Dr. Candan HIZEL, PhD Anadolu Üniversitesi Eczacılık Fakültesi,

C2H-Vichy Genomics, Fransa, Kanada

Yeni Genetik Moleküler Öngörüsel ve Önleyici Tıp

Danışmanlığı Direktörü

Bir zamanlar kaderimizin

yıldızlarda yazılı

olduğuna inanıyorduk,

Fakat, artık biliyoruz ki

kaderimiz büyük bir

ölçüde genlerimizde yazılıdır !

J.D. Watson, Times Magazine, march 20 1989

ne düşünüyoruz......

genetik yapımıza göre hastalıklardan kurtulmak ve hatta

önlemek için ne gibi önlemler alabileceğimizi önceden

bilebilmek

genetik yapımıza göre hekim reçetesindeki ilaçlara karşı

Advers İlaç Reaksiyonları (AİR) geliştirip geliştirmeyeceğimizi

önceden bilebilmek

genetik yapımıza göre yalnızca size göre planlanmış ilaç

rejimi tasarlanması nedeniyle tedavide başarı şansının

arttığını önceden bilebilmek

ÖZET Çarşamba 12:00 - 14:00

A. ÖNGÖRÜSEL ve BİREYE ÖZGÜ TEDAVİYE GİRİŞ Öngörüsel ve Bireye Özgü Tedavi Nedir? İnsan Genom Projesi (İGP) –Postgenomik Çağın başlangıcı Yeni Genetik: : Olgular ve kurgu Farmakogenetik : Tarihsel yönü Niçin farmakogetik/genomiğe ihtiyacımız var? Famakogenetik & Farmakogenomi Farmakogenetik, Biyomarkırlar ve Öngörüsel ve Bireye Özgü Tedavinin amacı Farmakogenetik eczane uygulaması nasıl etkileyecek?

B. GENETİK ve GENOMİĞE GENEL BİR BAKIŞ Biz Kimimiz ve Nasılız?

– Genom Yapısı – Gen “İletişim Birimi” – Genotip, Alel, Haplotip

Niçin hepimiz birbirimizden farklıyız? Mutasyonlar, Polimorfizmler ve Tek Nüklelotid Polimorfizmleri (TNPs) Epigenetik, Epistaz Mikro RNA (miRNA) Gen ve hastalıklar: Monogenenik & Poligenik ve çok faktörlü HapMap Projresi nedir?

C. İlaç Metabolizması /farmakogenetik Terapötik pencere İlaç biyotransformasyonu Faz I-III İlaç metabolizması enzimleri

– Faz I – Sitokrom P450 (CYPs): CYP1A1, CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4; Dihidroprimidine Dehidrogenaz (DPD)

– Faz II – kojugezon, Glucuronation, Sulfanasyon, Asetilasyon : Glutation transferaz (GTSM1), Glucutonosyl transferases (UGT1A1), Sulfhptransferases (SULT1A1), N-asetiltrnasferaz (NAT1 & NAT2), Thiopurine methyl transferase (TPMT)

– Faz III: Taşıyıcı moleküller

Farmakodinami: Taşıyıcı moleküller, reseptörler, iyon kanalları Sitokrom P450 (CYP 450) sisteminde endüksiyon ve inhibisyon Factors Affecting Drug metabolism:Genetic and Non-Genetic

– Genetıc factors – Polymorhism : CYP1A2, CYP2C9/ 19, CYP2D6, UGT1A1, SULT 1A2, TPMT Metabolizma farklılıkları Fenotipleme, Genotipleme; Fenotip-Genotip ilişkisi

ÖZET(devam) Çarşamba 12:00 - 14:00

A. MOLEKÜLER TANI TESTLERİ ve OMİK TEKNOLOJİLERİ (PCR, dizileme, Proteomiks, vb)

B. FARMAKOGENETİK TESTLERİ VE UYGULAMALARI - KLİNİK ÇALIŞMALAR

Kanser farmakogenetiği

A) Kemoterapötiklerin yanıtlarını n ve toksisitesinin belirlenmesinde kullanılan testler

- Tamoksifen ve meme Kanseri (CYP2D6, CYP2C19

- İrinotekan ve kolon kanseri (UDP glukuronoziltransferaz)

- Lösemi ve tiopürinler (tiopurin S-metil transferaz -TPMT)

- 5-fluorourasil (5-FU), Dihidroprimidine Dehidrogenaz (DPD)

B) Moleküler terapötiklere yanıtı belirleyen testler

- imatinib-ABL gen mutasyonları

- rituksimab-FCGR3A gen mutasyonları,

- gefitinib-EGFR gen mutasyonları vb. Psikiyatri ve nörolojide farmakogenetik

- Antipsikotikler

- Antidepresörler ( SSRIs)

Kardio vascülerr/ Hipertensiyon /Astım farmakogenetiği (Varfarin, Statinler Losartan , Metaprolol, vb)

Analjesik/ Antienflamatuvar ( Kodein, Tramadol, Celocoxib)

Antidiyabetik ( Glimepiride, Glipizide Gliburid)

Antiviral ve farmakogenetik (HIV, HCV)

Antitüberküloz lar ve farmakogenetik

İmmün farmakogenetiği

Madde bağımlılığı ve farmakogenetik (Amfitamine, kokaine, v)

Vaka çalışmaları

ÖZET(devam) Çarşamba 12:00 – 14:00

ADVERSE İLAÇ REAKSİYONLARI (AİRs)

İLAÇ- İLAÇ ETKİLEŞİMLERİ

ÇEVRE ETMENLERİ İLAÇ ETKİLEŞİMLERİ

Beslenme- İlaç etkileşimleri

Sigara, çay, kahve - İlaç etkileşimleri

FARMAKOGENETİK TEST SONUÇLARI NASIL YORUMLANIR ?

Bireye özgü raporlama

EĞİTİM ve FARMAKOGENETİK

NELER ÖĞRENDİK : Tartışma

Bu sununumda Neler Yapacagız?

doğru ilacın, doğru dozda, doğru hastaya uygulanması için niçin genler önemlidir?

İlaç – Gen Etkileşimi Optimal Doz

Ne Dikkate Alınacaktır? Advers İlaç Reaksiyonları (AİR)

Farmakogenetik/genomik

Öngörüsel ve bireye özgü ilaç tedavisi

Nelere İhtiyacımız Var? Genler

Mutasyonlar, Polimorfizmler /Aleller

Gen-gen, gen–çevre etkileşimi

Genotip-fenotip korelasyonu

Öngörüsel farmakogenetik testleri

Biyoinformatik

Farmakogenetik test sonuçları ve bu sonuçların değerlendirilmesi- Bireye Özgü Raporlama

Genetik bilgi değişik düzeylerde aktarılır:

DNA

Genler

Kromozomlar

Genom

Birey

Aile

Toplum

Aynı DNA, Farklı yollar....

Lady Gaga

%99.9 aynı, DNA, %0.01 birbirimizden

farklıyız

Genlerimiz

Çevremiz

Hastalıklar

AİR

Jean Dausset 1916-2009

Jacques Ruffié 1916-2009

James WATSON

1928-

Francis Crick

1916- 2004

Jacques Monod

1910-1976

Aynı DNA, Farklı yollar…

MODERN TIP

Üç ana alanda ayırt edilebilir:

1) Tedavi edici tıp: Hasta olan birey’in tedavisi amacıyla en yaygın

olarak uygulananıdır.

2) Önleyici tıp: Koruyucu tıp ÌÖ II. yy. da Antik Yunan ve Roma çağlarından beri kullanılmakta olup ve özellikle o çağlarda bulaşıcı hastalıkları önlemek amaçlıdır. 18. yy. sonlarına doğru aşının keşfedilmesi önleciyi tedbirler arttırmış ve 20 yy. başlarında antibiyotik çağı tedavi edici ve koruyucu tıpta çok önemli değişimlere sebeb oluşmuştur

3) Öngörüsel ve bireye özgü tedavi : Koruyucu tıp ÌÖ II. yy. da Antik Yunan ve Roma çağlarından beri kullanılmakta olup ve özellikle o çağlarda bulaşıcı hastalıkları önlemek amaçlıdır. 18. yy. sonlarına doğru aşının keşfedilmesi önleyici tedbirler arttırmış ve 20 yy. başlarında antibiyotik çağı tedavi edici ve koruyucu tıpta çok önemli değişimlere sebep oluşmuştur. Bireye özgü tıp “hastalık merkezli” tedavi kavramından “insan merkezli ” tedavi kavramına geçiş sağlar

Önleyici Tıp

Tedavi Edici Tıp Hastallık

Hastalıkların Gelişmesi ve

Adverse İlaç Reaksiyonları

Hastalığa Yatkınlık

ve

İLAÇ YANITLARI

Öngörüsel ve Bireye

Özgü Tedavi

____________________________________________________________________________

GENLERİMİZ ÇEVRE KOŞULLARI Biyolojik ve psikolojik

Göreceli Riskler:

Hastalıkların Gelişmesi

Advers İlaç Reaksiyonları

Kardiyoloji

Onkoloji

Hematoloji

Nöroloji/Psikiyatri

Genetik

Post-Genomik Çağ Başlangıcı

Amaç: insan genomunu oluşturan 3 milyar bazın diziliminin belirlenmesi

Başlangıç: 1990 yılında Amerikan Enerji Ajansı (DOE) ve Ulusal Sağlık Enstitüsünün (NIH) desteğiyle

Bitiş: 2003 yılında

Sonuç: insan genomunda yaklaşık 30 bin gen var; nükleotit dizilerinin % 99.9’u tüm insanlarda aynı;

genomun yaklaşık % 2’si proteinleri kodluyor

İnsan genom Projesi Amaç:

İnsan DNA oluşturan 3 milyar nükleotid dizisi belirleme insan DNA'sında yaklaşık 30.000 civarında genin tespit İnsan DNA'sının tüm genleri tanımlamak

Gen işlevlerinin yorumlanması (işlevselgenomik) Model organizmaların gen dizilemesi (maya, yuvarlak solucan, meyve sineği, fare Biyoinformatik aracılığıyla veri tabanlarında tüm bu bilgileri saklamak Genomik Tıp çag:

– İlaç etkinliği ya da toksisite öngörüsel tahmin geliştirmek

– Hastalık tanısını geliştirimek

– Hastalığa genetik yatkınlıklarda daha erken tespit

Bilim adamlarının eğitimi

Bu proje sonucunda otaya çıkan yeni genetik bulguların ve bunların uygulanmalarınıa bağlı etik , hukuksal ve sosyal konular

İnsan genom dizisi taslağı bize neler söyler?

İnsan genomu 3 milyar kimyasal nükleotid baz (A, C, T, ve G) içerir

Sayıları değişmekle birlikte ortalama bir gen 3000 bazdan oluşur, distrofin olarak bilinen en büyük insan geni 2,4 milyon baz içerir.

Genlerin toplam sayısı önceki tahminlerden çok daha düşük olup yaklaşık 30.000 kadar olduğu

Hemen hemen tüm nükleotid bazları % 99.9 tüm insanlarda tam olarak aynıdır TNPs genetik farklılıkların %90’dan sorumludur 5,000,000 TPNs

50,000 - 150,000 fonksiyonel TNPs Bu güne kadar veri tabanlarına yaklaşık 2,600,000 ‘den fazla TNPs

kaydedilmemştir ve bunların yaklaşık 100 000 kodlayan bölgede bulunur. İnsan Genomunun %2 den daha azı protein kodlar ve protein kodlamayan dizi

tekrarları genomun büyük bir bölümünü oluşturur Tekrar dizileri (yaklaşık % 40-50 retro tranposisyonundan oluşmuş tekrar dizileri

ve proteinleri kodlamazlar («Çöp DNA») Yaklaşık 30 000 kadar tekrar eden C-G baz çiftleri DNA üzerinde gen

bakımından zengin bölgelerde bulunup genlerle «Çöp DNA» arasında baryer oluşturur. CpG adaları gene aktivitesininin düzenlenmesinde yardımcı olur.

En fazla geni 1. kromozom (2968) ve en az geni Y kromozomu (231) içermektedir.

Tanımlanmış genlerin yaklaşık %50 sinin işlevi bilinmektedir. mRNA transkriptlerinin kırpılmalarından ve kimyasal modifikasyonlardan

dolayı, insanlarda sinek ve solucanlara göre üç misli daha fazla protein çeşitliliği bulunuyor

İnsan genomunun yaklaşık 20.000 ila 30.000 gen içermektedir

100,000 farklı proteinler: olası ilaç hedefleri

İGP’de 3 önemli strateji

Tıp için genetik: Tek gen hastalıkların belirlenmesi

amacıyla veya prenatal-diagnostik amaçla kullanılan

genetik- klasik veya “eski genetik”

Sağlık için genetik: Önleyici, öngörüsel, bireye özgü

tedavi esasına dayanan “yeni genetik”

(farmakogenetik, ekogenetik, immünogenetik, nutri-

genetik, psikogenetik vb gibi)

Toplum için genetik: Genetiğin en zararsız ve en faydalı

şekilde kullanımı için önemli ve gerekli

hekimlerin, eczacıların, hemşirelerin ve toplumun

genetik konusunda bilgilendirilimesi amaçlı

İnsan Genom Projesinin Yararları

hastalıkların tanısı

hastalığa yatkınlık durumlarında daha erken tespit

rasyonel ilaç tasarımı

gen tedavisi ve ilaçlar için kontrol sistemleri

Framakogenomik “bireye özgü ilaç”

Organ nakli

DNA Tanımlama (Adli Tıp)

Tıp ve Eczacılıkda

İnsan Genomu Projesinin Etik, Yasal ve Sosyal Etkileri

genetik bilginin adaletli kullanımı

gizlilik

psikolojik etkiler ve dışlanma «stigmatizasyon»

genetik testler

eğitim ve kalite kontrolü

Hedef

İNSAN

Hastalık tanısı

Tedavide gelişmeler - Gene tedavisi

- İlaç tedavisi

Önleyici tıp

Genetik Bağlamlı Hastalıklar

zaman

Genetiksel kusurların tanımlanması

Farmakogenomik

İGP ile Hız kazanan

Konular

Hedef

İNSAN

Değişen Sağlık - Araştırma ve Geliştirme için Değişen Hedefler

Eskiden….

Hastalığın semptomları

Hastalıkda tekdüzelik

Hastada tekdüzelik

Evrensel tedavi

Hastalık

Şimdi….

Hastalığın mekanizması

Hastalıktda faklılık

Değişkenlik

Bireye Özgü Tedavi

Öngörücü / Önleyici tedbirler

bilişim, moleküler tıp, özellikle

genetik alanındaki son dercede

hızlı gelişmelere bağlı olarak

modern tıb ve eczacılıkda son

birkaç yıl içinde çok önemli

ilerlemeler kaydedilmiştir ...

Toksisite ETKİ YOK

Dikkat!

Çok Fazla Çok Az

Doz

ETKİ YOK

Doz Toksisite

¯ Doz

¯ Doz

Günümüzde İlaç Reçetelenmesi

Fenotip

Deneme-Yanılma

hekimler ilaç dozajını

“deneme-yanılma” yöntemiyle belirlemekte

ve bu yöntem birçok hastada önemli ilaç

reaksiyonlarına yol açmaktadır

...... günümüzde halâ

...... oysa amaç

akılcı ilaç kullanımı

bilinçli ilaç kullanımı

GENOMİK BİLGİ

Nature biotechnology, Kasım 1997, Cilt 15, s. 1249

ICHG, Viyena, Mayıs 2001

U.S. Institute of Medicine, 1999

AİR gibi önlenebilecek nedenlerden dolayı ölüm

100 binin üstünde kişi

...... örneğin

yanlış ve yetersiz ilaç tedavisi

1 milyar USD/yıl

yanlış ilaç tedavisi nedeniyle hastaneye yatış

2 milyon kişi/yıl

antipsikotik veya antidepresan tedavi

yavaş metabolizör olan psikiyatrik hastalarda

hızlı metabolizör olan hastalara göre

4 000-6 000 USD

daha fazlaya mal olmakta

Chou et al, J Clin Psychopharmacol, 2000

...... ek olarak

Bilimsel gerçek İlaç Metabolizması ve Bireyler arasında İlaç yanıtında

farklılık Aynı hastalık tanısı olan oluşan bireyler

1

2

Yanıt verip

toksisite göstermeyen bireyler

Yanıt vermeyenler

ve

toksik yanıt veren bireyler !!!

Alternatif bir ilaç

veya

Alternatif doz ile tedavi

Konvensiyonel ilaç

Veya

konvensiyonel doz ile tedavi

İlaç Etkisinde farklılık

Aynı Semptomlar

Aynı Bulgular Aynı Hastalık(?)

Aynı İlaç….

Farklı Etki

?

Genetik farklılık

Muhtemel Sebep:

Uygunsuzluk…

İlaç-İlaç Etkileşimi…

Şansızlık… veya….

Yanıtsız/AİR Gösteren Tedavi Örnekleri

Hastalık İlaç Yanıtsız/AİR gösteren insan (%) Kanser (meme, akciğer, beyin) Farklı 70 – 100

Diyabet Sülfonilüre 25 – 50

Astım Beta-2 agonisti 40 – 75

Duodenal Ülser Proton pompası 20 – 90

Hipertansiyon Tiyazit 50 – 75

Beta-blokör 20 – 30

ACE inhibitör 10 – 30

Hiperlipidemi Statin 30 – 75

Depresyon SRRIlar 20 – 40

Trisiklikler 25 – 50

Migren Serotonin 25 – 50

-İlaç Metabolizması Enzim (İME)

polimorfizmleri

- ilaç transportörleri, ilaç hedef

molekülleri (reseptörler)

polimorfizmleri

ilacın yanıtı ve yan etkisi ile ilişkili faktörler

GENETİK DIŞI FAKTÖRLER %50

GENETİĞE BAĞLI FAKTÖRLER %50

- Hasta uyumu

- Tanı

- İlaç etkileşimleri

- Doz

- Çevre Şartları ve Yaşam biçimi

- Yaş

- Cinsiyet

- Etnik farklılık

- Beslenme durumu

- Böbrek ve karaciğer işlevleri

- Eşlik eden diğer hastalıklar

Toplum

Birey

Alışkanlıklar

Aile

Alışkanlıklar

POLİMORFİZM Genlerin % 93 TNP

çevre-gen etkileşimi

gen-gen etkileşimi

gen-ilaç etkileşimi

Popülasyonda subset

(ikinci alel, lokus veya

fenotipi) olduğu zaman

genetik polimorfizm

mevcuttur (> 1%)

Popülasyonda alelik

değişkenler sabitse

genler

Tek nükleotit mutasyonu (A,C,T,G) Bazıları fenotipik farklılıklarla ilişkili

SNP lokasyonları, 5 milyondan fazla, hergün artıyor

AGAT GATC AGAT GATC

Aynı DNA ancak hepimiz farklıyız

PSİKOgenetik - psikiyatrik genetik

- Davranış genetiği

NÜTRİgenomik/genetik EKOgenetik

İMMÜNOgenetik

___________________________________________________________________________

ESAS :

İşlevsel genetik - proteomik

- DNAchips; biopus

FARMAKOgenomik/genetik

Aleller

Farmakoloji ve klinik genetiğin evliliği biyeye özgü tedavinin esasını oluşturur

- Sitokrom P-450

- TPMT

- MDR

FARMAKOGENTİK

Farmakogenetik / Farmakogenomik

Farmakogenetik: kişilerdeki genetik farklılığın ilaçlara karşı farklı

yanıtları üzerinde çalışır, yani bir ilaca doğru yanıt verenler ile doğru yanıt vermeyen kişilerin belirlenmesinde yardımcı olur.

olumsuz ilaç yanıtlarının sonucundan yola çıkarak, bu olumsuz cevaplarin genetik sepeblerini araştırır.

Farmakogenomik: terapötik amaçlar için kullanılabilecek yeni molekül

hedeflerin bulunmasında yardımcı olur

ilk önce bir toplumdaki genetik farlılıkları araştırmaktan başlar, ve bu genetik farklılıkların, ilaçlara karşı farklı yanıtların sebeplerini açıklamaya çalışır.

Pharmacogenomics TNPs - genetik varyasyonlardaki markırlar.

İlişkiler - Fenotip-genotip.

Fenotip:

Hastalık drurumu

Farmakokinetik farklılıklar

İlaçlara (R x) cevap

Genotip:

Bir DNA dizisinde tanımlanmış belirli bir varyasyon

Farkındalık - genetik farklılığın İlaç (R x) cevabında etkisi.

Hedef - Klink olarak önemli “drugable” hedef İlaç adayları

Farmakogenetik:

kişilerdeki genetik farklılığın ilaçlara

olan farklı yanıtları

Farmakogenetik

Doz konsantrasyon Etki

Farmakokinetik Framakodinami

İlaç Metabolizması Enzimleri

:vücud ilaca ne yapıyor

reseptör: İlaç vücuda ne yapıyor

Farmakogenetik-Farmakogenomik

İki Devrim

Genomik devrim

Tedavide devrim

Farmakogenetik - Farmakogenomik

Klinik Hedefler

Advers ilaç reaksiyonları engellemek

İlaç etkinliğini attırmak

İlaca duyarlı hastalar seçmek

Farmakogenetik-Farmakogenomik

Bilimsel Hedefler

Genotip-fenotip ilişkisini açıklayabilmek

Bu ilişkideki mekanizmayı tespit edebilmek

Bu ilişkiyi hastalıkların tedavisi ve önlenmesinde kullanabilecek şekilde açıklayabilmek

Yanıtsız İlaç

Advers İlaç Reaksiyonları (AİR) !!!

Bireye Özgü Tedavi

Toplum için yarar

• İlaç tedavisi için daha az

maliyet

• Toplumun daha rasyonel

tedavisi

Hasta yönünden yarar

• İlaca daha etkin yanıt

• Daha az AİR’ları

• Daha az maliyet

Bilimsel Gerçek

PHARMAKOGENETİK/GENOMİK

Advers İlaç Reaksiyonlarının

Öngörülmesinde ve

Önlenmesinde

Çok önemli bir rol oynar

: Drug Safety 2009;32,265-70

farmakogenetik/genomik’e niçin ihtiyacımız var?

hastaların yalnızca % 50’si reçete edilen ilaçlara beklenen yanıtı vermekte

hastalığa yatkınlık genlerini tanımlamak ve polimorfizmlere bağlı olarak meydana gelebilecek ilaç yanıt değişkenliğini belirlemek

ilaç adaylarının% 70-80’i klinik çalışmalarda başarısız

onaylı ve faydalı olabilecek ilaçlar AİR nedeniyle piyasadan kaldırılmış

Tedvide Farmakogenomi ve

Farmakogenetiğin (PGx )katkısı

Pre-terapötik

• İlaç keşfi

• İlaç geliştirme

Post-terapötik

• AİRs

• İlaç ve doz seçimi

İlaç Kullanımı = Hedef PGx

EMİLİM

DOLAŞIM

ATILIM

Dokular

Diğer Bağlayıcı Proteinler

Metaboliszma

klinik ihtiyaç için PGx

İlaç dirençliliği

AİRs

Poli-farmasi

Hastalıklar

İlaç bağımlılığı

Klinik kullanımda PGX Kriterleri

İyi fenotip-genotip korelasyonu

Varyant genotip sonuçlarının test

edilebilirliği ve önlenebilirliği

varyantları toplumda görülme Sıklığı

Eczacılar için Farmakogenetik / Farmakogenomik

Hastalıkların genetik temeli

Farmakokinetik : İlaç metabolize eden enzimler

Farmakodinami: İlaç hedef molekülleri

Farmakogenetik testler ve yorumları

Etik uygulamalar, sosyal ve ekonomik etkiler

Eczacıların bilgiyi almalarını, beceri geliştirmeleri gereken üç alan

MONOGENİK – 3500 11% monogenik

30 000 gen

26 000 gen poligenik hastalıklar

POLİGENİK ve

ÇOK FAKTÖRLÜ

MONOGENİK

«Bu tip hastalıklar bir genin DNA dizisindeki

değişiklikler veya mutasyonlar sonucu

oluşurlar. Böylece bu genin kodladığı

proteinin fonksiyonu bozulur ve bir hastalık

ortaya çıkar. 6000'den fazla bilinen tek gen

hastalığı vardır ve bu hastalıkların sıklığı 200

doğumda 1'dir. Kistik fibrozis, orak hücreli

anemi, Marfan sendromu, Huntington

hastalığı ve kalıtsal hemokromatozis bazı tek gen hastalıklarıdır. Tek gen hastalıkları

otozomal dominant, otozomal resesif ve X'e

bağlı kalıtım olmak üzere belirlenebilen

kalıtım kalıpları gösterirler.»

POLİGENİK/ÇOK FAKTÖRLÜ

«Bu tip hastalıklar çevresel faktörler ve

birçok gendeki bozuklukların birlikte

etkisiyle oluşurlar. Örneğin, meme kanserine

yatkınlık sağlayan genler değişik

kromozomların üzerinde bulunmaktadır. Bu

karmaşık yapıları nedeniyle bu tip

hastalıkların analizi tek gen ve kromozomal

hastalıklara göre çok daha zordur. Kalp

hastalıkları, yüksek tansiyon, Alzheimer

hastalığı, artrit, diabet, kanser ve obezite bu

grubun önemli hastalıklarıdır. Ayrıca boy,

göz rengi ve deri rengi gibi kalıtılabilir

özellikler de çok etkenli kalıtım kalıbı

gösterirler»

Kromozomal Hastalıklar: Kromozomlar her

hücrenin çekirdeğinde birbirinden ayrı olarak yerleşmiş, DNA ve proteinden oluşan yapılardır. Kromozomlar genetik materyalin taşıyıcıları oldukları için, bu yapılarda ortaya çıkan kayıplar, fazlalıklar, kırıklar ve yaniden birleşmeler hastalıkla sonuçlanabilir. Bazı önemli kromozomal düzensizlikler mikroskopik inceleme ile belirlenebilir. Down sendromu veya

trizomi 21, bir insanda üç kopya kromozom 21 olduğu zaman oluşan önemli bir hastalıktır.

Mitokondrial Hastalıklar: Nispeten seyrek görülen

bu tip genetik hastalıklar, mitokondrinin kromozomal olmayan DNA'sındaki mutasyonlar (değişiklikler) sonucu ortaya çıkarlar. Mitokondria, bitki ve hayvan hücrelerinin sitoplazmasında bulunan ve hücresel solunumda rol alan küçük yuvarlak veya çubuksu organellerdir. Her mitokondria 5 ila 10 dairesel DNA parçaları içerebilir. Bazı nörolojik hastalıklar, kas ve göz hastalıkları da bu

gruba girerler

PENETRANS

Genotipteki bir niteliğin fenotipte ifade bulması.

Bir genotip her zaman aynı fenotipi yaratmayabilir. Bu ikisi arasındaki ilişki penetransdır.

MONOGENİK – 3500 11% monogenik

30 000 gen

26 000 gen poligenik hastalıklar

POLİGENİK ve

ÇOK FAKTÖRLÜ

Genetik faktörler (mutation.; other)

population

1. monogenik:

2.

3.

"riskli" genler: (BRCA1, BRAC2,….)

"modifier

risk" genleri veya

Metabolik genler

Hastalık geliştirme riski

ÇEVRE-GEN etkileşimi

İLAÇ-GEN etkilesimi

Genetik testler

PENETRANS

GENOTİP

Hastalıklara Yatkınlık!!! Adverse İlaç Reaksiyonları!!!

RİSK FAKTÖRLERİ!!! CYP2D6

18%CYP2C19

4%

CYP2C8

1%

CYP2B6

1%

CYP2A6

1%

CYP1B1

1%

CYP1A1/2

4%others

5%

epoxide hydrolase

1%

esterases

5%

NQO1

1%

DPD

1% ADH

5%

CYP2C9

14%

CYP3A4/5/732%

CYP2E1

4%

ALDH

4%

others

16% NAT1

8%

NAT2

8%

GSTM

5%GSTT

1%

GSTP

6%

GSTA

6%STs

18%

HMT

1%

TPMT

1%

UGT

28%

COMT

2%

Phase I

Phase II

GENOM

GENETİK BİLGİNİN OLUŞMASI

YUKARIDAN-AŞAĞA

Hücre < Çekirdek

Hücre < Kromozomlar

Kromozomlar < Genler

Genler DNA

DNA

Watson ve Francis Crick

– 1940’lar DNA var olduğu kabulü

– 1953 DNA çift sarmal yapısı

– 1962 Nobelödülü

Raymond Gosling Rosalind Franklin

James D. Watson Francis Crick

Genetik bilgi değişik düzeylerde aktarılır:

DNA

Genler

Kromozomlar

Genom

Birey

Aile

Toplum

YAŞAM- Her biri 23 bölümlük 2 ciltten oluşan kitap

DNA

A, T, G, C

Kodon

Gen

Kromosom

Genom

TÜRKÇE, İNGİLİZCE, FRANSIZCA, vb

Abcdefg….xyz

Kelime

Cümle

Bölüm

Kitap

NÜKLEİK ASİDLER

Organizmaların yapı taşı genetik madde

DNA: deoksiribonükleik asid

RNA: ribonükleic asid (ör., bazı virüsler)

Kimyasal bağlarla bağlanmış nükleotidler

» Nitrojen bazları

» Pentoz- 5-karbon şeker (riboz or deoksiriboz)

» Fosfat grupları

Bazların sıralanışı genetik bilginin oluşmasını sağlar

DNA: The Genetik Blueprint nükleotit olarak adlandırılan basit birimlerden oluşan iki uzun polimerden oluşur

ipliğinin omurgası balmaşıklı şeker ve fosfat artıklarından oluşur

4 molekül (nitrojen baz) adenin – A guanin - G

timin – T sitozi – C

(2 purine ve 2 pirimidin)

A-T ve G-C çifti

Çift sarmal DNA sağ dönüşümlü heliks olup heliksin her bir dönüşünde 10 baz çifti bulunur

Bir insan hücresindeki bir DNA sarmalının katlanmamış uzunluğu

1.74 m kadardır

5’ 5’

3’

3’

5’p OH3’

3’OH p5’

DNA çift sarmal iki ipliklerii birbirine

antiparalel ve tamamlayıcıdır

BAZ Purin:

» Adenin A DNA RNA

» Guanin G DNA RNA

Pirimidin

» Sitosine C DNA RNA

» Timine T DNA

» Urasil U RNA

Hidrojen Bağları

H

H

H H

O

O

H

C

C

C C

N

N

C

Timin

H N

H

H

N

C C

C

C

N

N H

N

C

Adenin

H

O

N

H C

C C

N

N

C

Sitozin

H

H

H

N

C C

C

C

N

N H

N

C

Guanin

N H

O

H

TERMİNOLOJİ Gen: kalıtsal birim; bir proteini kodlayan DNA parçası

Allel: homolog kromozomlarda aynı pozisyonlarda bulunan ve aynı

özelliği kontrol eden iki gen

Lokus: bir gen ya da bir alelinin lokalize olduğu DNA parçası

Homozigot: bir karakter için aynı gene sahip olan, (genlerden biri

anneden, diğeri babadan)

Heterozigot: bir karakter için iki farklı gene sahip olan

Dominant: Heterozigot durumda etkisi görülen

Recessif: ikinci alel de aynı olduğunda kontrol ettiği özellik ortaya

çıkan genler için kullanılan terim

Genotipi: bir organizmanın alelik kompozisyonu

Fenotip: Dış görünüş

Linkage: measure of proximity of 2 or more polymorphisms on a single chromosome

– Polymorphisms in close proximity tend to be co-inherited

– Regions of linked polymorphisms are known as haplotypes

Chromosomes

DNA is packaged into chromosomes

– 46 or 23 pairs:

44 autosomal and 2 sex

Set of chromosomes and all the genes within comprise the genome

alel alel

________________________________________________________________________________

Bir gen – 2 alel

gen

anne baba

Alel: wt - Yabanıl; yaygın olan fonksiyonel alel

Alel: m - mutant alel

Genotip: Genotip bireyin taşıdığı

alel kombinasyonları

wt/wt - Homozigot

wt/m - heterozigoy

m/m - mutant homozigot

Fenotip: belli allerin oluşturduğu

görünüm

Alel: Birisi anadan ve diğeri babadan gelmek üzere bir karakter üzerinde

aynı veya farklı yönde etkili olan iki veya daha fazla genden her biridir.

Birey

Bir organizmadaki tüm genetik bilgi (n).

tüm genler

Gen kodlamayan diğer dizilerin tümü genomu oluşturur

Genom

GEN Gene

– kalıtımın temel birimi, iletişim birimi

– Proteinleri şifreleyen DNA dizleri

– Genler toplam insan genomun yaklaşık% 2 oranında temsil ve geri kalan % 98 kromozomun bütünlüğünü hakkında bilgi içerir

promoter Structural gene

flank flank

upstream downstream

5’ 3’

promotör «Structural» yapısal genler

flank flank

upstream downstream

5’

3’

GEN ve YAPISI

Gen Yapısı ve Ekspresyon

I II III

Ekzon

Introns

II III I mRNA

Protein

Splicing

I II III

Promotör

RNA primer

DNA

Transcription

(Geçici)

(Olgun)

Ekzon

Translation

Sentral Dogma

Genetik Mutasyon Mutasyonlar, genetik materyalin normal kombinasyonunu değiştirmeyen,

genetik yapıda meydana gelen bütün değişiklikler » Kromozom yapısının değişmesini,

» Kromozom sayısının değişmesini,

» Genlerdeki değişiklikleri kapsar.

Eşey (üreme) hücrelerin de (germ hattı) ve somatik hücrelerde oluştuğu için nesilden nesile aktarıldığı gibi sonradan kazanılan ve somatik hücrelerde yaşam boyu oluşan değişimlerdir.

» Sadece cinsiyet hücrelerindeki kalıtsaldır

» somatik mutasyonlar birçok medikal problemlerden sorumludur (Kancers, CAD, vb.)

mutasyonlar toplumda görülme frekansları nadir (alel frekansı: <0.0001)

Popülasyonda subset

(ikinci alel, lokus veya

fenotipi) olduğu zaman

genetik polimorfizm

mevcuttur (> 1%)

Fonksiyonel Polimorfizm: alelik

varyasyonların bir

populasyonda sabit olarak

bulunması ve polimorfik

allelerden en az birinin wild-

type (baskın) gene göre

polimorfik etkide bulundugu

genin şifrelediği proteinin

aktivitesini değiştirmesi

gerekir.

Tek nükleotit mutasyonu (A,C,T,Gg

Bazıları fenotipik farklılıklarla ilişkili

SNP lokasyonları, 5 milyondan fazla, hergün artıyor

AGAT GATC AGAT GATC

Aynı DNA ancak hepimiz farklıyız

0.1= Yaklaşık 3 milyon tek nükleotid polimorfizm

99.9% Aynı

TNP proteinlerin işlevini ve miktarını değiştirir

Genlerin %93 den fazlasını TNP’ler oluşturur

TNP’lerinde İki çeşit nucleotide baz değişimi :

Tranzisyon:

- Pürin bazları arsındaki değişim (A, G)

- Pirimidin bazları arasındaki değişim (C, T),

C=>T (G=>A) bütün TNP’lerin 2/3

Transversiyon:

- purin ve pirimidin arasındaki değişim

C=>A (G=>T), C=>G (G=>C), ve T=>A

(A=>T)

TNP dağılımı tek düze değildir Genom üzerinde

- 1/3 kodlanan bölge 2/3 Kodlanmayan bölge

Kromozom üzerinde (

- fewer SNPs in sex chromosomes).

– Over a single chromosome (SNPs often concentrated around a specific location).

Polimorfizmlerinin Sonuçları

Farklı bir amino asit veya stop kodon oluşumu

Protein işlevi ya da miktarında değişik

mRNA stabilitisinda değişiklik

Değişiklik yaratmaz

TNP Konumlarına (lokasyon)göre TNPs belli bir gen bölgesinin içinde

- Protein yapısı değişebilir

TNPs belli bir gen bölgesinin dışında («regulatory» kontrol bölgesinde)

- Genlerin ne zaman çalışıp çalışmayacağını göstererek oluşacak proteinin miktarı belirlenir

TNPs belli bir gen bölgesinde uzakta

- Hastalık oluşturabilecek genler için marker

TNP dağılımı tek düze değildir

Genom üzerinde - 1/3 kodlanan bölge

- 2/3 Kodlanmayan bölge

Kromozom düzeyinde - Seks Kromozom üzerinde çok az TNP

Tek bir kromozom üzerinde - TNP’ler genellikle belli bir bölgede yoğunlaşır

SNPs may occur at any position in the gene

86

Genomdaki Farklılıklar

Normal

DNA/gen

mRNA/transkript

protein(enzim)

tanscription

translation

Metabolik yol

+

Polimorfizm

DNA/gen

mRNA/transkript

protein(enzim)*

-

transkripsiyon

translasyon

* Aktivite farklılığı(+/-) ?

Gen Delasyonu

Metabolik yol

transkripsiyon

translasyon

Normal

DNA/gen

mRNA/transkript

protein(enzim)

transcription

translation

+

Metabolik yol

0

Genomdaki Farklılıklar

TNP Klinik Anlamı

-Adverse İlaç Reaksiyonları (AİRs)

-Hastalıklara Yatkınlık

Molekül

Reseptör

FAYDA

GENLER

Emilim

Dağılım

Metabolizma

Atılım

Trankripsiyon Faktörü

ADVERS

REAKSİYONLAR

Genler İlaçların Etkilerinde Rol oynar

GENLER

Konsantrasyonl

Molekül

GENLER

GENLER

Hücre

Biyolojik Veri Düzeyleri

Mu

tasy

on

lar

DNA

RNA

Polipeptit

Protein yapısı

Protein işlevi

Protein interaksiyon yolları

Hücre dinamiği

Dokular arası etkileşim

Organizma (fenotip)

Populasyon dinamiği

GENETİK

POLİMORFİZM

Farmakokinetik Farmakodinami

•Taşıcıyı moleküller

•İlaç metabolize eden enzimler

•Reseptörler

•Enzimler

•İmmüne molekülleri

İdiosinkratik İlaç Reaksiyonları

Genetic polymorphisms, pharmacokinetics and pharmacodynamics of drugs

Yamayoshi Y et al. Int J Clin Oncol 2005

İlaç Etkisinde farklılık

Aynı Semptomlar

Aynı Bulgular Aynı Hastalık(?)

Aynı İlaç….

Farklı Etki

?

Genetik farklılık

Muhtemel Sebep:

Uygunsuzluk…

İlaç-İlaç Etkileşimi…

Şansızlık… veya….

Detoksifikasyon sisteminin aktivitesi genetiksel olarak belirlenir

ve

bu sistem POLİMORFİKTİR

Biotranformasyon sisteminde, ilaçlari metabolize eden

enzimleri kodlayan genlerin her birey için o bireye özgü

bir parmak izi vardir.

HERKESE UYAN

TEK-BEDEN YAKLAŞIM BİREYSEL YAKLAŞIM

FAZ I FAZ II

BESİNLER,

İLAÇLAR

orta dercede oksigene olmuş

toksik ürünler CONJUGE

NON-TOKSİK

ÜRÜNLER

ÇEVRE ETMENLERİ ve HASTALIKLAR (Kanser, kronic broşit, endometriosis, vb)

ADVERS İLAÇ REAKSİYONLARI

BIOTRANSFORMASYON (DETOXIFICATION)

oksidatif stres

toksisite mutasyon

After Pr Nebert

Phase I and Phase II Metabolic Reactions

Drug

Phase I Absorption

Metabolite with modified activity

Inactive metabolite

Metabolism

Lipophilic Hydrophilic

Phase II

Conjugate

Conjugate

Excretion

DETOKSİFİKASYON SİSTEMİ

(BİOTRANSFORMASYON)

VE İLAÇ METABOLİZMASINDAKİ ENZİMLER FAZ I: FONKSİYONEL GRUPLARIN TRANSFERİ

(Karaciğerde)

dehidrojenasyon/hidrojenasyon

oksidasyon

hidroliz

monooksijenazyon - sitokromP-450

FA II: FONKSİYONEL GRUPLARIN OLUŞUMU

(karaciğer ve diğer organlar)

Glukuronasyon

sulfasyon

asetilasyon - arilamine N-asetiltransferaz(NAT2, NAT1)

GSH-konjugasyon - glutathione S-transferaz ailesi (GSTM1, T1) metilasyon

FAZ III: XENOBİOTİKlERİN ATILIMI

(Karaciğer)

ATP- bağımlı transport: P-gilikoproteinler

(MRP - multidrug resistance related protein)

aktivasyon:

Pro-karsinojenler

genotoksik elektrofilik ara ürünler

konjugasyon reaksiyonları

CYP2D618%CYP2C19

4%

CYP2C8

1%

CYP2B6

1%

CYP2A6

1%

CYP1B1

1%

CYP1A1/2

4%others

5%

epoxide hydrolase

1%

esterases

5%

NQO1

1%

DPD

1% ADH

5%

CYP2C9

14%

CYP3A4/5/732%

CYP2E1

4%

ALDH

4%

FAZ I

others

16% NAT1

8%

NAT2

8%

GSTM

5%GSTT

1%

GSTP

6%

GSTA

6%STs

18%

HMT

1%

TPMT

1%

UGT

28%

COMT

2%

FAZ II

MAR 891_Becker_03

100 The ADME of Pharmacology

A = Absorption

D = Distribution

M =Metabolism

E = Excretion

MAR 891_Becker_03

101 ADME and Host Modification

Pharmacologic

Factor

Host Variability

Factors

Absorption Drug transporters (inflow

and efflux), CYP 3A4

MAR 891_Becker_03

102 ADME and Host Modification

Pharmacologic

Factor

Host Variability

Factors

Absorption Drug transporters (inflow

and efflux), CYP 3A4

Distribution Drug transporters

MAR 891_Becker_03

103 ADME and Host Modification

Pharmacologic

Factor

Host Variability

Factors

Absorption Drug transporters (inflow

and efflux), CYP 3A4

Distribution Drug transporters

Metabolism Expression metabolizing

and conjugative enzymes

MAR 891_Becker_03

104 ADME and Host Modification

Pharmacologic

Factor

Host Variability

Factors

Absorption Drug transporters (inflow

and efflux), CYP 3A4

Distribution Drug transporters

Metabolism Expression metabolizing

and conjugative enzymes

Excretion Efflux pumps

. Ksenobiyotik metabolizması 2 fazlı bir işlemdir.

Faz I Tepkimeleri:

1-Oksidasyonlar

a-Karışık fonksiyonlu oksidazlar ( CYP450)

Aromatik hidroksilasyon

Epoksidasyon

Alifatik hidroksilasyon

Oksidatif dealkilasyon

b-N ve S oksidasyon

Deaminasyon

Desülfirasyon

Deklorinasyon

2-Kopma tepkimeleri

3-Hidroliz tepkimeleri

4-İndirgenme tepkimeleri

Birinci fazda oksidasyon-

redüksiyon ve hidroliz tepkimeleri ile

moleküle OH, COOH, NH2 ve SH gibi

polar gruplar eklenir.

İkinci faz tepkimeleri ise sentetik

tepkimelerdir. Molekülün

inaktivasyonu ve atılımı ile ilgilidir. Bu

tepkimeler konjugasyon tepkimeleri

olarak adlandırılır.

Sitokrom P450 Ailesi

Katalize ettikleri reaksiyonlardan bazıları (20‘dan fazlası bilinmektedir )

Aromatic hydroxylation

Aromatic epoxidation

Aliphatic hydroxylation

Alkene epoxidation

N-dealkylation

O-dealkylation

S-dealkylation

N-oxidation

N-hydroxylation

S-oxidation

Aldehyde oxidation

Androgen aromatization

Halothane oxidation

Halothane reduction

Arginine oxidation

Cholesterol side-chain cleavage Dehydrogenation

Dehalogenation

Azoreduction

Deamination Desulphuration

Amide hydrolysis

Ester hydrolysis

Peroxidation Denitration

Sitokrom P 450 3A4 = 58%

Sitokrom P 450 2D6 = 20%:

Sitokrom P 450 2C9/19 = 18%;

Sitokrom P 450 1A2 = 2%;

Sitokrom P 450 2E1 = 2%

Genetik varyantlar ilaç düzeyleri ile ilişkilidir

SİTOKROM P450 (CYPs)

MEMELİ

CYP 450 AİLE

ve

ALT AİLELERİ

Cytochrome P450 Nomenclature

2C9*1*2

Alleles

Family

Sub-family

Enzyme/gene

Faz II Tepkimeleri: Konjugasyon

Konjugasyon tepkimeleri

–Glukuronidasyon

–Sulfasyon

–Asetilasyon

–Metilasyon

–Glutatyon konjugasyonu

–Amino asid konjugasyonu

UDP-Glukuronil Transferaz

Karaciğer, böbrek, bağırsak, deri, beyin, dalak ve nazal mukozada yerleşiktir.

Alkollerle, fenollerle, karboksilik asitlerle aromatik ve alifatik aminler ve serbest sülfidril gruplarıyla konjugatlar oluşturur.

Genel olarak, yüksek nükleofilik heteroatomlarla reaksiyona girer (O,N, or S).

Metilasyon

Ksenobiyotik metabolizmasında minör bir yoldur.

Metiltransferazlar tarafından katalizlenirler (Örn. N-metiltransferaz, fenol-O-metiltransferaz).

Kofaktörü S-adenozilmetiyonindir (SAM).

Nükleofilik heteroatomlarla (O, N, S vb. ) tepkimeye girer.

Asetilasyon

Aromatik aminlerin metabolizmasında major bir yoldur.

Aromatik aminler amidlere asetile olurlar.

Enzim: N-asetiltransferaz (NAT)

Kofaktör: Asetil Ko A

KoA – S – COCH3

Glutatyon Konjugasyonu

Enzim: Glutatyon-S-transferaz (GST)

Kofaktör: Glutatyon

Glutatyon, glisin, sistein ve glutamik asitten oluşan bir tripeptittir.

GSH ile elektrofilik ara bileşikleri konjuge eder. – Elektrofilik karbon atomları (epoksitlerdeki karbon gibi)

– Elektrofilik heteroatomlar

– Aril halidler

– Polarize çift bağlar.

Endüstriyel kimyasallar ve ilaçların bazıları glutatyon

ile direkt konjuge olabildiği halde bir çok durumda

elektrofilik merkezler CYP450 sistemi ya da diğer

oksidazlar tarafından katalizlenen enzimatik

tepkimeler sonucu oluşur.

Örneğin, benzo (a) pren CYP4501A1 tarafından

karsinojenik ve mutajenik epoksitlere dönüştürülür.

Parasetamol ise benzer bir enzimatik yolla güçlü

elektrofilik moleküle N-asetil benzokinon’a oksidatif

olarak çevrilir.

GST lerin çeşitli formları vardır, çoğu çok geniş,

birbiri ile çakışan substrat özelliğine sahiptir.

GST ler primer yapılarına göre farklı sınıflar

içinde gruplandırılır.

Şimdiye kadar memelilerde Alfa ( ,GSTA) Mu

( µ,GSTM) , Pj ( ,GSTP), teta ( , GSTT) olmak

üzere 4 sınıf GST tanımlanmıştır.

İNSAN

GST’LERİNİN

ADLANDIRILMASI

GST enzimlerindeki polimorfizm ilk kez 1985 te

Serdegord ve ekibi tarafından transstilben oksit

(TSO) e karşı GST aktivitesi tayini ile gösterilmiştir.

GSTM1’in GSTM1 a , GSTM1b ve GSTM1 O olmak

üzere üç allelik formu vardır. GSTM1 O

delesyona uğramış ( null) alleli göstermektedir.

GSTM1a ve GSTM1b 173. pozisyondaki amino

asit yönünden farklıdır ve şimdiye dek denenen

tüm substratlara karşı benzer aktiviteye sahiptir.

GSTM1, benzoapren gibi bilinen bazı

karsinojenlerin oksidatif ürünlerini içeren çeşitli

epoksitlerin detoksifikasyonunda aktiftir.

Benzopren sigara dumanında da bulunan bir yan

ürün poliaromatik hidrokarbon (PAH) dır.

İnsan hücre veya vücut sıvılarıyla yapılan invitro

çalışmalarda; çalışmaların çoğu GSTM1

yönünden eksik bireylerin epoksit karsinojenlerin

genotoksik etkilerine daha duyarlı olabileceğine

işaret eder.

S. Rendic Drug Metab Rev 34: 83-448, 2002

Kırmız İlaç metabolizmasında önemli olan enzimler

CYP Enzim Aktivitesini ve düzeyini eEtkiliyen Etmenler

Nutrition 1A1;1A2; 1B1, 2A6, 2B6,

2C8,9,19; 2D6, 3A4,5

Smoking 1A1;1A2, 2E1

Alcohol 2E1

Drugs 1A1,1A2; 2A6; 2B6; 2C;

2D6; 3A3, 3A4,5

Environment 1A1,1A2; 2A6; 1B; 2E1;

3A3, 3A4,5

Genetic

Polymorphism

1A; 2A6; 2C9,19; 2D6;

2E1

Factors affecting Drug Metabolism

»Environmental Determinants

Induction

Inhibition

»Disease Factors

»Age and Sex

»Genetic Variation

Environmental Determinants

Activity of most drug metabolizing enzymes can be modulated by exposure to certain exogenous compounds

Drugs

Dietary micronutrient (food additives, nutritional or preservative)

Environmental factors (pesticides, industrial chemicals)

Can be in the form of induction or inhibition

Contributes to interindividual variability in the metabolism of many drugs

Induction of Drug Metabolism

Enzyme induction is the process by which exposure to certain substrates (e.g., drugs, environmental pollutants) results in accelerated biotransformation with a corresponding reduction in unmetabolized drug.

(some substance stimulates the synthesis of the enzyme and the metabolic capacity is

increased -drug gets metabolized faster)

Induction of Drug Metabolism

Many currently used drugs are well known to induce their own metabolism or the metabolism of other drugs. Some examples are the anticonvulsant medications phenobarbital and carbamazepine, and even St. John’s Wort.

Cigarette smoking can cause increased elimination of theophylline and other compounds.

Consequences of Induction

»Increased rate of metabolism

»Decrease in drug plasma concentration

»Enhanced oral first pass metabolism

»Reduced bioavailability

»If metabolite is active or reactive, increased drug effects or toxicity

Therapeutic Implications of Induction

Most drugs can exhibit decreased efficacy due to rapid metabolism

– but drugs with active metabolites can display increased drug effect and/or toxicity due to enzyme induction

Dosing rates may need to be increased to maintain effective plasma concentrations

Inhibition of Drug Metabolism

Drug metabolism is an enzymatic process can be subjected to inhibition.

Drugs and other substances can inhibit the metabolism of other drugs.

Some types of inhibition Competition between substrates for enzyme active site

Concentration of substrates

Affinity for binding site (drug with hi affinity for an enzyme will slow the metabolism of any low affinity drug)

Irreversible inactivation of enzyme

Complex with heme iron of CYP450 (cimetidine, ketoconazole)

Destruction of heme group (secobarbital)

Depletion of cofactors such as NADH2 for phase II enzymes

Consequences of Inhibition

»Increase in the plasma concentration of parent drug

»Reduction in metabolite concentration

»Exaggerated and prolonged pharmacological effects

»Increased liklihood of drug-induced toxicity

Therapeutic Implications of Inhibition

May occur rapidly with no warning

Particularly effects drug prescribing for patients on multidrug regimens

Knowledge of the CYP450 metabolic pathway provides basis for predicting and understanding inhibition

Esp drug drug interaction

http://www.hospitalist.net/highligh.htm

CYP1A2 Affected Drugs, Inducers, and Inhibitors

Affected Drugs Inducers Inhibitors

Tricyclicantidepress

ants

Propranolol

F-Warfarin

Theophylline

Omeprazole

(Prilosec)

Phenobarbital

Phenytoin

Rifampin

Smoking

Char-broiled meats

Quinolone

antibiotics, esp.

ciprofloxacin

Grapefruit juice

Note: CYP1A2 is the only isoform known to be affected by

tobacco smoking. Example: smoking induces formation of

CYP1A2 enzymes causing smokers to require higher doses of

theophylline than non-smokers.

Disease Factors

Liver Disease – Cirrhosis, Alcoholic liver disease, jaundice, carcinoma

Major location of drug metabolizing enzymes

Dysfunction can lead to impaired drug metabolism-decreased enzyme activity

First pass metabolism effected – may inc 2-4 x bioavailiability

Results in exaggerated pharmacological responses and adverse effects

Cardiac failure causes decreased blood flow to the liver

Hormonal diseases, infections and inflammation can change drug metabolizing capacity

Age

Newborns and infants – metabolize drugs relatively efficiently but at a rate generally slower than adults

Full maturity appears in second decade of life

Slow decline in function associated with aging

Sex

Responsiveness to certain drugs is different for men and women

Pregnancy – induction of certain drug metabolizing enzymes occurs in second and third trimester

Hormonal changes during development have a profound effect on drug metabolism

Genetic Variation http://www.private-rx.co.uk/invivo/pharmacogenetics.shtml

wide variability in the response to drugs between individuals

consequences of such variation may be therapeutic failure or an adverse drug reaction

genetic diversity is the rule rather than the exception with all proteins, including drug metabolizing enzymes

allelic variants with different catalytic activities from that of

the wild-type form have been identified

inheritance leads to subpopulations (genetic polymorphisms) with different drug metabolizing abilities

lack of activity

reduction in catalytic ability

enhanced activity

frequency of the polymorphism often varies according to the ethnic ancestry of the individual

CYP Isoenzyme Systems

Substrate

CYP Isoenzyme Systems

Induction

Substrate

CYP Isoenzyme Systems

Induction

Inhibition

X Substrate

3A4 Isoenzyme

Substrates

Benzos, statins

Oral contraceptives

Macrolides

HIV protease

inhibitors

3A4 Isoenzyme

Induction

Steroids

Phenobarb

Herbals

Rifamycins

Phenytoin

3A4 Isoenzyme

Induction

X Inhibitors

Macrolides

Azoles

Ca+ blockers

Ritonavir

CSA

Induction of Drug Metabolism

Günümüzde kullanılan birçok ilac hem kendi metabolizmasını ve diğer ilaçların metabolizmasını arttırır (antikonvulsant phenobarbital, Karbamazepine, St. John’s Wort vb.)

Sigara teofilin içeren bileşiklerin eliminasyonuartırır.

İndüksiyon sonuçları

» Metabolizma hızını artırır

» İlaç plazma konsentrayonubu düşürür

» İlk geçiş «First- pass» metabolismasını artırır

» Biyoyararlanımı «bioavailability» azaltırır

» Eğer metabolit aktif veya reaktifse ilacın etkisini veya toksisitesini artırır

İndüksiyon Terapötik Etkileri

Çoğu ilaç hızlı metabolizması nedeniyle azalmış etkinlik sergileyebilmektedir (ancak aktif metabolitleri olan ilaçların artan ilaç

etkisi ve / veya enzim indüksiyonu nedeniyle toksisite görüntüleyebilir)

etkili plazma konsantrasyonlarını korumak için doz artırılması gerekebilir

inhibition

Enzim aktif bölge için substratlar arasındaki kompetetif yarışma

Susbstrat Konsentrasyonu

Bağlanma yeri için Afinite (Bir enzim için yüksek afiniteli ilaçlar aynı enzim için düşük afinetisi olan ilaçlarınn metabolizmasıını artırır.)

Enziminin geri dönüşümsüz inaktivasyonu

CYP450 heme demir grubuyla kopleks oluşturma (cimetidine, ketoconazole

heme gurubun yıkımı (secobarbital)

Faz II enzimleri için NADH2 gibi kofaktörlerin tükenmesi

Consequences of Inhibition

» Increase in the plasma concentration of parent drug

» Reduction in metabolite concentration

» Exaggerated and prolonged pharmacological effects

» Increased liklihood of drug-induced toxicity

İnhibisyonun Terapötik Etkileri

Çok hızlı oluşurlar

Özellikle polifarmaci durumunda olan bireyler için tehlikeli olabilir

CYP450 metabolizmasının önemlidir Ör. İlaç-ilaç etkileşimi

http://www.hospitalist.net/highligh.htm

12/16/2013

150

Drug-Drug Interactions

The pharmacologic action of a drug may be altered by the coadministration of a second drug by:

– increasing or decreasing a known effect

– creating an adverse effect

– creating in a new effect not seen with either drug alone

Interaction may be pharmacodynamic, pharmacokinetic, or idiosyncratic

pharmacology of antidepressants and mood stabilizers

Alastair J.J. Wood

Polymorphism of Drug Oxidation

CYP2D6 Debrisoquin/Sparteine

CYP2C19 Mephenytoin

CYP2C9 S-warfarin

CYP2D6

CYD6: Klinik Önemi Son derece polimorfik bir karaciğer enzimidir ve yaygın olarak reçete edilen birçok

ilacın metabolizması ve eliminasyonu ile alakalıdır.

CYP2D6’deki polimorfizmler toplumda çok yaygın bulunduğu için ilaçların tedavi edici

etkilerini değiştirebilirle

İlaçların metabolize edilmesini sağlayan enzimlerdeki genetik varyasyonların

saptanması, bazı ilaçların standart dozlarında ilaç reaksiyonlarının meydana

gelebileceği kişilerin önceden tanımlanmasında faydalıdır. CYP2D6 için kötü

metabolizör kişiler, normal bireylerden farklı bir farmakokinetik (ilaç seviyeleri)

sergileyebilirler. Bunun bir sonucu olarak da bu bireyler biyotransformasyon için

CYP2D6 aktivitesi gerektiren medikasyonlarda standart dışı dozlara ihtiyaç duyabilirler.

CYP2D6 düşük kapasiteli, yüksek afiniteli bir enzim olarak kabul edilir. Bu nedenle;

tercihen daha düşük konsantrasyonlardaki ilaçları metabolize eder. Bir ilacın

konsantrasyonu arttığında metabolizması yüksek kapasiteli, düşük afiniteli enzimler

olan CYP3A4 ve CYP1A2’ye yayılır. Böylece; birkaç farklı metabolik yola sahip fakat

ana yol olarak CYP2D6’ya bağlı bir ilaç kötü CYP2D6 aktivitesine sahip bir hastaya

verilirse, yüksek kapasiteli ve düşük afiniteli olan CYP3A4 veya CYP1A2 gibi diğer P-450

enzimleri ilacı metabolize edecektir. Ancak, bu işlem daha yavaş ve daha az etkili

olacağı için ilaç seviyeleri artacaktır. Sonuçta da ilaç reaksiyonlarının gözlenme riskini

arttıracaktır.

- Mutasyona uğramış en az 70 alelik varyant sorumlu; en sık görülenleri :

CYP2D6*3, CYP2D6*4, CYP2D6*10

- Bu mutant alellerde bir veya birkaç baz çifti atlanmıştır veya delysyon

• Türkiye’de % 3.4,

• Avrupa /Amerika % 7- 9,

• Mısır % 2,

• Çinliler % 0.7,

CYD6: Yavaş metabolize ediciler :

- Bu durum gen dublikasyonu veya amplifikasyonudur,

- Alellerin normal (wild) CYP2D6*1 tipinin yanında onun bir veya daha fazla kopyası

bulunur,

- Bunlarda ilaçların etkinliği azalır,

- Kinidin bu enzimi inhibe eder, hızlı metabolize ediciler yavaş metabolizörler gibi

davranırlar.

• Türkiye % 9

• Avrupa toplumları : % 2- 3

• Etiopya % 29

• Suudi Arabistan % % 21

CYD6: Ultra Hızlı metabolize ediciler :

2D6

4 değişik aktivite düzeyi (Fenotip) tanımlanmıştır – Ultra hızlı metabolizör (UM)

– Hızlı metabolizör (YM)

– Ortahızlı metabolizör (OM)

– Yavaş metabolizör (YM)

Bu enzimi kodlayan gen bölgesi polimorfik yapıdadır ve etnik gruplar arasında farklılık göstermektedir.

2D6

YM’ler beyazlarda % 3-10 kadardır.

Doğu toplumlarında YM oranı % 2 kadardır.

UHM doğu toplumlarında yüksek orandadır.

Alastair J.J. Wood

CYP2D6 Substrates

debrisoquine/sparteine amphetamine

dexfenfluramine quanoxan

ondansetron

Antipsychotics

perphenazine thioridazine haloperidol

risperidone (9OH) minaprine

venlafaxine fluvoxamine

Beta Blockers

propafenone S-metoprolol

propranolol (4OH) timolol

alprenolol bufuralol

carvedilol

Antiarrhythmics

encainide flecainide

S-mexillitene lidocaine

Analgesics

dextromethorphan codeine tramadol

Antidepressants

fluoxetine amitriptylline desipramine

clomipramine imipramine

Alastair J.J. Wood

CYP2D6 : Düşük enzim aktiviteli varyantlar

CYP2D6*3A (2549A>del); CYP2D6*4A (100C>T; 974C>A; 984A>G;

997C>G; 1661G>C; 1846G>A-splicing defect; 4180G>C); CYP2D6*6A

(1707T>del); CYP2D6*7 (2935A>C); CYP2D6*8 (1661G>C; 1758G>T-stop

codon; 2850C>T; 4180G>C); CYP2D6°10 (100C>T); CYP2D6*11 (883G>C-

splicing defect; 1661G>C; 2850C>T; 4180G>C); CYP2D6*15 (138insT)

- CYP2D6 enzimindeki genetik polimorfizmi otozomal resesif olarak geçer

- Yavaş metabolize edici fenotipinden mutasyona uğramış en az 80 alelik

varyantın sorumlu olduğu gösterilmiştir

- CYP2D6*3, CYP2D6*4, CYP2D6*6, alleleri için homozigot olanlarda enzim

inaktiftir

- CYP2D6*10 ve CYP2D6*41 için homozigot olanlarda enzim aktivitesi

azalmıştır

- CYP2D6*5 varyantında ise gen mevcut değildir

CYP 2D6 Polymorphism

Lit: J. van der Weide et al. Ann. Clin. Biochem 36 (1999) 722

CYP2D6 polimorfizmi (debrizokin tipi polimorfizm):

CYP2D6 çoğunluğu KVS hastalıkları ve psikiyatride

kullanılan pek çok ilacı metabolize eder

•Antihipertansiflerden...debrizokin

•Antiaritmiklerden......meksiletin, propafenon

•β-blokerlerden.............metoprolol, propranolol, timolol

•Antidepresanlar.......amitriptilin, fluoksetin, fluvoksamin,

imipramin, maprotilin, klomipramin, trazodon

•Opioid analjezikler...dekstrometorfan, kodein, tramadol

Kromosome 22q13.1

CYP2D6

CYP2D6 Polimorphizm

100 den fazla polimorphizm

Polimorphizmlere bağlı olarak

– Ultra-hızlı metabolizatör (UMs)

– Hızlı (normal) metabolizatör (HMs)

– Orta-hızlı metabolizatörs (Oms)

– Yavaş metabolizatörs (YMs)

CYP2D6 enzimindeki genetik polimorfizmi otozomal

resesif olarak geçer

• Yavaş metabolize edici fenotipinden mutasyona uğramış

en az 80 alelik varyantın sorumlu olduğu gösterilmiştir

CYP2D6*3, CYP2D6*4, CYP2D6*6, alleleri için

homozigot olanlarda enzim inaktiftir

CYP2D6*10 ve CYP2D6*41 için homozigot olanlarda

Enzim aktivitesi azalmıştır

CYP2D6*5 varyantında ise gen mevcut değildir

D. CYP2D6 ACTIVITY

N C NH

NH2

N C NH

NH2

CYP2D6

OH

DEBRISOQUINE4-HYDROXYDEBRISOQUINE

H

N CH3

OCH3

H

N CH3

OH

DEXTROMETHORPHAN DEXTRORPHAN

CYP2D6

Alastair J.J. Wood

CYP2D6 Allele Frequencies

CYP2D6

Enzyme

Activity Caucasian Ghanaian Chinese

*1

*3

*4

*5

*9

*10

*17

Normal

None

None

None

Decreased

Decreased

Decreased

84.2

0

10.6

2.6

0

2.6

0

57.5

0

10

5

0

12.5

15

52.4

0

0

0

0

47.6

0

Droll; Pharmacogenetics 8: 325-333, 1998

Alastair J.J. Wood

Genetik Polimorfizm

ve

İlaç toksisitesi

Phenformin

lactik asidosis den dolayı

piyasadan çekilmistir

CYP2D6

YM ‘lerde Lactik asidosis

Alastair J.J. Wood

CYP2D6 - Effects of Gene Duplication

Dalen et al., 1998.

Alastair J.J. Wood

CYP2D6 - Gene Duplication*

Saudi Arabians

Ethiopians

Spaniards

Zimbabweans

Germans

Chinese

10.4%

16.0%

3.5%

2.0%

1.8%

1.3%

McLellan et al., 1997

* Includes individuals with more than one extra CYP2D6 gene

H3CO

NCH3

HO

O

CODEINE

O-demethylation morphine

N-demethylation norcodeine

6-glucuronidation codeine-6-glucuronide

M-6-G

M-3-G

normorphine

norcodeine- 6-glucuronide

CYP2D6

CYP2C9

CYP2C9 polimorfizmi • CYP2C9 geninin 6 varyant aleli tanımlanmıştır, • Tolbutamid ve varfarin’in hidroksillenmesinin polimorfizmidir. – Tolbutamid : Ağır kardiyotoksisite ve hipoglisemi – Varfarin : Hemorajiler • Bu enzim ayrıca fenitoin, glipizid, lozartan, diklofenak ve birçok NSAİD metabolizmasından sorumlu.

Sitokrom P450 2C9

Kafkas ve siyahların %1’inde yoktur

Metabolize ettikleri: – Çoğu NSAID (COX-2’ler dahil)

– S-warfarin (aktif formu)

– Fenitoin

İnhibitörleri: – Flukonazol

Arizona Center for Education and Research on Therapeutics and The Food and Drug Administration Center for Drug Evaluation and Research

CYP2C9

Chinese

Japanese

Korean

African-American

Caucasian

2.1%

2.2%

1.1%

0.8%

8.5%

0%

0%

0%

2.9%

10.7%

2C9 *3 2C9 *2

CYP2D6 is extensively studied, the gene for CYP2D6 is highly polymorphic

It’s expression leads to 3 phenotypes (phenotype is the expression of genetic make-up)

Extensive metabolizers (EMs) have functional enzyme activity

Intermediate metabolizers (IMs) have diminished enzyme activity

Poor metabolizers (PMs) have little or no activity

5-10% of Caucasians and 1-2% of Asians exhibit the PM phenotype

Debrisoquine, formerly used in the treatment of hypertension, is metabolized by CYP2D6 to 4-hydroxydebrisoquine

Remarkable interindividual variation in pharmacological effect of the drug

Urine of volunteers given debrisoquine was examined for presence of 4-hydroxydebrisoquine

– One subject had a very low conversion of parent drug to metabolite

– was very sensitive to the antihypertensive effects of debrisoquine

CYP2C19

Sitokrom P450 2C19

Asyalıların % 20–30’unda, Kafkasların % 3–5% ‘inde yoktur

Metabolize ettikleri:

– Diazepam

– Fenitoin

– Omeprazol

İnhibitörleri:

– Omeprazol

– Izoniazid

– Ketokonazol Arizona Center for Education and Research on Therapeutics and

The Food and Drug Administration Center for Drug Evaluation and Research

Alastair J.J. Wood

Genetic Polymorphism

CYP2C19

Index drug: Mephenytoin (R and S)

S-hydroxylation of mephenytoin deficient

in PM’s

Alastair J.J. Wood

Frequency of CYP2C19 Poor Metabolizers

Africans

African-Americans

Caucasians

Chinese

Japanese

Koreans

Amerindians

4.1

1.4

2.8

13.6

20.3

13.7

3.8

3.3

2.1

13.8

17.0

16.8

5.7

Phenotype Genotype

Alastair J.J. Wood

CYP2C19 Substrates

S-mephenytoin hexobarbital R-mephobarbital phenytoin diazepam citalopram omperazole lansoprazole pantoprazole

R-warfarin (8-OH) propranolol (in part) imipramine clomipramine amitryptylline proguanil teniposide nilutamide indomethacin moclobemide

Alastair J.J. Wood

Time after Omeprazole (hour)

CYP2C19

PMs

EMs

Sohn, JPET 262: 1195-1202; 1992

Alastair J.J. Wood

CYP2C19 Activity and Fasting Gastrin

Concentrations

Alastair J.J. Wood

CYP2C19 Genotype + Intragastric pH

Furuta et al., Clin Pharmacol Ther 65: 552-561, 1999.

Placebo Omeprazole

Alastair J.J. Wood

H. pylori Cure Rate Based on CYP2C19 Genotype

Omeprazole 20 mg/day for 6-8 weeks

Amoxicillin 2000 mg/day for 2 weeks

T. Furuta et al., Ann. Int. Med., 129: 1027-1030, 1998

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

wt/wt wt/m1

wt/m2

m1/m2

m1/m1

(n=28)

(n=25)

(n=9)

Perc

en

t cu

re r

ate

Total cure rate = 52% (n=62)

MAR 891_Becker_03

185 Effect of 2C19 Polymorphisms on Omeprazole Exposure

PM

(*2*2)

IM

(*1*2)

EM

(*1*1)

AUC

(mg.h/l) 5.3 +/- 2.2 1.1 +/- 0.6 0.6 +/- 0.3

Clearance

(l/h) 8.9 46.7 92.7

Brockmoller, Clin. Pharmacol. Ther., 1997

Median 24-hour

intragastric pH before

treatment (day 0) and

after 8 days of 20 mg

omeprazole

administered orally once

daily in the 3 genotypic

groups of patients with

and without H. pylori

infectionSagar et al., GASTROENTEROLOGY 2000;119:670-676

wt/wt

wt/mut

mut/mut

CYP2C19

polymorphism

2.73.6

5.7 5.3

6.2

1.2

Carisoprodol (S)-Mephenytoin

ChloroguanyI Mephobarbital

Citalopram Moclobemide

Clomipramine Omeprazole

Desmethyldiazepam Pantoprazole

Diazepam Phenytoin (minor pathway)

Hexobarbital Proguanyl

Imipramine Propranolol

Lansoprazole (R)-Warfarin

Drugs Metabolized at Least Partially by CYP 2C19

Frequency of CYP2C19 Poor Metabolizers

Africans

African-Americans

Caucasians

Chinese

Japanese

Koreans

Amerindians

4.1

1.4

2.8

13.6

20.3

13.7

3.8

3.3

2.1

13.8

17.0

16.8

5.7

Phenotype Genotype

CYP2C responsible for metabolism of given drug and daily recommended doses in different parts of the world

(after AstraZeneca)

____________________________________________________

Omeprazole 20 mg 40 mg 20-40 mg Propranolol 30-120 mg 80-240 mg 160-130 mg Diazepam 4-20 mg 4-40 mg 6-30 mg

CYP2C poor metabolizers 20% 5% 5%

Japan USA EC

http://medicine.iupui.edu/flockhart/table.htm

2C19 2C9 2D6 3A4,5,7

Proton Pump Inhibitors: lansoprazole omeprazole pantoprazole E-3810 Anti-epileptics: diazepam=>Nor phenytoin(O) S-mephenytoin phenobarbitone amitriptyline carisoprodol citalopram clomipramine cyclophosphamide hexobarbital imipramine N-DeME indomethacin R-mephobarbital moclobemide nelfinavir nilutamide primidone progesterone proguanil propranolol teniposide R-warfarin=>8-OH

NSAIDs: diclofenac ibuprofen meloxicam S-naproxen=>Nor piroxicam suprofen Oral Hypoglycemic Agents: tolbutamide glipizide Angiotensin II Blockers: losartan irbesartan Sulfonylureas: glyburide/ glibenclamide glipizide glimepiride tolbutamide amitriptyline celecoxib fluoxetine fluvastatin glyburide nateglinide phenytoin=>4-OH rosiglitazone tamoxifen torsemide S-warfarin

Beta Blockers: carvedilol S-metoprolol propafenone timolol Antidepressants: amitriptyline clomipramine desipramine imipramine paroxetine Antipsychotics: haloperidol perphenazine risperidone=>9OH thioridazine alprenolol amphetamine aripiprazole atomoxetine bufuralol chlorpheniramine chlorpromazine codeine (=>O-desMe) debrisoquine dexfenfluramine dextromethorphan duloxetine encainide flecainide fluoxetine fluvoxamine lidocaine metoclopramide methoxyamphetamine mexilletine minaprine nebivolol nortriptyline ondansetron perhexiline phenacetin phenformin propranolol sparteine tamoxifen tramadol venlafaxine

Macrolide antibiotics: clarithromycin erythromycin (not 3A5) NOT azithromycin telithromycin Anti-arrhythmics: quinidine=>3-OH (not 3A5) Benzodiazepines: alprazolam diazepam=>3OH midazolam triazolam Immune Modulators: cyclosporine tacrolimus (FK506) HIV Antivirals: indinavir nelfinavir ritonavir saquinavir Prokinetic: cisapride Antihistamines: astemizole chlorpheniramine terfenidine Calcium Channel Blockers: amlodipine

Major human polymorphic cytochrome P450 enzymes

Enzyme Major variant Mutation Consequence Allele freq

alleles Caucas Orientals

CYP2A6 CYP2A6*2 L160H inactive enzyme 1-3 0

CYP2A6*3 2A6/2A7 not known 0 0

CYP2A6*4 gene deletion no enzyme 1 15

CYP2A6*5 G479L defect enzyme 0 1

CYP2C9 CYP2C9*2 R144C reduced affinity 8-13 0

for P450 reductaseCYP2C9*3 I359L altered substr spec 7-9 2-3

CYP2C19 CYP2C19*2 aber splice site inactive enzyme 13 23-32

CYP2C19*3 stop codon inactive enzyme 0 6-10

CYP2D6 CYP2D6*2xn gene dupl increased activity 1-5 0-2

CYP2D6*4 defective splic inactive enzyme 12-21 1

CYP2D6*5 gene deletion no enzyme 4-6 6CYP2D6*10 P34S, S486T unstable enzyme 1-2 50

CYP2D6*17 T107I, R296C, red affinity for 0 (in Blacks)

S486T substrates

CYP2E1 CYP2E1*2 R76H less enzyme expressed 0 1

CYP2E1*3 V389I no effects <1 0

CYP2E1*4 V179I no effects <1 ndCYP3A4 CYP3A4*2 S222P higher Km for subst 3 0

CYP3A4*3 M445T unknown 0 <1

http:/www.imm.ki.se/cypalleles

Biotransformation of Xenobiotics...

192

CYP2C19

Genetic polymorphism Substrates Inducers Inhibitors

Poor metabolizers have defectiveCYP2C9

PhenytoinPiroxicamTolbutamideWarfarin

Rifampin Sulfafenazole

Major P450 Enzymes in Humans

Alastair J.J. Wood

CYP2C9

Chinese

Japanese

Korean

African-American

Caucasian

2.1%

2.2%

1.1%

0.8%

8.5%

0%

0%

0%

2.9%

10.7%

2C9 *3 2C9 *2

Alastair J.J. Wood

CYP2C9 Substrates

tolbutamide phenytoin S-warfarin tamoxifen diclofenac ibuprofen piroxicam

suprofen S-naproxen sulfamethoxazole torsemide losartan busipirone

Alastair J.J. Wood

CYP2C9 and Glipizide

Kidd et al., Pharmacogenetics, 9: 71-80, 1999.

Alastair J.J. Wood

Warfarin

Racemic mixture of (R) and (S) isomers

(S)warfarin 7-hydroxywarfarin by CYP2C9

(R)warfarin 8-hydroxywarfarin by CYP2C19

(S) 7-10 X potency of (R) as anticoagulant

Alastair J.J. Wood

CYP2C9 - Allelic Variants

CYP2C9 *1

CYP2C9 *2

CYP2C9 *3

Impaired hydroxylation in in vitro expression system

Single AA substitution

WT

Alastair J.J. Wood

CYP2C9

Reduced (S)-Warfarin Clearance in Heterozygotes

Takahashi, CPT, 1998

Alastair J.J. Wood

Sitokrom P450 3A

Metabolizmasından sorumlu olduğu ilaçlar

(substratları):

çoğu kalsiyum kanal blokeri

çoğu benzodiazepin

çoğu HIV proteaz inhibitörü

çoğu HMG-CoA-reductaz inhibitörü

siklosporin

çoğu non-sedatif antihistaminik

Sisaprid

GI kanal ve karaciğerde bulunur Arizona Center for Education and Research on Therapeutics and

The Food and Drug Administration Center for Drug Evaluation and Research

Alastair J.J. Wood

CYP3A Inhibitörleri

Ketoconazol

Itraconazol

Fluconazol

Simetidin

Klaritromisin

Eritromisin

Troleandomisin

Greyfurt Suyu Arizona Center for Education and Research on Therapeutics and

The Food and Drug Administration Center for Drug Evaluation and Research

Alastair J.J. Wood

Alastair J.J. Wood

CYP3A İndükleyiciler

Karbamazepin

Rifampin

Rifabutin

Ritonavir

St. John’s wort

Arizona Center for Education and Research on Therapeutics and The Food and Drug Administration Center for Drug Evaluation and Research

Alastair J.J. Wood

CYP3A ailesi

Üç izoformdan oluşmaktadır:

Bunlar 3A4, 3A5 ve 3A7'dir.