Farmacogenetica del dosaggio della warfarina *1/*1 *1/*2 *2/*2 *1/*1 *1/*2 *2/*2 *1/*1 *1/*2 *2/*2 GG AA rs9923231 GA Da Goodman & Gilman, 2011 Figura 7 - 13

Johnson et al., Clin Pharm Ther 2011

Johnson et al., Clin Pharm Ther 2011

Johnson et al., Clin Pharm Ther 2017

Perera et al., Lancet 2013

2. Carbamazepina ___________________________________________________ La Carbamazepina (CBZ), una dibenzazepina (composto triciclico) è un anticonvulsivante aromatico, correlato agli antidepressivi triciclici.  Riduce la propagazione degli impulsi anormali nel cervello producendo un blocco frequenza e voltaggio dipendente dei canali sodio, in tal modo inibisce la generazione di un ripetitivo potenziale d’azione dei foci epilettogeni. È stato approvato dalla FDA per il trattamento dell’epilessia e altri disturbi correlati, nevralgia del trigemino e disordini bipolari. Rallentare il recupero dei canali al sodio, sebbene abbia anche effetti metabolici importanti interferendo con il ciclo degli inositoli e con la GSK-3 (glicogeno sintasi-chinasi 3), gli stessi bersaglii molecolari degli ioni litio. Il farmaco può essere utilizzato nelle epilessie per il trattamento delle crisi parziali e delle crisi tonico-cloniche.

___________________________________________________ 2.1 Farmacocinetica ___________________________________________________ Somministrazione  Orale o rettale Biodisponibilità  ~85% Picco plasmatico  4-12 µg/mL Vd  1 L/Kg considerando la biodisponibilità come pari al 100% *** Concentrazioni terapeutiche del farmaco si ritrovano a livello del liquido cerebrospinale, nella bile e nella saliva; permea la placenta e viene secreta nel latte materno. Emivita  25-65 h (dopo trattamento iniziale); 10-20 h (dopo trattamento cronico). Eliminazione  Sotto forma di metaboliti (72%) attraverso le urine; una piccola quantità di farmaco viene escreta con le feci. Effetti avversi: Dose dipendenti: cambiamento di umore, sonnolenza o andatura instabile Dose indipendenti: eruzioni cutanee, tossicità epatica e soppressione del midollo osseo Orale Adulti: dose iniziale di 200-400 mg/die refratta in 2-4 somministrazioni; aumentare settimanalmente di 200 mg sino ad arrivare alla dose di mantenimento di 0,8-1,2 g/die refratta in 2-4 somministrazioni. La dose massima consentita è di 2000 mg/die. Dopo somministrazione orale, la carbamazepina viene lentamente e irregolarmente assorbita nel tratto gastrointestinale. Rettale. Adulti: 1000 mg/die refratti in 4 somministrazioni; incrementare il dosaggio del 25% se si passa dalla somministrazione rettale a quella orale.

Idrossilazione diretta dei 2 anelli aromatici (circa il 25%); 2.1.1 Biotrasformazione e varianti ___________________________________________________ La carbamazepina viene metabolizzata a livello epatico in modo completo, meno del 5% della dose è escreto in forma immodificata; sono state descritte quattro vie metaboliche principali: Formazione di 10,11-epossido-carbamazepina (circa il 40% del metabolismo totale); Idrossilazione diretta dei 2 anelli aromatici (circa il 25%); Glucuronazione della catena carbamilica (15%); Introduzione, sugli anelli aromatici, di gruppi contenenti zolfo.

2.1.1 Biotrasformazione e varianti ___________________________________________________ PXR CAR Autoinduzione

2.1.1 Biotrasformazione e varianti ___________________________________________________ Enzimi della F1: Anche se gli studi in merito sono stati pochi, si è visto che varianti negli enzimi coinvolti nel metabolismo della CBZ interessano la farmacocinetica della Carbamazepina. In particolare: CYP3A4*16 (frequenza 1-5% nelle popolazioni di Giappone, Corea e Messico) ha una funzionalità ridotta, il che comporta decremento della clearance nei sistemi in vitro. Un piccolo studio sulla popolazione Coreana ha rivelato che i non espressori del CYP3A5 (CYP3A5*3/*3) presentano una clearance della CBZ significativamente più alta rispetto agli espressori del CYP3A5 (CYP3A5*1/*1 e CYP3A5*1/*3). Questo è dovuto all’autoinduzione dei geni del CYP3A. Varianti nel EPHX1 sono associati anche ad un alterato metabolismo della CBZ. EPHX1:Y113H e EPHX1:H139R ↑ CBZ-diol/CBZ-epoxide nel plasma

Effetto del CYP3A5*3 2.1.1 Biotrasformazione e varianti ___________________________________________________ Effetto del CYP3A5*3 Diverse varianti genetiche sono state descritte per il CYP3A5 e la più comune, CYP3A5*3, causa la perdita dell’attività del CYP3A5. La base genetica è uno SNP nell’introne 3, A>G, che crea un sito criptico di splicing e così 131 nucleotidi della sequenza intronica vengono inseriti nell’RNA, introducendo un codone di stop che prematuramente tronca la proteina CYP3A5.

2.1.1 Biotrasformazione e varianti ___________________________________________________ Linea continua = linea di regressione per gli espressori Cerchi bianchi = espressori Linea tratteggiata = linea di regressione per i non espressori Cerchi neri = non espressori Clearance: indica il volume virtuale di plasma che quell'organo è in grado di depurare da una certa sostanza "x" nell'unità di tempo. Si parla infatti di clearance renale, epatica, eccetera.

2.1.1 Biotrasformazione e varianti ___________________________________________________ Discussione: I non-espressori del CYP3A5 mostrano livelli plasmatici di CBZ più alti del 31% rispetto agli espressori; La clearance dei non-espressori è del 29% più bassa rispetto agli espressori; Siccome la CBZ è un induttore dei CYP3A4/5, l’espressione di questi può alterare la CBZ; I livelli sierici della CBZ aumentano con l’aumentare della dose MA dopo la normalizzazione della dose, il livello sierico della CBZ diminuisce inversamente alla dose somministrata. I risultati possono essere una conseguenza dell’aumento della clearance della CBZ dovuta all’induzione dei CYP3A4/5 con l’aumento della dose del farmaco. In conclusione, il genotipo CYP3A5*3 influenza i livelli sierici della CBZ in pazienti epilettici Coreani e così contribuisce all’osservazione di una variabilità inter-individuale nei livelli di CBZ.

2.1.1 Biotrasformazione e varianti ___________________________________________________ Trasportatori: Varianti di ABCB1 mostrano una resistenza alla CBZ in 464 pazienti cinesi, ma il risultato non è riprodotto nei 228 indiani del nord (rs3789243 e rs2032582). (!) Non è correlato all’etnia: uno stesso studio fatto su europei ed asiatici non ha evidenziato una associazione del ABCB1:3435 C>T con una farmaco-resistenza. Non ci sono associazioni tra la resistenza agli anticonvulsivanti e i polimorf di MDR-1 (ABCB1)

2.1.1 Biotrasformazione e varianti ___________________________________________________ Una associazione statisticamente più sicura è quella con ABCC2 SNP c.1249G>A. Questa variante è associata con neurological ADRs in 146 individui coreani con l’epilessia a cui è stata somministrata CBZ e validata in una coorte indipendente della stessa etnia. Un altro SNP della ABCC2 (-24C>T) è stato associato alla perdita di risposta della CBZ in giovani pazienti caucasici con l’epilessia. Studi relativi alla probanda farmacoresistenza di varianti di RALBP1 hanno smentito l’ipotesi.

La variante di SCN1A IVS5N+5 G>A richiede un dosaggio maggiore 2.2 Farmacodinamica ___________________________________________________ I target della CBZ nel cervello, cioè i canali sodio SCN1A, SCN1B, SCN2A e SCN3A hanno conseguenze farmacogenomiche: La variante di SCN1A IVS5N+5 G>A richiede un dosaggio maggiore Le varianti in SCN2A e SCN3A possono contribuire alla resistenza al farmaco Evidenze in vitro sui topi suggeriscono SCN1B come un potenziale farmaco-gene per CBZ

2.3 HLA-B*15:02 ed effetti avversi ___________________________________________________ Human Leukocyte Antigen B (HLA-B) è: Un gene che codifica per una proteina di superficie implicata nel riconoscimento e presentazione degli antigeni al SI Un gene fra i più polimorfici di tutto il genoma umano  Più di 2000 alleli HLA-B identificati La variante allelica HLA-B *15:02: È associata ad un rischio incrementato di sviluppare la Sindrome di Stevens-Johnson (SJS) e la Necrolisi Epidermica Tossica (TEN) in risposta al trattamento con CBZ, che si sviluppa entro i primi 3 mesi dall’inizio della terapia. La sua distribuzione varia a seconda del gruppo etnico In particolare, è diffuso in Oceania e gran parte dell’Asia (1-10%) È raro in Africa (non osservato) ed Europa (0-0,02%)

Il tasso di mortalità è: < 5% per la SJS > 30% per la TEN 2.3 HLA-B*15:02 ed effetti avversi ___________________________________________________ La SJS è caratterizzata da un distacco dell’epidermide che colpisce più del 10% della superficie corporea, mentre la TEN, solitamente, ne coinvolge più del 30% . I pazienti con le vescicole tra il 10 e il 30% della superficie corporea hanno un accavallamento fra le due tipologie. Il tasso di mortalità è: < 5% per la SJS > 30% per la TEN Dove la sepsi è considerata la maggiore causa di morte Il primo caso di associazione genetica fra CBZ e induzione di SJS/TEN con l’allele HLA-B *15:02 è stato pubblicato da Chung et al. nel 2004. La FDA raccomanda che “pazienti con antenati appartenenti ad una popolazione a rischio dovrebbero essere sottoposti a screening per la presenza dell’allele HLA-B *15:02 prima di iniziare il trattamento con CBZ”. 44 Han (popolazione cinese est Asia) che hanno sviluppato SJS/TEN dopo assunzione di CBZ sono stati paragonati con 101 CBZ-tolleranti e 93 sani scelti random e mai esposti al farmaco. Il 100% dei casi risultarono positivi all’allele HLA-B *15:02, mentre solo il 3% dei CBZ-tolleranti e l’8,6% dei sani portavano l’allele. Nella popolazione Han, è emerso che, prima di somministrare il farmaco è necessario genotipizzare l’individuo, in quanto il 98% dei portatori di HLA-B *15:02 svilupperà SJS/TEN. Se lo screening è positivo per almeno una copia dell’allele va di fatto usato un farmaco differente.

2.3 HLA-B*15:02 ed effetti avversi ___________________________________________________ b *X = any HLA-B genotype other than *15:02 c Alternative medications such as phenytoin, fosphenytoin, oxcarbazepine, eslicarbazepine acetate, and lamotrigine have some evidence linking serious cADRs with the HLA-B*15:02 allele and thus caution should be used in choosing alternatives to carbamazepine

Clinical use of pharmacogenetics tests (Pharmaco)genetic tests must meet certain criteria concerning their: - analytical validity (not trivial for genes such as CYP2D6) - quality of data from genetic test - test's performance characteristics - clinical validity/utility - penetrance of genetic variation on drug effects - mechanism influencing drug effects (in vitro, PK, preclinical) - clinical studies comparing outcomes of genetics-based prescribing - therapeutic index, severity of toxicity, severity of disease

Clinical utility of pharmacogenetic testing - The use of the test leads to improved health outcomes for patients who are subject to testing? - What are the risks that occur as a result of testing? - What are the costs of testing? - How can testing influence the behavior of clinicians?

https://www.genome.gov/sequencingcosts/

Costs of testing Plumpton et al., PharmacoEconomics 2016

Pharmacogenetic testing my affect clinicians behaviour Chen et al., Neurology 2014

As the cost of sequencing continues to fall every individual will in the not-too-distant future have their germline genome sequenced early in life and the results will be available for clinical use throughout their lifetime. clinicians need guidelines on how to interpret and deploy genetic variants to improve their prescribing

An important consideration for the actionability of a gene–drug relationship is the availability of an alternative therapy Straightforward for medications: - that are already therapeutically monitored (tacrolimus and CYP3A5); - for which there are several valid alternative drugs (codeine and CYP2D6); - for which the risk of severe adverse effects is extremely high (abacavir and HLA-B*57:01. More difficult for medications for which the best alternative is unknown (tamoxifen and CYP2D6).

https://www.pharmgkb.org/view/dosing-guidelines.do?source=CPIC#

15% of medications contain pharmacogenomic information on their label FDA/EMA approved medications 15% of medications contain pharmacogenomic information on their label Relling & Evans, Nature 2015

Relling & Evans, Nature 2015

Pharmacogenetic testing approach reactive approach in which a fresh genetic test is ordered every time it is required vs pre-emptive approach in which a single sample is assessed for many likely-to-be actionable genes at the same time

Bringing pharmacogenetic testing to the clinic CDS = clinical decision support

Conclusions Clinicians are accustomed to making prescribing decisions on the basis of patient characteristics such as age, kidney or liver function, drug–drug interactions and personal preferences. Much of this takes place without optimal CDS to assist in compiling these characteristics and matching them with evidenced-based choices on medications and doses. As CDS improves and becomes more widespread, and as the evidence to support pharmacogenomic testing continues to grow, momentum for the clinical implementation of pharmacogenomics should accelerate. Going forward, there is a growing body of evidence to suggest that pharmacogenomics will become an important component of evidence-based precision medicine. CDS = clinical decision support