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Pharmakogenetics/genomics

IL28B-Polymorphismus (rs12979860)
(28.01.2011)

Klinik:

Die Prognose einer Therapie mit PEG-alpha-Interferon-2a/b in Kombination mit Ribavirin (Peg-IFN/RBV) bei der Behandlung von Patienten mit akuter oder chronischer HCV-Infektion wird von mehreren Faktoren wie z. B. HCV-Genotyp, initialer Viruslast sowie patienten-spezifischen Faktoren wie Alter, Geschlecht, ethnischer Herkunft und Schweregrad der vorliegenden Leberschädigung beeinflusst. Da die Therapie oft mit unerwünschten Nebenwirkungen einher geht und zudem kosten-intensiv ist, kommt einer individualisierten Therapiestrategie eine ganz entscheidende Bedeutung zu.

Mehrere internationale Studien belegen, dass neben dem HCV-Genotyp auch genetische Varianten des Wirts (sogenannte "host factors") eine wichtige Rolle für das Ansprechen der Therapie spielen. Ein C/T Polymorphismus (rs12979860) im IL28B-Gen (Interferon-lambda-3) ist mit einem unterschiedlichen, dauerhaften virologischen Ansprechen (SVR, "Sustained Virological Response") assoziiert. Homozygote Patienten mit dem IL28B-CC Genotyp haben im Vergleich zu Trägern der Genotypen CT und TT nicht nur eine deutlich höhere Chance, das Virus spontan zu eliminieren, sondern zeigen auch eine signifikant bessere dauerhafte Ansprechrate auf eine Peg-IFN/RBV Kombinationstherapie. Die Häufigkeit des T-Allels wird in der kaukasischen Bevölkerungsgruppe mit ca. 40% angegeben.


Indikation:

bei einer akuten Hepatitis-C-Infektion

  • für die Vorhersage des natürlichen Verlaufs
  • als Entscheidungshilfe für den Therapiebeginn

bei einer chronischen Hepatitis-C-Infektion

  • für die Abschätzung des Therapieerfolgs vor Therapiebeginn
  • als Entscheidungshilfe für die individuelle Anpassung der Therapiedauer
  • bei fehlendem Ansprechen oder einem Relapse als Entscheidungshilfe für die Wiederholung der Therapie oder Wechsel auf ein alternatives Therapieschema (z.B. HCV-spezifische Protease- oder Polymerasehemmer)

 

Probenart:  EDTA-Blut (2-3ml)
Testprinzip: Real-Time PCR

Literatur:

  1. Tanaka et al. Genom-wide association of IL28B with response to pegylated interferon-
    α and ribavirin therapy for chronic hepatitis C virus. Nature genetics 2009; 41: 1105-09.
  2. Ge et al. Genetic variation in IL28B predicts hepatitis C treatment-induced viral clearance. Nature 2009; 461:399-401.
  3. Suppiah et al. IL28B is associated with response to chronic hepatitis C interferon-α
    and ribavirin therapy. Nature genetics 2009; 41: 1100-04
  4. Thomas et al. Genomic variation in IL28B and spontaneous clearance of hepatitis C virus. Nature 2009; 461: 798-802.

 

Verantworlicher Akademiker: Doz. Dr. Hannes Oberkofler

 

VKORC1-Polymorphismus
Die Therapie mit Cumarinderivaten wie Phenprocoumon (Marcumar) oder Sintrom (Phenprocoumon) dient zur Prävention thromoembolischer Ereignisse bei Erkrankungen wie Beinvenenthrombosen, Lungenembolien, Vorhofflimmern oder künstlichem Herzklappenersatz. Der Einsatz dieser Vitamin K-Antagonisten wird allerdings häufig durch die hohe Variabilität der individuell benötigten Dosis und dem damit verbundenen Risiko einer Über- bzw. Unter-Antikoagulation erschwert. Schwere Blutungen oder Therapieresistenz können die Folge sein. Die Identifizierung der Vitamin-K-Epoxid-Reduktase (VKORC1) hat maßgeblich zu einem besseren Verständnis des Vitamin-K-Zyklus beigetragen. VKORC1 konnte als das molekulares Target der Cumarine identifiziert werden und stellt das geschwindigkeitsbestimmende Enzym des Vitamin-K-Zyklus dar. Vitamin K ist ein essentieller Cofaktor für die post-translationale Gamma-Carboxylierung von Vitamin K-abhängigen Gerinnungsfaktoren. VKORC1 katalysiert dabei die Reduktion des Vitamin-K-Epoxids zu Vitamin-K- Hydrochinon. Dieses ist wiederum das Substrat für die Vitamin-K abhängige Carboxylase, welche Carboxyglutaminsäure für die Synthese der Gerinnungsfaktoren X, IX, VII und II bereitstellt.

Ein C>T-Polymorphismus an der Nukleotidposition 1173 im VKORC1 Gen ist mit der Erhaltungsdosis und dem Blutungsrisiko unter oraler Antikoagulation assoziiert. Träger des varianten Allels benötigen eine niedriger, Träger des Wildtyp-Allels hingegen eine höhere tägliche Erhaltungsdosis von Vitamin K-Antagonisten, um eine therapeutisch ausreichende Antikoagulation zu erreichen. Die Häufigkeit des T-Allels in der kaukasischen Bevölkerungsgruppe beträgt 40%. Gemeinsam mit zwei weiteren Sequenzvariation im CYP2C9 (CYP2C9*2, CYP2C9*3) Gen erklärt der VKORC1 Polymorphismus bis zu 55% der interindividuellen Dosis-Varianz in der Therapie mit Vitamin K-Antagonisten. Aus der Summe dieser genetischen Prädispositionen und weiteren Faktoren, wie Rauchen, Körpergröße und Körperoberfläche versucht man derzeit, Algorithmen für die individuelle Standarddosis von Cumarinderivaten abzuleiten.

Indikation:

  • Bei Verdacht auf Cumarinresistenz
  • Zur individuellen Dosisanpassung der oralen Antikoagulation


Untersuchungsmaterial: EDTA-Blut (2-3 ml)

Für den Inhalt verantwortlich: PD Mag. Dr. H. Oberkofler


DPD-Polymorphismus
Abschätzung des Toxizitätsrisikos bei Chemotherapie mit 5-Fluorouracil
Therapie.
Die Chemotherapie mit 5-Fluorouracil (5-FU) zählt heute zu den am häufigsten verwendeten Therapieformen bei der Behandlung verschiedenster Tumorerkrankungen (Darm-, Brust-, ZNS-, Ovarial- und Hauttumore). Die Wirkung von 5-FU beruht dabei hauptsächlich auf der Hemmung des Enzyms Thymidylatsynthase (TS), das Nukleotidbausteine für die DNA-Synthese bereitstellt. Zusätzlich werden zytotoxische Effekte durch den Einbau von 5-FU-Metaboliten in DNA oder RNA erzielt, die ebenfalls das Zellwachstum hemmen. Die Effizienz einer 5-FU Chemotherapie wird daher im wesentlichen durch die Pharmakokinetik dieses Wirkstoffes bestimmt. Dabei spielt die Aktivität der Dihydropyrimidin-Dehydrogenase eine zentrale Rolle, da 80-90% des verabreichten 5-FU über dieses Schlüsselenzym in therapeutisch unwirksame Metaboliten umgewandelt werden. Bei ca. 3-5% der mit 5 FU behandelten Patienten treten allerdings Zeichen von Toxizität auf (Mukositis, Kardiotoxizität, Leukopenie, Haarverlust, neurologische Störungen), die auf eine eingeschränkte DPD-Aktivität hinweisen. Inzwischen sind in der Literatur mehrere Fälle mit letalem Ausgang bekannt.

Ursächlich für eine herabgesetzte DPD Aktivität sind Veränderungen (Mutationen) im dazugehörigen Gen (DPYD-Gen). Dieses Gen besteht aus 23 Exons, die über 150 kb verteilt sind. Die häufigste Veränderung (~50%) stellt dabei eine Mutation in der GT-Splicing Konsensus-Sequenz des Exons 14 (IVS14,G-A,+1) dar, die zu einem skipping von Exon 14 im DPYD Gen führt. Diese Mutation führt zum Verlust von 55 Aminosäuren in der Proteinsequenz, sodass das Protein völlig funktionslos wird. Der Nachweis dieser DPD-Mutation, ermöglicht es heute, die Anzahl von Patienten mit gravierenden Nebenwirkungen sowie Therapieversagen zu verringern.

Indikation

A)  Risikominimierung bei anstehender Therapie mit 5-FU.
      Handelspräparate:

  • 5-Fluorouracilbiosyn
  • Fluorouracil-GRY
  • 5-FU
  • O-Fluor
  • Ribofluor


B) Bei auffälliger Familienanamnese hinsichtlich einer 5-FU Unverträglichkeit.

Untersuchungsmaterial: EDTA-Blut (2-3 ml)

Für den Inhalt verantwortlich: PD Mag. Dr. H. Oberkofler

TPMT-Polymorphismen

Abschätzung des Toxizitätsrisikos bei Chemotherapie mit Thiopurinen
Thiopurine (Azathioprin, 6-Mercaptopurin und 6-Thioguanin) werden als Zytostatika und Immunsuppressiva bei zahlreichen Erkrankungen (z.B. entzündliche Darmerkrankungen  (Morbus Crohn), kindliche ALL, Transplantation, Rheumatologie, etc.) eingesetzt. Die Thiopurin S-Methyltransferase (TPMT, EC 2.1.1.67.) ist ein Schlüsselenzym im Stoffwechsel dieser Substanzen.

Inter-individuelle Unterschiede in der TPMT-Enzymaktivität sind auf  Polymorphismen im TPMT-Gen auf Chromosom 6p22 zurückzuführen (OMIM: 610460).

Zu den wichtigsten TMPT-Polymorphismen gehören (% Häufigkeit):

TPMT*2: 238G>C A80P  (0,2-0,5%) 
TPMT*3A: 460G>A / 719A>G A154T / Y240C (3,2-5,7%)
TPMT*3B: 460G>A A154T (<0.1 %)
TPMT*3C: 719A>G Y240C (0,2-0,8%)

Bei Patienten mit einem homozygoten Genotyp für TPMT*2, TPMT*3B oder TPMT*C liegt eine genetisch bedingte, vollständige Defizienz der Enzymaktivität vor. Es besteht unter Medikamentengabe ein stark erhöhtes Risiko, schwere hämatopoetische Nebenwirkungen (Myelosuppression, Neutropenie) zu entwickeln. Kommt es nicht zu einer unverzüglichen Dosisreduktion, sind Todesfälle nicht auszuschließen. Eine Thiopurintherapie gilt bei betroffenen Personen allgemein als kontraindiziert. Falls unvermeidbar, sollte die Therapie mit maximal 10% der üblichen Dosis und unter engmaschigen Blutbildkontrollen begonnen werden. Heterozygote Merkmalsträger haben eine reduzierte Enzymaktivität. Eine Dosisreduktion (z.B. auf 50%) sollte individuell in Erwägung gezogen werden, da ein erhöhtes Risiko für hämatologische Nebenwirkungen unter Standarddosierung besteht. Unter Therapie werden ebenfalls engmaschig Blutbildkontrollen und gegebenenfalls Dosisanpassungen empfohlen.

Um Hochrisikopatienten zu identifizieren, ist vor Beginn einer entsprechenden Pharamakotherapie eine genetische Diagnostik und/oder TPMT-Phänotypisierung indiziert. Durch den Nachweis der Mutationen TPMT*2, TPMT*3A, TPMT*B und TPMT*3C können 80-95% der Fälle mit reduzierter oder fehlender TPMT Aktivität rechtzeitig erkannt werden.

Die derzeit verwendete Methode ermöglicht keine Unterscheidung zwischen den Genotypen TPMT*1/*3A mit intermediärem Phänotyp und dem compound-heterozygoten Gentoyp TPMT*3B/*3C mit defizientem Phänotyp. Aufgrund der Häufigkeitsverteilung der beiden möglichen Genotypen ist in diesem Fall zunächst von einer vollständigen TPMT Defizienz auszugehen. In diesem Fall wird eine weiterführende Abklärung  (z.B. TPMT-Aktivitätsbestimmung) empfohlen.

Untersuchungsmaterial: EDTA-Blut (2-3 ml)

Für den Inhalt verantwortlich: PD Mag. Dr. H. Oberkofler


CYP2C19-Polymorphismen
Enzyme, die am Metabolismus von zahlreichen Medikamenten beteiligt sind, katalysieren Phase I-Reaktionen (Oxidation, Reduktion oder Hydrolyse) oder Phase II-Reaktionen (Acetylierungen, Sulfonierungen oder Glycosylierungen). Da die Verstoffwechslung von Medikamenten durch eine inter-individuelle Variabilität gekennzeichnet ist, lassen sich Personen mit einem langsamen, schnellen, sehr schnellen oder ultraschnellen Metabolismus unterscheiden. Das Cytochrom-P-450-System umfasst eine Gruppe mischfunktioneller Oxygenasen. Vom CYP2C19 Gen wurden bisher elf verschiedene Allele gefunden, die zu einer verminderten Proteinfunktion führen. Das Wildtypallel wird als CYP2C19*1 bezeichnet. In unserem Labor werden die Varianten  CYP2C19*2 und CYP2C19*3 bestimmt, die mit einer herabgesetzten Enzymaktivität assoziiert sind.

Das CYP2C19*2-Allel ist mit einer Häufigkeit von 2-5% das häufigste Allel in der kaukasischen Bevölkerung. 85% der PM (Poor-Metabolizer)-Fälle sind durch einen homozygoten CYP2C19*2 Genotyp charakterisiert während die Allele CYP2C19*3 bis *8 extrem selten vorkommen. Das CYP2C19*17-Allel hingegen ist mit einer erhöhten Aktivität assoziiert und wird bei ca. 20% der kaukasischen Bevölkerung gefunden. Für einige Antidepressiva gibt es bereits Empfehlungen zur Dosisanpassungen auf Basis des Metabolisierertyps (Kirchheiner et al, Mol Psychiatry 9:442, 2004). Zusammenhänge zwischen CYP2C19-Genotyp und Wirksamkeit von Präparaten wurden darüber hinaus  für verschieden Neuroleptika, Protonenpumpen-Inhibitoren und den Thrombozyten-Aggregationshemmer Clopidogrel (Clopidrogrel-Resistenz) gezeigt.

Untersuchungsmaterial: EDTA-Blut (2-3 ml)

Für den Inhalt verantwortlich: PD Mag. Dr. H. Oberkofler


CYP2C9 (Cytochrom P 450-2C9)
(20.7.2002)

Im Falle des CYP2C9, das den Abbau von nonsteroidalen antiinflammatorischen Medikamenten (NSAIDs) wie Diclofenac, des Angiotensin II-Rezeptorantagonisten Losartan oder des oralen Antikoagulans Warfarin katalysiert, sind zwei Mutationen beschrieben worden, die zu einem Aktivitätsverlust auf 50 bzw. 10% des Wildtyp-Allels führen. Homozygote oder zusammengesetz-heterozygote Mutationen (C430T - CYP2C9*2 und A1075C - CYP2C9*3) kommen mit einer Häufigkeit von jeweils 1-2% in der Bevölkerung vor. Die bei einigen Patienten beobachtete extreme Empfindlichkeit gegenüber Warfarin konnte auf einen CYP2C9-Enzymdefekt zurückgeführt werden. Da heterozygote Merkmalsträger mit einer Häufigkeit von 10-15% in der Bevölkerung vorkommen und ebenfalls eine herabgesetzte Enzym-Aktivität aufweisen, könnten die Polymorphismen dieses Enzyms das Risiko für Nebenwirkungen von mehreren Medikamenten erhöhen.

Zur Durchführung der Bestimmung sind 2 ml EDTA-Blut notwendig

Wirkstoff Substanzgruppe 
Diclofenac  NSAID 
Ibuprofen NSAID
Mefenaminsäure NSAID
Naproxen NSAID
Priocicam NSAID
Tolbutamid Orales Antidiabetikum
S-Wafrarin Antikoagulans
Losartan Angiotensin II-Rezeptoragonist
Phenytoin Aniepileptikum

Beispiele für betroffene Wirkstoffe


NAT2 (N-Acetyltransferase 2 Polymorphismen)
(20.7.2002)

Die N-Acetyltransferase 2 (NAT2) ist ein polymorph exprimiertes Enzym des Phase II-Stoffwechsels, welches die Konjugation diverser Pharmaka mit einer Acetylgruppe ermöglicht. Man unterscheidet zwischen Schnell- (fast acelylators, FA) und Langsamacetylierern (slow acetylaters, SA), wobei die Häufigkeit dieser beiden Phänotypen in verschiedenen Populationen erheblich variiert. In der europäischen Bevölkerung beträgt der Anteil der Langsamacytlyierer ca. 50%. Der Phänotyp des "langsamen Acetylierers" ist durch homozygote oder zusammengesetzt-heterozygote Mutationen in der kodierenden Region des NAT2-Gens bedingt. Die häufigsten Mutationen die mit dem SA-Phänotyp assoziiert sind umfassen G191A (NAT2*14A), C481T (NAT2*5A), G590A (NAT2*6A) und G857A (NAT2*7A/B).
Am Beispiel von Isoniazid konnte gezeigt werden, daß sich die therapeutische Wirkung und das Auftreten von Nebenwirkungen bei Langsam- und Schnellacetylierern unterscheiden. Eine klinisch relevante Nebenwirkung der Isoniazidtherapie ist die periphere Neuropathie bei langsamen Acetylierern, andererseits kann es bei schnellen Acetylierern zu einer Hypersensitivität gegenüber Sulfonamiden kommen. Ein arzneimittel-induziertes Lupus erythematodes-Syndrom ist bei Therapie mit Procainamid, Hydralazin und Isoniazid ausschließlich bei Langsamacetylierern beschrieben worden. Das Risiko einer Hepatitis unter Isoniazid-Therapie, das einst auf Langsamacetylierung zurückgeführt wurde, dürfte mit der Acetylierungsrate nicht assoziiert sein. .

Zur Durchführung des Tests sind 2 ml EDTA-Blut notwendig.

Wirkstoff Substanzgruppe
Aminogluhedimid Anitöstrogen
Amrion  Kardiakum
Clonazeparn (Metabolit) Benzodiazepin
Dapson Chemotherapeutikum
Hydralazin Antihypertonikum
Isoniazid Tuberlostatikum
Nitrazeparn (Metabolit) Benzodiazepin
Procainamid Antiarrhythmikum
Sulfasalazin Chemotherapeutkum
Sulfonamide (diverse) Sulfonamide
Co-trimoxazole

Beispiele für betroffene Wirkstoffe
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