Sytokromi P450 2C19- tai sytokromi P450 2D6 -genotyypatut ihmisen maksan mikrosomit lääkeaineiden farmakokinetiikassa esiintyvän yksilöllisen vaihtelun ennustamisessa

Show full item record

Permalink

http://hdl.handle.net/10138/199518
Title: Sytokromi P450 2C19- tai sytokromi P450 2D6 -genotyypatut ihmisen maksan mikrosomit lääkeaineiden farmakokinetiikassa esiintyvän yksilöllisen vaihtelun ennustamisessa
Author: Järvinen, Hanna
Contributor: Helsingin yliopisto, Farmasian tiedekunta
Thesis level:
Abstract: Lääkeainevasteissa esiintyvä yksilöllinen vaihtelu voi johtaa hankaluuksiin lääkkeen annostuksen määrittämisessä ja lääkkeen käyttöön liittyvien riskien kasvamiseen. Vaihtelua voi esiintyä lääkeaineen farmakokinetiikasta tai farmakodynamiikasta johtuen. Yksi merkittävä farmakokineettistä vaihtelua aiheuttava tekijä on sytokromi P450 (CYP) -entsyymien geneettinen polymorfia. CYP2C19- ja CYP2D6-entsyymeissä esiintyy paljon hyvin tunnettua polymorfiaa. Molempia entsyymejä koodaavista geeneistä on löydetty täysin toimimattoman entsyymin tuottavia nolla-alleeleja ja entsyymiaktiivisuutta lisääviä alleeleja. CYP2D6-geenistä esiintyy lisäksi useita vähäisempään, mutta ei kokonaan puuttuvaan entsyymiaktiivisuuteen johtavia alleeleja. Yksilöt voidaan CYP-geenin genotyypin perusteella jakaa ilmentämään neljää entsyymiaktiivisuutta kuvaavaa fenotyyppiä: hitaat, keskinopeat, nopeat ja ultranopeat metaboloijat. Kliinisten havaintojen perusteella CYP2C19- ja CYP2D6-substraattien farmakokinetiikka genotyypiltään hitaiksi metaboloijiksi luokiteltavissa yksilöissä erottuu usein merkittävästi farmakokinetiikasta muiden fenotyyppien edustajissa. Muiden fenotyyppien osalta genotyypistä johtuva farmakokineettinen vaihtelu vaikuttaa usein peittyvän farmakokinetiikassa muista syistä esiintyvän vaihtelun alle. Lääketeollisuus voisi hyötyä menetelmistä, joilla lääkeainevasteissa esiintyvää yksilöllistä vaihtelua olisi mahdollista ennustaa jo ennen kliinistä tutkimusvaihetta. CYP-entsyymien geneettisen polymorfian aiheuttamaa farmakokineettistä vaihtelua on pyritty ennustamaan erilaisilla staattisilla ja dynaamisilla fysiologiaan perustuvilla farmakokineettisillä simulaatiomalleilla. CYP-genotyyppiä on malleissa huomioitu sekä ei-substraattispesifisin että substraattispesifisin keinoin. Malleilla on onnistuttu ennustamaan kliinisissä tutkimuksissa substraattien farmakokinetiikassa havaittua yksilöllistä vaihtelua. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää CYP2C19- tai CYP2D6-genotyypatuilla ihmisen maksan mikrosomeilla hankitun in vitro -metaboliadatan soveltuvuutta lääkeaineiden farmakokinetiikassa esiintyvän yksilöllisen vaihtelun ennustamiseen. Polymorfian vaikutusta metaboliaan tutkittiin inkuboimalla substraatteja CYP2C19- tai CYP2D6-genotyypiltään eroavien mikrosomien kanssa. CYP2C19-substraatteina käytettiin S-mefenytoiinia, omepratsolia ja Y1:tä (lääkeyritys Orion Oyj:n kehittämä yhdiste). S-mefenytoiinin ja omepratsolin metabolianopeudet eivät olleet CYP2C19-genotyypistä riippuvaisia, hitaan metaboloijan genotyyppiä lukuun ottamatta. Muita fenotyyppejä edustavien CYP2C19-genotyypattujen mikrosomien käyttäminen ennustavan in vitro -metaboliadatan hankkimiseen ei siis välttämättä ole mielekästä. Y1:n metabolian kaupallisia substraatteja merkittävämpää riippuvuutta CYP2C19-genotyypistä ei voitu täysin poissulkea. Tutkittaessa polymorfian vaikutusta epäselektiivisiin metaboliareaktioihin on aina otettava huomioon myös muiden kuin polymorfisen entsyymin aktiivisuus: CYP3A4-aktiivisuus vääristi tässä tutkimuksessa alun perin omepratsolilla ja Y1:llä havaittuja tuloksia. CYP2D6-substraatteina käytettiin dekstrometorfaania ja bufuralolia, joiden metabolianopeudet korreloivat hyvin CYP2D6-genotyypin kanssa. CYP2D6-genotyypattuja mikrosomeja voidaan siis ajatella käytettävän ennustavan in vitro -metaboliadatan hankkimiseen. Jos genotyypattuja mikrosomeja aiotaan lääketeollisuudessa käyttää farmakokinetiikassa esiintyvän yksilöllisen vaihtelun ennustamiseen, tulee tulosten luotettavuutta parantavia tekijöitä kuitenkin ottaa huomioon ja suorittaa vielä useampia tutkimuksia.Interindividual variability in drug responses can complicate the determination of drug doses and increase drug-related risks. The variability can be caused by pharmacokinetics or pharmacodynamics of drug. One significant factor giving rise to the variability in the pharmacokinetics is the genetic polymorphism of cytochrome P450 (CYP) enzymes. CYP2C19 and CYP2D6 are highly polymorphic enzymes and many of their polymorphisms are well-known. For both genes there exist null alleles producing the enzyme with complete lack of function and alleles producing increased enzyme activity. Additionally there are alleles of CYP2D6 leading to partially deficient enzyme function. Based on the genotype of the CYP gene individuals can be divided into four phenotype groups describing the enzyme activity: poor, intermediate, extensive and ultrarapid metabolizers. According to the clinical observations the pharmacokinetics of CYP2C19 and CYP2D6 substrates in the individuals genotyped as poor metabolizers often significantly differentiates from the pharmacokinetics in the individuals belonging to other phenotype groups. Between the other phenotype groups the pharmacokinetic variability caused by the genotype seems to be often covered by other reasons causing variability in the pharmacokinetics. The pharmaceutical industry could benefit from methods that could predict the interindividual variability in the drug responses before the clinical studies. The pharmacokinetic variability caused by the genetic polymorphism of CYP enzymes has been predicted with different kinds of static and dynamic physiologically based pharmacokinetic simulation models. The models have taken the CYP genotype into account by non-substratespesific or substratespesific methods. The models have succeeded to predict the clinically observed interindividual variability in the pharmacokinetics of substrates. The goal of this study was to find out if in vitro metabolism data obtained with human liver microsomes genotyped for CYP2C19 or CYP2D6 could be used to predict the interindividual variability in the pharmacokinetics of drugs. The effect of polymorphism on metabolism was examined by incubating the substrates with microsomes with different CYP2C19 or CYP2D6 genotypes. S-mephenytoin, omeprazole and Y1 (compound developed by the pharmaceutical company Orion Oyj) were used as substrates for CYP2C19. Neither the rate of metabolism of S-mephenytoin nor omeprazole appeared to be dependent on the CYP2C19 genotype, with the exception of the poor metabolizer genotype. Use of microsomes genotyped for the other CYP2C19 phenotypes to obtain predictive in vitro metabolism data might therefore not be reasonable. More significant dependence of the Y1 metabolism on the CYP2C19 genotype could not be completely excluded. When examining the effect of polymorphism on non-selective metabolic reactions, the activity of metabolizing enzymes other than the polymorphic enzyme should always be taken into consideration: in this study, CYP3A4 activity biased the results initially achieved with omeprazole and Y1. Dextromethorphan and bufuralol were used as substrates for CYP2D6 and their rates of metabolism correlated well with the CYP2D6 genotype. So microsomes genotyped for CYP2D6 could possibly be used to obtain predictive in vitro metabolism data. If genotyped microsomes are to be used in the pharmaceutical industry to predict the interindividual variability in the pharmacokinetics, factors increasing reliability of the results should be considered first and more studies should be conducted.
URI: http://hdl.handle.net/10138/199518
Date: 2017-06-06
Subject: yksilöllinen vaihtelu
geneettinen polymorfia
CYP2C19
CYP2D6
PBPK-simulaatiomallit
genotyypatut mikrosomit
genotyyppi-fenotyyppi-korrelaatio
interindividual variability
genetic polymorphism
PBPK simulation models
genotyped microsomes
genotype-phenotype correlation
Discipline: Biofarmasia


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Pro gradu -tutkielma, Hanna Järvinen.pdf 2.185Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record