Введение 

Фармакогенетика рассматривает носительство определенных генетических полиморфизмов, ассоциированных с пониженной или, напротив, с повышенной активностью продуктов данных генов, участвующих в процессах фармакокинетики и фармакодинамики, в качестве одной из основных причин индивидуальных особенностей фармакологического ответа на приём лекарственных средств (ЛС). Основной задачей фармакогенетики длительное время был поиск генетических маркеров, позволяющих предсказывать последствия применения ЛС. Несмотря на сложность задачи (поскольку на фармакологический ответ влияет множество внешних и внутренних факторов, процессы адаптации организма к данным факторам во времени, взаимодействие ЛС друг с другом и с нутриентами и т.д.), были найдены десятки полиморфизмов, определение которых уже сейчас может применяться для оптимизации лечения [3, 6, 10, 14].

Наиболее показательный «классический» пример фармакогенетики в действии – подбор безопасной начальной дозы антикоагулянта варфарина [2, 16]. Собранные научные данные в сочетании с математическим аппаратом позволили создать алгоритм, в котором учитывается целый ряд признаков. Среди них и генетические полиморфизмы нескольких генов, по которым оценивается индивидуальный уровень фармакокинетики и фармакодинамики, и факторы, указывающие на статус организма, и учитывается возможное взаимодействие ЛС при их сочетанном назначении. Применение генетического тестирования позволяет практикующим врачам уменьшить число случаев развития тяжелых побочных явлений при приёме варфарина. Однако, к сожалению, вариабельность фармакологического ответа при приёме большинства ЛС обусловливается большим числом факторов, и создание работоспособного алгоритма контроля над фармакологическим ответом для многих препаратов пока невозможен, несмотря на большую потребность в индивидуализации лечения.

С момента возникновения представлений о генетической природе вариабельности лекарственного ответа и на протяжении нескольких последующих десятилетий система клинических исследований (КИ) ЛС и фармакогенетика развивались независимо друг от друга, не имея общих точек соприкосновения. Однако появление в последнее время ряда научных публикаций, а также разработка соответствующих рекомендаций и указаний, свидетельствует о начале взаимодействия. Возможно, что уже в скором времени ни одно КИ не сможет проводиться без привлечения генетической информации. Использование фармакогенетической информации при КИ может иметь большое распространение, поскольку разработки сложного алгоритма интерпретации данных, полученных при генетическом тестировании, здесь не требуется. Дело в том, что задачи персонализированной терапии отличаются от задач КИ: одно дело предсказать возможность развития побочных явлений или эффективность лечения у конкретного пациента, по многим параметрам отличающегося от других лиц, например, по предрасположенности к развитию определенных побочных явлений, и совсем другое подобрать выборку участников КИ, близкую по определенным генетическим свойствам.

Однако после подтверждения эффективности и безопасности исследуемого ЛС начинается этап более масштабных КИ с привлечением более широкого круга лиц. При этом возникает вопрос, будет ли препарат в той же степени проявлять свою активность и окажется ли он так же безопасным на генетически разнородной популяции пациентов. Для решения этой задачи понадобятся дополнительные исследования, которые являются ничем иным, как включение знаний и опыта фармакогенетики в КИ. На выходе такого исследования не обязательно должен появиться алгоритм учёта генетических факторов в назначении лечащего врача, но сам факт подобных исследований должен обеспечивать безопасность генетически разнородного населения. Это предполагает, что исследователи должны хорошо представлять себе метаболизм и действие исследуемого ЛС и знать, какие генетические факторы могут повлиять на фармакологический ответ.

Оценка генетических факторов при клинических исследованиях 

Известно, что на стадии доклинических исследований генетике модельных животных отводится большая роль. Как правило, для этого используют генетически однородные инбредные линии, полученные путём многократных близкородственных скрещиваний. Разумеется, подтвердить эффективность нового препарата на людях в рамках II фазы КИ в условиях ограниченного числа добровольцев часто возможно только при тщательном отборе участников КИ. Не менее чем «внешние» показатели (возраст, рост, индекс массы тела и т.д.), важен отбор пациентов, обладающих сходным восприятием испытуемого препарата [1]. Включение генетических факторов в критерии отбора участников КИ позволит снизить уровень межиндивидуальной вариабельности фармакологического ответа, и появится возможность получить более ёмкую информацию об эффективности и безопасности ЛС на небольшой выборке [9].

Для каждого препарата «набор» определяемых генов будет зависеть от особенностей метаболизма, путей выведения и механизма действия препарата, но круг полиморфизмов, в принципе, совпадает с перечнем генетических маркеров, для которых собрана доказательная база в рамках фармакогенетических исследований [1]. Среди них большое значение имеет полиморфизм генов изоферментов цитохрома Р-450, УДФ-глюкуронозилтрансфераз, N-ацетилтрансферазы-2, некоторых метилтрансфераз, транспортеров ЛС (гликопротеин-Р и др.) [1]. Следует также обратить внимание на гены кодирующие молекулы-мишени ЛС (рецепторы, ферменты, ионные каналы), белки, участвующие в определенных патологических процессах (факторы свертывания крови, аполипопротеины, гены системы HLA и т.д.), против которых направлено исследуемое ЛС [1]. Генетические анализы на современном уровне проводятся быстро и дают надежные результаты, действительные в течение всей жизни.

Известно, что фармакокинетические процессы более предсказуемы, чем фармакодинамические, поэтому в клинической практике чаще применяются фармакогенетические тесты, определяющие индивидуальный уровень именно фармакокинетики [9, 15]. Во-первых, её легко установить и/или проверить прямыми количественными измерениями. Во-вторых, изменения активности ферментов, как правило, схожим образом касаются ряда субстратов. Определение хорошо известных исследователям аллельных вариантов (например, CYP2C9*2, CYP2C9*3, CYP2C19*17, CYP2D6*4 и др.) может применяться при изучении многих субстратов [1, 9, 15].

Напротив, фармакодинамические процессы менее предсказуемы, индивидуальны по отношению к определенным ЛС; особенности клинических эффектов их полиморфизмов более сложны и разнообразны, к тому же часто изменчивы во времени. Тем не менее, влияние полиморфизмов молекул-мишеней может быть очень значительными (например, зависимость варфарина от полиморфизма VKORC1), и их изучение необходимо [1, 2].

Генетическое тестирование можно дополнять и фармакокинетическими исследованиями, например, применяя фенотипирование, заключающееся в измерении метаболического отношения в крови при приёме маркерного субстрата.

Исследования генетических факторов приняты во многих странах. В США фармакогенетический подход регламентирован руководством «Guidance for Industry: Clinical Pharmacogenomics: Premarket Evalution in Early-Phase Clinical Studies and Recommendation for Labeling» FDA [9], в Евросоюзе приняты такие рекомендации как «Reflection Paper on Pharmacogenomic Samples, Testing and Data Handling» и др. [12, 13]. Опубликовано руководство в рамках конференций по гармонизации «Guidance for Industry. E16 Biomarkers Related to Drug or Biotechnology Product Development: Context, Structure, and Format of Qualification Submissions» [8].

В России в 2009 г. были изданы «Рекомендации для фармацевтических компаний по изучению биотрансформации и транспортёров новых лекарственных средств», в которых указывается на необходимость учёта генетических факторов [5]. Однако для активного взаимодействия фармакогенетического опыта и КИ этого, явно, недостаточно.

Взаимодействие фармакогенетических и клинических исследований в США и Европе 

США обладает значительным опытом проведения фармакогенетических исследований и использования полученной информации. В Руководстве FDA приведены следующие цели их проведения в процессе КИ [9]:

Цель генетического тестирования при КИ различается в зависимости от стадии изучения нового препарата. На начальном этапе отбирают участников с наиболее распространенным генотипом (например, в исследования не включают пациентов, относящихся к «медленным» или «быстрым метаболизаторам»). В последние фазы КИ возможно включение участников со значительными генетически детерминированными отклонениями фармакологического ответа.

На I и II фазе КИ по генетическому признаку отбирают следующие группы участников КИ [9]:

В руководящих документах Евросоюза также рассмотрен ряд принципиальных моментов, связанных с применяемостью генетической диагностики [12, 13]. Предполагается, что фармакогенетические исследования необходимы для оценки фармакокинетики нового ЛС в том случае, если в основных путях метаболизма или в транспортировке фармакологически активных соединений ЛС и/или их активных либо токсичных метаболитов участвуют белки, активность которых зависит от генетических полиморфизмов. То есть, разумеется, чтобы запланировать определение генетических полиморфизмов, исследователь должен хорошо представлять себе фармакокинетические и фармакодинамические процессы, в которых участвует новое ЛС. Если молекулярные механизмы недостаточно известны, тогда необходимо привлекать генетические подходы в том случае, если есть необъяснимая вариабельность фармакокинетических параметров. При этом не исключено, что может понадобиться поиск новых фармакогенетических факторов [13]. Постепенно, по мере снижения цены секвенирования, становится возможным секвенировать полиморфные участки, что может особенно пригодиться при поиске новых значимых полиморфизмов. Если выявлены необъяснимые изменения фармакокинетики, образцы биологического материала, содержащего ДНК, собирают и хранят для дальнейшей работы.

В документах Евросоюза определено, что если генотип прогнозируемо чётко влияет на показатели фармакокинетики, эффективности и/или безопасности, то привлечение генетической информации должно осуществляться на всех фазах КИ [12, 13]. В таком случае собранная обширная информация может стать основой для разработки фармакогенетических рекомендаций. Предполагается, что вся необходимая фармакогенетическая информация должна быть собрана к концу III фазы КИ. По результатам исследования должна быть дана оценка клинических последствий генетических различий с применением статистических данных.

Учёт генетических факторов в клинических исследованиях: Российский опыт 

В Российской Федерации проводится большое количество международных КИ, в том числе с забором генетического материала и проведением фармакогенетического тестирования. Однако анализ фармакогенетической информации носит вторичный характер, генотипирование проводится на добровольной основе, и участники КИ могут от него отказаться, при этом оставаясь включенными в работу. В отечественных КИ на начальных стадиях, как правило, генетическая информация не учитывается, «обогащения» участников не производится, а фармакогенетические исследования осуществляются обычно в поздние фазы КИ, что пока характерно и для общемировой практики.

В 2009 г. в России были опубликованы «Рекомендации для фармацевтических компаний по изучению биотрансформации и транспортёров новых лекарственных средств: дизайн исследований, анализ данных и внесение информации в инструкции по применению». В рекомендациях по поводу привлечения генетической информации указано только следующее: «Определение у участников исследования in vivo генетических полиморфизмов ферментов, участвующих в биотрансформации, желательно при исследовании изоферментов цитохрома Р-450 CYP2D6, CYP2C19 и CYP2C9» [5].

В вышедшей примерно в то же время брошюре «Оценка биоэквивалентности лекарственных средств. Методические указания» предлагается проведение генотипирования в том случае, если известно, что исследуемое ЛС подвергается биотрансформации, контролируемой генетически полиморфными изоферментами цитохрома Р-450 (CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6), с целью исключения участия в исследовании лиц с генотипами «медленного» и «быстрого» метаболизма [4].

В обеих отечественных работах, носящих рекомендательный характер, лишь привлекается внимание к проблеме, однако подробные детали взаимодействия фармакогенетических и клинических исследований отсутствуют. Не описаны также стратегии, которые можно применять в КИ на основании генетического тестирования.

Однако, КИ, опорным пунктом которых является фармакогенетическое тестирование, несомненно, представляют не только научный интерес, но и практическую пользу. Хорошей иллюстрацией этого является мультицентровое клиническое исследование III фазы, целью которого являлось изучение эффективности тиотропия бромида в качестве альтернативы длительно действующим бета2-агонистам у пациентов с бронхиальной астмой, гомозиготных по 16Arg/Arg гена ADRB2 [7]. В основу этого исследования была положена концепция о том, что замена одной из аминокислот (Arg16Gly) в структуре бета2-адренорецептора обусловливают более тяжёлое течение заболевания, приводит к снижению терапевтического ответа и ускорению процессов десенситизации рецепторов при назначении бета2-агонистов. Именно поэтому у таких пациентов применение М-холинолитиков может внести дополнительный вклад в достижение контроля над симптомами бронхиальной астмы. Целью исследования являлось сравнение эффективности и безопасности тиотропия бромида с салметеролом и плацебо у пациентов со среднетяжелой неконтролируемой бронхиальной астмы с генотипом 16Arg/Arg ADRB2. Было скринировано 4225 пациентов с бронхиальной астмой, у которых был взят буккальный соскоб для проведения генотипирования. 715 (16,9%) пациентов с бронхиальной астмой являлись гомозиготами 16Arg/Arg гена ADRB2, из них 388 пациента были рандомизированы на 3 группы: принимающих тиотропия бромид 5 мкг, принимающих салметерол 50 мкг 2 раза в сутки через дозированный аэрозольный ингалятор в сравнении и группа плацебо. Все пациенты продолжали использовать ингаляционные глюкокортикоиды. Длительность исследования составила 16 недель. Было показано, что тиотропия бромид, как и салметерол, значительно улучшают функцию лёгких по сравнению с плацебо у пациентов с персистирующей бронхиальной астмой, не контролируемой ингаляционными глюкокортикоидами, и имеющим гомозиготный генотип 16Arg/Arg гена ADRB2. Было также показано, что генетически обусловленная вариабельность действия не сильно отражается на эффективности и безопасности лечения, что и требуется от фармакогенетической составляющей КИ [7].

Стратегии привлечения генетической информации в клинические исследования 

При проведении фармакогенетических исследований в рамках КИ возможно применение ряда стратегий: дизайн КИ основанный на генетическом тестировании, стратегия «обогащение» популяции участников КИ, дизайн с рандомизацией всех подгрупп [11].

Дизайн КИ основанный на генетическом тестировании предполагает рандомизацию участников КИ на две группы, в одной из которых лечение корректируется на основании генетического тестирования, тогда как во второй группе применяется лечение без учёта генетических факторов. Такой подход позволяет оценить влияние полиморфизма генов на клинический ответ и сделать вывод о том, нуждается ли данное ЛС в особых рекомендациях, сообразно с генотипом пациента [11]. Если необходимости в учёте генетических факторов в процессе лечения нет, то это очень хороший результат для данного ЛС, поскольку препарат можно применять, не оглядываясь на генетический статус больного. Если же генетические факторы сильно влияют на эффективность и безопасность, то, возможно, необходимо внесение фармакогенетической информации в инструкцию по данному ЛС.

Стратегия «обогащения» популяции участников КИ позволяет на относительно небольшой группе пациентов продемонстрировать эффективность ЛС, «выключив» генетическое разнообразие [11]. Такой подход может применяться почти на всём протяжении КИ, с I по III фазу. Сначала отбирают преимущественно гомозиготных носителей дикого типа, обладателей наиболее распространенного генотипа. Это не всегда возможно, но во всяком случае следует избегать носительства полиморфизмов, ассоциированных с измененным состоянием функционирования белковых продуктов соответствующих генов. На поздних этапах КИ стратегию «обогащения» можно использовать для отбора участников КИ, наоборот, имеющих генетически детерминированные отклонения процессов фармакокинетики и/или фармакодинамики изучаемого ЛС, и на таких выборках можно отрабатывать дозирование ЛС для определенных индивидуумов в зависимости от их генотипа.

Дизайн клинических исследований, включающий стратегию «обогащения» популяции участников, предполагает следующие этапы [11]:

Применение тестирования фармакогенетических маркеров для «спасения» лекарственных средств 

Иногда знания, полученные в ходе фармакогенетических исследований, применяются для «спасения» ЛС, ранее забракованных в ходе КИ. Так, на III фазе КИ перорального антикоагулянта ксимелагатрана, являющегося сильным конкурентным обратимым прямым ингибитором альфа-тромбина, конвертирующего превращение фибриногена в фибрин, были обнаружены явления гепатотоксичности иммунологической природы. Вследствие этого, III фазу КИ препарат не прошёл и не был зарегистрирован. Однако дальнейшие фармакогенетические исследования позволили установить, что гепатотоксичность ксимелагатрана связана с генетическими особенностями пациентов, в частности, с полиморфизмом генов одного из компонентов главного комплекса гистосовместимости. Таким образом, сам препарат может применяться, если исключить его назначение для определенных когорт пациентов или скорректировать их лечение согласно индивидуальным генетическим особенностям.

Заключение

По мере расширения области знаний, связанных с генетическим полиморфизмом человека мы порой получаем массивы достаточно противоречивой информации, применять которую на практике в настоящее время достаточно сложно [3, 17]. Алгоритмов для использования фармакогенетических знаний при лечении относительно немного, хотя их число постоянно увеличивается. В то же время отсутствие (или наличие) у ЛС явной вариабельности фармакологического ответа, ассоциированного с генетическим полиморфизмом, представляет собой самостоятельное ценное знание, которое необходимо установить к окончанию КИ.

С помощью фармакогенетического тестирования можно на начальных этапах клинических исследований исключить из опытной группы добровольцев и/или пациентов, в значительной степени отличающихся по фармакокинетическим и фармакодинамическим показателям от среднестатистического уровня, характерного для данной целевой группы. На поздних фазах КИ, наоборот, возможно включение в опытные группы пациентов именно с генетически обусловленными «отклонениями» показателей метаболизма, транспорта активных компонентов препарата и/или активных метаболитов, изменениями должного фармакодинамического эффекта. КИ с привлечением фармакогенетических знаний могут иметь различный дизайн, и эти работы позволяют расширить понятия эффективности и безопасности изучаемого ЛС, в ряде случаев внести полученную информацию в инструкцию по применению ЛС. Фармакогенетика и КИ ЛС могут развиваться в тесном сотрудничестве, взаимно обогащая друг друга.

Литература