FarmacogenéticaFarmacogenética

Marcos AlanMarcos Alan

Maria JosenildaMaria Josenilda

Joylce PortelaJoylce Portela

Carlos AlbertoCarlos Alberto

InesInes

Como um fármaco atuaComo um fármaco atua

•Maioria: interação com proteínas carregadoras, transportadoras ou enzimas de metabolização.

Proteínas: determinam a absorção, distribuição,

excreção, a chegada ao sítio de ação e a resposta

farmacológica.

• Resposta a determinados fármacos varia em cada indivíduo.

EficáciaReações adversasInterações medicamentosasSegurançaToxicidade do fármaco

Resposta de FármacosResposta de Fármacos

• Influenciadas por diversos fatores:Influenciadas por diversos fatores:

AmbientaisAmbientaisEstado de saúdeEstado de saúdeCaracterística genéticaCaracterística genética

Depende dos genes que codificam Depende dos genes que codificam as proteínas alvo ou enzimas as proteínas alvo ou enzimas metabolizadoras.metabolizadoras.

Resposta de Fármacos

Problemas dos fármacos Problemas dos fármacos atuaisatuais

• Prescrição baseada:Prescrição baseada:

DiagnósticoDiagnósticoEfeitos adversosEfeitos adversosAlgumas informações do pacienteAlgumas informações do paciente

Não é baseada em diferenças Não é baseada em diferenças individuais relacionadas a fatores individuais relacionadas a fatores genéticos.genéticos.

DadosDados• Estados Unidos: 2 milhões e Estados Unidos: 2 milhões e

hospitalizações e 100.000 mortes por hospitalizações e 100.000 mortes por ano por causa de Reações Adversas a ano por causa de Reações Adversas a Medicamentos (RAMs).Medicamentos (RAMs).

• 4% de medicamentos retirados do 4% de medicamentos retirados do mercado devido a RAMs.mercado devido a RAMs.

• 1/3 obtém benefícios de 1/3 obtém benefícios de medicamentos prescritos.medicamentos prescritos.

• 25% a 80% - taxa de eficácia.25% a 80% - taxa de eficácia.

• 20% de falha nas terapias mais 20% de falha nas terapias mais efetivas.efetivas.

Dados

30% a 40% de pessoas que tomam antidepressivos não respondem adequadamente ao tratamento inicial.

Surgimento da Surgimento da FarmacogenéticaFarmacogenética• O termo “farmacogenética” foi então, O termo “farmacogenética” foi então,

em 1959, introduzido por Vogel na em 1959, introduzido por Vogel na comunidade científica.comunidade científica.

• Primeiros relatos farmacogenéticos Primeiros relatos farmacogenéticos documentados durante a 2ª Guerra documentados durante a 2ª Guerra Mundial.Mundial.

• Resposta de fármacos influenciada Resposta de fármacos influenciada pela genética.pela genética.

• Busca por uma maior individualização Busca por uma maior individualização terapêutica para melhor eficácia.terapêutica para melhor eficácia.

O que é FarmacogenéticaO que é Farmacogenética

Área da farmacologia Área da farmacologia clínica que estuda as clínica que estuda as bases genéticas das bases genéticas das variações individuais variações individuais

nas respostas a nas respostas a tratamentos tratamentos

farmacológicos.farmacológicos.

• A Farmacogenética estuda as A Farmacogenética estuda as influências genéticas sobre as influências genéticas sobre as respostas a medicamentosrespostas a medicamentos

• Estas áreas da Farmacologia Clínica objetivam Estas áreas da Farmacologia Clínica objetivam otimizar o tratamento através da personalização otimizar o tratamento através da personalização terapêutica, conforme as diferenças nas terapêutica, conforme as diferenças nas características genéticas dos indivíduos.características genéticas dos indivíduos.

• Particularmente, buscam identificar genes que: Particularmente, buscam identificar genes que:

• (A) predisponham às doenças; (A) predisponham às doenças;

• (B) modulem respostas aos medicamentos;(B) modulem respostas aos medicamentos;

• (C) afetem a farmacocinética e farmacodinâmica de (C) afetem a farmacocinética e farmacodinâmica de medicamentos; medicamentos;

• (D) estejam associados a reações adversas à (D) estejam associados a reações adversas à medicamentosmedicamentos

Farmacogenética X Farmacogenética X FarmacogenômicaFarmacogenômica

• Farmacogenômica = Farmacogenômica = farmacogenética + farmacogenética + genômica + biotecnologia.genômica + biotecnologia.

Estudo do genoma humano com o objetivo de identificar genes individuais relevantes na susceptibilidade a doenças e a atuação dos fármacos, assim como a descoberta de novos alvos terapêuticos.

Polimorfismos genéticosPolimorfismos genéticos

• 99% do genoma humano idêntico 99% do genoma humano idêntico entre todos os indivíduos.entre todos os indivíduos.

• Diferenças no genoma humano.Diferenças no genoma humano.

• Polimorfismo X Mutações.Polimorfismo X Mutações.

• Freqüência de 1% ou superior.Freqüência de 1% ou superior.

• Variações comuns nas seqüências de Variações comuns nas seqüências de nucleotídeos.nucleotídeos.

• Deleções, mutações, substituições de Deleções, mutações, substituições de base única ou variações no número de base única ou variações no número de seqüências repetidas. seqüências repetidas.

Formas mais comum de Formas mais comum de Polimorfismos genéticosPolimorfismos genéticos

• A indivíduos diferentes correspondem genomas A indivíduos diferentes correspondem genomas diferentes e, por isso, podem responder de diferentes e, por isso, podem responder de forma diferente a uma dose pré-definida como forma diferente a uma dose pré-definida como dose ideal (ou dose-padrão), não só porque dose ideal (ou dose-padrão), não só porque poderão ter capacidades diferentes de absorção poderão ter capacidades diferentes de absorção do fármaco, mas também porque poderão, por do fármaco, mas também porque poderão, por exemplo, ter ausente uma importante enzima exemplo, ter ausente uma importante enzima do metabolismo desse fármaco, ou poderão ter do metabolismo desse fármaco, ou poderão ter variantes alélicas “normais”, os chamados variantes alélicas “normais”, os chamados polimorfismos, com reflexo por exemplo no polimorfismos, com reflexo por exemplo no metabolismometabolismo

• As diferenças quanto às respostas As diferenças quanto às respostas terapêuticas entre os indivíduos terapêuticas entre os indivíduos geralmente estão associadas com geralmente estão associadas com polimorfismos genéticos presentes polimorfismos genéticos presentes em genes que afetam a em genes que afetam a farmacocinética ou a farmacocinética ou a farmacodinâmicafarmacodinâmica

• 3 milhões de polimorfismos.3 milhões de polimorfismos.

• Podem afetar a seqüência de Podem afetar a seqüência de aminoácidos da proteína e alterar a aminoácidos da proteína e alterar a função da mesma.função da mesma.

• Podem alterar a expressão e/ou a Podem alterar a expressão e/ou a atividade de sítios de ligação de atividade de sítios de ligação de medicamentos.medicamentos.

• Podem modificar a estrutura Podem modificar a estrutura conformacional da proteína conformacional da proteína

Polimorfismos genéticosPolimorfismos genéticos

Polimorfismos que afetam o Polimorfismos que afetam o metabolismo de metabolismo de medicamentosmedicamentos

• Medicamentos convertidos em Medicamentos convertidos em metabólitos mais solúveis facilitam sua metabólitos mais solúveis facilitam sua excreção.excreção.

• Pode converter pró-fármacos em Pode converter pró-fármacos em compostos terapêuticos ativos ou compostos terapêuticos ativos ou mesmo formar metabólitos tóxicos.mesmo formar metabólitos tóxicos.

• Metabolizadores lentos: deficiência no Metabolizadores lentos: deficiência no metabolismo – RAMs, toxicidade e metabolismo – RAMs, toxicidade e diminuição da eficácia com doses padrão.diminuição da eficácia com doses padrão.

• Metabolizadores intermediários (rápidos): Metabolizadores intermediários (rápidos): metaboliza fármacos com eficiência.metaboliza fármacos com eficiência.

• Metabolizadores rápidos (ultra-rápidos): Metabolizadores rápidos (ultra-rápidos): super expressão da enzima – A dose super expressão da enzima – A dose padrão pode ser insuficiente ou resultar padrão pode ser insuficiente ou resultar em efeitos tóxicos.em efeitos tóxicos.

Polimorfismos que afetam o Polimorfismos que afetam o metabolismo de metabolismo de medicamentosmedicamentos

• Genes que codificam enzimas que Genes que codificam enzimas que participam do metabolismo podem participam do metabolismo podem afetar as reações de Fase I e Fase II.afetar as reações de Fase I e Fase II.

• Fase I: oxidação, redução e hidrólise.Fase I: oxidação, redução e hidrólise.

• Fase II: reações de conjugação – Fase II: reações de conjugação – acetilação, glucoronidação, acetilação, glucoronidação, sulfatação e metilação.sulfatação e metilação.

Polimorfismos que afetam o Polimorfismos que afetam o metabolismo de metabolismo de medicamentosmedicamentos

• Enzimas do citocromo p450 (CIP): Enzimas do citocromo p450 (CIP): responsáveis pelo metabolismo responsáveis pelo metabolismo oxidativo de grande número de oxidativo de grande número de compostos exógenos e endógenos compostos exógenos e endógenos relacionados.relacionados.

• Mais de 30 famílias CIP Mais de 30 famílias CIP metabolizadoras de fármacos em metabolizadoras de fármacos em humanos e todas possuem variações humanos e todas possuem variações genéticas.genéticas.

Fase I

Enzima Enzima P450P450

Exemplos de reações adversas Exemplos de reações adversas associadas a alelos variantes associadas a alelos variantes das enzimas P450das enzimas P450

CIP1A2CIP1A2 Antipsicóticos – dicinesia tardiaAntipsicóticos – dicinesia tardia

CIP2C9CIP2C9 Varfarina – hemorragia; Varfarina – hemorragia;

Fenitoína – toxicidade hepática; Fenitoína – toxicidade hepática;

Tolbutamina – hipoglicemiaTolbutamina – hipoglicemia

CIP2C19CIP2C19 Diazepam – sedação prolongadaDiazepam – sedação prolongada

CIP2D6CIP2D6 Metoprolol – taquicardia; Metoprolol – taquicardia;

Nortriptilina – confusão mental; Nortriptilina – confusão mental;

Opióides – dependênciaOpióides – dependência

CIP3A4CIP3A4 Epidofolotoxinas – leucemiaEpidofolotoxinas – leucemia

Enzima P450

• CIP2D6 - multiplicidade desse gene:CIP2D6 - multiplicidade desse gene:

Diferentes fenótipos de metabolização de Diferentes fenótipos de metabolização de fármacos como a morfina.fármacos como a morfina.

Resposta terapêutica inadequada a alguns Resposta terapêutica inadequada a alguns fármacos – metabolismo ultra-rápido.fármacos – metabolismo ultra-rápido.

• Diidropirimidina desidrogenase: Diidropirimidina desidrogenase: metaboliza fluorouracil e pirimidinas metaboliza fluorouracil e pirimidinas endógenas. endógenas.

Fase I

• Enzimas relacionadas nesse Enzimas relacionadas nesse processo: N-acetiltransferase, processo: N-acetiltransferase, tipurina S-metiltransferase (TPMT) e tipurina S-metiltransferase (TPMT) e catecol O-metiltransferase.catecol O-metiltransferase.

• Existem 2 genes N-acetiltransferase Existem 2 genes N-acetiltransferase em humanos: NAT1 e NAT2.em humanos: NAT1 e NAT2.

Fase II

• Acetiltransferase importante no Acetiltransferase importante no metabolismo de diversos fármacos.metabolismo de diversos fármacos.

• NAT2: polimorfismo responsável pela NAT2: polimorfismo responsável pela variabilidade no metabolismo da variabilidade no metabolismo da isoniazida – diferenças étnicas isoniazida – diferenças étnicas envolvidas.envolvidas.Ioniazida: eliminação depende da Ioniazida: eliminação depende da

acetilação que envolve acetil Co-A e N-acetilação que envolve acetil Co-A e N-acetiltransferase.acetiltransferase.

Fase II

• TPMT: tiopurina S-acetiltransferase – S-TPMT: tiopurina S-acetiltransferase – S-metilação catalizada.metilação catalizada. Pouca atividade: pacientes podem ser Pouca atividade: pacientes podem ser

tratados com fármacos tiopurínicos em tratados com fármacos tiopurínicos em pequenas doses.pequenas doses.

Muita atividade: a eficácia de tiopurínicos Muita atividade: a eficácia de tiopurínicos é reduzida – rapidamente metabolizados.é reduzida – rapidamente metabolizados.

Fase II

Tiopurinas: antimetabólicos purínicos usados como imunossupressores.

• Acetilação lenta: efeitos tóxicos Acetilação lenta: efeitos tóxicos relacionados à acumulação dos relacionados à acumulação dos fármacos.fármacos.

• Fenótipo acetilador lento ou rápido é Fenótipo acetilador lento ou rápido é controlado por um único gene recessivo controlado por um único gene recessivo associado a uma baixa atividade da associado a uma baixa atividade da acetiltransferase.acetiltransferase.

Fase II

Frequência do Frequência do fenótipo fenótipo variante variante responsável responsável pelo pelo metabolismo metabolismo lentolento

Fármacos Fármacos metabolizadosmetabolizados

Efeito do Efeito do polimorfismopolimorfismo

N- N- acetiltransferasacetiltransferase 2e 2

52% entre 52% entre americanos americanos brancosbrancos

17% de 17% de japonesesjaponeses

IsoniazidaIsoniazida

HidralazinaHidralazina

ProcainamidaProcainamida

Aumento do Aumento do efeitoefeito

Tipurina S- Tipurina S- metiltransferasemetiltransferase

~1 em 300 ~1 em 300 brancosbrancos

~1 em 2500 ~1 em 2500 asiáticosasiáticos

MercaptopurinaMercaptopurina

AzatiopurinaAzatiopurinaAumento do Aumento do efeito efeito (toxicidade)(toxicidade)

CatecolCatecol

O- O- metiltransferasemetiltransferase

~25% dos ~25% dos brancosbrancos

LevodoptaLevodopta Aumento do Aumento do efeitoefeito

Enzimas metabolizadoras

POLIMORFISMOS POLIMORFISMOS GENÉTICOS QUE GENÉTICOS QUE

AFETAM AFETAM TRASPORTADORES DE TRASPORTADORES DE

MEDICAMENTOSMEDICAMENTOS

Transportadores ativosTransportadores ativos

•Presentes na membrana celular.

• Importam e exportam compostos endógenos, mantendo a homeostase celular.

•Localizados nas células intestinais e hepáticas e no epitélio renal.

•Responsáveis pela absorção, biodisponibilidade e eliminação

de vários medicamentos.

•Polimorfismo gênico: pode alterar a expressão ou conformação dos transportadores afetando a afinidade do mesmo pelo substrato, podendo alterar a absorção e eliminação de medicamentos.

Transportadores ativos na Transportadores ativos na membrana celularmembrana celular

• A glicoproteína-P (GpP) é transportadora A glicoproteína-P (GpP) é transportadora de vários medicamentos.de vários medicamentos.

• GpP é produto do gene ABC1.GpP é produto do gene ABC1.

• Foram identificados, 28 variantes Foram identificados, 28 variantes genéticos desse gene. genéticos desse gene.

• Variantes SNP: nos exons 21(G2677T) e Variantes SNP: nos exons 21(G2677T) e 26(C3435T) afetam a expressão e a 26(C3435T) afetam a expressão e a função do transportador. função do transportador.

Polimorfismo nos Polimorfismo nos transportadorestransportadores

• Homozigose do polimorfismo C3435T no Homozigose do polimorfismo C3435T no exon 26 exibem diferença na expressão exon 26 exibem diferença na expressão da GpP no duodeno, placenta, da GpP no duodeno, placenta, leucócitos periféricos e rins. leucócitos periféricos e rins.

Polimorfismo nos Polimorfismo nos transportadorestransportadores

• Polimorfismo nos exons 21 e 26 Polimorfismo nos exons 21 e 26 têm sido associados com diferença têm sido associados com diferença de 25 a 35% na biodisponibilidade de 25 a 35% na biodisponibilidade e na depuração renal da digoxina, e na depuração renal da digoxina, um medicamento para insuficiência um medicamento para insuficiência cardíaca. cardíaca.

Polimorfismo nos transportadoresPolimorfismo nos transportadores

• Inibidores de protease utilizados no Inibidores de protease utilizados no tratamento do HIV são substratos da tratamento do HIV são substratos da GpP.GpP.

• Existe uma relação entre o perfil Existe uma relação entre o perfil genético e o aumento de CD4 nos genético e o aumento de CD4 nos pacientes HIV positivos. pacientes HIV positivos.

Polimorfismo nos transportadoresPolimorfismo nos transportadores

• Por exemplo, um estudo mostrou que Por exemplo, um estudo mostrou que após 6 meses de tratamento do HIV após 6 meses de tratamento do HIV com inibidores de protease, os com inibidores de protease, os pacientes responderam de forma pacientes responderam de forma diferente conforme o genótipo para o diferente conforme o genótipo para o polimorfismo do exon 26 da ABC1.polimorfismo do exon 26 da ABC1.

Polimorfismo nos transportadoresPolimorfismo nos transportadores

Pacientes com genótipo 3435TT: Pacientes com genótipo 3435TT:

• das células CD4das células CD4

• da carga viral da carga viral

Comparado a indivíduos portadores do Comparado a indivíduos portadores do genótipo 3435TC e 3435CC.genótipo 3435TC e 3435CC.

Polimorfismo nos transportadoresPolimorfismo nos transportadores

POLIMORFISMOS POLIMORFISMOS GENÉTICOS QUE GENÉTICOS QUE

AFETAM RECEPTORESAFETAM RECEPTORES

• Os genes que codificam os Os genes que codificam os receptores também apresentam receptores também apresentam polimorfismo que podem alterar a polimorfismo que podem alterar a função e a expressão dessas função e a expressão dessas moléculas em relação às respostas moléculas em relação às respostas medicamentosas.medicamentosas.

• Exemplos: Exemplos: Canais de sódio – SCN1Canais de sódio – SCN1Receptores adrenérgicos – Receptores adrenérgicos – ββ22

Polimorfismo que afetam Polimorfismo que afetam receptoresreceptores

Canais de sódio – SCN1 Canais de sódio – SCN1

• Polimorfismo em íntrons destes Polimorfismo em íntrons destes canais podem alterar o receptor e canais podem alterar o receptor e estão relacionados com diferentes estão relacionados com diferentes respostas à carbamazepina, um anti-respostas à carbamazepina, um anti-convulsivante usado em pacientes convulsivante usado em pacientes epiléticos. epiléticos.

Polimorfismo que afetam Polimorfismo que afetam receptoresreceptores

Receptores adrenérgicos – Receptores adrenérgicos – ββ2:2:

• Estes receptores interagem com Estes receptores interagem com catecolaminas endógenas e vários catecolaminas endógenas e vários medicamentos.medicamentos.

Polimorfismo que afetam Polimorfismo que afetam receptores receptores

Receptores adrenérgicos – Receptores adrenérgicos – ββ2:2:

• Duas substituições de base única Duas substituições de base única (SNPs) no gene do receptor que (SNPs) no gene do receptor que resultam na alteração de aminoácidos:resultam na alteração de aminoácidos:

Arg Arg Gli – códon 16 Gli – códon 16

Gln Gln Glu – códon 27 Glu – códon 27

Alterações comuns na população.Alterações comuns na população.

Polimorfismo que afetam Polimorfismo que afetam receptoresreceptores

Pacientes homozigotos:Pacientes homozigotos:

• Para o 16Arg apresentam maior Para o 16Arg apresentam maior dessensibilização dos receptores dessensibilização dos receptores ββ2 após 2 após infusão contínua de isoproterenol. infusão contínua de isoproterenol.

• Para o códon 16Arg e 27Gly sofreram Para o códon 16Arg e 27Gly sofreram reduções na venodilatação após 90 min de reduções na venodilatação após 90 min de infusão do medicamento. 16Gli e 27Gln não infusão do medicamento. 16Gli e 27Gln não apresentaram tais respostas.apresentaram tais respostas.

Polimorfismo que afetam Polimorfismo que afetam

receptores adrenérgicos receptores adrenérgicos ββ22

• Polimorfismo Arg/Gli no códon 16:Polimorfismo Arg/Gli no códon 16:

modula a resposta ao albuterol (um modula a resposta ao albuterol (um broncodilatador agonista de broncodilatador agonista de receptores receptores ββ2-2-adrenérgicos) em adrenérgicos) em pacientes asmáticos. pacientes asmáticos.

Polimorfismo que afetam Polimorfismo que afetam receptores adrenérgicos receptores adrenérgicos ββ22

MÉTODOS DE MÉTODOS DE ESTUDOS DE ESTUDOS DE

POLIMOFIRSMOS POLIMOFIRSMOS GENÉTICOS GENÉTICOS

Métodos de estudos de Métodos de estudos de polimorfismo genéticopolimorfismo genético

• A detecção direta de mutações e A detecção direta de mutações e polimorfismo genético em SNPs é polimorfismo genético em SNPs é realizada por métodos que permitem a realizada por métodos que permitem a identificação da seqüência de DNA identificação da seqüência de DNA alterada.alterada.

• Polimorfismo de tamanhos de fragmentos Polimorfismo de tamanhos de fragmentos de restrição (RFLP).de restrição (RFLP).

• Amplificação Alelo Oligonucleotideo-Amplificação Alelo Oligonucleotideo-Específica (PCR-ASO).Específica (PCR-ASO).

• Arranjo de DNA.Arranjo de DNA.

• PCR em tempo real. PCR em tempo real.

Métodos de estudos de Métodos de estudos de polimorfismo genéticopolimorfismo genético

Polimorfismo de tamanhos de Polimorfismo de tamanhos de fragmentos de restrição (RFLP)fragmentos de restrição (RFLP)

• RFLP utiliza enzimas de restrição para RFLP utiliza enzimas de restrição para detecção de mutações e polimorfismos.detecção de mutações e polimorfismos.

• Enzimas de restrição reconhecem sítios Enzimas de restrição reconhecem sítios específicos na seqüência do DNA que é específicos na seqüência do DNA que é clivada quando o sítio está presente clivada quando o sítio está presente gerando fragmentos de diferentes gerando fragmentos de diferentes tamanhos que são separados e tamanhos que são separados e analisados por eletroforese.analisados por eletroforese.

• Southern BlotSouthern Blot – Fragmentos de DNA – Fragmentos de DNA separados por eletroforese em gel de separados por eletroforese em gel de agarose são transferidos a uma agarose são transferidos a uma membrana de nylon e hibridizados com membrana de nylon e hibridizados com sondas marcadas que contém sondas marcadas que contém seqüências complementares ao loco seqüências complementares ao loco gênico. Fragmentos hibridizados – gênico. Fragmentos hibridizados – identificados por autorradiografia ou identificados por autorradiografia ou outro sistema de detecção. outro sistema de detecção.

Polimorfismo de tamanhos de Polimorfismo de tamanhos de fragmentos de restrição (RFLP)fragmentos de restrição (RFLP)

A FARMACOGENÉTICA EM A FARMACOGENÉTICA EM DOENÇASDOENÇAS

A farmacogenética em doençasA farmacogenética em doenças

• Os três tipos de genes que mais Os três tipos de genes que mais apresentam polimorfismo:apresentam polimorfismo:- - Genes que codificam proteínas Genes que codificam proteínas envolvidas na farmacocinética;envolvidas na farmacocinética;- Genes que codificam proteínas - Genes que codificam proteínas envolvidas na farmacodinâmica;envolvidas na farmacodinâmica;- Genes que codificam proteínas- Genes que codificam proteínasenvolvidas no desenvolvimentoenvolvidas no desenvolvimentodireto da doença;direto da doença;

PERSPECTIVAS FUTURAS E PERSPECTIVAS FUTURAS E CONSIDERAÇÕES FINAISCONSIDERAÇÕES FINAIS

• Maior desafio a ser vencido:Maior desafio a ser vencido:os marcadores genéticos;os marcadores genéticos;

• A farmacogenética é uma possibilidade A farmacogenética é uma possibilidade extremamente eficiente para extremamente eficiente para desenvolvimento de novos medicamentos;desenvolvimento de novos medicamentos;

• Mas porém, há um grande problema.Mas porém, há um grande problema.Questões éticas relacionadas comQuestões éticas relacionadas comquestões econômicas e sociais.questões econômicas e sociais.

FIM!