-1.3 0.5
OR IC pCOMTHL
COMTLL
Alelo L
0.71
0.9
0.3-1.90.3-3.30.5-1.7
0.90.50.9
OR IC pCOMTHL
COMTLL
Alelo L
0.20.090.3
0-1.30-0.6
0.1-0.8
0.10.010.01
HH LH LL L Allele
19
56
25
46
21
48
31
45
0
10
20
30
40
50
60
%
COMT G158A Schizophrenia
Cases N=51Controls N=145
Esquizofrenia
Ajustado por edad, potencia AP y dosis AP
HH LH LL L Allele
3545
55 57
9
36
2027
0
10
20
30
40
50
60
%
COMT G158A Bipolar Disorder
Cases N=22Controls N=20
Trastorno Bipolar
Lafuente et al., Psychiatry Research 2008
COMT haplotypes frequency and haplotype specific p-values.
COMT alleles All Schizophrenia Bipolar Disorders
A-278G G158A No-EPS EPS P1 No-EPS EPS P1 No-EPS EPS P1
A G 39.3 48.3 0.042 40.3 46.5 0.23 31.1 53.7 0.033
A A 19.7 15.9 0.29 19.8 21.0 0.78 18.9 1.1 0.0064
G G 13.1 12.2 0.77 13.3 8.5 0.16 11.4 22.5 0.18
G A 27.9 23.6 0.29 24.0 24.0 0.57 38.6 22.7 0.09
1Haplotype-specific P-values 2permuted P-value 0.12 3permuted P-value 0.09 4permuted P-value 0.01
Credibilidad Biológica
DA
AP
COMT
DA
AP
COMT
ESQUIZOFRENIA TRANSTORNO BIPOLAR
CYP2D8 CYP2D7
5.1 Kb (CYP2D6 *3, *4, *6)
CYP2D6*5 (Delección gen)
CYP2D6
PM: 4 polimorfismos
PM: Afectación 2 alelos
*1/*6 5.42 1.13-18.00 0.0000001 0.003
*4/*4 4.13 1.01-16.00 0.0000004 0.01
CYP2D6 OR CI p p†
Crescenti et al., Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology 2008
*1/*1 *1/*3 *1/*4 *1/*5 *1/*6 *3/*4 *4/*4 *4/*5 *4/*6
57
3
32
2 1 1 2 1 1
65
1
19
0 30
11
0 0
0
10
20
30
40
50
60
70
%
CYP2D6 Genotypes
CasesControls
Ajustado por edad, potencia AP y dosis AP
EMIM
PM
57
38
4
64
24
110
10
20
30
40
50
60
70
%
CYP2D6 Phenotypes
CasesControls
EM
IM 0.64 0.61-1.20 0.1
PM 2.91 0.93-9.15 0.07
CYP2D6 OR CI p
Ajustado por edad, potencia AP y dosis AP
Crescenti et al., Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology 2008
CYP2D6 phenotypes
AP CYP2D6Risperidona ++Haloperidol ++Clozapina +Amisulpride -?Olanzapina +Zuclopentixol +Ziprasidona -Quetiapina +LAIR +Trifluoperazina -?
++: CYP2D6 es el enzima principal en el metabolismo;
+: CYP2D6 participa en el metabolismo;
-: AP metabolizado por otros enzimas distintos a CYP2D6;
?: metabolismo desconocido
La Farmacogenética en la práctica clínica
Perphe
nazin
a
Olanza
pina
Zuclop
enthi
xol
Ariprip
azol
Halope
ridol
PMIM
EMUM0
50
100
150
200
Dos
is m
g/di
a
CYP2D6
Ingelman-Sundberg, Pharmacogenomics J., 2004
CANDIDATE GENESSTRATEGIES FOR SNPs SELECTION
HapMap
Candidate Gens
Linkage Desequilibrium LD
Rápida exploraciónzonas amplias genes
Individual Selection
Candidate Gens
Functionality
Frequency
Previous Literature
Lenta exploraciónde polimorfismos puntuales
ACE COMT DAT DRD2 DRD3 MAOA MAOB
rs4459609rs4316rs4343
rs4461142rs4267385
rs737864rs4818
rs4646316rs9332377rs165849rs2518823rs887199rs2239395
rs4975636rs27072
rs11564772rs6347
rs27048rs37022
rs2975292rs2735917rs11564758rs10052016rs460700rs420422rs2550956rs3756450
rs12422191rs2234689rs2734841rs1124491rs2440390rs17115583rs11214606rs17529477rs4245147rs7131056rs11214613rs12364283rs10891556
rs4646996rs3773679rs3773678rs2630349rs167771rs167770
rs11706283rs16822416
rs6280rs324026
rs1800828rs9813633
rs5906957rs3027392
rs6323rs5905859rs3027401
rs12843533rs6609257rs3027415
rs1799836rs3027448rs3027450rs2311013rs6651806rs12851487rs5905512rs1181252rs1183035
htSNPs and haplotypes
2008
2008
Gasso et al., Pharmacogenomics J 2009
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
-log(
p)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
-log(
p)
htSNPs and haplotypes in EPS study
All antipsychotics Risperidone treated group
0.05
0.0007
P DISTRIBUTION (-log)
0,05
rs167771
* *
*
* *
2009
DRD3
Gasso et al., Eur Neuropsychopharmacol. 2010haplotipos
Table 2. DRD3 dbSNPs detected after resequencing, and allele frequency andassociation analysis was performed.
ID SNPsAlleles Cases Controls OR (95% CI) p-value a, b
rs9828046 A/G 0.61 0.59 1.2 (0.4-5.2) 0.26
rs2134655 C/T 0.26 0.26 1.0 (1.0-1.0) 0.61
rs3732783 A/G 0.07 0.06 1.3 (0.1-4.1) 0.07
rs6280 T/C 0.67 0.65 1.4 (0.4-3.3) 0.67
rs324026 T/C 0.66 0.63 1.2 (0.3-6.4) 0.77
OR, odds ratio; CI, 95% Confidence IntervalaUnderlined allele is the associated allelebp-value adjusted covariation by sex, age and smoking habits
2009 SEQUENCIACIÓN DE TODOS LOS EXONES DRD3
Gasso et al., Eur Neuropsychopharmacol. 2010
Rs 167771 ?
AP
CONCLUSIONES
CYP2D6
POLIMORFISMOS RELACIONADOS
CON RECEPTORES?
POLIMORFISMOS RELACIONADOS CON DOPAMINA
+
POLIMORFISMOS RELACIONADOS CON FARMACO
+
0
1
2
3
4
5
6
7
8
OR
Rie
sgo
Schi
zDRD2 T
aqIA
DRD2 Taq
IB
DRD2 141
C Ins/D
elDRD3 S
erGly
DAT*9
DAT*10
COMT Val/Met
COMT -278
A/GACE I/D
MAOBA644G
CYP2D6*
3CYP2D
6*4
CYP2D6*
6CYP2D
6 PM
* * **Psychiatric Genet., 2007
Psychiatry Res., 2008
Med Clin, 2008 Neuropsychobiol., 2008
<2008
Resultats Risk
Fund Clin Pharmacol., 2009
ACE COMT DAT DRD2 DRD3 MAOA MAOB
rs4459609rs4316rs4343
rs4461142rs4267385
rs737864rs4818
rs4646316rs9332377rs165849rs2518823rs887199rs2239395
rs4975636rs27072
rs11564772rs6347
rs27048rs37022
rs2975292rs2735917rs11564758rs10052016rs460700rs420422rs2550956rs3756450
rs12422191rs2234689rs2734841rs1124491rs2440390rs17115583rs11214606rs17529477rs4245147rs7131056rs11214613rs12364283rs10891556
rs4646996rs3773679rs3773678rs2630349rs167771rs167770
rs11706283rs16822416
rs6280rs324026
rs1800828rs9813633
rs5906957rs3027392
rs6323rs5905859rs3027401
rs12843533rs6609257rs3027415
rs1799836rs3027448rs3027450rs2311013rs6651806rs12851487rs5905512rs1181252rs1183035
htSNPs and haplotypes
2008
A
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
-log(
p)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
-log(
p)
B
htSNPs and haplotypes in Schizophrenia Risk study
Schizophrenia and Related disorder group (DMS-IV)
Schizophrenia group (DMS-IV)
2008
Mas et al., Progress Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 2009
0.05
0.01
0,05
COMT gene ARVCF* gene
htSNPs and haplotypes in Schizophrenia Risk study
2008
*Síndrome Velofacial
2009 SEQUENCIACIÓN DE LOS EXONES DEL HAPLOTIPO AFECTADO
// // //
* * *
Sequenced Exons
IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXIIXIIIXVI XV XIV
XVIIXVIII
XIXXX
ARVCF
Mas et al., Am J Med Genet B 2010
No funcional (intrónico) asociado enfermedad(rs165849)
Funcional (exónico) asociado enfermedad(rs165815)
Table 3. ARVCF SNPs detected after resequencing and analysis of allele frequencies and association performed in stage (1).
SNPChr
PositionAllelesa Cases
1Controls
1OR 95%
CIP-valueb, c
rs35219372 18338811 C/T 0.049 0.030 1,66 0,9-3,0 0.0951(n.s.)rs5993890 18338829 G/A 0.091 0.062 1,53 0,9-2,3 0.0551 (n.s)
rs165815 18339473 T/C 0.194 0.128 1,63 1,2-2,2 0.0024 (0.007)
OR, odds ratio; CI, 95% Confidence Interval; n.s., not significant aUnderlined allele is the associated allelebp-value adjusted covariation by sex, age and smoking habitc in parenthesis p-value obtained in the permutation analysis
2009
Mas et al., Am J Med Genet B 2010
(permutada)
0.01010.043/0.018GTACCAG5
0.88760.039/0.037GCACCAG4
0.09910.091/0.065GCGCTAT3
0.32240.141/0.163GCGTCGT2
0.28550.656/0.686ACGTCGT1
p-valueFrequency Case/ControlHaplotype
* * *
2009
0.19/0.13 0.006 (0.01)
Mas et al., Am J Med Genet B 2010
7 marcadors /7 SNPs
rs165849- rs165815
G C
G TA T
(permutada)
COMT gene ARVCF* gene
htSNPs and haplotypes in Schizophrenia Risk study
2008
*Síndrome Velofacial
La farmacogenética y la prescripción racional de fármacos
FARMACOGENÉTICA DEL FÁRMACO
FARMACOGENÉTICA INDIVIDUAL,
DIAGNÓSTICA
Polimorfismos específicos
para el fármaco
MétodosRutina
asistencial <10 SNPs
ESTUDIOS CONFIRMATIVOSGRAN ESCALA> 1000 muestras
Plataformas genotipaje
ESTUDIOSEXPLORATORIOS
Microchips(200 - 500 muestras)
RÉPLICASCONFIRMATIVAS
0
2000
4000
6000
8000
1950 1960 1970 1980 1990 1995 2000 2002 2004 2006
A search of the PubMed database (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) by year from 1950 to 2007 was conducted using the truncated term Pharmacogen* in order to capture both terms; pharmacogenetics and pharmacogenomics.
Chronology of pharmacogenetics research as reflected by the PubMed database.
05
1015
202530
20002001200220032004200520062007
n SN
Ps
0
2
4
n G
enes
n SNPsn Genes
0
250
500
750
1000
20002001200220032004200520062007
n
0
5
10
15
20
n>10
00
n
n>1000
•Plataformas de Genotipado; •microarrays-based assays
* International Haplotype Mapping Project
The search was performed by year from
2000 to 2007 in the Pharamacogenetics and Genomics Journal
Evolution of the sample size used, number of SNPs and genes analyzed in pharmacogenetics and pharmacogenomics studies
•Bancos de DNA y grandes cohortes* Nuevos métodos estadísticos
Evolution of the sample size used in pharmacogenetics studies versus pharmacogenomics studies
0
500
1000
1500
2000
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
N
N Pharmacogenomics
N Pharmacogenetics
Pharmacogenomics studies were defined as risk of disease studies.Pharmacogenetics studies were defined as those which analysed the gene/environment interactions that determine the response to drugs.The search was performed by year from 2000 to 2007 in the Pharmacogenetics and Genomics Journal.
*1/*6 5.42 1.13-18.00 0.0000001 0.003
*4/*4 4.13 1.01-16.00 0.0000004 0.01
CYP2D6 OR CI p p†
*1/*6 8.63 2.51-16.50 0.000005 0.04
*4/*4 7.54 1.23-17.17 0.000001 0.02
CYP2D6 OR CI p p†
AP metabolizados por CYP2D6
Todos AP
International HapMap Consortium, Nature 2005
SNP1C/G
SNP2A/G
SNP3A/T
SNP4A/T
C A A T
C A T T
C A T G
C G A T
Si recombinación fuera independienteexistirían muchas combinaciones (30)
Aquí, habrá combinaciones concretas más prevalentes en población (4)
HAPLOTIPOS
SNP5T/C
SNP1C/G
SNP2A/G
SNP3A/T
SNP4A/T
C A A T
C A T T
C A T G
C G A T
HAPLOTIPOS (ejemplo:4 por gen) 4hpt x 4 SNPs =16 SNPs
SNP más informativo
Tagg-SNP
4 Tagg- SNPs
SNP5T/C
CGATTCAGA
CTATTCAGA
SNP (single nucleotide polymorphism)
genetic polymorphisms
deletion
insertion
duplication
. . .
Gene duplication polymorphism of the gene CYP2D6. Heterozygous
Deletion polymorphism of some ECA gene base pairs.Heterozygous
Whole GSTM1gene deletion polymorphism. Heterozygous
COPY NUMBER VARIATION
CYP2D6 duplication
Deletion of ECA bases
GSTM1totaldeletion
Estudios Exploratorios
Farmacogenética
Limitación número SNPs
Limitación número casos
Estrategias de gen candidato
HomogeneidadFarmacológica
de los pacientes
Evitar exceso de variables genéticas y ambientales
Rotterdam Study
7983 indiv
4097 hipertensos
1642
Inhibidores ACE
2387
β-bloqueantes
2561
Otros
Riesgo infarto miocardio
Inhibidores ACE
42 casos vs 128 controles
β-bloqueantes
65 casos vs 68 controles
Múltiples ajustes: Edad, sexo, otros fármacos, dosis, BMI, colesterol, historial patología cardíaca
Schelleman et al., 2007
Estudio Farmacogenético
de Hipertensión
Angiotensinógeno polimorfismo
M235T
Rotterdam Study
7983 indiv
541 diabéticos
34
Glibencamida
172
Tolbutamida
42
Glimepiride
Dosificación/Eficacia Antidibéticos orales
Becker et al., 2007
Estudio Farmacogenético
de Diabetes
CYP2C9*2
CYP2C9*3
Respondedores vs no respondedores
FIS: 1º EPISODIOS PSICÓTICOS
ReclutamientoMulticéntrico
Tamaño muestral mínimo300 pacientes-13 centros
Centros IP________H Clínico Barcelona M BernardoH Virgen del Camino M CuestaH Marañon E ParelladaU Granada J CervillaH Ramón y Cajal J SaizU Pais Vasco M GutierrezH Benito-Menni S Sarro MaluquerH Santiago Apostol A Gonzalez-PintoH Doce de Octubre G RubioH San Juan de Dios J UsallH Sant Pau I CorripioU Oviedo M BousoñoH Bellvitge J Vallejo
CIBER Salud Mental
Minisecuenciación
INDIVIDUO A
INDIVIDUO B
INDIVIDUO C
INDIVIDUO D
Eficacia Obesidad Alteraciones Metabólicas
EPS Cardio-toxicidad
Receptores D2, D3, HTR2A,
HTR2C, H1, M1, M3, ADR1A, ADR2A
HTR2CH1
M3ADR1AADR2A
D2D3
HERG
Metabolismo NT
MAO, COMT, HNMT,
COLINESTERASA
MAOHNMT
COMTMAO
COLINESTERASA
COMTMAO
Transporte NT
SLC6A4 (5-HTT), SLC6A2
(NET), SLC5A7 (CHT),
SLC6A3 (DAT)
SLC6A4 (5-HTT) SLC6A2 (NET)SLC5A7 (CHT)
SLC6A3 (DAT)
Metabolismo Fármaco
CYP2D6CYP1A2CYP3A4
Transporte Fármaco
MDR1
Otros GLUTAMATO (NMDA-R,AMPA-R, KA-R,
METABOTROPIC-R)
LEPTINALEPTINA R
SREBP ACE ANK2, KCNQ1, SCN5A
Genes Candidatos subproyecto Farmacogenética
DA
Vías dopaminérgicas RSG2 (Regulator G Protein Signaling-2)
Asociaciones positivas;
Greenbaum et al., 2008
Greenbaum et al., 2007
RSG2
Regulador de la transducción de la señal mediada por los receptores dopaminérgicos
DRD3
Asociaciones positivas DRD3;
Eichlammer et al., 2000
Asociaciones negativas DRD3;
Güzey et al., 2007
Gunes et al., 2007
DRD1
Asociaciones negativas DRD1;
Dolzan et al., 2007
POLIMORFISMO DRD3: Ser9Gly
Multivariate analysis
TaqIA/IB1 OR CI P
A1A1 0.9 0.1-7.7 0.9
A1A2 0.7 0.4-1.5 0.4
Allele A1 0.8 0.45-1.5 0.5
-141C Ins/Del OR CI P
DelDel - - -
InsDel 0.9 0.4-2.1 0.8
Allele Del 0.9 0.4-2.1 0.8
Lafuente et al., Psychiatry Research 2008 Ajustado por edad, potencia AP y dosis AP
A2A2 A1A2 A1A1 AlleleA1
62,4
36,1
1,5
19,6
63,8
33,7
2,5
19,3
0
10
20
30
40
50
60
70
%
DRD2 TaqIA
CasesControls
InsIns InsDel DelDel AlleleDel
87,3
12,7
0 6,3
82,5
17,5
0 8,7010
20
30
40
50
60
70
80
90
%
DRD2-141Ins/Del
CasesControls
DA
DRD2
DAT
DRD3
Qué otros condicionantes genéticos?
AP
p OR CI
DAT allele 9*R 0.4 0.7 0.2-1.7DAT allele 10*R 0.4 1.4 0.5-3.7
Lafuente et al., Schizophrenia Research 2007
*9R/*9R*9R/*10R
*10R/*10R*9R
*10R
6,6
50
40
31,6
66,6
9,37
46,87
40,6
29,6
67,1
0
10
20
30
40
50
60
70
%
DAT VNTR
CasesControls
[123I] FP-CIT (DatSCAN®)SPECT
ROIs (regiones circulares de interés)
rS= 100 x mS/mO
Occipital
CaudadoPutamen
FENOTIPO DATDensidad transportador
SPECT: Single photon emission computed tomography
RESULTADOS: RELACIÓN GENOTIPO- SLC6A3 VNTRFENOTIPO [123I] FP-CIT (DatSCAN®)SPECT
(14 pacientes)
[123I] FP-CIT ratio mean
0
1
2
3
4
5
6
DAT VNTR 9/9 DAT VNTR 9/10 DAT VNTR 10/10
n=2 n=6 n=6
Lafuente et al., Schizophrenia Research 2007
[123I] FP-CIT ratio mean
Genes candidatos y polimorfismos genéticos seleccionados
Receptores Dopaminérgicos
DRD2 -141 Ins/Del →Menor Densidad de Receptores
TaqIA → Mayor Densidad de Receptores
TaqIB → Mayor Densidad de Receptores
DRD3 Ser9Gly → Menor Afinidad
Metabolismo de la Dopamina
COMT G158A → Menor Actividad
-278A/G → Transcripción del Gen?
DAT VNTR → Mayor/Menor Densidad
-67A/C → Menor Transcripción del Gen
ACE Ins/Del → Mayores Niveles Plasmáticos ACE
MAOB A644G → Menor Actividad
MAOA T941G → Menor Actividad
Metabolismo del Fármaco
CYP2D6 *3, *4, *5, *6 → Metabolizadores Lentos (PM)
CYP1A2 *1C, *1F → Metabolizadores Lentos
Genotipado masivo vs. Genotipado Clínico
GeneXpert (Cepheid, Sunnyvale, CA)
Liat System (IQuum, Allston, MA)
Genes Candidatos vs. World Genome Association
Métodos estadísticos
Análisis previos
•Equilibrio Hardy Weinberg
•Relación LD entre SNPs
•Missing genotipos
•Outsiders
Test estadísticos (Software R, Unphased, Phase, Haploview)
•SNP-based logistic regresion
•Haplotype- based; likelihood-ratio methods or score-test
Correcciones por multiple testing
•Bonferroni/Sequential Bonferroni
•Permutacions
Bancos de DNA
•Karolinska Institute BioBank;
•UmanGenomics in Sweden;
•Health Sector Database in Iceland;
•UK Biobank in UK;
•Banco Nacional ADN in Spain
Grandes Cohortes
•Rotterdam study; 7982 indiv
•GenHart; 36913 hipertensos
•CABG cohort; 1350 pacientes con bypass
•ACCES; 3916 hipercolesterolémicos
Genes Candidatos vs. World Genome Association
Bancos de DNA y grandes cohortes
Genes Candidatos vs. World Genome Association
Farmacogenética vs. Farmacogenómica
Farmacogenética
Estudios que analizan las interacciones genético-ambientales que determinan la respuesta a los fármacos
Farmacogenómica
El estudio de las bases genéticas y moleculares de las enfermedades para identificar nuevas dianas terapéuticas o marcadores periféricos
Limitaciones Estudios de Farmacogenética
Limitación en el reclutamiento
Rotterdam Study
7983 indiv
Riesgo de arterosclerosis, enfermedad cardiovascular y
alteraciones en la presión sanguinea
Cohorte de 6000 individuos
Van Rijn et al., 2007
Estudio Farmacogenómico
Enfermedad Cardiovascular
Polimorfismos sistema renina-angiotensina
Limitaciones Estudios de Farmacogenética
Limitación en el reclutamiento
Rotterdam Study
7983 indiv
Riesgo de Diabetes
Cohorte de 550 individuos
Dehgan et al., 2007
Estudio Farmacogenómico
Diabetes
18 SNPs Proteina C Reactiva (CRP)
Limitaciones Estudios de Farmacogenética
Conocimiento de rutas farmacocinéticas y farmacodinámicas
•PharmGKB http://www.pharmgkb.org/
•SZgene http://www.schizophreniaforum.org/res/sczgene/default.asp/
•GeneCanvas http://genecanvas.idf.inserm.fr
•CYP450-fàrmacs http://medicine.iupui.edu/flockhart/table.html
Bases de dades SNPs
•CYP450 http://www.cypalleles.ki.se/
•SNPs http://pupasuite.bioinfo.cipf.es/
Estudios Exploratorios vs. Estudios Confirmativos
Estudios confirmativos
ACCES (Atorvastatin Comparative Cholesterol
Efficacy and Safety Study)
3.916 hipercolesterolémicos con seguimiento de 2 años
Asocaiciones positivas 43 SNPs en 16 genes
candidatos
Estudios exploratorios
1991-2007
>25 estudios de asociación
Eficacia de Atorvastatina
Thompson et al., 2007
Replican asociacón positiva
ApoE2
ABCB1 S893A
Estudios Exploratorios vs. Estudios Confirmativos
S-WARFARINR-WARFARIN
S-OH-WARFARINR-OH-WARFARIN
CYP2C9 CYP2C8
CYP2C18 CYP2C19
CYP2A6
CYP1A2 CYP1A1
CYP3A4 CYP2C8
CYP3A5 CYP2C18
CYP2C19
Vitamin K1-O Vitamin K1-H2
EPHX1 VKORC1
GGCX
HYPOFUNCTIONAL
F2 PROC BGLAP
F7 PROS1 MGP
F9 PROZ
F10 GAS6
FUNCTIONAL
F2 PROC BGLAP
F7 PROS1 MGP
F9 PROZ
F10 GAS6
ABCB1 Elimination via bilis
Vitamin K1
NQO1
Transport
APOE
Transport
ORM1
ORM2
Candidate genes involved in the action and biotransformation of warfarin.
Estudios Exploratorios vs. Estudios Confirmativos
Variables EstimatedContribution(%)
n Reference
Body weight, CYP2C9, VKORC1 54 222Caucasians
Bodin et al.,2005
Age, height, CYP2C9, VKORC1 54 335Caucasians
Sconce et al.,2005
Body weight, interacting drugs, indication for treatment, CYP2C9, VKORC1, GGCX
56 201Caucasians
Wadelius et al.,2007
Age, gender, CYP2C9, VKORC1 60.8 69Chinese
Veenstra et al.,2005
Age, gender, body weight,CYP2C9, VKORC1, GGCX
33.3 93Japanese
Kimura et al.,2007
Genotipado masivo vs. Genotipado Clínico
Minisecuenciación
TaqMan
Genotipado masivo vs. Genotipado Clínico
Multicentre Problem:Patients Samples DNA Bank Genetic Tests
Blood tube
Saliva / orine
Buccal swaps
DNA cards
Easy for patients + +++ +++ ++
Easy for investigators + +++ +++ +++
Biological Safety - - - +++
Sample stability (RT / +4ºC) 1-3 days 1-3 days <7 days years
Transport logistics $$$ $$$ $$ $
Purification cost $$ $$ $$ $
Storage cost $$$ (cold) $$$ (cold) $$$ (cold) $
DNA quality +++ +++ ++ +++
DNA quantity +++ var var ++
Genes Candidatos vs. World Genome Association
Illumina, Sentrix Human 1m, allele-specific primer extension y la tecnología de arrays del bead-array
Plataformas de Genotipado
Affymetrix Genome Wide Human SNP Array 6.0 , alllele-specific oligonucleotide
Genes Candidatos vs. World Genome Association
International Haplotype Mapping Project
INTRODUCTIONANTIPSYCHOTIC DRUGS: METABOLISM
AP DRUG CYP2D6 CYP1A2 CYP3A4
Clorpromazine Takes part Takes part No
Clozapine Takes part Principal Takes part
Haloperidol Principal Takes part Principal
Olanzapine Takes part Principal No
Perfenazine Principal Takes part Takes part
Risperidone Principal No Principal
Tioridazine Principal Principal No
Ziprasidone No No Principal
Zuclopentixol Principal No No
Quetiapine Takes part No Principal
amisulpiride
*1 *3 *4 5 *6
76
2
19
21
77
1
20
0 20
10
20
30
40
50
60
70
80
%
CYP2D6 Alleles
CasesControls
CYP2D6*1 1.00 1.00-1.00 0.76CYP2D6*3 0.00 0.00-0.00 0.07CYP2D6*4 0.55 0.07-4.10 0.61CYP2D6*5 0.88 0.78-10.82 0.13CYP2D6*6 6.78 2.93-32.0 0.004
CYP2D6 OR CI p
Ajustado por edad, potencia AP y dosis AP
Crescenti et al., Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology 2008
CYP2D6 alleles
CORTEX PREFRONTAL
Proyección mesocortical
Proyección mesolímbica
Loops control
gabérgico
Loops control
glutamaérgico
ESTRIADO
Hipofunción dopaminérgica
D1 Síntomas negativos
Hiperfunción dopaminérgicaEstriado
D2 SíntomasPositivos
Revised Dopamine Hypothesis:Cortico-subcortical imbalance
DRD3
Asociaciones positivas DRD3;
Eichlammer et al., 2000
Asociaciones negativas DRD3;
Güzey et al., 2007
Gunes et al., 2007
POLIMORFISMO DRD3: Ser9Gly
DA
DRD2DRD3 DRD1
DRD2
AP
HIPÓTESIS Y GENES CANDIDATOS
DA
DRD2
Asociaciones positivas
DRD2Sakamoto et al., 2007 (TaqIA, -141CIns/Del)
Güzey et al., 2007 (TaqIA)
Nakazono et al., 2005 (-141CIns/Del)
Asociaciones negativas
DRD2Dolzen et al., 2007
Gunes et al., 2007
Kaiser et al., 2002
Inada et al., 1999
POLIMORFISMOS DRD2 (TaqIA, -141CIns/Del)
DRD3
Asociaciones positivas DRD3;
Eichlammer et al., 2000
Asociaciones negativas DRD3;
Güzey et al., 2007
Gunes et al., 2007
POLIMORFISMO DRD3: Ser9Gly
Receptores Dopaminérgicos
DRD2 TaqIA → Mayor Densidad de Receptores
TaqIB → Mayor Densidad de Receptores
-141 Ins/Del →Menor Densidad de Receptores
DRD3 Ser9Gly → Menor Afinidad
↓ Riesgo
↑ Riesgo
Resultados
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
OR
EPS
DRD2 TaqIA
DRD2 TaqIB
DRD2 141
C Ins/D
elDRD3 S
erGly
DAT*9DAT*1
0COMT V
al/Met
COMT -278A
/GMAOBA644
GACE I/D
CYP2D6*3
CYP2D6*4
CYP2D6*6
CYP2D6 PM
* * **
RisperidoneHaloperidolClozapineAmisulprideOlanzapineZuclopentixolZiprasidoneQuetiapineRisper ConstaTrifluoperazine
Table 3. AP drugs used among cases and controls.
COMPLEJIDAD ESTUDIOS FARMACOGENETICA
EPS No EPS
Low Dose 149.1 +45 (n=11; 14%) 162.7+48 (n=58; 31%))
Medium Dose 295.7+30 (n=36; 47%) 290.7 +33 (n=69; 37%)
High Dose 564.3+158 (n=29; 38%) 547.1+147 (n=57; 30%)
Total 2 377.0+185 (n=76) 329.8+178 (n=184)
Missing3 5 5
Clorpromacine equivalents calculation
OR CI PMedium 3.1 1.4-6.8 0.004High 2.9 1.3-6.6 0.009
AP potenciaAP-EPS
Casos (n=79) Controles (n=188)
Risperidona 2 47 (60%) 83 (44%)Haloperidol 3 13 (16%) 9 (4%)Clozapina 1 1 (1%) 24 (12%)Amisulpride 2 3 (3%) 1 (0.5%)Olanzapina 1 3 (3%) 32 (16%)Zuclopentixol 2 5 (6%) 1 (0.5%)Ziprasidona 1 4 (5%) 10 (5%)Quetiapina 1 1 (1%) 24 (12%)LAIR 2 1 (1%) 1 (0.5%)Trifluoperazina 3 0 (0%) 1 (0.5%)
Distribución en casos y controles de los distintos AP usados y sus potencias AP-EPS
Potencia-EPS1 BAJA2 MEDIA3 ALTA
C) AP-EPS-Potency_________________________________________________________________________________________
EPS n=79n/N (%)
No EPS n=188 n/N (%)
OR CI p
Low 9/78 (11.5) 90/186 (48.4)
Medium 56/78 (71.7) 86/186 (46.2) 6.4 2.9-13.7 0.000
High 13/78 (16.6) 10/186 (5.3) 13 4.4-37.9 0.000
Homogeneidad otros tratamientos farmacológicos
Homogeneidad hábitos tóxicos
EPS NO EPS
Reclutamiento
391 pacientes
321
No Consentimiento Informado
Grupos étnicos
Trastornos psicóticos
Tratados con AP
268
Tratamiento Anticolinérgicos
Hospitalización <15 dias
188 Controles
80 Casos
243 Esquizofrénicos
42 Trastornos Bipolares
36 Otras psicosis
Servicio Psiquiatría, Hospital Clínico y Provincial de Barcelona
Población control
0
1
2
3
4
5
6
7
8
OR
Rie
sgo
Schi
zDRD2 T
aqIA
DRD2 Taq
IB
DRD2 141
C Ins/D
elDRD3 S
erGly
DAT*9
DAT*10
COMT Val/Met
COMT -278
A/GACE I/D
MAOBA644G
CYP2D6*
3CYP2D
6*4
CYP2D6*
6CYP2D
6 PM
* * * *Psychiatric Genet., 2007
Psychiatry Res., 2008
Neuroreport, 2008 Neuropsychobiol, 2008
Limitaciones de los Estudios de Farmacogenética
Reclutamiento
Dificultad en el avance del conocimiento “Farmacogenético”
AP
Metabolismo del fármaco
Asociaciones positivas;CYP2D6
Inada et al., 2003
Brockmöller et al., 2002
Jaanson et al., 2002
Scordo et al., 2000
Asociaciones negativasCYP2D6
Panagiotidis et al., 2007
Plesnicar et al., 2006
Kaikihara et al., 2005
CYP2D6