EREDITABILITA’ STIMATA

45-80%

60-80%

40%

30%

40%

35%

60%

MALATTIA

SCHIZOFRENIA

DISTURBO BIPOLARE

DEPRESSIONE MAGGIORE

DISTURBO D’ANSIA GENERALIZZATO

PANICO

FOBIA

ALCOOLISMO

GENI CANDIDATI SU

BASE FUNZIONALE

LOCI LOCI DIDI

SUSCETTIBISUSCETTIBILITA’LITA’

ANALISI

SNPs e LD

FARMACOGENETICALa farmacogenetica si occupa dello studio delle varianti geniche che influiscono sul metabolismo o sui “bersagli” dei farmaci.

Il 10% dei pazienti che afferiscono al servizio sanitario nazionale in Francia va incontro a reazioni avverse ai farmaci (ADRs, Lacoste-Roussillon et al., 2001)

In USA ogni anno 106.000 pazienti muoiono e 2.200.000 presentano ADRs (Lazarou J. etal.,1998)

Il 24% dei ricoveri per ADRs potrebbe essere evitato (Beijer HJ et al., 2002)

Prime evidenze delle differenze individuali nella risposta ai farmaci:

Gli individui con un deficit metabolico dell’enzima G6PD sviluppavano emolisi acuta durante la

somministrazione di antimalarici come la primachina, di farmaci come l’acido paraaminosalicilico, la fenacetina e

sulfonamide, e dopo l’ingestione di fave(P.E. Carson et al., Science 124, 484, 1956) .

FARMACOGENETICAAG Motulsky 1957

F Vogel, 1959

Risposta farmacologica avversa da ANOMALIA” a “CARATTERISTICA”

1950, introduzione del farmaco antitubercolare 1950, introduzione del farmaco antitubercolare ISONIAZIDE (INH)ISONIAZIDE (INH)il metabolismo del farmaco risulta radicalmente il metabolismo del farmaco risulta radicalmente differente e la popolazione viene divisa in due differente e la popolazione viene divisa in due categorie: gli “categorie: gli “inattivatoriinattivatori rapidi” e gli “rapidi” e gli “inattivatoriinattivatorilenti”lenti”l’appartenenza ad una delle due categorie è l’appartenenza ad una delle due categorie è geneticamente determinata dal geneticamente determinata dal locuslocus “R”. Gli “R”. Gli individui omozigoti ed eterozigoti per l’individui omozigoti ed eterozigoti per l’alleleallele“rapido” R si comportano come “rapido” R si comportano come inattivatoriinattivatori rapidi, rapidi, mentre gli omozigoti per l’mentre gli omozigoti per l’alleleallele “lento” r sono “lento” r sono inattivatoriinattivatori lenti.lenti.

Indicare le idee Indicare le idee principali cheprincipali chesi desidera trattaresi desidera trattare

L’INATTIVAZIONE DELLA INH SI MANIFESTA COME UN CARATTERE RECESSIVO

NN--acetilacetil--transferasitransferasi epaticaepatica

11aa IPOTESI: gli IPOTESI: gli inattivatoriinattivatori lenti sintetizzano lenti sintetizzano una quantità di enzima ridottauna quantità di enzima ridotta

22aa IPOTESI: gli IPOTESI: gli allelialleli “R” ed “r” differiscono “R” ed “r” differiscono fra loro per alcune proprietà catalitiche fra loro per alcune proprietà catalitiche

1950, introduzione del farmaco antitubercolare ISONIAZIDE (INH)

il metabolismo del farmaco risulta radicalmente differente e la popolazione viene divisa in due categorie: gli “inattivatori rapidi” e gli “inattivatori lenti”

POLIMORFISMI DEL GENE N-ACETILTRANSFERASI 2

CIRCA LA META’ DEGLI INDIVIDUI DELLA CIRCA LA META’ DEGLI INDIVIDUI DELLA POPOLAZIONE APPARTIENE ALLA CATEGORIA POPOLAZIONE APPARTIENE ALLA CATEGORIA DEGLI INATTIVATORI LENTIDEGLI INATTIVATORI LENTI

SVANTAGGI FARMACOSVANTAGGI FARMACO--DIPENDENTIDIPENDENTIaumentata suscettibilità a fenomeni tossiciaumentata suscettibilità a fenomeni tossici da da

accumulo dell’INH, come ad esempio la accumulo dell’INH, come ad esempio la comparsa di neuriti periferiche (facilmente comparsa di neuriti periferiche (facilmente curabili)curabili)

gli gli inattivatoriinattivatori lenti manifestano effetti tossici alla lenti manifestano effetti tossici alla somministrazione di altri due farmaci, la somministrazione di altri due farmaci, la fenelzinafenelzina e la e la idralazinaidralazina, chimicamente simili , chimicamente simili alla INHalla INH

Dagli anni ‘50 ad oggi le esperienze in ambito terapeutico hanno ampiamente confermato che i farmaci non hanno sempre l’effetto auspicato in tutti i pazienti (si ha la risposta attesa solo nel 50% dei casi) e che spesso i farmaci possono avere effetti collaterali di varia intensità, fino ad esiti fatali.

Statistiche USA: gli effetti collaterali provocati dai farmaci sono fra la quarta e la sesta causa di morte nella popolazione generale

Dal grafico precedente si evince che Dal grafico precedente si evince che certe categoria di farmaci certe categoria di farmaci hanno successo solo nel 25% dei pazienti trattatihanno successo solo nel 25% dei pazienti trattati(farmaci anticancro). (farmaci anticancro).

Una delle variabili principali che influenzano questi studi è laUna delle variabili principali che influenzano questi studi è lavarietà delle etnievarietà delle etnie che partecipano allo studio, ciascuna delle che partecipano allo studio, ciascuna delle quali ha un suo bagaglio genetico, modellatosi nel corso dei quali ha un suo bagaglio genetico, modellatosi nel corso dei secoli secondo le influenze più diverse. secoli secondo le influenze più diverse.

DIVERSE VARIANTI POLIMORFICHE IN GENI DIVERSE VARIANTI POLIMORFICHE IN GENI CHIAVE PER IL METABOLISMO DEI FARMACICHIAVE PER IL METABOLISMO DEI FARMACI

DIVERSE RISPOSTE/REAZIONI ALLA TERAPIADIVERSE RISPOSTE/REAZIONI ALLA TERAPIA

La FARMACOGENETICA è la disciplina che studia le differenze ereditarie nella risposta alla somministrazione dei farmaci

FARMACOGENETICA

GENI CANDIDATI:CI SONO POLIMORFISMI?

RICERCA DI NUOVI POLIMORFISMI

IDENTIFICAZIONE DI LOCI DI SUSCETTIBILITA’ PER LA MALATTIA

IDENTIFICAZIONEDI TARGET

FARMACOLOGICI

VALUTAZIONE DELL’IMPORTANZA FUNZIONALE DEL POLIMORFISMO

TEST MOLECOLARI

SCELTA DEL FARMACO

SNP(Single Nucleotide

Polymorphism)

……A G C G G A T T A G T……..

……A G C G G G T T A T T……..

VARIANTI PROTEICHE

POSSIBILI CAMBIAMENTI FENOTIPICI

G/A

AA GG AG

A

G

“The SNP map of the genomeThere are about three million differences between the DNA sequences of any two copies of the human genome. Over one million SNPs have been placed along the sequence tocreate a SNP map of the human genome. The distribution

of SNPs on chromosome 20, obtained by random sampling, is shown above — each spot represents 25 SNPs.”

LAST UPDATE: 18 MARCH 2004

Organism Number of Submissions (ss#'s)

Number of RefSNP Clusters (rs#'s) ( # validated)

HOMO SAPIENS 17176850 9098790 (4267639)

CYP-450

Ryo SatoTsuneo Omura

POTENTIAL EFFECTS OF THE METABOLISM ENZYMES

POLYMORPHISMS

Higher/lower pharmacological effect (fast or slow metabolizer )Adverse reactionsToxicityEffective dose augmentationMetabolism through alternative pathwaysInteractions with other drugs

Evans & McLeod, 2003

APPROVAL DATE OF THE MAIN ANTIPSYCHOTICS

1950 1960 1970 1980 1990 2000

CHLORPROMAZINE

HALOPERIDOL

CLOZAPINE

OLANZAPINE

RISPERIDONE

QUETIAPINE

TYPICAL

ATYPICAL

ANTIPSYCHOTIC DRUGS

TYPICAL Haloperidol

Chlorpromazine

ATYPICAL Clozapine

Risperidone Olanzapine Quetiapine Sertindol

Minor incidenceof side effects

> Severe side effects

ANTIPSYCHOTICS CYTOCHROMESTYPICAL

Haloperidol CYP2D6, CYP1A2, Chlorpromazine CYP2D6

ATYPICAL

Clozapine CYP1A2, CYP3A4, CYP2C19, CYP2D6

Risperidone CYP2D6, CYP3A4 Olanzapine CYP1A2, CYP2D6 Quetiapine CYP3A4 Sertindol CYP2D6

PHARMACOKINETICS

Allele Protein Nucleotide _changes

CYP2D6*1A CYP2D6.1 None

CYP2D6*1B CYP2D6.1 3828G>A

CYP2D6*1C CYP2D6.1 1978C>T

CYP2D6*1D CYP2D6.1 2575C>A

CYP2D6*1E CYP2D6.1 1869T>C

CYP2D6*1XN CYP2D6.1

CYP2D6*2A CYP2D6.2

-1584C>G; -1235A>G; -740C>T; -678G>A; CYP2D7 gene conversion in intron 1; 1661G>C; 2850C>T;

4180G>C

CYP2D6*2B CYP2D6.2 1039C>T; 1661G>C; 2850C>T; 4180G>C

CYP2D6*2C CYP2D6.2 1661G>C; 2470T>C; 2850C>T; 4180G>C

CYP2D6*2D CYP2D6.2 2850C>T; 4180G>C

CYP2D6*2E CYP2D6.2 997C>G; 1661G>C; 2850C>T; 4180G>C

CYP2D6*2F CYP2D6.2 1661G>C; 1724C>T; 2850C>T; 4180G>C

CYP2D6*2G CYP2D6.2 1661G>C; 2470T>C; 2575C>A;

2850C>T; 4180G>C

CYP2D6*2H CYP2D6.2 1661G>C; 2480C>T; 2850C>T; 4180G>C

CYP2D6*2J CYP2D6.2 1661G>C; 2850C>T; 2939G>A; 4180G>C

CYP2D6*2K CYP2D6.2 1661G>C; 2850C>T; 4115C>T; 4180G>C

CYP2D6*2XN (N=2, 3, 4, 5

or 13) CYP2D6.2 1661G>C; 2850C>T; 4180G>C

CYP2D6 active alleles

*1 and *2 polymorphic

variants

CYP2D6 deficient alleles*3,*4,*5 and*6 polymorphic

variants

CYP2D6*6A 1707T>del

CYP2D6*6B 1707T>del; 1976G>A

CYP2D6*6C 1707T>del; 1976G>A; 4180G>C

CYP2D6*6D 1707T>del; 3288G>A

C Y P 2 D 6 * 3 A 2 5 4 9 A > d e l

C Y P 2 D 6 * 3 B 1 7 4 9 A > G ; 2 5 4 9 A > d e l

C Y P 2 D 6 * 4 A 1 0 0 C > T ; 9 7 4 C > A ; 9 8 4 A > G ; _ 9 9 7 C > G ; 1 6 6 1 G > C ; 1 8 4 6 G > A ; 4 1 8 0 G > C

C Y P 2 D 6 * 4 B 1 0 0 C > T ; 9 7 4 C > A ; 9 8 4 A > G ; 9 9 7 C > G ; 1 8 4 6 G > A ; 4 1 8 0 G > C

C Y P 2 D 6 * 4 C 1 0 0 C > T ; 1 6 6 1 G > C ; 1 8 4 6 G > A ; 3 8 8 7 T > C ; 4 1 8 0 G > C

C Y P 2 D 6 * 4 D 1 0 0 C > T ; 1 0 3 9 C > T ; 1 6 6 1 G > C ; 1 8 4 6 G > A ; 4 1 8 0 G > C

C Y P 2 D 6 * 4 E 1 0 0 C > T ; 1 6 6 1 G > C ; 1 8 4 6 G > A ; 4 1 8 0 G > C

C Y P 2 D 6 * 4 F 1 0 0 C > T ; 9 7 4 C > A ; 9 8 4 A > G ; 9 9 7 C > G ; 1 6 6 1 G > C ; 1 8 4 6 G > A ; 1 8 5 8 C > T ; 4 1 8 0 G > C

C Y P 2 D 6 * 4 G 1 0 0 C > T ; 9 7 4 C > A ; 9 8 4 A > G ; 9 9 7 C > G ; 1 6 6 1 G > C ; 1 8 4 6 G > A ; 2 9 3 8 C > T ; 4 1 8 0 G > C

C Y P 2 D 6 * 4 H 1 0 0 C > T ; 9 7 4 C > A ; 9 8 4 A > G ; 9 9 7 C > G ; 1 6 6 1 G > C ; 1 8 4 6 G > A ; 3 8 7 7 G > C ; 4 1 8 0 G > C

C Y P 2 D 6 * 4 J 1 0 0 C > T ; 9 7 4 C > A ; 9 8 4 A > G ; 9 9 7 C > G ; 1 6 6 1 G > C ; 1 8 4 6 G > A

C Y P 2 D 6 * 4 K 1 0 0 C > T ; 1 6 6 1 G > C ; 1 8 4 6 G > A ; 2 8 5 0 C > T ; 4 1 8 0 G > C

C Y P 2 D 6 * 4 L 1 0 0 C > T ; 9 9 7 C > G ; 1 6 6 1 G > C ; 1 8 4 6 G > A ; 4 1 8 0 G > C

C Y P 2 D 6 * 4 X 2

C Y P 2 D 6 * 5 C Y P 2 D 6 d e le t e d

Allele Protein Nucleotide _changes

CYP2D6 intermediate to

low activity alleles*9,*10 and *17

polymorphicvariants

Allele Protein Nucleotide _changes

CYP2D6*9 CYP2D6.9 2613-2615delAGA

CYP2D6*10A CYP2D6.10 100C>T; 1661G>C; 4180G>C

CYP2D6*10B CYP2D6.10

-1426C>T; -1236/-1237insAA; -1235A>G;

-1000G>A; 100C>T; 1039C>T; 1661G>C; 4180G>C

CYP2D6*17 CYP2D6.17 1023C>T; 2850C>T; 4180G>C

CLASSIFICATION OF METABOLIZER GROUPS

Heterozygous with one active allele (*1 or *2) and one deficient allele

INTERMEDIATE METABOLIZERS

(IM)

ULTRARAPID METABOLIZERS

(UM)

Heterozygous for duplicated *1 or *2 + another active allele

POOR METABOLIZERS

(PM)

Homozygous or compound heterozygous with two deficient

alleles (*3,*4,*5,*6)

EXTENSIVE METABOLIZERS

(EM)

Carriers of one duplicated active allele + deficient allele

CYP2D6 IN CAUCASIANS:

7-10% POOR METABOLIZERS

40% INTERMEDIATE METABOLIZERS

50% EXTENSIVE METABOLIZERS

AVERAGE DOSE RECOMMENDED IN CAUCASIAN POPULATIONS:

1) Dav = 0,1 DPM + 0,4 DIM + 0,5 DEM

Dav average doseDPM DIM DEM optimal dose for the single groups

2) The empirically gained Dav can be set as 100%, then percentages of dose adaptation (reduction or elevations) for each genotype are obtained(example for EM genotype):

DEM (%) = 100/ (0,1 ClPM/ClEM + 0,4 ClIM/ClEM + 0,5)

Cl clearance

DOSE ADAPTATION ACCORDING TO GENOTYPE IN ULTRAMETABOLIZERS:

• VERY FEW STUDIES ON UMs (single case reports)

• usually assumed linear gene-dose effect

Impact of the CYP2D6 polymorphisms on the pharmacokinetics of antipsychotic drugs: dosage adaptation according to genotype.PM: poor metabolizerIM: intermediate metabolizerEM: extensive metabolizerUM: ultrarapid metabolizer

Kirchheiner J. Et al., Molecular Psychiatry 2004;1-32

CYP2D6-mediated quantitative influences on pharmacokinetics of antidepressant drugs

CYP2C19-mediated quantitative influences on pharmacokinetics of antidepressant drugs

LIMITATIONS

• INTER-ETHNIC DIFFERENCES DUE NOT ONLY TO DIFFERENT POLYMORPHIC DRUG METABOLISM ENZYMES, BUT ALSO TO NUTRITIONAL DIFFERENCES AND LIFESTYLE FACTORS

• DIFFERENT DRUG PREPARATIONS (different parentdrug and active metabolites plasma concentrations, different enantiomers with often unknownpharmacological activity)

PHARMACODYNAMICS

DR2, DR3, DR4, DR5

5HTR1A, 5HTR1B, 5HTR2A, 5HTR2C, 5HTR5A, 5HTT

H1, H2

ADR1A, ADR2A

Haloperidol Clozapine Quetiapine

Sertindole ZiprasidonOlanzapine Risperidone

D1

D2

5-HT2a

5-HT1a

M1

α1

α2

H1

tipici

clozapinarisperidone

Atipici in generale

olanzapina

Non specificatoaloperidolo

CRITERIA (observation period and methods)

AUTHOR AND YEAR

10 weeks; -20% in the BPRS score

Malhotra, 1998

Day 0,7,14,21,28; 50% reduction of the positive subscale of the

PANSS Schafer, 2001

3 weeks; percentage improvement score using BPRS

Suzuki, 2000 Suzuki, 2001

6 months; reduction of at least 50% in the BPRS score

Scharfetter, 1999

12 weeks; response defined as decrease of 20 points of the GAF

scale Szekeres, 2003

10 weeks; using PANSS score changes for analysis of the

variance Reynolds, 2003

Up to 6 weeks; stepwise regression including BPRS and

SANS scores Ellingrod, 2002

Polimorfismi dei geni 5HT2A, 5HT2C, DRD3 e DRD4 come predittori della risposta alla clozapina (studi confermati, da

Kirchheiner et al., 2004)

GENE SNP FENOTIPO ASSOCIATO AUTORE E ANNO

MTHFR C677T Allele T maggiormente

presente nei responders agli antipsicotici

Joober R et al., 2000

COMT Val158Met Met/Met associato a non risposta ad almeno due

antipsicotici

Lachman HM et al., 1996

MAO VNTR nel promotore

Genotipo 3/3 insieme a Met/Met di COMT =

aumento di 6 volte del rischio di essere non

responder

Illi A et al., 2003

BDNF VNTR nel promotore

Eccesso di alleli lunghi nei pazienti responders

Krebs MO et al., 2000

BDNF Val166Met Nessuna associazione con la risposta alla clozapina

Hong CJ et al., 2003

SOD2 Ala9Val Associazione dell’allele Val con discinesia tardiva (non

confermata)

Hori H et al., 2000

GRIN2B C2664T Non associato alla risposta alla clozapina

Hong CJ et al., 2001

Altri geni associati alla farmacogenetica degli antipsicotici

SISTEMA SEROTONINERGICO

associazione con risposta a lungo termine alla clozapina

SISTEMA DOPAMINERGICO

associazione con la risposta precoce ai neurolettici

DIVERSI SISTEMI CONTRIBUISCONO ALLA RISPOSTA TERAPEUTICA IN DIVERSI STADI DEL TRATTAMENTO

Da Arranz MJ et al., Lancet (2000);355:1615-1616

Pharmacogenetic prediction of clozapineresponse.Arranz MJ et al, Lancet. 2000;355(9215):1615-6.

5HT2A 102T/C ; His452Tyr5HT2C -330GT/-244CT ; Cys23Ser5HTTLPRH2 -1018G/A

previsione dellarisposta alla clozapina nel 76,7% dei casi(sensibilità del 95%, p=0.0001)

• NON APPLICABILE A POPOLAZIONI CON DIVERSA PROVENIENZA ETNICA

• NECESSITA’ DI CORREZIONE SECONDO “PREDITTORI LOCALI”

Utilizzo degli stessi predittori per altri antipsicotici con profilo farmacologico simile

RISPOSTA ALL’OLANZAPINA

5HT2A 102T/C ; His452Tyr5HT2C -330GT/-244CT ;

Cys23Ser5HTTLPR

H2 -1018G/A

Previsione della risposta nel 70% dei

casi

previsione nel 76% dei

casiDRD3 (varianti polimorfiche ?)

RISPOSTA AL RISPERIDONE

5HT2A5HT2C

5HTTLPR

Previsione della risposta in più

dell’80% dei casi

Combinazione delle informazioni sul solo sistema serotoninergico

Cambiamenti sintomatologici durante trattamento con fluvoxamina

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 2 3 4 5 6 7

Settimane di trattamento

Punte

ggio

medio

HD

RS

Da Lerer B., Pharmacogenetic of Psychotropic drugs, Cambridge UniversityPress

S-S

Smeraldi et al fluvoxamine 5-HTTLPR l-l e l-s responder1998 s-s non responder

Pollock et al paroxetine 5-HTTLPR risposta + rapida negli l-l2000 Vs l-s or s-s

Zanardi et al paroxetine 5-HTTLPR presenza di l responder2000 l-l > l-s e l-s > s-s

Kim et al fluoxetine 5-HTTLPR s-s responder2000 paroxetine

Tryptophan

Serotonin Synthesis

5-HTP 5-HT

tryptophanhydroxylase

5-HTPdecarboxylase

TPH

Paoloni-Giacobino et al Molecular Psychiatry 2000

Polimorfismo A218C del gene TpH

M AA CC AC

180bp

97bp

83bp

AUTORE GENE e

POLIMORFISMO ASSOCIAZIONE

Pollock B et al, 2000 (USA) 5-HTTLPR SI genotipo LL

Kim D et al., 2000 (Corea) SI genotipo SS

Benedetti F et al., 1999 (Italia) SI genotipo LL

Yoshida K et al., 2002 (Giappone)

TPH A218C

NO (fluvoxamina)

Serretti A et al., 2001 (Italia)

Genotipi AA e AC associati a bassa

responsività

Serretti et al., 2001 (Italia)

Genotipo AA associato a bassa

responsività Li HJ et al., 2004

(Corea) GNB3 C825T

Migliore risposta portatori allele T

Serretti A et al., 2003 (Italia)

Migliore risposta genotipo TT

Zill P et al., 2000 (Germania)

Migliore risposta genotipo TT

DEFINITION OF RESISTANCE TO THE TREATMENT WITH ANTIPSYCHOTICS

CLINICAL HISTORY AND PAST TREATMENTS Low functioning levels in the last 5 years 3 periods of treatments in the last 5 years with at least 2 classes of

antipsychotics for at least 6 weaks, with a minimum of 1000 mEq/day chlorpromazine without significant improvement

CLINICAL EVALUATIONS BPRS: total score ≥ 45 (18 items, score 1 to 7 – absent to severe);

score ≥ 4 in at least 2 of the following items: conceptual disorganization, unusual thoughts, hallucinatory behavior, suspiciousness.

CGI: score ≥ 4 PERSPECTIVE EVALUATIONS

No reduction of at least 20% of the BPRS score BPRS score after-treatment ≥ 35 or CGI ≥ 3 with 60 mg haloperidol/day

for 6 s BPRS : Brief Psychiatric Rating Scale CGI: Clinical Global Impression scale

Peuskens J., Journal of Clinical Psychiatry, 1999;60 (suppl. 12).

P-glicoproteina (Pgp), un trasportatore di membrana ATP-dipendente, prodotta nell’uomo dal gene mdr-1. La Pgp è presente sulle superfici luminali di organi deputati all’assobimento, distribuzione ed

eliminazione dei farmaci, quali la membrana canalicolare degli epatociti, le membrane ad orletto a spazzola degli enterociti dell’intestino tenue e delle cellule dei tubuli

renali prossimali,le cellule endoteliali e gli astrociti della barriera ematoencefalica,il lato materno della placenta.La sua funzione principale è quella di proteggere i tessuti dalle tossine esogene o endogene, impedendone l’assorbimento intestinale

e l’accesso ai siti d’azione, e favorendone l’eliminazione sistemica. La Pgp ha già destato molto interesse per il suo possibile ruolo nella farmacoresistenza

tumorale: le cellule neoplastiche possono presentare un’aumentata espressione di trasportatori, capaci di ridurre significativamente le concentrazioni di diversi farmaci strutturalmente non correlati e di conferire al tumore proprietà di farmacoresistenza multipla (J Clin Oncol1998;16:3674-90).Studi di farmacologia sperimentale condotti sui ratti hanno dimostrato che almeno 4 farmaci

antiepilettici (fenobarbitale, fenitoina, carnbamazepina e lamotrigina) possono essere substrati per la Pgp. Uno studio recentissimo inoltre (N Engl J Med 2003;348:1442-8) condotto su di una vasta popolazione di pazienti con epilessie, incluse quelle farmacoresistenti, ha indicato che fattori genetici legati alla Pgp (la cui attività è in parte geneticamente determinata) possono essere associati alla farmacoresistenza nelle epilessie. La ricerca in questo campo è quindi molto attiva ed ha aperto nuove linee di sviluppo in campo

farmaceutico, nella identificazione e messa a punto di agenti che possano inibire selettivamente l’attività della Pgp (Curr Opin Mol Ther 2000;2:459-67).

MDR1: MULTIDRUG RESISTANT GENE

• Located in 7q21.1

• Composed by 28 exons

• Encodes a large transmembrane protein PGP (P-glycoprotein) that functions as a drug-transport

energy-dependent pump: export substance from the inside of cells and from membrane to outside

• Physiological role: protection cells from toxic

substances or metabolites

Marzolini, 2004

MDR1: MULTIDRUG RESISTANT GENEExpression pattern:

PGP is expressed in many normal tissues:•Brush border surface of enterocytes•Canalicolar surface of hepatocites

•Blood brain barrier•Apical surface of proximal tubular cells in kidneys

•Placenta•Gonads: ovaries, testes

Marzolini, 2004

• Allelic differences in MDR1 gene sequencesmay be associated with different expressionprotein levels: functional polymorphismsstudies

• The C3435T polymorphism in exon 26 is the first variant associated with altered proteinexpression: the PGP expression in the duodenum of individuals with T/T allele was decreased if compared with individuals with C/C allele

Hoffmeyer, 2002

• The C/C genotype of MDR1 gene could potentially influence drug disposition and treatment efficacy, due to the presence of

many copies of the efflux-pump on the surface of the cellular membrane: multiple drug

resistance (e.g. anticancer agents).• The T/T genotype of MDR1 gene could potentially expose the organism to higher concentrations of toxic PGP substrates,

increasing organ exposure to the damaging effects of such agents (e.g. protective effect of

C/C genotype in Parkinson disease with exposure of pesticides).

Effetti avversi neurologici dei neurolettici classiciEffetti avversi neurologici dei neurolettici classici

• Sindrome parkinsoniana

• Distonie• Acatisia• Discinesia• Convulsioni

•• Sindrome Sindrome parkinsonianaparkinsoniana

•• DistonieDistonie•• AcatisiaAcatisia•• DiscinesiaDiscinesia•• ConvulsioniConvulsioni

Profilo degli effetti collaterali degli antipsicoticiProfilo degli effetti collaterali degli antipsicotici

NL tipici Clozapina Olanzapina RisperidoneQuetiapina

SNCEPS +/+++ 0 0 0/++ 0TD +++ 0 ? ? ?Convulsioni 0/+ +++ 0 ? 0Sedazione +/+++ +++ + + +

SistemiciNMS + + ? + ?Ipotensione +/+++ 0/+++ + + +QTc 0/++ 0 0 0/+ 0Epatici 0/++ 0/+ 0/+ 0/+ 0Anticolinergici +/++ +++ + 0 0Ematologici 0/+ +++ 0 0 0Prolattina ++/+++ 0 0 0/++ 0Peso 0/++ +++ ++ ++ +Altri effetti 0/+ 0/+ 0/+ 0/+ 0/+

NL tipiciNL tipici ClozapinaClozapina OlanzapinaOlanzapina RisperidoneRisperidoneQuetiapinaQuetiapina

SNCSNCEPSEPS +/++++/+++ 00 00 0/++0/++ 00TDTD ++++++ 00 ?? ?? ??ConvulsioniConvulsioni 0/+0/+ ++++++ 00 ?? 00SedazioneSedazione +/++++/+++ ++++++ ++ ++ ++

SistemiciSistemiciNMSNMS ++ ++ ?? ++ ??IpotensioneIpotensione +/++++/+++ 0/+++0/+++ ++ ++ ++QTcQTc 0/++0/++ 00 00 0/+0/+ 00EpaticiEpatici 0/++0/++ 0/+0/+ 0/+0/+ 0/+0/+ 00AnticolinergiciAnticolinergici +/+++/++ ++++++ ++ 00 00EmatologiciEmatologici 0/+0/+ ++++++ 00 00 00ProlattinaProlattina ++/+++++/+++ 00 00 0/++0/++ 00PesoPeso 0/++0/++ ++++++ ++++ ++++ ++Altri effettiAltri effetti 0/+0/+ 0/+0/+ 0/+0/+ 0/+0/+ 0/+0/+

Discinesia tardiva: movimenti stereotipati,ripetitivi, non dolorosi, involontari, coreiformi rapidi dellafaccia, delle palpebre (ammiccamenti o spasmi), della bocca(smorfie), della lingua, degli arti e del tronco. Tutti questimovimenti scompaiono durante il sonno, la loro intensitàvaria nel tempo e sono correlati al livello di eccitazione o disofferenza emotiva……(Goodman & Gilman 1997).

Associazione positiva (p<0.05)DRD2 Chen et al. 1997DRD3 Segman et al. 2000

Eichhammer et al. 2000 Basile et al. 1999 Steen et al. 1997

5HT2A Segman et al. 20015HT2C Segman et al. 2000MnSOD Hori et al. 2000CYP1A2 Basile et al 2000CYP2D6 Ohmori et al. 1998

Kapitany et al. 1998 Chong SA 1997 Armstrong et al. 1997

Polimorfismi genici ed effetti collaterali: conferma del coinvolgimento di alcune varianti alleliche nell’insorgenza della Discinesia Tardiva (TD)

HLA Odds Granulocytopenia/ ClozapineAllele Ratio Agranulocytosis Responder Control

A1 0.09 11.5 (p=0.0013) 57.9 20.1A28 8.0 30.7 (p=0.027) 5.3 11.3B16 3.2 27.3 (p=0.027) 10.5 9.3

Human leukocyte antigen-A1 predicts a good therapeutic response to clozapine with a low risk

of agranulocytosis in patients with schizophrenia.

Lahdelma L. et al. 2001 Journal of Clinical Psychopharmacology

ASMA

Malattia infiammatoria cronica delle vie aeree Malattia infiammatoria cronica delle vie aeree polmonari con polmonari con iperattivitàiperattività della muscolatura della muscolatura bronchiale a stimoli specifici.bronchiale a stimoli specifici.TERAPIE FARMACOLOGICHE IN USO:TERAPIE FARMACOLOGICHE IN USO:

BETA AGONISTI: mimano l’azione dei BETA AGONISTI: mimano l’azione dei betabeta--adrenergici e hanno funzione di adrenergici e hanno funzione di broncodilatatoribroncodilatatori rapidi rapidi

ANTAGONISTI DEI LEUCOTRIENI: ANTAGONISTI DEI LEUCOTRIENI: stimolano la stimolano la broncodilatazionebroncodilatazione contrastandocontrastandol’azione dei l’azione dei leucotrienileucotrieni

FARMACI BETA AGONISTI

GENE beta2AR, codificante per il GENE beta2AR, codificante per il recettore beta2adrenergico ed recettore beta2adrenergico ed espresso in particolare nelle cellule espresso in particolare nelle cellule dei muscoli lisci bronchialidei muscoli lisci bronchiali

POLIMORFISMO Arg16Gly nella POLIMORFISMO Arg16Gly nella regione Nregione N--terminale extracellulare, terminale extracellulare, alla quale si legano le alla quale si legano le catecolaminecatecolamine o o i farmaci beta agonisti i farmaci beta agonisti

STUDIO DI ASSOCIAZIONE FRA IL STUDIO DI ASSOCIAZIONE FRA IL POLIMORFISMO Arg16Gly E LA POLIMORFISMO Arg16Gly E LA

RISPOSTA ACUTA A DUE FARMACI:RISPOSTA ACUTA A DUE FARMACI:

ALBUTEROLO (campione di 269 ALBUTEROLO (campione di 269 bambini)bambini)

FORMOTEROLO (campione di 22 FORMOTEROLO (campione di 22 adulti)adulti)

EFFETTI DEL POLIMORFISMO:EFFETTI DEL POLIMORFISMO:aumenta la degradazione aumenta la degradazione intracellulareintracellulare del complesso del complesso recettorerecettore--ligandoligando e di conseguenza diminuisce la e di conseguenza diminuisce la produzione del recettore beta2adrenergico, che, oltre a produzione del recettore beta2adrenergico, che, oltre a stimolare la stimolare la broncodilatazionebroncodilatazione autoregolaautoregola la sua stessa la sua stessa sintesisintesiè più comune nell’asma è più comune nell’asma steroidosteroido--dipendentedipendenteè più comune nell’asma notturnoè più comune nell’asma notturnoè associato alla diminuita risposta al trattamento con i è associato alla diminuita risposta al trattamento con i farmaci beta agonisti.farmaci beta agonisti.

La risposta al farmaco è La risposta al farmaco è superiore superiore negli omozigoti negli omozigoti ArgArg//ArgArg

intermediaintermedia negli eterozigoti negli eterozigoti Arg/Arg/GlyGlybassabassa negli omozigoti negli omozigoti GlyGly//GlyGly

ANTAGONISTI DEI LEUCOTRIENI

Bloccano i Bloccano i leucotrienileucotrieni, che , che intervengono nella contrazione della intervengono nella contrazione della muscolatura liscia delle vie aeree, e muscolatura liscia delle vie aeree, e nei fenomeni infiammatori dell’asma nei fenomeni infiammatori dell’asma insieme ad istamina, insieme ad istamina, prostaglandineprostaglandine e e citochinecitochine..

DIABETE MELLITO

LINEE GUIDA PER STUDI DI FARMACOGENETICA

ImpostazioneImpostazione studistudi cliniciclinici ad hocad hocDefinizioneDefinizione di di rispostarispostaPopolazioniPopolazioni omogeneeomogeneeAnalisiAnalisi di di aplotipiaplotipiScelta Scelta genigeni candidaticandidatiValutazioneValutazione effettoeffetto relativorelativo di di ogniognipolimorfismopolimorfismoReplicazioneReplicazione deidei risultatirisultati in in campionicampioniindipendentiindipendenti

Common gene variants and mutations of the Common gene variants and mutations of the genes encoding for genes encoding for CYP2D6CYP2D6 e e CYP2D19CYP2D19

(metabolism of antipsychotic, (metabolism of antipsychotic, antidepressant, analgesic, antiantidepressant, analgesic, anti--histaminic histaminic

drugsdrugs))

1st microarray for clinicalpharmacogenomics applications

Malattie Infettive

LineeLinee guidaguida per la per la sceltascelta del del farmacofarmaco e del e del dosaggiodosaggioPrevisionePrevisione di di possibilipossibili interazioniinterazioni tratra farmacifarmaciin in terapieterapie concomitanticoncomitantiValutazioneValutazione e e registrazioneregistrazione per per ogniogni pazientepazientedel “del “profiloprofilo farmacogeneticofarmacogenetico personalepersonale””SviluppoSviluppo di di nuovinuovi farmacifarmaci per per pazientipazienti con con particolariparticolari genotipigenotipi -- stratificazionestratificazionefarmacologica farmacologica --

COSA COSA VIENE VIENE

TESTATOTESTATO

VANTAGGIVANTAGGI

RISCHIRISCHI

TEST GENETICI

GENETICA DELLA MALATTIADIAGNOSI/PROGNOSI

FARMACOGENETICAPROFILI DI RISPOSTA AI TRATTAMENTI

Malattiemendeliane

rare: mutazioniin singoli geni

Malattie complesse:geni di suscettibilità

Profilo degli SNPs

Geni per il metabolismoe/o l’azionedei farmaci

MIGLIOR COMPRENSIONEDELLE PATOLOGIEE DELLE POSSIBILI

TERAPIE

RISPOSTA OTTIMALEALLE TERAPIE

Implicazioni etiche, legali e sociali

MAPPA DI SNP