Fachinformation Pharmakogenetik
Amplichip® CYP450

Hintergrundinformationen

Wirksamkeit und Verträglichkeit von Arzneimitteln können von Mensch zu Mensch verschieden sein. Manche Patienten benötigen von einem Wirkstoff deutlich mehr oder weniger als die Standarddosierung, bei anderen versagt die Therapie vollständig oder es treten vermehrt unerwünschte Nebenwirkungen auf. Grund hierfür können interindividuelle Unterschiede in der genetischen Ausstattung eines Menschen sein, die zu unterschiedlichen Arzneimittelwirkungen mit mitunter gefährlichen Folgen führen können, wie so genannten unerwünschten Arzneimittelnebenwirkungen (UAWs), die allein in Deutschland nach konservativen Schätzungen rund 16.000 Todesfälle pro Jahr fordern. Im Extremfall kann es zum vollständigen Versagen der medikamentösen Therapie kommen.

Mithilfe des AmpliChip® CYP450 ist es nun möglich, den Metabolisierungstyp eines Patienten für die Cytochrom P450-Subtypen CYP2D6 und CYP2C19 zu diagnostizieren. Den Genprodukten dieser beiden Gene kommt eine große Bedeutung zu, da sie bei der Verstoffwechselung verschiedener, häufig verordneter Medikamente eine Schlüsselrolle spielen. Veränderungen in diesen Genen – die verschiedenen Ausprägungen eines Gens bezeichnet man als Allele – können entweder veränderte oder völlig fehlende Enzymaktivitäten verursachen und sind daher pharmakogenetisch bedeutsam. Die Analyse des individuell vorliegenden Genotyps mithilfe des AmpliChip® CYP450 Tests ermöglicht Aussagen zum Metabolisiererstatus des betreffenden Patienten und unterstützt den Arzt bei einer optimalen individuellen Anpassung der Medikamentendosierung für einen schnelleren Therapieerfolg mit geringeren Nebenwirkungen.

Mit der internetbasierten Datenbank DrugProfiler (www.drugprofiler.com) können sich Ärzte auf Basis der Arzneimittelinformationen der „Roten Liste“ sowohl über Dosierung und Nebenwirkungen eines Arzneistoffs als auch über pharmakogenetische Zusammenhänge informieren. Zusätzliche Informationen bietet die Heidelberger Arzneimittelinteraktions-Datenbank AID (www.aidklinik.de).

Phänotypen des CYP2D6-Gens

Aus insgesamt mindestens 70 Allelvarianten ergeben sich bei CYP2D6 vier verschiedene prädikative Phänotypen:

  • Langsame Metabolisierer:
    Das Gen ist in beiden Allelen inaktiviert. Die Medikamente werden nicht schnell genug abgebaut und im Blut sammelt sich eine möglicherweise toxische Dosierung an. Pro-Drugs, die erst im Körper enzymatisch umgewandelt werden, erreichen aufgrund der langsamen Verstoffwechselung dagegen erst gar nicht das therapeutische Fenster.
  • Intermediäre/eingeschränkte Metabolisierer:
    Diese Menschen tragen ein Allel mit reduzierter Aktivität und ein durch eine Mutation funktionslos gewordenes Allel (Nullallel) in sich.
  • Extensive Metabolisierer:
    Mindestens ein Allel – und damit auch der Stoffwechsel – funktioniert normal.
  • Ultraschnelle Metabolisierer:
    In der DNS gibt es mehr als zwei Kopien funktionsfähiger Gene (3-13). Hierdurch werden Medikamente erheblich schneller umgesetzt und die Medikamentendosis sinkt schnell unter das therapeutische Fenster. Bei Prodrugs dagegen wird im Körper erheblich mehr Wirkstoff erzeugt, wodurch bei dieser Medikamentengruppe die Gefahr von Nebenwirkungen erhöht ist.

Die Häufigkeit verschiedener Metabolisierungstypen variiert zwischen verschiedenen ethnischen Gruppen erheblich. Während in Schweden lediglich ein bis zwei Prozent der Bevölkerung einen ultraschnellen Phänotyp tragen, nimmt die Zahl nach Süden hin merklich zu (Deutschland drei Prozent, Spanien sieben bis zehn Prozent). Am häufigsten kommt dieser Typ in Nordafrika und auf der arabischen Halbinsel mit über 20 Prozent vor. Ähnlich unterschiedliche Verteilungen gelten auch für die übrigen Phänotypen.

Phänotypen des CYP2C19-Gens

Das CYP2C19 besitzt zwei Hauptallele, die zu einem Enzymmangel oder gar zu einem völligen Fehlen des Enzyms führen. Dementsprechend werden hier nur langsame und extensive Metabolisierer unterschieden.

Folgende Wirkstoffe werden über 2D6 und 2C19 metabolisiert:

CYP2D6

CYP2C19
Betarezeptorenblocker
Alprenolol, Bufuralol, Carvedilol, Metoprolol, Timolol 		Protonenpumpenhemmen
Lansoprazol, Omeprazol, Pantoprazol, Rabeprazol
Antidepressiva
Amitriptylin, Clomipramin, desipramin, Fluoxetin, Fluvoxamin, Imipramin, Nortriptylin, Paroxetin, Venlafaxin 		Antiepileptika
 Diazepam
Antipsychotika
Haloperidol, Perphenazin, Risperidon, Thioridazin 		Antidepressiva
Amitriptylin, Citalopram, Clomipramin, Doxepin, Moclobemid, Trimipramin
Antiarrhythmika
Ajmalin, Flecainid, Mexiletin, Propafenon, Spartein 		Malariamittel
Proguanil
Opioide
Codein, Dextromethorphan, Tramadol 		Weitere Wirkstoffe
Cyclophosphamid, Nelfinavir, Progesteron, Propranolol, Teniposid
Weitere Wirkstoffe
Chlorpromazin, Metoclopramid, Ondansetron, Tamoxifen, Tropisetron 		 

Wann ist eine Genotypisierung sinnvoll?

Eine pharmakogenetische Untersuchung ermöglicht es bereits vor Beginn einer Therapie mit Medikamenten, die über CYP2D6 oder CYP2C19 verstoffwechselt werden, die Auswahl und Dosierung an den individuellen Bedürfnissen des Patienten auszurichten. Insbesondere, wenn bereits bekannt ist, dass Schmerzmittel oder Narkotika bei dem Patienten besonders lange oder kurz wirken, ist eine vorherige Testung sinnvoll. Darüber hinaus ist eine Analyse angebracht, wenn eine entsprechende medikamentöse Behandlung nicht anspricht oder unerwünschte Nebenwirkungen entfaltet, die sich nicht durch Komedikation oder die Compliance des Patienten erklären lässt und bei der die Medikamente über die Genprodukte des CYP2C19 oder CYP2D6 metabolisiert werden.

Genotypisierungs-Algorythmus

Mithilfe der Genotypisierung kann der Ursache für unerwünschte Arzneimittelwirkungen oder unwirksame Therapien auf den Grund gegangen werden bzw. diese von Anfang an vermieden werden.

Umweltfaktoren wie Alter, Ernährung, Rauch- und Trinkgewohnheiten sowie Komedikation und Informationen über Begleiterkrankungen (Komorbidität) sind wichtige Aspekte, nicht nur um das Therapieschema auf den Patienten zuzuschneiden, sondern auch für das Labor, um eine individuelle Befundung zu erstellen.

Testablauf

Für eine Untersuchung des Metabolisierungsstatus über den AmpliChip® CYP450 kann eine Blutprobe an ein spezialisiertes, für genetische Analysen qualifiziertes Labor gesendet werden. Nach Eintreffen der Patientenprobe wird die DNS isoliert und die benötigten Segmente mithilfe der PCR amplifiziert. Nach der Fragmentierung und Markierung der Amplifikate werden diese auf den Chip aufgebracht. Der Biochip kommt anschließend in die Fluidics-Station. Hier binden DNS-Fragmente aus der Probe an die komplementären Basenabschnitte des AmpliChip® CYP450. Nichtgebundene DNS wird ausgewaschen, die gebundene mit einem fluoreszierenden Farbstoff angefärbt. Im Anschluss kommt der Chip in den Affymetrix-Scanner, der das Hybridisierungsmuster mithilfe eines Lasers ausliest und es Software-unterstützt analysiert. Das Ergebnis enthält die ermittelten Variationen von CYP2D6 und CYP2C19 sowie den prognostischen Phänotyp des Patienten. Der gesamte Prozess kann innerhalb einer 8-Stunden-Schicht durchgeführt werden, so dass der einsendende Arzt zeitnah die Therapie des Patienten optimieren kann.

Arbeitsablauf im Labor

Nach dem Eintreffen der Patientenprobe wird die DNS isoliert und die benötigten Segmente mithilfe der PCR vervielfältigt (amplifiziert) und anschließend markiert. Die so aufgearbeitete DNS wird auf den Chip aufgetragen. DNS-Fragmente aus der Probe binden an die auf dem Chip gebundenen Nukleotide. Danach wird nichtgebundene DNS ausgewaschen, während die gebundene mit einem Fluoreszenzfarbstoff angefärbt und mit einem Scanner ausgewertet wird. Mithilfe eines Lasers liest dieser das Hybridisierungsmuster und analysiert es mit einer speziellen Software. Als Ergebnis erhält man einen Ausdruck mit den ermittelten Variationen von CYP2D6 und CYP2C19 sowie den sich daraus ergebenen Metabolisierungstyp. Der Prozess von der Probenvorbereitung bis zur Datenausgabe kann innerhalb einer 8-Stunden-Schicht erledigt werden.
Bildquelle: Roche Lerncenter