Trabajo II Pharmacogenética Doctor en Salud Pública versión iv e 4

IDENTIFICACIÓN DEL ESTUDIANTE ID: UD10435BMN17417

LUIS ENRIQUE MEDINA MEDINA

TITLE: PHARMACOGENÉTICS

Grade / Program: PhD in PUBLIC HEALTH major: Epidemiology

School of Social and Human Studies

Murcia, Spain October of 2011

ATLANTIC INTERNATIONAL UNIVERSITY HONOLULU, HAWAII SUMMER
2011

INDICE GENERAL Pág.

I. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………………6

II. OBJETIVOS……………………………………………………………………………………………...7

III.- DESCRIPCIÓN DEL CONTENIDO………………………………………………………………….8

3.1.-Conceptos Generales y Métodos de Estudio en Farmacogenética…………………………………8
3.2.-Farmacogenética y Farmacogenómica…………………………………………………………..9
3.3.-Historia de la Farmacogenética…………………………………………………………………..9

3.3.1.- Conceptos Básicos de Genética: Polimorfismo Genético…………………………………………..11
3.3.2.- Variabilidad en la Respuesta de Medicamentos……………………………………………………..13

3.4.-Tipos de variaciones genéticas de importancia en Farmacogenética……………………………14

3.4.1.-Single Nnucleotide Polymorphisms o SNP……………………………………………………………16
3.4.2.-Inserciones/Deleciones (INDEL)……………………………………………………………………….16
3.4.3.-Variación en Número de Copias (CNV)……………………………………………………………….16

3.5.-Conceptos Importantes en Farmacogenética……………………………………………………..17

3.5.1.-el proyecto hapmap………………………………………………………………………………………17
3.5.2.-Definición de términos en farmacogenética…………………………………………………………..18
3.5.3,.-Proteínas transportadoras de fármacos………………………………………………………………19
3.5.4.-Métodos moleculares de estudio en farmacogenética……………………………………………....22

A.-Tecnología de los microarrays de ADN…………………………………………………………..20
B-Análisis de la Expresión Génica……………………………………………………………………24
C.-Analisis del Genotipo………………………………………………………………………………..30

3.6.- Clasificación de los Estudios Farmacogenéticos…………………………………………………31

3.6.1.-Estudios de Comprobación de Hipótesis………………………………………………………………32
3.6.2.-Estudios de Generación de Nuevas Hipótesis………………………………………………………...33

3.7.-Estudios Mixtos…………………………………………………………………………………….34

3.7.1.-Estudios de Generación de Nuevas Hipótesis………………………………………………………...35
3.7.2.-Proyecto del Genoma Humano : Secuenciación del genoma completo…………………………..35

3.8.-Aplicaciones Farmacogenéticas actuales……………………………………………….................35

3.8.1.-Farmacogenética del Tratamiento Antirretroviral……………………………………………………37

3.9.-Variaciones Genéticas en Proteínas tTansportadoras……………………………………….....…38

3.10.-Variaciones genéticas en enzimas metabólicas………………………………………….............39

3.10.1-Reguladores de las Proteínas Transportadoras y de las enzimas metabólicas………………….41
3.10.2.-Variaciones genéticas en la 1-glucoproteína ácida…………………………………………………41

PhD. Luis E. Medina Medina –“Pharmacogenetics” - School Social and Human Studies-Program PhD in
Publics Health with major Epidemiology

2

3.11.-Influencia de Factores Genéticos en la Respuesta Virológica e inmunológica……………...43

3.12.-Participación de Pacientes de Ensayos Clínicos en Estudios de Farmacogenética……………44

3.12.1.-Material y Método……………………………………………………………………………………45
3.12.2.-Resultados del Estudio……………………………………………………………………………47

3.13.-Farmacogenética en Oncología………………………………………………………………48

3.13.1.-Antecedentes……………………………………………………………………………….49
3.13.2.-tipos de alteraciones genéticas…………………………………………………………….50

3.14.-Farmacogenética de las Enzimas Metabolizadoras de Agentes Quimioterápicos………............51

A.-UDP-Glucuronosiltransferasa (UGT)……………………………………………………........51
B.-Tiopurina S-Metiltransferasa (TPMT)………………………………………………………..53
C.-5,10-Metilentetrahidrofolato Reductasa (MTHFR)……………………………………… …..54

3.15.-Farmacogenética del tratamiento antirretroviral 2008: ¿hacia un tratamiento
personalizado?........................................................................................................................56

3.16.- Reacciones de Hipersensibilidad………………………………………………………………....57

3.17.-Interacciones farmacocinéticas entre metadona y antirretrovirales en pacientes infectados por
el virus de la inmunodeficiencia humana…………………………………………………….58

3.17.1.-Metadona……………………………………………………………………………………………….59
3.17.2.-¿Que son los Antirretrovirales?…………………………………………………………….............60
3.17.3.-interacción metadona-antirretrovirales……………………………………………………............61
3.17.4.-Relación de Análogos no nucleósidos inhibidores de la transcriptasa inversa-metadona.. 64.

3.18.-Estudios farmacogenéticos: guía de evaluación para Comités Éticos de Investigación
Clínica…………………………………………………………………………………………70

3.18.1.-Fundamentos científicos y marco legal (I)…………………………………………………….70

3.19.-Farmacogenómica………………………………………………………………………………72

3.19.1.-Transcriptómica y Proteómica…………………………………………………………………...72
3.19.2.-Entorno Legislativo………………………………………………………………………………..72
3.19.3.-Normativa sobre investigación biomédica en seres humanos…………………………….........73
3.19.4.-Normativa sobre Protección de datos de carácter personal …………………………………74

3.20.- Evaluación Económica en la era de la Farmacogenética y Farmacogenómica: ¿un rayo de luz
en la oscuridad?............................................................................................................................77

3.21.- Polimorfismo Genético en el Paciente Crítico. Parte II: Aplicaciones especiales de los
Polimorfismos Genéticos. Farmacogenética y terapia génica………………………………..83

3.21.1.- Genética y Coagulación………………………………………………………………………….85
3.21.2.- Neurogenética del Paciente crítico………………………………………………………………85
3.21.3.-Genética en el Síndrome de Distrés Respiratorio………………………………………………87


3

3.22.-Genética en la Cirugía Cardíaca………………………………………………………………88
3.23.-Terapia Génica…………………………………………………………………………………90
3.24.- Terapia Génica en la Neumonía……………………………………………………………..90
3.25.- Terapia Génica en la Sepsis……………………………………………………………………..91
3.26.- Terapia Génica y Hemodinámica……………………………………………………………….92
3.27.-Genética y Respuesta Terapéutica……………………………………………………………….92
3.28.-Factores Determinantes, de la variabilidad entre la población en la respuesta a los fármacos.93

A.-FactoreS Genéticos……………………………………………………………………………….93
B.-Factores no Genéticos…………………………………………………………………………….93

3.29.-Terapia Personalizada de la Farmacogenética…………………………………………………94

3.30.-Reacciones de Fase II (conjugación): acetilación, glucuronización, sulfatación y
mutilación……………………………………………………………………………………………95
3.30.1.-Receptores de Fármacos……………..……………………………………………………………….96
3.30.2.-Proteínas Con Efecto Indirecto sobre la respuesta al tratamiento……………………………..96
3.30.3.-Otros Aspectos de la Farmacogenética……………………………………………………............97
3.30.4.-Proteínas transportadoras de fármacos……………………………………………………………97

3.31.- Farmacogenética II. Métodos moleculares de estudio, bioinformática y aspectos éticos……..98

3.31.1.- Resecuenciación Génica……………………………………………………………………………..99
3.31.2.- Farmacogenética y bioinformática………………………………………………………………...99
3.31.3.- Farmacogenética y Aspectos Éticos………………………………………………………………100

3.32.-Análisis farmacogenético de la cinética de absorción de ciclosporina en una población
española de pacientes trasplantados cardíacos…………………………………………………102
3.33.-Estudio farmacocinético…………………………………………………………………………105

3.34.-Aspectos Éticos…………………………………………………………………………………..106

3.35.-Análisis de los Datos……………………………………………………………………………..107

3.36.-Metabolismo y Farmacogenética del Tratamiento Antihipertensivo a través de las enzimas CYP

3.36.1.-Beta-Bloqueantes………………………………………………………………………………………109
3.36.2.-Bloqueantes de los Canales de Calcio………………………………………………………………113
3.36.3.-Inhibidores de la Enzima Convertidora de Angiotensina………………………………………...113
3.36.4.-Antagonistas de los receptores de Angiotensina II………………………………………………..113
3.36.5.-Bloqueantes Alfa-Adrenérgicos……………………………………………………………………...114

3.37.- Impacto estratégico de la Medicina individualizada Implicaciones en la clínica de la
Farmacogenética………………………………………………………………………………..117
3.38.- Variabilidad en la Eficacia del tratamiento……………………………………………………118

IV.- Análisis General…………………………………………………………………………………119

4.1.-La farmacogenética y la farmacia de hospital…………………………………………………......119
4.2.-Los Farmacéuticos y la Farmacogenética…………………………………………………………..119
4.3.-Planteamiento del Problema de la Farmacogenética……………………………………………..120

4.4.-Impacto de los Efectos Adversos………………………………………………………………124


4

VI.- Análisis y Discusiones……………………………………………………………………................128

6.1.-Perspectivas y Limitaciones……………………………………………………………………………...130
6.2.-Recomendaciones Sobre Estudios Genético……………………………………………………………131

VII.-Conclusiones…………………………………………………………………………………………131

VIII.-Bibliografía………………………………………………………………………………………….133


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I.-INTRODUCCIÓN

La farmacogenómica es la disciplina científica orientada al estudio de los
aspectos genéticos relacionados con la variabilidad de la respuesta a los
medicamentos en individuos o poblaciones EMEA/CPMP/3070/01

El genoma humano está formado por una secuencia de aproximadamente
3.000 millones de nucleótidos, situados en el 99,9% de las posiciones de
idéntica manera en cualquier par de personas que se comparen. Este dato avala
nuestra identidad como especie biológica independiente. La farmacogenética
sólo analiza una información genética muy concreta –la relacionada con la
eficacia y seguridad de los medicamentos con una finalidad muy específica:
mejorar los criterios científicos para su selección y uso. Tampoco se pretende
establecer el riesgo genético de padecer enfermedades, aunque en ocasiones
puede revelar esta información u otras colaterales (p. ej., confirmación de
paternidad, pronóstico de una enfermedad por su respuesta al tratamiento).

Entendiendo cómo un determinado polimorfismo genético afecta al
metabolismo y la acción de los medicamentos será posible predecir, para cada
paciente, qué medicamento es el que ofrece mayor beneficio terapéutico y/o qué
probabilidad existe de desarrollar una reacción adversa en función de su
dotación genética. La farmacogenética constituye uno de los pilares de la
denominada «medicina personalizada» (Marshall A, Roses AD., et al. 1997,
2000) 39-43.

Adicionalmente, la mejor caracterización de las bases genéticas y
moleculares de las enfermedades ayudará a mejorar su diagnóstico,
diferenciando entre entidades con síntomas parecidos pero con distintas causas
y/o mecanismos de desarrollo o progresión clínica y que, consecuentemente,
son tributarias de tratamientos diferentes. Muchos de los fármacos que tienen
potencial terapéutico nunca llegan a comercializarse por la presencia de
reacciones adversas en algunos individuos observadas durante los ensayos
clínicos. Por otra parte, existen fármacos utilizados comúnmente que sólo son
efectivos en una parte de la población. Estas diferencias
interindividualesreferidas a eficacia y toxicidad dependen de muchos factores
como pueden ser, sexo, edad, factores ambientales y factores genéticos. En los
años 50 se utiliza por primera vez el término farmacogenética para describir los
estudios sobre la base genética de la farmacoterapia.

Los estudios farmacogenéticos están dirigidos a identificar variantes alélicas
de los genes involucrados en el metabolismo de los fármacos o de sus
receptores.


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La farmacogenética pretende explicar la influencia de la variabilidad genética
en la respuesta a los medicamentos e intenta conocer cómo un determinado
polimorfismo genético puede afectar al metabolismo y a la acción de los
medicamentos en cada sujeto, lo que va a permitir optimizar la respuesta
terapéutica del paciente al aumentar la eficacia del medicamento administrado,
reducir sus efectos adversos y mejorar el cumplimiento terapéutico.

Los estudios farmacogenéticos están sujetos, por un lado, a la normativa
sobre investigación biomédica en seres humanos (de la que los ensayos con
medicamentos son sólo una parte) y, por otro, a la legislación sobre protección
de datos personales. Además, y aunque no tengan carácter normativo de
obligado cumplimiento, existen varios documentos emitidos por organismos
públicos y privados, nacionales e internacionales, sobre investigación genética.
La consecuencia práctica más directa de este nuevo paradigma podría ser la
obtención de mejores resultados clínicos, con una disminución de la
morbimortalidad de los pacientes y una importante reducción de la necesidad de
administrar distintos y sucesivos medicamentos hasta encontrar el más eficaz y
seguro para cada uno, lo que incrementará notablemente la calidad de vida de
los pacientes y elevará la calidad asistencial del Sistema Nacional de Salud.

La farmacogenómica evalúa la respuesta conjunta de múltiples genes frente a
un medicamento y la influencia de las variaciones del ADN en los efectos de los
fármacos. Asimismo, intenta identificar qué elementos genéticos son importantes
en el desarrollo y evolución de una enfermedad y conocer cómo se alteran e
interaccionan entre sí. De esta manera, se podrán definir nuevas y potenciales
dianas, plantear nuevas estrategias de evaluación y desarrollo de los fármacos,
así como diseñar medicamentos más específicos dirigidos a un grupo de
individuos que compartan ciertas secuencias del ADN, lo que incrementará su
eficacia y minimizará sus efectos adversos.

II. OBJETIVOS:

1º.-Deternminar la Relevancia clínica en farmacogenética para optimización de
los tratamiento de las enfermedad en la Salud Pública.
2º.-Crear documentos de consenso accesibles sobre la aplicación clínica a nivel
de consenso entre los especialistas con el fin de determinar el ahorro que podría
significar para el paciente, la familia en la implementación de la medicina
personalizada
3º.-Analizar el impacto epidemiológico social de las enfermedades mas
relevantes.
4º.-Revisar los protocolos de feno y genotipación
5º.-Evaluar las implicaciones Clínicas en el uso de fármacos
6º.-Revisión y discusión del potencial y la eficacia de los medicamentos y su
implicancia en la etiopatogenia


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7º.-.Los objetivos que se plantean en los estudios farmacogenéticos son
generalmente 3:
a) identificación y caracterización de polimorfismos o de determinados genes
b) correlación de los mismos con los resultados del tratamiento,
c) desarrollo de tests genéticos que permitan predecir la respuesta, el
fármaco o la dosis más adecuados para un paciente concreto, en
definitiva, un tratamiento ajustado a cada perfil genético individual.

Sin duda, el objetivo principal de la Farmacogenética es «optimizar el
tratamiento de las enfermedades a nivel individual», ir hacia una «terapia
personalizada más segura y eficiente». La Farmacogenética puede cambiar la
forma de prescribir en la práctica clínica diaria. En lugar de seguir el método
actual de «ensayo y error», de manera que los pacientes prueban diferentes
dosis de un mismo fármaco y/o diferentes opciones terapéuticas, la
farmacogenética permite ayudar al clínico a la hora de:

A. Seleccionar a aquellos pacientes que podrían responder bien o mal a un
fármaco determinado antes de que sea prescrito (con el tiempo estarán
disponibles perfiles farmacogenéticos para seleccionar a aquellos pacientes que
tengan una gran posibilidad de responder positivamente y a aquellos que tengan
bajo riesgo de presentar efectos adversos graves).

B. Seleccionar la medicación más adecuada para un determinado paciente.

C. Seleccionar la dosis más adecuada de un fármaco para un determinado
paciente (las pruebas de genotipado y fenotipado para predecir los
requerimientos de dosis están siendo introducidas cada vez más en el desarrollo
preclínico de los medicamentos y en la rutina clínica).

III.- DESCRIPCIÓN DEL CONTENIDO

3.1.-CONCEPTOS GENERALES Y MÉTODOS DE ESTUDIO EN
FARMACOGENÉTICA

La farmacogenética, la ciencia que permite identificar las bases genéticas de
las diferencias interindividuales en la respuesta a los fármacos, es un tema de
gran interés. Los resultados de los diferentes tipos de estudios farmacogenéticos
en diferentes campos de la medicina pueden servir para que en un futuro se
pueda ofrecer una verdadera medicina personalizada. En este capítulo definimos
los conceptos más relevantes de esta disciplina, así como los métodos de
estudio utilizados actualmente


8

Existe una gran variabilidad interindividual en la respuesta al tratamiento
farmacológico. El reconocimiento de que parte de esta variabilidad es inherente
a la persona ha creado la disciplina de la farmacogenética, con el objetivo de
poder ofrecer en un futuro una medicina personalizada que nos aporte el
máximo beneficio terapéutico con la mínima toxicidad. En este capítulo, se
definen los conceptos más relevantes de esta disciplina, así como los métodos
de estudio utilizados actualmente.

3.2.-FARMACOGENÉTICA Y FARMACOGENÓMICA

Estos 2 términos se usan con frecuencia intercambiados, pero tienen
diferentes connotaciones. El término «farma-cogenética» es más restrictivo y se
refiere al estudio de la variación genética de ciertos genes y a su efecto en la
respuesta farmacológica. El término «farmacogenómica» es mucho más amplio
y se refiere al estudio de todo el espectro de genes farmacológicamente
relevantes, sus variaciones genéticas, cómo estas variantes interaccionan y
cómo afectan a la respuesta farmacológica (Altman RB, et al. 2002)1.

3.3.-HISTORIA DE LA FARMACOGENÉTICA

La observación de que existen diferencias individuales en la respuesta al
tratamiento farmacológico no es un concepto nuevo. A principios del siglo XX
(1902-1909) el médico británico Sir Archibald Garrod desarrolló el concepto de
chemical individuality para describir que ciertos individuos presentaban toxicidad
con una dosis de fármaco que era inocua para la mayoría. La primera
observación escrita relacionada con la Farmacogenética se remonta al año 510
a.C. cuando Pitágoras observó que la ingesta de habas producía en algunos
individuos una reacción potencialmente fatal. Con el tiempo se reconoció que se
trataba de una anemia hemolítica que aparecía en individuos con deficiencia en
la enzima glucosa 6-fosfato deshidrogenasa (G6PDH), siendo el primer informe
de la farmacogenética moderna el publicado a principios de 1930 por Snyder
sobre la incapacidad para saborear la feniltiourea que presentaba una herencia
autonómica recesiva.

El concepto de «farmacogenética » se originó en los años 1950 con los 2
primeros ejemplos de cómo variaciones genéticas en genes que codifican
enzimas metabólicas causan reacciones adversas graves a determinados
fármacos: anemia hemolítica causada por fármacos antimaláricos debido a
deficiencias de la enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa y relajación
muscular prolongada después de la administración de succinilcolina debido a
deficiencias de la enzima seudocolinesterasa.


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Fue Motulsky en 1957 quien primero documentó el concepto de que los
defectos heredados en el metabolismo de fármacos podían explicar las
diferencias individuales en la respuesta a medicamentos16. El que primero
propuso el término «farmacogenética» fue Friedrich Vogel en 1959, y en 1962
Kalow escribió la primera monografía sobre el tema Tabarés B, et al 20004 14.

El campo de la Farmacogenética fue estimulado en los años 1970 con hechos
como la descripción que Robert Smith hizo en 1977 de la deficiencia en el
metabolismo de la debrisoquina, cuando personalmente experimentó una
importante hipotensión ortostática tras tomar el medicamento17. Actualmente se
conoce que el defecto correspondiente es debido a la deficiencia de la enzima
citocromo P450 2D6. O cuando Vesell et al demostraron que las vidas medias
plasmáticas de muchos fármacos eran menos divergentes entre parejas de
gemelos monocigotos que entre parejas de gemelos dicigotos Vesell ES, et al
1989 8. Concluyeron que la herencia multifactorial podía determinar el
metabolismo farmacológico individual (herencia multigénica).

En el transcurso de los años posteriores se fueron añadiendo ejemplos de
respuestas exageradas, desconocidas, o ausencia de efectividad de fármacos
como manifestación de patrones hereditarios individuales.

Más recientemente, han recibido mucha atención los polimorfismos genéticos
comunes del metabolismo de fármacos clínicamente útiles y que involucran a un
número considerable de pacientes. Un ejemplo en el orden farmacodinámico es
el conocimiento reciente de los receptores farmacológicos, como el beta 2-
adrenorreceptor, o los transportadores farmacológicos, como el MDR1,
responsable del gen de resistencia a fármacos, que también están sujetos a
variación genética.

Las bases genéticas moleculares de estos patrones hereditarios se han
empezado a dilucidar a finales de los años 1980 con la clonación y
caracterización de numerosos genes humanos incluyendo enzimas
metabolizadoras de fármacos, receptores y varios sistemas de transporte.

En la actualidad la Farmacogenética tiene un gran potencial y está generando
grandes expectativas médicas, sociales y financieras.

La farmacogenética se encarga del estudio de la variabilidad individual de
respuesta a los fármacos en función de diferencias genéticas. De esta manera,
el genotipo del paciente no sólo puede determinar la evolución y el pronóstico de
la enfermedad, sino que también puede influir en la respuesta al tratamiento, la
capacidad de metabolizar los fármacos administrados y, en cierto modo, prever
la aparición de efectos adversos (fig. 1). No existe situación alguna en medicina
el la que el clínico pueda predecir la respuesta individual al tratamiento. Es
evidente que muchos factores determinan la respuesta a los fármacos (edad,


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sexo, etnia, enfermedades concomitantes y disfunción de los órganos
secretores). No obstante, si estas variables se estandarizan, es evidente que
persiste una respuesta individual.

Se ha evidenciado en los últimos años que factores genéticos modifican de
manera significativa la absorción, disposición, metabolismo y excreción de
Fármacos (Kalow W, et al. 1997) 297. Uno de los objetivos más importantes de la
farmacogenética es la disminución de efectos secundarios.

Cada fármaco interacciona con numerosas proteínas (transportadoras,
enzimas, etc.). Un elevado número de enzimas son genéticamente variables 32.

El PG de los genes que codifican estas enzimas condiciona la aparición de 3
tipos de sujetos: normales, metabolizadores lentos (predispuestos a las
reacciones adversas) y metabolizadores rápidos (sujetos que no responderán a
las dosis habituales, dada la extremadamente rápida eliminación del fármaco).

La mayoría de las enzimas implicadas en el metabolimo y la eliminación de
fármacos son miembros de la familia del citocromo P-450, que incluye más de 30
isoformas (Abernethy DR, et al. 2000) 299.

El reconocimiento temprano de una respuesta adecuada al tratamiento o la
probabilidad elevada de desarrollar efectos secundarios significa que puede
ayudar a desarrollar estrategias terapéuticas alternativas

En 1959, el Dr.Vogel acuñó el término «farmacogenética» y el reconocimiento de
esta nueva disciplina se extendió rápidamente (Meyer UA., et al. 2004) 2.

3.3.1.-CONCEPTOS BÁSICOS DE GENÉTICA: POLIMORFISMO GENÉTICO

El genoma humano está formado por una secuencia de aproximadamente
3.000 millones de nucleótidos, situados en el 99,9% de las posiciones de
idéntica manera en cualquier par de personas que se comparen. Este dato avala
nuestra identidad como especie biológica independiente.

No obstante, el 0,1% de variabilidad, o polimorfismo genético, también es
biológicamente importante (Kalow W., . Nebert DW., et al, 1997) 206,207 y está en
la raíz de dos problemas médicos muy relevantes: la propensión dispar a
padecer enfermedades y la respuesta heterogénea a los medicamentos, tanto en
eficacia como en seguridad.

El estudio de los polimorfismos geneticos del citocromo P450 se ha centrado
en las isoenzimas CYP2D6, CYP2C9, CYP2C19 y CYP3A por ser estas las que
metabolizan la mayoría de farmacos. Los individuos con determinadas variantes
o alelos en los genes que codifican para estas enzimas pueden experimentar un


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descenso en la eficacia de determinados farmacos o bien un aumento de su
toxicidad . De este modo se establecen tres tipos distintos de fenotipos de
metabolización (metabolizadores normales, metabolizadores lentos [PM] y
ultrarrapidos [UM]) asociados a distintas variaciones geneticas. Asi, los alelos
mejor caracterizados para CYP2C19 son el CYP2C19*1 o tipo silvestre y los
responsables del fenotipo PM que son CYP2C19*2 y CYP2C19*3.

El desarrollo de la farmacogenética para reducir esta variabilidad en la
eficacia ya está dando sus primeros frutos, pero será uno de los principales
cambios de la práctica de la Medicina en los próximos 10-20 años. Una de las
primeras aplicaciones farmacogenómicas aprobadas para uso clínico es
trastuzumab (Herceptin®). Se trata de un anticuerpo humanizado contra el
receptor HER2 en el cáncer de mama.Va dirigido sólo a los pacientes que
sobreexpresan HER2 (20-35% de los sujetos con cáncer de mama). Su
desarrollo clínico ha sido muy rápido y requirió menos de 1.000 pacientes de
estas características:sólo fueron necesarios dos ensayos clínicos de fase III, uno
en monoterapia (222 pacientes) y otro en combinación con quimioterapia (469
pacientes), y así se autorizó la comercialización para el tratamiento de los
pacientes con cáncer de mama avanzado que sobreexpresa HER2. Es decir, el
fármaco sólo va dirigido a la población de pacientes que tiene una alta
probabilidad de obtener un beneficio del tratamiento.

De ahí que el polimorfismo genético sea uno de los temas centrales de la
investigación biomédica actual (Gusella JF., Taylor JG., et al. 1986, 2001)208, 212.


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La mayor parte (90%) de la variabilidad genética humana se debe a
polimorfismos de nucleótido único (Single Nucleotide Polymorphism, SNP),
variaciones concretas de un solo nucleótido, en el contexto de una secuencia
genética (Schork NJ., Brookes AJ., et al. 1999, 2000) 213,214.

Su identificación, mapeo y análisis funcional se consideran elementos
esenciales para la farmacogenética y la farmacogenómica (Stephens JC,
Syvänen AC, t et al. 1999, 2001) 215, 219. El 10% restante corresponde sobre todo
a polimorfismos de longitud, de los cuales los microsatélites son su modalidad
más importante Epplen C., Wren JD., et al. 1997, 2000) 220, 221.

La farmacogenética se basa en la obtención y el análisis de información
genética pero, a diferencia de otras disciplinas como la terapia génica, la
ingeniería genética o la clonación, no implica la modificación de la dotación
genética del paciente ni la transferencia de material genético de unos seres vivos
a otros. Esta consideración es esencial para evaluar correctamente las
implicaciones de carácter ético, legal y social de un proyecto de investigación de
tipo farmacogenético.

La farmacogenética sólo analiza una información genética muy concreta –la
relacionada con la eficacia y seguridad de los medicamentos con una finalidad
muy específica: mejorar los criterios científicos para su selección y uso.
Tampoco se pretende establecer el riesgo genético de padecer enfermedades,
aunque en ocasiones puede revelar esta información u otras colaterales (p. ej.,
confirmación de paternidad, pronóstico de una enfermedad por su respuesta al
tratamiento).

Por ello,el perfil de respuesta al medicamento que persigue la
farmacogenética debe distinguirse de otros tipos de análisis genéticos como los
encaminados a establecer el diagnóstico de una enfermedad (p. ej., fibrosis
quística), el establecimiento de la condición de portador (el caso de la hemofilia
A) o la susceptibilidad genética a padecer una determinada enfermedad (p. ej., el
cáncer familiar o la diabetes mellitus)(Roses AD., Human Genetics Commission
(HGC, et al. 2002) 226, 228.

Uno de los problemas médicos actuales es que los medicamentos no
alcanzan el objetivo terapéutico deseado en muchos de los pacientes. La
farmacogenética hará posible mejorar la eficacia de los tratamientos
administrados, seleccionando el compuesto más eficaz y/o ajustando
individualmente la posología (Spear BB, Ingelman-Sundberg M, et al. 2001) 229,
230
.
3.3.2.-VARIABILIDAD EN LA RESPUESTA DE MEDICAMENTOS

Además, permitirá investigar las causas y mecanismos patogénicos de las
reacciones adversas y prevenir su aparición futura con ese fármaco y,


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probablemente, con otros similares (Roses AD, Meyer UA, . Brazell C, et al.
2000, 2002) 227,231,233. La variabilidad de la respuesta a los medicamentos podría
atribuirse a diferencias genéticas en tres planos (Roden DM, et al. 2002) 234:

a) los mecanismos moleculares implicados en la patogenia de la enfermedad
(véase «Farmacogenómica»)

b) el metabolismo (absorción, distribución, metabolismo, eliminación) del
medicamento en el organismo del paciente (farmacocinética)

c) la diana terapéutica sobre la que actúa el compuesto farmacológico
(farmacodinámica).

Estos tres elementos pueden actuar de forma simultánea. Además, múltiples
factores exógenos, como otros fármacos, la dieta, los productos tóxicos (p. ej.,
alcohol, tabaco, cafeína) y funcionales (edad, estado hormonal, situación
funcional de diversos sistemas orgánicos), pueden influir de forma relevante
sobre el tratamiento, a veces incluso más que la dotación genética, si bien su
efecto está mediado por elementos controlados genéticamente.

3.4.-TIPOS DE VARIACIONES GENÉTICAS DE IMPORTANCIA EN
FARMACOGENÉTICA

3.4.1.-SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISMS O SNP

Los single nucleotide polymorphisms o SNP (pronunciado esnips) son el tipo
de variación genética más común; actualmente se estima que hay alrededor de
10 millones de SNP en el genoma humano 3. Son el resultado de la variación de
un solo nucleótido (adenina [A], timina [T], citosina [C] o guanina [G]) en la
secuencia de ADN entre miembros de una misma especie. Los SNP pueden
clasificarse en SNP no sinónimos, cuando cambian el aminoácido que formará la
proteína, y SNP sinónimos, cuando no cambian el aminoácido dentro de una
proteína.

OBJETIVOS DEL ESTUDIO DE LOS POLIMORFISMOS

El estudio de los polimorfismos tiene como objetivos:

1. Determinar marcadores genéticos de susceptibilidad a una enfermedad.

El análisis de polimorfismos permite determinar la predisposición de un
individuo a padecer una enfermedad. Se pueden encontrar el gen o grupo de
genes «candidatos» que contribuyen a padecer la enfermedad.


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2. Determinar la predisposición de un individuo a un determinado subtipo
dentro de una enfermedad.

Para enfermedades con clínica muy heterogénea, como la psoriasis, donde la
carga genética puede ser parcialmente responsable de tal variabilidad clínica.

3. Estudiar el desarrollo de tumores y su progresión. Se ha podido
comprobar cómo los polimorfismos tipo SNP intervienen en la biología tumoral.

4. Identificar dianas terapéuticas. Al igual que sucede con los análisis de
expresión génica, el estudio del genotipo también contribuye a la
farmacogenómica.

5. Predecir la respuesta terapéutica a un fármaco. La variabilidad en la
respuesta farmacológica genéticamente determinada tiene mucho que ver con
polimorfismos en genes específicos. Según diferentes estudios, algunos SNP se
han relacionado con cambios en el metabolismo, proteínas transportadoras y
receptores de fármacos, grado de respuesta de algunos fármacos y porcentaje
de toxicidad.

De hecho, algunos SNP ya se están utilizando para predecir la respuesta
clínica a los fármacos (McLeod HL y Evans WE, et al 2001) 11-14. Los individuos
portadores de un determinado alelo probablemente lo son también de variantes
específicas con varios marcadores de SNP. Por ello, para predecir la respuesta
a un medicamento no será necesario identificar los verdaderos genes y alelos
implicados, sino que sería suficiente con detectar los SNP.

En un futuro los avances tecnológicos asociados con la robótica y las
reacciones múltiples reducirán significativamente el coste del análisis de varios
cientos de miles de SNP por paciente en ensayos clínicos. Los patrones
bioinformáticos permitirán la rápida comparación de estos patrones de SNP
entre los pacientes que presenten diferencias fenotípicas en la respuesta a un
fármaco, de tal manera que cuando la información de las diferencias en la
respuesta farmacológica sea ostensible, los perfiles de los SNP podrán ser
relacionados con los actuales chips diagnósticos, y así determinar o anticipar la
respuesta a un fármaco en un paciente determinado.

Los SNP también pueden clasificarse en funcionales, cuando alteran la
expresión del gen o la función de la proteína y los no funcionales cuando no
tienen ningún efecto (fig. 1). Hasta ahora, los estudios farmacogenéticos se han
realizado son:


15

3.4.2.-INSERCIONES/DELECIONES (INDEL)

Normalmente incluyen 1-30 pb siendo las más frecuentes las que implican un
solo nucleótido4. Son de gran importancia cuando se encuentran en regiones
codantes porque pueden causar disrupciones de la secuencia de lectura o en el
promotor porque pueden alterar la transcripción del gen (fig. 1). Un ejemplo de
INDEL de importancia en farmacogenética lo encontramos con la variación del
número de nucleótidos timina y adenina (TA) en el promotor del gen UDP-
glucurunosil transferasa 1A1(UGT1A1) que define el alelo UGT1A1*28 y su
relación con la toxicidad asociada al tratamiento con irinotecán (Ramchandani
RP, et al. 2007) 5.

centrado principalmente en este tipo de variaciones genéticas

Figura 1. Tipos de variaciones genéticas de importancia en farmacogenética.

3.4.3.-VARIACIÓN EN NÚMERO DE COPIAS (CNV)


16

Son vastas regiones en el código genético de un individuo determinado que
están duplicadas o suprimidas. Debido a limitaciones técnicas para poder
identificarlas este tipo de variaciones fue considerado de menor importancia.

Sin embargo, estudios recientes señalan su importante contribución a la
variación genética entre individuos (Ifrate AJ., Estivill X., et al 2004, 2007) 6-8. Las
CNV no se limitan a regiones intrónicas o intergénicas, sino que también pueden
comprender toda la secuencia de uno o varios genes (fig. 1). Ejemplos de CNV
de importancia en farmacogenética son el caso de las duplicaciones/deleciones
de los genes que codifican para diferentes miembros del grupo de enzimas
citocromo P450 (CYP) como CYP2D6, CYP2A6 y, más recientemente,
CYP2B69- 11.

3.5.-CONCEPTOS IMPORTANTES EN FARMACOGENÉTICA

Los conceptos más importantes en farmacogenética se resumen en la tabla 1.

3.5.1.-EL PROYECTO HAPMAP

El proyecto HapMap se creó en el año 2002 con el objetivo de desarrollar un
mapa haplotípico del genoma humano en el que se describieran las pautas más
frecuentes de variación genética en diferentes poblaciones. Para ello, se incluyó
a 270 individuos de 4 grupos étnicos diferentes: 30 tríos de etnia caucásica con
orígenes del norte y oeste de Europa; 30 tríos de etnia yoruba procedentes de
Nigeria; 45 individuos de etnia china procedentes de Pekín, y 45 individuos de
etnia japonesa procedentes de Tokio (International HapMap Consortium, 2003)
12
.
Este proyecto está identificando la mayor parte de la variación genética del
ser humano que, como mencionamos anteriormente, son los SNP. Es importante
señalar que es la variación genética común (frecuencia alélica 5%) y no toda la
variación genética la que identificamos. La importancia de este proyecto radica
en que permite seleccionar el número mínimo de SNP, los llamados «tag» SNP
(tSNP) (tabla 1), representativos del total de la variación genética común
presente en el genoma humano. El número de tSNP necesarios para
caracterizar un individuo se ha estimado entre 300.000 (caucasianos) y
1.000.000 (negros africanos); un número pequeño si lo comparamos con los 10
millones de SNP descritos (International HapMap Consortium, 2005) 13.

El proyecto HapMap se dividió en 2 fases. La fase 1, cuyos resultados se
publicaron en 2005, comprendía el genotipado de alrededor de 1,3 millones de
SNP(International HapMap Consortium, 2005) 13. En la fase 2, cuyos resultados
se han publicado en octubre de 2007, se han genotipado 2.1 millones de SNP
adicionales (International HapMap Consortium, 2007) 14.

Todos los datos generados por este proyecto son de acceso


17

3.5.2.-Definición de Términos en farmacogenética

a.-Haplotipo: conjunto de single nucleotide polymorphisms (SNP) de un mismo
cromosoma que se encuentran siempre asociados

a.-Alelo: es cada una de las formas posibles de un gen determinado. Los seres
humanos posen 2 copias de cada gen, es decir, 2 alelos.

El alelo que posee la secuencia de referencia y, salvo excepciones, el que
encontramos con mayor frecuencia en la población general se llama alelo
común. Los alelos que difieren de la secuencia de referencia se llaman alelos
raros.

b.-Frecuencia alélica: es una medida de la frecuencia relativa de un alelo en
una población determinada

c.-Genotipo: es el conjunto de alelos que posee un individuo concreto y que
determinarán el fenotipo

d.-Fenotipo: es la manifestación del genotipo; se refiere a cualquier
característica detectable en un individuo determinado, entre otros factores, por
su genotipo

e.-Desequilibrio de ligamiento (DL): término que indica la asociación de SNP
de manera predeterminada en el mismo cromosoma.

Esto explica porque ciertas combinaciones de SNP se encuentran de manera
más o menos frecuente en una población de la que cabria esperar si estos SNP
se asociasen de manera aleatoria

f.-Tag SNP (tSNP): se llaman así porque «marcan» otros SNP. Es un SNP
representativo de una región cromosómica para la que existe un elevado nivel de
desequilibrio de ligamiento. Genotipando estos SNP podemos identificar la
variación genética de una región cromosómica determinada sin necesidad de
genotipar todos los SNP presentes

g.-Epistasis: se refiere a la interacción entre diferentes genes. El efecto de un
gen determinado puede ser modificado por el efecto de otros genes no
necesariamente localizados en regiones adyacentes

http://www.hapmap.org. La principal aplicación de toda la información generada
es aportar las herramientas necesarias para desarrollar estudios de asociación
(genotipo asociado con un determinado fenotipo) que permitan la identificación


18

de factores genéticos determinantes de la susceptibilidad a padecer ciertas
enfermedades o del tipo de respuesta a determinados fármacos (fig. 2).

Figura 2. El proyecto HapMap. Con el genotipado de 270 individuos de 4 grupos étnicos diferentes se ha elaborado el proyecto
HapMap. A) Toda la información genotípica de una región determinada se puede obtener de forma gratuita en la página web
de HapMap, incluidos los tSNP que deben ser genotipados. B)

Los tSNP (SNP 1, 2 y 6) identifican otros SNP que por consecuente no
necesitan ser genotipados. C) Los estudios de asociación se realizan
genotipando los tSNP en una población con el fenotipo de interés. Uno de los
tSNP (en este ejemplo el SNP 2) está asociado con el fenotipo lo que nos indica
que el causante es él o cualquiera de los otros SNP con los que está asociado.

3.5.3.- PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE FÁRMACOS

Watson y Crick, hace algo más de 50 años, publicaron la estructura de la
molécula de ADN1. Este hecho supuso un hito en la historia del conocimiento y
marcó el inicio de un proceso de descubrimientos en los campos de la Biología y
la Medicina. En estos años, en los laboratorios de Biología Molecular y Celular
se aprendió a identificar, aislar y manejar los genes que contienen la información
para las más variadas estructuras y funciones celulares. También se hicieron
grandes avances en asociar alteraciones de genes con el desarrollo de
enfermedades, es decir, en la comprensión de las bases moleculares de las
enfermedades 2. El punto de partida de la Biomedicina en el siglo XXI es el
acceso a la secuencia completa del genoma humano 3.


19

El genoma es el conjunto de material genético de un organismo (contiene
genes y regiones intergénicas) y está constituido por una secuencia de unos tres
mil millones de nucleótidos presentes en el ADN.

Un gen es un segmento de la secuencia de ADN que codifica un producto,
habitualmente una proteína, de función bien definida y que se encuentra
localizado en un cromosoma concreto. Los ácidos nucleicos son las moléculas
constitutivas del ADN y ARN. La molécula de ácidos nucleicos condiciona la
síntesis de proteínas; es, sencillamente, su precursor natural imprescindible.

El genoma ha sido un terreno inexplorado hasta hace pocos años. En la
década de 1980 los científicos comenzaron a identificar genes cuyas variantes
originaban enfermedades, pero ello requería años de trabajo «cartografiando» al
detalle las regiones que contenían el gen buscado, para encontrar finalmente al
responsable directo de la enfermedad. Algunos investigadores trataron de
imaginar formas más sistemáticas de examinar el genoma, y en 1990 una
iniciativa de los Institutos Nacionales de la Salud y el Ministerio de Energía de
EE.UU. marcó el inicio del Proyecto del Genoma Humano. Este proyecto
internacional liderado por EE.UU. se marcó como objetivos (Ommen GJB, et al
1999) 319: a) identificar todos los genes del ADN humano; b) determinar las
secuencias de los 3 billones de pares de bases del ADN humano, y c) almacenar
esta información en bases de datos.

Con anterioridad a la secuenciación del genoma humano se estimaron unos
100.000 genes, después de la secuenciación este número se redujo a 40.000
genes y actualmente después del refinamiento de la secuencia dicho número se
considera alrededor de los 30.000 o menos (número bastante inferior al
esperado).

Este reducido número es más aparente que real, ya que muchos genes se
expresan en diferentes formas, por lo que en lugar de hablar de un gen único,
esta misma unidad transcripcional puede dar lugar a 4-5 formas distintas, y
entonces tendríamos que hablar de 100.000-150.000 genes funcionales.

Además, si consideramos que el producto del gen, la proteína, sufre cambios
después de su síntesis, el número de proteínas funcionales en las células puede
sobrepasar el millón.

El 14 de abril de 2003 se anunció, por parte del International Genome Project
(http://www.genome.gov/), que se había alcanzado el último de los objetivos que
era la secuenciación completa del genoma humano y en octubre de 2004 se
presentaron los datos al 99% International Human Genome Sequencing, 2004
320
.

Todo ello nos ha permitido descubrir los siguientes hallazgos:


20

1. El genoma es muy semejante entre los diferentes animales.
2. La secuencia de ADN entre dos seres humanos es idéntica en el 99,9 %. La
mayor parte de las diferencias se encuentran en regiones que no codifican a
proteínas. Es ese 0,1 % de diversidad genética el responsable de la mayoría de
las diferencias que existen entre los individuos. Sin embargo, muy pequeñas
diferencias en la secuencia del ADN pueden dar lugar a grandes diferencias en
la expresión génica. El mismo gen puede tener una expresión muy marcada en
un individuo y ser mínimamente o ni siquiera ser expresado en otro.

3. Cada célula de nuestro organismo contiene la misma secuencia de ADN. A
pesar de ello, cada gen no se expresa en cada una de las células. Algunos
genes básicos se expresan en casi todas o todas las células (por ejemplo,
aquellos que codifican la obtención de energía), pero otros sólo se expresan en
células muy especializadas (por ejemplo, genes que codifican la síntesis de
melanina sólo se expresan en los melanocitos).

4. A pesar de que los genes representan la principal función biológica del
genoma, sólo comprenden una fracción pequeña de su extensión. El genoma
contiene grandes desiertos. De hecho, sólo el 30 % del genoma contiene genes
y la suma de todas las secuencias codificantes de proteína ocupa únicamente el
1,5% del genoma (existen genes codificantes de proteína y no codificantes).

5. Que se haya completado la secuenciación de nuestro genoma no significa que
se conozca su funcionamiento.

Aún se ignora la función de la mayoría de los genes. 6. En la actualidad
contamos con una identificación de la secuencia del genoma humano muy
próxima al 100 %, con un grado de verosimilitud superior al 99 %. Tenemos una
base de datos que reúne los más de seis millones de polimorfismos de
nucleótidos únicos que, probablemente, sigan aumentando.

Sin duda, la secuenciación del genoma humano es un gran logro que facilitará
enormemente el desarrollo de la Biomedicina. Sin embargo, lo más difícil está
todavía por hacer: encontrar la función de estos genes (genómica funcional), su
asociación con las enfermedades y cómo podemos utilizarlos para prevenir o
curar éstas. Éstos son los objetivos de la llamada «era post-genómica». En este
sentido, se acercan cambios y nuevas posibilidades. Por todo ello, se dice que
estamos saliendo de una era en la que se habla en idioma de dos letras (el 0 y 1
del lenguaje digital de los ordenadores) y entrando en otro de cuatro letras (los
cuatro nucleótidos con las bases adenina [A], timina [T], guanina [G] y citosina
[C] del ADN).

Estos cambios serán posibles porque al amparo del Proyecto Genoma
Humano se están desarrollando una serie de tecnologías, denominadas de alto


21

rendimiento, que por primera vez nos permiten analizar el comportamiento de
todos los genes (técnicas genómicas), las proteínas y su relación con los genes
(técnicas proteínicas) o metabolitos (técnicas metabolómicas) de una célula o
tejido en respuesta a una enfermedad o tratamiento. La ingente cantidad de
datos que el uso de estas tecnologías está generando (que constituye el proceso
de acumulación de información más rápido en la historia de la humanidad,
terabytes) ha requerido el desarrollo de una nueva disciplina, la Bioinformática,
para ser capaces de almacenarlos y explotarlos adecuadamente.

La investigación y desarrollo de esta área de la Medicina permitirá avanzar
en: a) diagnóstico molecular y pronóstico de las enfermedades; b) desarrollo de
fármacos; c) terapia celular e ingeniería genética de teji-dos; d) terapia génica y
vacunas génicas, y e) individualización de tratamientos (se podrá predecir quién
se puede beneficiar de un medicamento y evitar su administración a quién sólo
le provoque efectos secundarios indeseables (Wolff CR, Roses AD, et al 2000,
2001) 321,322. Permite identificar los genes responsables de las diferentes
respuestas al tratamiento y así desarrollar una medicina personalizada. Es sobre
esta área en la que se va a centrar esta Revisión).

3.5.4.-MÉTODOS MOLECULARES DE ESTUDIO EN FARMACOGENÉTICA.

A.-Tecnología de los microarrays de ADN

Desde la década de los ochenta se ha venido analizando la estructura de los
genes y su expresión de manera individualizada mediante técnicas como
Southern Blot y Northern Blot (hibridación de una sonda con ADN y ARN
respectivamente). Con ellas se llevaba a cabo el análisis individualizado de un
gen o de un grupo reducido de genes cada vez. El problema es que para
encontrar asociaciones entre un gen y una enfermedad había que probar cientos
o miles de posibilidades en lo que sería un proceso lento, caro, pesado y que,
con frecuencia, no conducía a nada. Estudiar la expresión del genoma completo
de gen en gen sería como vaciar el océano con una cucharilla. Sin embargo, las
nuevas técnicas de microarrays permiten analizar miles de genes en un único
experimento (NCBI) 344. En un futuro se convertirán en técnicas de rutina. En la
actualidad la técnica más empleada para llevar a cabo estos estudios se realiza
mediante la tecnología de los microarrays o chips de ADN (EBI-MBL) 345.

Los orígenes de la tecnología de los microarrays o chips de ADN se remonta
al inicio de los años noventa3. Desde entonces su uso en investigación
biomédica ha aumentado de forma espectacular en los últimos años, y abre unas
enormes expectativas para el futuro. La técnica se fundamenta en la
complementariedad de las dos cadenas de los ácidos nucleicos (permite
detectar secuencias específicas de ARN o ADN basándose en su capacidad de
combinarse específicamente a secuencias complementarias de una sonda de
ADN) (PDG, CNB-CSIC) 346.


22

El microarray es un soporte al que se han unido fragmentos de genes,
oligonucleótidos (fragmentos cortos de ADN), o productos procedentes de la
reacción en cadena de la polimerasa (PCR), por lo que el «encuentro» con
material procedente del tejido del enfermo permite identificar, gracias a la
complementariedad, aquellos genes que están presentes. Con ello se consigue
la identificación de genes presentes en los tejidos normales o enfermos
comparando la carga y la expresividad de cada una de las muestras.

Permite situar en los escasos centímetros cuadrados de un vidrio especial, en
posiciones definidas y concretas, hasta cientos de miles de fragmentos de ADN
con una secuencia concreta (en su conjunto representan varias veces los genes
del genoma). Se fabrican empleando la misma tecnología que se utiliza para
elaborar los chips semiconductores, pero utilizando millones de cadenas de ADN
colocadas verticalmente en un chip de cristal o silicona. Para ello se utiliza
lallamada combinatorial chemistry. Se llegan a sintetizar hasta 1,3 millones de
sondas de oligonucleótidos en cada array (cada oligonucleótido se coloca en un
área específica del array llamada «celdilla de la sonda» o probe cell. Cada probe
cell contiene cientos de miles de millones de copias de un determinado
oligonucleótido).

El diseño y la fabricación de los microarrays de ADN dependen en primera
instancia del ácido nucleico que posteriormentese vaya a estudiar. Para su
construcción es esencial la caracterización total o parcial del genoma. La
secuenciación de miles de clones procedentes de genotecas de ADN genómico
y de ADNc permite identificar los distintos genes. A partir de esa información,
almacenada en grandes bases de datos como GeneBank (http://www.ncbi.
nih.gov) o EMBL (http://www.ebi.ac.uk), se identifican clones representativos de
cada uno de los genes. El ADN presente en cada uno de ellos es amplificado
mediante PCR y purificado, para ser posteriormente depositado, mediante robots
de alta precisión, sobre soportes de vidrio que constituyen los chips de ADN.

Alternativamente, a partir de la secuencia de los genes o de los ADNc se
diseñan oligonucleótidos de pequeño tamaño (25-70 residuos) que
específicamente hibridan con cada uno de ellos. Los oligonucleótidos son
previamente sintetizados antes de inmovilizarlos sobre los soportes, o bien
sintetizados in situ sobre el chip. De esta última tecnología los diferentes
proveedores emplean métodos también diferentes: Affymetrix
(www.affymetrix.com), la fotolitografía; Agilent (www.agilent.com), inyección de
precursores fosforoamiditos; Roche (www.roche-applied-cience.com/sis/matrix
array/), activación de precursores por campo eléctrico.

Los desarrollos futuros ofrecerán chips específicos de enfermedad o de
respuesta a fármacos, presumiblemente más baratos y de un manejo más
sencillo que los dispositivos actuales, de tal manera que puedan universalizarse


23

en los sistemas de salud tanto públicos como privados. Aunque todavía existe
cierta controversia sobre la sensibilidad y especificidad de estas técnicas
(Secuencias de ADN) 348, en el momento presente están empezando a ser
comercializados.

Esta técnica permite analizar el comportamiento, es decir, la inducción o
represión de todos los genes que se expresan en un tejido como consecuencia,
por ejemplo, de una enfermedad o un tratamiento. Detecta pérdidas o ganancias
cromosómicas, polimorfismos, mutaciones y cambios en los niveles de expresión
de los genes. Estos resultados nos pueden permitir establecer si una persona
tiene un «patrón» o «perfil» de enfermedad, es susceptible de desarrollarla, o
puede responder o no a un tratamiento.

Se distinguen tres tipos de microarrays:

1. Microarrays para determinar la expresión génica: detectan secuencias
específicas de ARN.
2. Microarrays para determinar el genotipo: detectan secuencias específicas de
ADN.
3. Microarrays para determinar la resecuenciación.

Dado que la expresión génica, más que la propia dotación génica, y los
polimorfismos existentes en ellos es lo que explica y condiciona las diferencias
de los individuos en la respuesta a los tratamientos, objeto de esta revisión, nos
centraremos fundamentalmente en los dos primeros tipos de estudios con
microarrays.

B-ANÁLISIS DE LA EXPRESIÓN GÉNICA

No todos los genes de los que el individuo es portador se expresan; sólo lo
hace una fracción de ellos. La expresión génica es el mecanismo por el que la
información contenida en el ADN da lugar a ARN mensajero (ARNm) y,
finalmente, este proceso se traduce en la síntesis de una proteína.

La expresión génica permite a la célula adaptarse y responder a los estímulos
procedentes de otras células o del ambiente. La importancia que tiene conocer
cuáles son los genes «activos» es trascendental para explicar el perfil genético
en cada situación. Un estudio fundamental con referencia a la determinación de
la expresión génica mediante tecnología de microarrays de ADN fue llevado a
cabo por Lockhart et al en 19966. En él, oligonucleótidos de ADN permitieron
identificar unas pocas moléculas de ARNm por célula. En aquella época, los
microarrays de ADN podían detectar la expresión génica de unos 1.000 genes.
En la actualidad, los microarrays llevan sondas de todos los genes conocidos
hasta la actualidad (varios miles).


24

La expresión génica se estudia midiendo la cantidad de copias de ARN que
produce un gen (gen activo). No detecta, por tanto, aquellos genes que,
existiendo, permanecen inactivos. Los análisis de expresión génica con
microarrays con frecuencia se realizan a ciegas inicialmente. Se estudia un
panel amplio de genes y posteriormente se ana-lizan los resultados y su posible
influencia en la enfermedad o en la respuesta terapéutica. Permiten al
investigador comenzar sin una hipótesis concreta. Pueden medir la expresión
génica de cada uno de los genes conocidos en el genoma humano completo,
incluso de genes de los que se desconoce su función. Simplemente comparando
los patrones de expresión génica (por ejemplo pacientes con psoriasis
respondedores a ciclosporina y no respondedores) se pueden detectar
diferencias en estos patrones. En el caso de que se demuestre una diferencia de
patrones en la expresión de los genes tiene sentido iniciar una investigación
dirigida.

Los microarrays para determinar la expresión génica se basan en la atracción
química natural (llamada hibridación) entre el ADN (en el array) y las moléculas
de ARN (en la muestra de estudio) para determinar qué secuencias de ARN se
están expresando en una determinada muestra y su nivel de expresión a partir
de un determinado gen (qué ARN y la cantidad de ARN que se está
produciendo).

Cuando una cadena de ADN fabrica una cadena de ARN, las dos cadenas
son complementarias porque los pares de bases se corresponden (A, T, G y C
en la cadena de ADN, con U, A, C y G en la cadena de ARN respectivamente).
Si las bases no son complementarias no se unirán el ADN y el ARN (una sola
base que no se complementa es capaz de impedir que se unan las dos
cadenas).

Existen dos tipos de microarrays para determinar la expresión génica. En la
actualidad ambas tecnologías tienen una distribución similar en los laboratorios
de investigación del mundo:

1. Microarrays de oligonucleótidos de ADN. Se inmovilizan pequeños
fragmentos de ADN sintetizados químicamente (oligonucleótidos) específicos
para cada genexpresado. Actualmente por su homogeneidad, reproducibilidad y
robustez son los más usados. Existen varios proveedores: Affymetrix (es la
principal compañía proveedora de este tipo de microarrays. Posee chips de alta
densidad que con sus más de 500.000 oligonucleótidos permiten analizar
simultáneamente la expresión de másde 20.000 genes) (fig. 1), Agilent y Roche.

2. Microarrays de ADNc. Emplean sondas de ADN con aproximadamente 600-
2.000 bases de longitud, en lugar de las 25, sobre una base de cristal,
nitrocelulosa o nylon. Se inmovilizan fragmentos de ADNc procedentes de


25

colecciones de clones (genotecas). Metodología en la técnica de microarrays de
oligonucleótidos

La metodología en la técnica de microarrays de oligonucleótidos de expresión
génica incluye las siguientes fases:

1. Extracción y preparación del ARN a partir de una muestra (sangre o tejido).
Se obtiene el ARN total a partir de los leucocitos en las muestras de sangre y/o
del tejido tras un proceso de machacado o molido (grinding) en estas últimas.

2. Amplificación y secuenciación del ARN. Con el fin de facilitar la hibridación,
se realiza una amplificación (millones de copias) del ARN mediante PCR.
Posteriormente se fragmentan las cadenas de ARN en millones de secciones.
Además se añaden moléculas de biotina que actúan como pegamento para
moléculas fluorescentes.

3. Identificación del ARN. La determinación de la expresión de los genes
candidatos se realiza mediante microarrays deoligonucleótidos de alta densidad.
Este microarray examina prácticamente cada gen del genoma humano Contiene
más de 45.000 fragmentos (probe sets) que corresponden a 33.000 genes
conocidos y 6.000 expressed sequence tags (EST), es decir, aproximadamente
todo elgenoma humano. Ello permite la identificación de aquellos genes,
conocidos o desconocidos previamente, que estén expresados, y también la
cuantificación del nivel de expresión de cada uno de ellos.

En estos microarrays las sondas de ADN van colocadas en la superficie de
una base de cristal. Cada sonda contiene generalmente tan sólo 25 bases de


26

longitud que suponen una pequeña sección, pero muy representativa de un gen
completo con muchísimas más bases. Si una cadena de ARN se combina con
estas 25 bases, se podrá saber de qué gen concreto se trata. El microchip es tan
preciso que puede detectar incluso una sola molécula de ARN específico de un
gen dentro de 100.000 ARN diferentes que también puedan estar presentes en
la muestra (sensibilidad de detección de aproximadamente 1:100.000).

La superficie de este microarray es como un tablero de damas de 1,25 1,25
cm. La superficie total contiene hasta 1,3 millones de cuadrículas. Cada
cuadrícula (feature) mide 11 11 micrometros y contiene millones de copias de
cada sonda de un mismo ADN (fig. 2). Las sondas se van apilando unas junto a
otras por un mecanismo de síntesis fotolitográfica.

El proceso de identificación del ARN consta de los siguientes pasos: a)
colocación del ARN en el microarray. El ARN extraído de la muestra y
multiplicado se deposita en el microchip. Se deja 14-16 horas para permitir que
la hibridación tenga lugar (para que se complementen las bases de ARN de la
muestra y ADN de las sondas del microarray).

Cada cadena de ARN de los genes que se han expresado está nadando entre
las sondas de ADN, buscando su complemento perfecto. Aunque
desgraciadamente la mayor parte de ellas no encuentra su combinación en el
array, algunas sí lo hacen y quedan como adheridas a la sonda de ADN (fig. 3);
b) aclarado del microarray. Posteriormente se aclara el microarray para eliminar
el ARN no combinado. Por el contrario permanece el ARN hibridado a la sonda
de ADN, a su vez unida a la molécula de biotina, y c) observación del ARN
hibridado. Para poder ver el ARN combinado con la sonda de ADN se utiliza una
molécula fluorescente que se une a la biotina. Tras un lavado, las moléculas
fluorescentes no combinadas se eliminan de manera que sólo quedan las
moléculas fluorescentes unidas a biotina, expresión de las cadenas de ARN
unidas a las sondas de ADN. Por tanto, la detección de luz fluorescente será
síntoma de hibridación y, por ello, de detección deuna secuencia específica
determinada. La lectura de la fluorescencia se realiza mediante un láser escáner.
La intensidad de las radiaciones informará de la cantidad relativa de cada
secuencia de la muestra.

Dependiendo de la cantidad de ARN hibridado, brillará más o menos. Si un
gen está muy expresado y existen muchas moléculas de ARN, brillará mucho.
Por ello, según la intensidad del brillo se puede cuantificar la cantidad de ARN. A
su vez, valorando todas las cuadrículas se podrán evaluar todos


27

Figura 2. Composición de un microarray de ADN.

Figura 3. Hibridación del ARN. Fuente: Daudén E. Farmacogenética II. Métodos moleculares de estudio, bioinformática y
aspectos éticos, Actas Dermosifiliogr. 2007;98:3-13


28

Fuente: Daudén E. Farmacogenética II. Métodos moleculares de estudio, bioinformática y aspectos éticos, Actas
Dermosifiliogr. 2007;98:3-13

los varios miles de genes presentes en el array. En síntesis, conociendo la
identidad de una sonda de oligonucleótido (y la de su gen correspondiente) por
su localización en el microarray podremos identificar el gen expresado y por la
intensidad de fluorescencia podremos determinar su nivel de expresión (fig. 4).

Para poder comparar entre unas y otras muestras se construye un «mapa de
calor» (heat map). Según la intensidad de la expresión, tras aplicar el láser, los
features mostrarán unos u otros colores. Son representacionesgráficas que
colorean la expresión génica. Solo se colorearán intensamente aquellos genes
que estén muy expresados.

Estos mapas se pueden grabar, registrar y almacenar, para así poder ser
valorados pasado un tiempo. La imagen obtenida de esta manera es analizada
informáticamente (fig. 5).

3. Investigación de nuevos fármacos. En función del apartado anterior, el
conocimiento de mecanismos patogénicos de una enfermedad permite la
investigación de nuevos fármacos que tengan por diana aquellos mecanismos
en los cuales interviene ese gen, pero también es útil para determinar su
toxicidad, no sólo su eficacia.

4. Predicción de la respuesta terapéutica de los pacientes a los fármacos y
optimización de su utilización: terapia individualizada.

Ya ha sido comentado previamente que los pacientes con una determinada
enfermedad común responden de forma diferente a los mismos fármacos. Si


29

comparamos la expresión génica de un paciente antes y después de recibir un
fármaco, veremos las diferencias que existen.

Si comprobamos que los pacientes respondedores tienen un patrón
característico, frente a los no respondedores, podremos predecir qué pacientes
se beneficiarán de un fármaco y cuáles no. De esta forma valoramos eficacia. Si
realizamos lo anterior con diferentes dosificaciones de un fármaco, podremos
también comprobar qué dosis son necesarias para determinados patrones de
pacientes (por ejemplo aquellos con determinado patrón de expresión génica no
son respondedores a la dosis habitual, pero sí lo son a dosis más altas). De esta
manera podremos individualizar y ajustar la dosis necesaria. Y lo mismo
podríamos decir de la toxicidad; podremos predecir qué pacientes sufrirán
efectos secundarios y cuáles no.

C.-ANÁLISIS DEL GENOTIPO

Aunque la mayor parte de la secuencia del genoma es homogénea, alrededor
de uno de cada 100-1.500 nucleótidos es polimórfico, es decir, tiene una base en
un cromosoma distinta a la de otro cromosoma. Estas diferencias, llamadas
polimorfismos, tienen consecuencias sobre la expresión de la proteína o sobre
su estructura lo que hace que, en la práctica, sólo los gemelos monocigóticos
tengan una carga genética altamente semejante, mientras que hay diferencias
muy notables entre los individuos de la especie humana.

Cada persona hereda dos copias de cada gen, una de cada uno de sus
padres. Estas copias pueden ser idénticas o diferentes. El conjunto de estas
diferencias heredables constituye la variación genética entre individuos. Muy
pequeñas diferencias en la secuencia de ADN pueden tener grandes efectos en
la salud y la enfermedad. Un gen que funciona correctamente en una persona
puede hacerlo de forma reducida o incluso no funcionar en otra. Los
polimorfismos genéticos pueden ser definidos cuando existen variaciones
monogénicas en la población normal con una frecuencia mayor del 1%7. Los
polimorfismos pueden ser:

1. Mutaciones importantes del ADN, con repercusiones muy notables como:

a) delecciones (eliminación de una o más bases o segmentos de la secuencia
de ADN). Generalmente tiene una repercusión negativa importante en el gen
afectado y en la proteína que es codificada por él; b) inserciones (se añade una
base o una sección de bases, extras, a la secuencia de ADN). Puede tener lugar
en la zona de codificación del gen o no. Generalmente tienen efectos
extremadamente negativos sobre las proteínas codificadas.

2. Pequeñas mutaciones, con menor repercusión. Incluyen los polimorfismos
de un único nucleótido (SNP), el tipo más frecuente de polimorfismo.


30

Los SNP son variaciones, homo o heterocigotos, de un solo par de bases en
la secuencia de ADN del genoma humano.

Son la forma más simple y frecuente de polimorfismos entre individuos.
Constituyen una de las herramientas más poderosas para el análisis de
genomas. La mayor parte de los SNP se encuentran fuera de las regiones
codificadoras o promotoras de los genes. Sin embargo, tanto los que se
encuentran dentro como fuera de esas zonas pueden tener influencia en la
transcripción de los genes. Las características más importantes de los SNP, que
hacen de ellos unos marcadores genéticos ideales en la búsqueda de genes de
susceptibilidad de una enfermedad o genes que determinan la respuesta a un
fármaco son: simplicidad, amplia distribución, estabilidad y alta frecuencia a lo
largo del genoma (se estima que tienen una incidencia de aproximadamente
un SNP por cada 1.000 pares de bases) (Shastry BS, et al 2002) 351.

Se han identificado más de 1,4 millones de SNP en la secuenciación inicial
del genoma humano (con más de 60.000 de ellos en las zonas de codificación
de los genes, (Sachinadandam R, et al 2001) 352, y se estima que el genoma
humano contiene unos 10 millones de SNP. En la actualidad, el Consorcio SNP
(grupo sin ánimo de lucro formado por compañías farmacéuticas, compañías
procesadoras de información, instituciones académicas y fundaciones de
investigación) ha determinado un mapa de alta densidad con varios millones de
SNP (http://snp.cshl.org). Gracias a este mapa, actualmente miles de
polimorfismos se pueden identificar y ordenar de forma precisa.

En el pasado, y todavía en el presente, para conseguir los objetivos de la
farmacogenética se seguían, y se siguen, los pasos detallados a continuación: a)
se analiza la distribución de la población para la variación en estudio utilizando
una sonda válida para detectar el polimorfismo fenotípico (que afecta a 1% de la
población); b) se identifica el gen responsable y sus variantes; c) se realizan
estudios familiares y de gemelos para confirmar sus características genéticas
(herencia dominante, recesiva, mendeliana, etc.); d) se desarrollan ensayos
genéticos para las distintas variantes del ADN; e) se realiza la correlación entre
el genotipo y el fenotipo, y f ) se aplica a la práctica clínica.

De hecho, la mayoría de los estudios de farmacogenética publicados están
basados en correlacionar la respuesta del paciente con las variaciones en los
genes involucrados en el mecanismo de acción del fármaco o de su metabolismo
con el fin de determinar el «gen candidato». Por el contrario, en la última
década, los avances en la tecnología de secuenciación molecular permiten,
además, una investigación sistemática para encontrar variaciones funcionales
significativas en las secuencias de ADN de los genes que influyen en los efectos
de diversos fármacos, para después estudiar su repercusión fenotípica. Esto se
puede hacer hoy en día gracias nuevamente a los microchips de ADN para
detectar SNP 8-10. No es imprescindible conocer de antemano el gen responsable,


31

sino que se puede llegar a él desde el análisis de las diferencias entre
respondedores y no respondedores. Se basa en la complementariedad, en la
atracción de una cadena de ADN con otra cadena de ADN (y en la combinación
de pares de bases:

ATCG con TAGC respectivamente). Para determinar el genotipo se emplean
chips de oligonucleótidos de manera casi exclusiva. Affymetrix es también el
principal proveedor, con microchips que permiten analizar miles de SNP
conocidos en un único experimento (actualmente se están desarrollando
microarrays de hasta 100.000 SNP). Dado que el Proyecto Genoma Humano ha
permitido secuenciar gran parte del mismo, en el microarray está reflejado tal
conocimiento y contiene las secuencias de ADN (secuencias cortas pero
representativas de los genes del genoma), de manera que se podrá detectar el
genotipo completo (incluyendo los SNP) del individuo que aporte la muestra.

Determinar el genotipo de un individuo sólo tiene que realizarse una vez para
un determinado gen, porque, con excepción de raras mutaciones, no suele
cambiar (a diferencia del análisis de expresión del ARN, en el que la expresión
génica de los diferentes tipos celulares y, por tanto, la producción de ARN es
variable) y además se puede realizar en cualquier tejido o fluido, ya que el ADN
es común a todas las células del organismo. Metodología de la técnica de
microarrays para la detección de polimorfismos de un único nucleótido

La metodología en la técnica de microarrays para detectar SNP es similar a la
descrita para la expresión génica:

1. Extracción y multiplicación del ADN a partir de una muestra (sangre o tejido).

2. Amplificación y secuenciación del ADN. Con el fin de facilitar la detección de
los SNP se realiza una amplificación (millones de copias) de cada fragmento del
ADN que contiene estos polimorfismos de la muestra mediante PCR.
Posteriormente se secuencia el ADN.

3. Identificación del genotipo de ADN. La muestra obtenida anteriormente, con
el ADN, se introduce en un microarray para la detección de SNP. La estructura
del microarray es similar a la empleada en el análisis de ARN, con sondas de
oligonucleótidos de ADN con 25 bases dispuestas apiladas unas con otras en
cientos de miles de cuadrículas (cada cuadrícula con un solo tipo de sonda de
ADN). Incluye la mayoría de los genes del genoma humano. Permite analizar
miles de SNP conocidos en un único experimento. El proceso de identificación
del ADN sigue las mismas fases que para el ARN:


32

3.6.-CLASIFICACIÓN DE LOS ESTUDIOS FARMACOGENÉTICOS

Los estudios farmacogenéticos encargados de investigar la contribución de
los factores genéticos a la variabilidad en la respuesta y/o toxicidad a distintos
fármacos pueden clasificarse en 3 grandes grupos: los estudios que pretenden
comprobar hipótesis (fig. 3A), los que intentan generar nuevas hipótesis (fig. 3B)
y los estudios mixtos.

3.6.1.-ESTUDIOS DE COMPROBACIÓN DE HIPÓTESIS

Este tipo de estudios farmacogenéticos se caracteriza por la investigación de
los polimorfismos genéticos de genes conocidos cuyos vínculos de interacción
con un fármaco concreto ya se han establecido previamente. Por esta razón se
conocen también como estudios farmacogenéticos de genes candidatos (fig.
3A).

Estos estudios pretenden comprobar la hipótesis generada a partir del
conocimiento previo de que los polimorfismos genéticos en los genes candidatos
podrían estar asociados a una o varias de las variables de evaluación fenotípica
de un fármaco. Estas variables pueden ser de tipo farmacocinético (PK),
farmacodinámico (PD) o clínico.

Los vínculos de interacción entre un fármaco y un gen que avalan la
plausibilidad biológica y lo definen como genes candidatos pueden ser de varios
tipos. Por un lado, el fármaco puede ser sustrato del producto de un gen
implicado en los procesos de su absorción, distribución, metabolismo o
eliminación (vías ADME). Por otro lado, el producto de un gen puede ser la diana
terapéutica sobre la que el fármaco ejerce su actividad terapéutica o una diana
secundaria responsable de su toxicidad. Y, por último, el fármaco puede
interaccionar con los productos de genes que se encuentran corriente abajo en
las cascadas de transmisión de señales implicadas en su mecanismo de acción,
o con los que forman parte de las complejas redes fisiopatológicas implicadas en
la patogenia de la enfermedad que se pretende tratar.
De este modo, en función de los vínculos de interacción, podemos agrupar los
genes candidatos en 3 grandes grupos: los implicados en los procesos ADME,
los involucrados en el mecanismo de acción tera-péutica y tóxica del fármaco y,
por último, los integrantes de las redes fisiopatológicas de la enfermedad a
tratar.

Los vínculos funcionales entre un gen candidato y sus polimorfismos
genéticos son otro aspecto que contribuye, aunque no de forma imprescindible,
a la plausibilidad biológica de los estudios de genes candidatos. Los vínculos
funcionales que definen a un polimorfismo genético como candidato serían los
conocimientos preestablecidos que establecen una relación entre este
polimorfismo y los niveles de transcripción (ácido ribonucleico mensajero


33

[ARNm]) y/o expresión proteica y/o actividad funcional del producto del gen al
que pertenece.

El estudio farmacogenético ideal sería el que investigase polimorfismos con
repercusión funcional comprobada de un gen candidato. Sin embargo, no
siempre se dispone de la información completa que permita definir los
polimorfismos funcionales candidatos, ni de este tipo de información para todos
los polimorfismos genéticos conocidos de cierto gen candidato. Ante esta
ausencia de información experimental una alternativa la proporcionan las
actuales herramientas bioinformáticas como FastSNP (Yuan HY., et al. 2006)15,
Pupa-Suit (Conde L., et al. 2006) 16 o TAMAL (Hemminger BM., et al. 2006) 17
que proporcionan una estimación aproximada del efecto funcional putativo. Otra
forma de buscar polimorfismos funcionales putativos consiste en investigar
polimorfismos localizados en las regiones de los genes candidatos muy
conservadas en otras especies (Carlton VE., et al 2006) 18.

Otra opción, cuando no se dispone de la información necesaria para
considerar un polimorfismo como funcional probado o putativo, es la utilización
de tSNP. Los tSNP ofrecen una aproximación indirecta (a través del patrón de
desequilibrio de ligamiento entre los tSNP y los funcionales desconocidos) de la
variabilidad genética.

Recientemente, la estrategia de resecuenciación de genes candidatos ha
dado buenos resultados con la identificación de nuevos polimorfismos genéticos
con repercusión funcional directamente relacionados con variables de evaluación
fenotípica, ya sean farmacocinéticas (Rotger M, et al. 2007) 19 o clínicas Topol
EJ., Romeo S., et al. 2007) 20,21.

Además ha demostrado que el porcentaje de variabilidad explicada en las
variables de evaluación fenotípica aumenta a medida que aumenta el número de
polimorfismos funcionales analizados.

3.6.2.-ESTUDIOS DE GENERACIÓN DE NUEVAS HIPÓTESIS

La secuenciación del genoma humano (Lander ES., Venter JC., et al. 2001)
22,23
, la culminación de proyecto HapMap (International HapMap Consortium,
2003) 12-14 y el desarrollo de técnicas de genotipado de alto rendimiento (Fan JB.,
Gunderson KL., 2005/2006)24,25 han propiciado la aparición en los últimos 2 años
de una nueva modalidad de estudios genéticos. Se trata de los estudios de
asociación con cobertura genómica completa (Hirschhorn JN, y Wang WY et al.
2005)26,27. Son estudios en los cuales se selecciona un gran número de tSNP
(entre cien mil y un millón), en función de los patrones de desequilibrio de
ligamiento descritos por el proyecto HapMap, con el objetivo de ofrecer una


34

cobertura de la variabilidad genómica común (5%) existente en el ser humano
(fig. 3B). A diferencia de los estudios de genes candidatos, estos estudios
pretenden abarcar la variabilidad presente en el genoma completo para
descubrir nuevos genes candidatos o regiones genómicas candidatas generando
nuevas hipótesis cuya veracidad debe ser confirmada en los estudios de
replicación y cuya plausibilidad biológica ha de ser investigada.

Básicamente, su diseño consiste en elegir unos criterios fenotípicos según los
cuales clasificar la población de estudio en casos (afectados por cierta
enfermedad o los que reciben un fármaco) y controles (no afectados por la
enfermedad o los que reciben placebo), posteriormente genotipar ambos grupos
para los cien mil o un millón de tSNP y comparar las frecuencias alélicas y/o
genotípicas entre ambos.

Los tSNP que resulten más o menos frecuentes en los casos respecto a los
controles se definen como asociados al fenotipo investigado (a la variable de
evaluación fenotípica) y consecuentemente como polimorfismos candidatos.

Su localización en genes conocidos o regiones genómicas sin genes
conocidos hasta ahora permite a su vez postular nuevos genes o regiones
candidatos. Los estudios de asociación con cobertura genómica completa han
ofrecido muy buenos resultados en enfermedades oftalmológicas, oncológicas,
endocrinológicas, neurológicas, cardiovasculares e infecciosas (Fellay J, et al.
2007)28. No obstante, su aplicación en los estudios farmacogenéticos está
todavía en sus comienzos (Kelly P, y Warren LL, et al 2006/2007)29-31.

Estos estudios requieren muestras de tamaños considerables (unos 1.000
casos y otros tantos controles) que exigen la creación de grandes consorcios de
colaboración. Además, se necesita la aplicación de técnicas estadísticas de
ajuste para comparaciones múltiples para controlar los falsos positivos
resultantes del análisis de tan elevado número de SNP junto con técnicas de
ajuste por la estratificación de la población de estudio (Balding DJ, Gibbs JR et al
2006) 32,33.

3.7.-ESTUDIOS MIXTOS
La otra modalidad de estudios farmacogenéticos de reciente aparición son los estudios mixtos. Estos estudios


35

Figura 3. Tipos de estudios farmacogenéticos. Principales tipos de estudios farmacogenéticos: A) estudios de comprobación de
hipótesis o de genes candidatos y B) estudios de generación de nuevas hipótesis. Para más información, véase texto.

ofrecen una aproximación indirecta (a través del patrón de desequilibrio de
ligamiento entre los tSNP y los funcionales desconocidos) de la variabilidad
genética.

Recientemente, la estrategia de resecuenciación de genes candidatos ha
dado buenos resultados con la identificación de nuevos polimorfismos genéticos
con repercusión funcional directamente relacionados con variables de evaluación
fenotípica, ya sean farmacocinéticas (Rotger M., et al. 2007) 19 o clínicas
(Romeo S, y Lander ES, et al 2001/2007) 21,22.

Además ha demostrado que el porcentaje de variabilidad explicada en las
variables de evaluación fenotípica aumenta a medida que aumenta el número de
polimorfismos funcionales analizados.

3.7.1.-ESTUDIOS DE GENERACIÓN DE NUEVAS HIPÓTESIS

Hasta aquí se han descrito los diferentes tipos de estudios farmacogenéticos
que pretenden investigar la aportación de los factores genéticos a la variabilidad


36

fenotípica de distintos fármacos. No obstante, todos ellos poseen el
inconveniente de ser en mayor o menor medida una aproximación a la
complejidad de la variabilidad presente en el genoma humano, ya que utilizan
marcadores genéticos subrogados. Por lo tanto, la forma de estudiar los factores
genéticos en su conjunto se lograría con la secuenciación en paralelo del
genoma completo a nivel poblacional.

3.7.2.-PROYECTO DEL GENOMA HUMANO: SECUENCIACIÓN DEL
GENOMA COMPLETO

Desde la culminación del Proyecto Genoma Humano hasta la fecha, las
técnicas de secuenciación han mejorado su rendimiento y reducido
considerablemente su coste; aunque éste siga siendo prohibitivo pues ronda los
10 millones de dólares Bennett ST, Bentley DR, et al. 2005, 2006 36,37. Un
objetivo teórico a medio-largo plazo de la comunidad internacional es conseguir
la secuenciación de las 3 gigabases del genoma humano por 1.000 $ 38-41. Hasta
que el proyecto «Genoma Humano por 1.000 $» (Hutchison CA, et al 2007) 42
sea una realidad, tendremos que seguir utilizando las técnicas de genotipado de
alto rendimiento como los mejores marcadores subrogados de la variabilidad
genómica.

3.8.-APLICACIONES FARMACOGENÉTICAS ACTUALES

Aunque todavía es pronto para hablar de una verdadera medicina
personalizada en la que el fármaco más adecuado para cada paciente sea
determinado de manera prospectiva basándose en el perfil genético, existen
algunos ejemplos de aplicaciones de la farmacogenética en la práctica clínica.
Un ejemplo es el reconocimiento por parte de la Food and Drug Administration
(FDA) de que el perfil genético del paciente puede determinar la aparición de
efectos adversos a ciertos fármacos y, por tanto, esta información debe constar
en el etiquetado del producto. Éste es el caso de los fármacos antitumorales
irinotecán y 6-mercaptopurina y más recientemente, del anticoagulante warfarina
y del anticomicial carbamacepina.

Irinotecán es un fármaco muy eficaz para el tratamiento del cáncer de colon,
pero que presenta efectos adversos como neutropenia y diarrea grave. El
responsable de estos efectos adversos es un metabolito activo del irinotecán, el
SN-38, que es principalmente inactivado por la enzima UGT1A1. Un
polimorfismo en el promotor de esta enzima que define el alelo UGT1A1*28 está
asociado con una disminución de su actividad y con la aparición de los efectos
adversos (Innocenti F, et al 2004/2006) 43,44. Basándose en estos resultados, la
FDA aprobó indicar en la ficha técnica del producto que los individuos
homocigotos para el alelo UGT1A1*28 tienen mayor riesgo de sufrir neutropenia
y se recomienda empezar el tratamiento con una dosis menor.


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