Monostory Katalin

Citokróm P450 enzimekhez köthető gyógyszer-metabolizmus a gyógyszerbiztonság tükrében

Az in vitro megközelítéstől a klinikai alkalmazásig


4.3.1. A gyógyszer-metabolizáló képesség becslése (CYPtestTM) (D20, D21)

Az átfogó, a teljes szervezetre kiterjedő gyógyszer-metabolizáló képesség megállapítása komoly kihívást jelent, azonban néhány egyszerűsítési lépést érdemes alkalmaznunk, így viszonylag használható információt lehet nyerni a betegeknél várható gyógyszer-metabolizmusról: 1) a gyógyszerhatóanyagok biotranszformációja zömében a májban zajlik, ezért nem feltétlenül jelent többletinformációt, ha minden egyes szerv metabolikus kapacitását meghatározzuk; 2) a metabolizálódó hatóanyagok java részét a CYP enzimek alakítják át; az egyéb enzimek aktivitásának becslése legfeljebb speciális esetekben, egyes hatóanyagoknál jelenthet hozzáadott értéket (lásd 4.3.5. fejezet, a klonazepam személyre szabott terápiája); 3) a forgalomban lévő hatóanyagok CYP-metabolizmusát 90%-ban a CYP1A2, CYP2B6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4 és CYP3A5 enzimek katalizálják; más CYP enzimek vizsgálata olyan esetekben lehet indokolt, ha az enzimtérképezés alapján a felsoroltakon kívül egyéb CYP enzim domináns szerepe igazolódik (pl. CYP2C8, amely a paklitaxel metabolizmusát elsődlegesen katalizálja). Az ilyen CYP enzimek működőképességét és májban lévő aktivitását megbecsülni képes diagnosztikai módszer alkalmas lehet a betegek gyógyszer-metabolizáló képességének jellemzésére és részét képezheti a személyre szabott gyógyszeres terápia megteremtésének. A megváltozott enzimaktivitást eredményező polimorf CYP-allélok azonosítása mellett kísérletet tettünk az aktuális CYP fenotípus megállapítására, a csökkent vagy fokozott gyógyszer-metabolizmus becslésére is (D20).
A máj gyógyszer-metabolizáló képességének becslése májbiopszia-mintákból rutinszerűen nem lehetséges a kockázatos és nehézkes mintavétel miatt, azonban a betegek vérmintájából izolált leukociták alkalmas biológiai mintát jelentettek. A teljes vérből történő meghatározás helyett a leukocitákból való mérést az indokolta, hogy a vér alakos elemeinek 99%-át kitevő vörösvértestek sejtmagot nem tartalmaznak, így aktív RNS-szintézis nem zajlik bennük. A vörösvértestekben a gének mRNS-expressziója a sejtmag elvesztése előtti állapotot tükrözi és a 120 napos perifériás vérben való élettartamuk alatt a transzkripciót érintő hatásokat már nem mutatják. A leukociták sejtmaggal és aktív transzkripcióval rendelkező sejtek, így a CYP-expresszióban bekövetkező változások valós időben nyomon követhetők. A kérdés csak az volt, hogy a leukocita CYP-mRNS-expresszió tükrözi-e a májban mérhető CYP-enzimaktivitásokat; azaz nyerhető-e a leukocitákból információ a máj gyógyszer-metabolizáló képességéről.
A humán májszövetmintákban mérhető CYP-szelektív enzimaktivitásokat (CYP1A2, CYP2B6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A) összevetettük a májban és a leukocitákban lévő CYP-mRNS-expresszióval (D20). A májszövetdonorok CYP genotípusát előzetesen meghatároztuk a kaukázusi populációban leggyakrabban előforduló, megváltozott CYP-aktivitást eredményező allélvariánsok alapján (Függelék, F.1. táblázat). A gyenge metabolizmushoz vezető CYPnf/nf genotípusú (nf: működésképtelen vagy csökkent működőképességű enzimet eredményező allél) májszövetmintákat kihagytuk a korreláció értékeléséből (23. ábra). Továbbá eltekintettünk a CYP1A2 allélvariánsoktól, valamint az expressziót befolyásoló CYP2C19*17, CYP2D6*5 (teljes génhiány) allélvariánsoktól és a CYP2D6*1 duplikációtól/multiplikációtól, hiszen a CYP2C19- és CYP2D6-mRNS-szintek tükrözik ez utóbbi allélok hatását. A kaukázusi populációban vélhetően CYP3A-aktivitás fokozódást jelentő CYP3A5*1 vad típusú allélra pedig figyelemmel voltunk a CYP3A-aktivitások és a CYP3A4-mRNS expresszió összevetése során. Szoros összefüggést találtunk a májban lévő, a gyógyszer-metabolizmus szempontjából leglényegesebb CYP enzimek, a CYP1A2-, CYP2B6-, CYP2C9-, CYP2C19-, CYP2D6- és CYP3A4-mRNS expressziója és -enzimaktivitásai között. A leukocitákban lévő mRNS-expresszió azonban csak a CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19 és CYP3A4 májban mérhető enzimaktivitásait tükrözte, a leukocita CYP2B6- és CYP2D6-expressziót nem találtuk alkalmasnak a máj CYP2B6- és CYP2D6-enzimaktivitásainak becslésére (a 23. ábra példaként a máj CYP2C9- és CYP2D6-aktivitásainak és a máj, illetve a leukocita CYP2C9- és CYP2D6-mRNS-expressziójának összefüggéseit mutatja; az egyéb CYP enzimekre vonatkozó összefüggések megjelenítése a D20 publikációban található).
 
23. ábra. A humán májszövetben és a leukocitákban mérhető CYP-mRNS-expresszió és CYP-szelektív enzimaktivitások közti korreláció. A) és B) Szignifikáns korrelációt mutattunk ki a máj CYP2C9-aktivitása (tolbutamid 4-hidroxiláz) és a máj, illetve a leukociták CYP2C9-mRNS-expressziója között. C) Szignifikáns korrelációt találtunk a máj CYP2D6-aktivitása (dextrometorfan O-demetiláz) és a máj CYP2D6-mRNS-expressziója között, azonban D) a máj CYP2D6-aktivitása és a leukociták CYP2D6-expressziója között nem volt kimutatható összefüggés. A pirossal jelzett májszövetmintákat a CYP genotípus alapján gyenge metabolizálónak minősítettük és a korrelációs analízisből kihagytuk.
Megjegyzés: rS: Spearman korrelációs koefficiens
 
A CYP enzimek eltérő szöveti megjelenése jól ismert az irodalomban. A CYP2D6 konstitutív expresszióját az egyes szövetekben számos transzkripciós faktor szabályozza. A májspecifikus HNF4α (hepatocita nukleáris faktor 4α) a CYP2D6-expresszió meghatározó regulátora a májban, és más szövetekben hiányzik. A CYP2D6 májtól eltérő kifejeződését figyelték meg az agyban, ahol is a lokális CYP2D6-metabolizmus számos pszichoaktív hatóanyag hatékonyságát módosíthatja (pl. kodein). Hátterében több mechanizmus is állhat, amely egyes transzkripciós faktorok, nukleáris receptorok eltérő szöveti expressziójára vezethető vissza [pl. cAMP-response element-binding protein 1 (CRE-BP1), peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ)] (Turman et al., 2006, Zhang et al., 2018). Egy 2022-ben megjelent közleményben leírták, hogy egereknél az agy Cyp2d-aktivitása hormonális hatásra (ösztradiol, progeszteron) megváltozik, és a ciklikusan változó hormonszintek folyamatosan változó Cyp2d-metabolizmust eredményeznek az agyban (Arguelles et al., 2022). A CYP2B6 expressziója jellemzően a májra korlátozódik, és csak kisebb mennyiségben mutatták ki az agyban, a tüdőben, a bőrben, valamint a leukocitákban, mint extrahepatikus szövetekben. A CYP2B6 májszövet-specifikus konstitutív expressziójának szabályzásában szintén nagy szerepe van a májspecifikus HNF4α transzkripciós faktornak, amely transzkripciós koaktivátorok [pl. specificity protein 1 (Sp1), steroid receptor co-activator 1 (SRC-1)] kötődését is elősegíti. Ugyanakkor a CYP2B6 transzkripcióját nukleáris receptorok is szabályozzák, elsősorban a CAR (konstitutív androsztánreceptor). Az aktivált CAR a CYP2B6 gén promoterrégiójában a PBREM-hez (phenobarbital responsive enhancer modul) kötődve szabályozza a gén átíródását. A májban a HNF4α elősegíti a transzkripciót fokozó komplex kialakulását azzal, hogy a PBREM-et kihurkolódással a transzkripciós kezdőpont közelébe juttatja. Az extrahepatikus szövetekben a HNF4α nem szabályozza a CYP2B6 gén átíródását, ennél fogva a CYP2B6-expresszió eltér a májban lévő regulációtól, és nem követi a máj CYP2B6-aktivitását. A leukocitákban tapasztalt eltérő CYP2D6- és CYP2B6-expressziót is magyarázhatjuk szövetspecifikus regulációval, azonban a leukocita CYP2D6-expresszió ilyen típusú szabályzására vonatkozó konkrét ismeret az irodalomban jelenleg nem található.
A humán májszövetminták CYP-aktivitásaiból kalkulált határértékek [1. kvartilis: gyenge és intermedier metabolizáló (PM–IM), 3. kvartilis: intermedier és normál (extenzív) metabolizáló (IM–EM) közti határérték] a leukocitákban tapasztalt CYP-mRNS-expresszió kategóriáinak határértékeit is kijelölték (7. táblázat), amelyeket a későbbi klinikai vizsgálatokban a betegek gyógyszer-metabolizáló képességének meghatározásakor irányadónak tekintettünk.
 
7. táblázat. A leukocitákban mérhető CYP-mRNS-expresszió alapján meghatározott gyógyszer-metabolizáló fenotípuskategóriák közti határértékek
 
Határértékek
 
PM–IM
IM–EM
CYP1A2
10–4
2×10–3
CYP2C9
5×10–6
2,5×10–5
CYP2C19
10–6
10–5
CYP3A4
10–6
10–4
Megjegyzés: PM: gyenge, IM: intermedier, EM: normál (extenzív) metabolizáló fenotípus
 
A betegek CYP-státuszának megállapítása tehát általában két lépcsőben történik (24. ábra): 1) a klinikai következményekkel járó polimorf CYP-allélok azonosításával határozzuk meg a CYP genotípust, majd 2) a leukocita CYP-mRNS-expresszióval együtt értékeljük a máj gyógyszer-metabolizáló képességét. A máj CYP2D6-enzimaktivitása viszonylag jó egyezéssel becsülhető a CYP2D6 genotípus alapján (D16), a CYP1A2-aktivitást a leukociták mRNS-expressziójából állapítjuk meg, míg a CYP2C9-, CYP2C19- és CYP3A4/5-enzimaktivitásokra a CYP genotípus és a leukocita CYP-mRNS-expresszió együttes értékelésével következtethetünk. A CYP-státusz – a CYP genotípus és CYP-expresszió – meghatározásának metodikai részletei a D20 és D21, továbbá a D12, D14–16 publikációkban találhatók. A D20 publikációban bemutatott becslési eljárás CYP-expressziós pillére finomításra szorult, az egyes lépések (RNS-izolálás, reverz transzkripció, kvantitatív PCR) optimalizálására volt szükség, ugyanis a CYP-expressziót csökkentő állapotok, például a megbetegedések miatt az alacsony leukocita-CYP-mRNS-szintek érzékenyebb meghatározására volt szükség (D21). Így végül egy olyan diagnosztikai eljáráshoz jutottunk, amellyel a betegek gyógyszer-metabolizáló képessége becsülhető és az egyes hatóanyagok metabolikus átalakítása szempontjából érzékeny, kockázatot hordozó (gyenge vagy fokozott metabolizáló képességű) betegek azonosíthatók. Az eljárást CYPtestTM néven jegyezték be (magyar lajstromszám: 204 638; nemzetközi lajstromszám: 1 087 670).
A CYP-státusz, azaz a genetikai és nem genetikai hatások eredőjeként kialakuló CYP fenotípus becslése elősegítheti az észszerű, személyre szabott hatóanyag-dozírozás kialakítását a betegeknél. A CYPtestTM alapján történő gyógyszermetabolizáló-képesség-becslést olyan krónikus betegeknél szándékoztuk alkalmazni, akiket szűk terápiás indexű hatóanyagokkal kezelnek (olyan hatóanyagok, amelyeknek a terápiás hatáshoz szükséges, de toxikus mellékhatást még nem előidéző koncentrációtartománya a vérben szűk), vagy ahol a személyre szabott gyógyszeres kezelés jelentősen javíthatja a gyógyszerek hatékonyságát és nagyban csökkentheti a toxicitás kockázatát.
 
24. ábra. CYPtestTM: a gyógyszer-metabolizáló képesség becslése vérmintából

Citokróm P450 enzimekhez köthető gyógyszer-metabolizmus a gyógyszerbiztonság tükrében

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2025

ISBN: 978 963 664 152 8

A gyógyszerbiztonság megteremtésének része a gyógyszer-metabolizmusban mutatkozó egyéni eltérések és farmakokinetikai gyógyszer-kölcsönhatások feltárása, amely a gyógyszerfejlesztés korai időszakában kezdődik és végigkíséri a hatóanyagok életútját egészen a betegágyig. Monostory Katalin kutatómunkája során 1) primer májmodelleken alapuló, többszintű vizsgálati rendszert honosított meg és fejlesztett tovább, amely alkalmasnak bizonyult gyógyszer-hatóanyagok farmakokinetikai, metabolizmus és gyógyszer-interakciós sajátságainak feltérképezésére. 2) Rávilágított arra, hogy a gyógyszer-metabolizmusban kulcs-szerepet játszó citokróm P450 (CYP) enzimek variabilitása az egyes izoenzimeknél eltérő mértékben magyarázható a genetikai polimorfizmussal és a fenokonverziót kiváltó CYP-szelektív (CYP-gátlás és indukció) és nem-szelektív (pl. krónikus alkohol fogyasztás, amoxicillin+klavulánsav terápia) hatásokkal. 3) Diagnosztikai eljárást (CYPtestTM) dolgozott ki a betegek gyógyszer-metabolizáló képességének vérmintából történő meghatározására, amely a DNS analízissel megállapítható allélok kimutatásán (CYP-genotipizálás) és a leukocita CYP expresszióból történő CYP enzimaktivitás becslésen alapul. A CYP-státuszhoz igazított, személyre szabott terápia előnyei igazolódtak májátültetésen átesett betegek takrolimusz és epilepsziás gyermekek valproát kezelésében. Az új tudományos megállapítások nagyban hozzájárulnak a biztonságos és hatékony gyógyszeres terápia kialakításához.

Hivatkozás: https://mersz.hu/monostory-citokrom//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave