Syllabus PAOK-cursus Klinisch Chemie en Laboratoriumgeneeskunde

Transcriptie

1 Syllabus PAOK-cursus Klinisch Chemie en Laboratoriumgeneeskunde Farmacogenetica en wat zult u er aan hebben? Nederlandse Vereniging voor Klinische Chemie en Laboratoriumgeneeskunde Donderdag 13 maart 2008 Oceanium Diergaarde Blijdorp Rotterdam

2 Sponsoren Dit PAOKC symposium Farmacogenetica wordt mede mogelijk gemaakt doorbijdragen van de onderstaande sponsoren: Platinum sponsor: Roche Diagnostics Nederland Overige sponsoren: Luminex Applied Biosystems Isogen 2

3 Programma Koffie en inschrijving Opening Dr. R.H.N. van Schaik Voorzitter van de Organisatiecommissie OCHTENDPROGRAMMA Voorzitter: Prof.dr. W.W. van Solinge Inleiding Farmacogenetica: over het wat, hoe en waarom Dr. R.H.N. van Schaik Cytochroom P450 polymorfismen in de psychiatrie Dr. J. van der Weide Pauze De rol van DPD varianten bij behandeling met 5-FU Dr. A.B.P. van Kuilenburg Reumatologie & methotrexaat: multi-genen analyse Prof.dr. H.J. Guchelaar Lunch MIDDAGPROGRAMMA Voorzitter: Dr. J.W.P.H. Soons Borstkanker & Tamoxifen: ene rol voor CYP2D6 Dr. D.A. Flockhart Anti-stolling: dosering op CYP2C9 en VKORC1 genotype Dr. T. Schalekamp Pauze Farmacogenetica en niertransplantaties: een rol voor CYP3A5? Dr. D.A. Hesslink Implementatie farmacogenetica in de patiëntendiagnostiek Dr. V.H.M. Deneer Afsluiting en borrel 3

4 Sprekers Dr. R.H.N. van Schaik Klinisch Chemicus, Afd. Klinische Chemie Erasmus MC, Rotterdam Dr. J. van der Weide Klinisch Chemicus, Klinisch Chemisch Laboratorium St. Jansdal Ziekenhuis, Harderwijk Dr. A.B.P. van Kuilenburg Klinisch Biochemisch Geneticus, Laboratorium voor Genetische metabole ziekten Afd. Klinische Chemie Academisch Medisch Centrum, Amsterdam Prof. H.J. Guchelaar Klinisch Farmacoloog, Afd. Klinische Farmacologie & Toxicologie Leids Universiteit Medisch Centrum Prof. D.A. Flockart MD, Division of Clinical Pharmacology Indiana University School of Medicine, Indiana, USA Dr. T. Skaar Director Pharmacogenetics Core Lab Indiana University School of Medicine, Indiana, USA Dr. T. Schalekamp Openbaar Apotheker, Afd. Farmacoepidemiologie en farmacothereapie Universitair Medisch Centrum, Utrecht Dr. D.A. Hesselink Arts/Internist in opleiding, Afd. Interne Geneeskunde Erasmus MC, Rotterdam Dr. V.H.M. Deneer Ziekenhuisapotheker en Klinisch Farmacoloog, Apotheek St. Antonius Ziekenhuis, Nieuwegein 4

5 Organisatie Georganiseerd namens de regio Rotterdam: Dr. R.H.N. van Schaik Prof. W.W. van Solinge Dr. J.W.P.H. Soons Dr. J. van der Weide Erasmus MC Rotterdam Universitair Medisch Centrum Utrecht Sint Annaziekenhuis St. Jansdal Ziekenhuis Harderwijk Namens de PAOKC-commissie van de NVKC: Dr. H. Kemperman Universitair Medisch Centrum Utrecht 5

6 Inhoud Pag. Inleiding farmacogenetica: over het wat, hoe en waarom 7 Dr. R.H.N. van Schaik Cytochroom P450 polymorfismen in de psychiatrie 14 Dr. J.van der Weide Dihydropyrimidine dehydrogenase deficiëntie en toxiciteit 18 Van 5-fluorouracil Dr. A.B.P. van Kuilenburg A clinical pharmacogenetic model to predict the efficacy of 22 methotrexate monotherapy in recent-onset rheumatoid arthritis Prof. H.J. Guchelaar Pharmacogenetics of CYP2D6 and Tamoxifen 26 Prof. D.A. Flockaert / Dr. T. Skaar Anti-stolling: de rol van het CYP2C9 en VKORC1 genotype Dr. T. Schalekamp Farmacogenetica en niertransplantaties: een rol voor CYP3A5? Dr. D.A. Hesslink Implementatie farmacogenetica in de patiëntendiagnostiek Dr. V.H.M. Deneer

7 INLEIDING FARMACOGENETICA: OVER HET WAT, HOE EN WAAROM R.H.N. van Schaik, klinisch chemicus Inleiding Bij de behandeling van ziekten met bepaalde geneesmiddelen kan de variatie van persoon tot persoon in het vermogen om geneesmiddelen om te zetten een mogelijk probleem in de hedendaagse geneeskunde. De optimale dosering van een geneesmiddel is immers bepaald door in een patiëntengroep de relatie tussen dosis en effectiviteit enerzijds, en de relatie tussen dosis en bijwerkingen anderzijds te bestuderen. Hieruit komt per definitie een gemiddelde dosering. Echter, er zijn aangeboren (genetische) verschillen tussen individuen die ervoor zorgen dat de veronderstelde lineaire relatie tussen dosis, plasmaspiegel en effect, niet opgaat. Het gaat hierbij in de regel niet om enkele individuen waarbij zeldzame mutaties worden gevonden, maar om genetische polymorfismen: DNA varianten die in >1% van de bevolking voorkomen. Deze genetische varianten zijn met name bekend voor de geneesmiddel metaboliserende enzymen in de lever, maar kunnen ook liggen in transporter-eiwitten, receptoren en transcriptiefactoren. Fig 1. Interindividuele variatie in geneesmiddel metabolisme kan aanleiding geven tot toxiciteit of suboptimale behandeling. Met betrekking tot klinische toepassing staat met name de genetische variatie op het gebied van metaboliserende enzymen sterk in de belangstelling. Reeds in 1962 werd beschreven dat het metabolisme van isoniazide, een middel dat gebruikt wordt bij de bestrijding van TBC, de bevolking verdeeld was in trage acetyleerders en snelle 7

8 acetyleerders (verhouding 40-60%). Met name de trage acetyleerders hadden last van toxiciteit. De duidelijke bi-modale verdeling van acetyleringsactiviteit bleek te kunnen worden verklaard door een genetische variant van het N-acetyl transfersase 2 (NAT2). Een ander voorbeeld is het cytochroom P450 enzym CYP2D6: 5-10% van de blanke bevolking is deficiënt voor dit enzym op basis van overerving van 2 inactieve CYP2D6 allelen. Ongeveer 25% van alle geneesmiddelen wordt in meer of mindere mate gemetaboliseerd door dit enzym, zodat de impact op het juist voorschrijven van geneesmiddelen groot kan zijn. Het betreft hier o.a. antidepressiva, antipsychotica, betablokkers en tamoxifen. Fig 2. Enkele substraten van CYP2D6 Het verklaren of zelfs voorspellen van de activiteit in enzymen die betrokken zijn bij geneesmiddelafbraak lijkt momenteel sterk toe te nemen. Dit mede gezien het beschikbaar komen van meer kennis, maar zeker ook door het toegankelijker worden van de genetische analyses zelf, waardoor een toepassing in de dagelijkse praktijk snel naderbij komt. Op dit moment wordt er hard gewerkt aan de klinische implementatie van farmacogenetica. Wanneer is het zinnig dit aan te vragen? Hoe worden deze DNA varianten bepaald, welke varianten zou je in de regel dienen te bepalen, en wat zijn de valkuilen bij deze vorm van diagnostiek? Hoe zou er gerapporteerd moeten worden, en 8

9 wat voor interpretatie zou moeten worden meegegeven? In de huidige cursus zal de stand van zaken betreffende deze onderwerpen worden behandeld. TPMT Een klassiek voorbeeld van farmacogenetica is het thiopurine methyltransferase (TPMT). Dit enzym is betrokken bij het metabolisme van 6-mercaptopurine (wordt gebruikt bij de behandeling van acute lymfatische leukemie) en azathioprine (gebruikt in dermatologie en bij de behandeling van de ziekte van Crohn). Fig. 3. Metabolisme van azathioprine en 6-mercaptopurine, en de plaatst van het TPMT hierin (links) en de TPMT activiteitsverdeling in de bevolking (Weinshilbaum et al DMD 2001; 29: ) Bij een deficiëntie in de TPMT activiteit wordt er teveel van het 6-mercaptopurine omgezet naar 6-TGN, de actieve en toxische component, waardoor ernstige hematologische toxiciteit optreed die dodelijk kan zijn. Ongeveer 0.3% van de bevolking is deficiënt voor TPMT, terwijl 11% een verlaagde enzymactiviteit heeft. Deze verdeling in de bevolking blijkt in sterke mate veroorzaakt te worden door een drietal genetische polymorfismen: 238G>C, 460G>A en 719A>G. Zo correspondeert bijvoorbeeld de aanwezigheid van een C nucleotide (in plaats van het normaliter gevonden G nucleotide) op positie 238 van het TPMT gen met een instabiel enzym en dus lagere activiteit. Dit variant allel heeft de specificatie TPMT*2 gekregen. Zo geeft 719G het TPMT*3C allel en de combinatie 460A, 719G het TMPT*3A allel, beiden coderend voor instabiel enzym en dus lagere enzymactiviteit. Het allel dat het meest voorkomt in de bevolking, en in de regel correspondeert met normale activiteit, wordt aangeduid met TPMT*1 allel. 9

10 Fig. 4. De meest voorkomende TPMT variant allelen Het is gebleken dat er voor TMPT een sterke vertaling van genotype naar fenotype is: de 11% TPMT intermediaire metaboliseerders blijken voornamelijk 1 actief en 1 inactief allel te bezitten (heterozygoot zijn), terwijl de TPMT deficiënte patiënten 2 inactieve allelen hebben (homozygoot variant zijn). Omdat het mogelijk is om het genotype voor TPMT van te voren vast te stellen door analyse van genomisch DNA uit witte bloedcellen, is het mogelijk een goede voorspelling te doen of iemand een normale, intermediaire of trage metaboliseerder is. Behandeling kan hierop worden aangepast: TPMT deficiënte patiënten zijn in het verleden effectief behandeld met 10-15% van de standaard dosering 6-mercaptopurine. Anderzijds kan farmacogenetica natuurlijk ook worden gebruikt om (onbegrepen) toxiciteit te verklaren, waardoor gericht ingrijpen kan worden ondersteund, of om patiënten te identificeren die beter in de gaten gehouden moeten worden. Bij genetisch testen op het TPMT*2, *3A en *3C allel wordt een kans op toxiciteit verwacht van 7% indien er TPMT*1/*1 wordt gevonden, 35% bij TPMT intermediaire metaboliseerders (1 actief en 1 inactief allel) en 100% bij TPMT trage metaboliseerders. Ondanks het feit dat het mechanisme van TPMT deficiëntie reeds lang bekend is, zien we pas de afgelopen jaren een toename van 10

11 aanvragen voor genetische analyse van het TPMT gen in verband met 6-mercaptopurine en azathioprine therapie. Blijkbaar is nu pas de genetica dusdanig geaccepteerde ontwikkeld dat het zijn weg vindt in de toepassing voor patiënten. Andere bepalingen: CYP2D6, CYP2C9, CYP3A5, DPD Het principe zoals geschetst voor TPMT geldt ook voor andere analyses. De belangrijkste ontwikkelingen liggen hierbij bij de enzymen van het P450 systeem. Zo is CYP2D6 afwezig in 5-10% van de bevolking, terwijl 25% van alle geneesmiddelen lijken toepassingen in de psychiatrie (bijdrage Dr. J. van der Weide) en de oncologie (bijdrage Prof Flockhart/Dr Skaar) actueel. Voor de juiste dosering van antistollingsmiddelen lijkt een toepassing te bestaan voor genotypering van CYP2C9 en het VKORC1 (bijdrage Dr. T. Schalekamp). De behandeling van reumatoïde artritis met behulp van methotrexaat lijkt verbeterd te kunnen worden met genetische analyses (bijdrage Prof Guchelaar) en bij de behandeling van darmkanker met 5FU komt de genetische analyse van het DPD gen regelmatig terug in de literatuur. Ook in de transplantatie zijn er correlaties gevonden tussen genetische polymorfismen en spiegels van immunosuppressiva op een standaard dosering, en het is de vraag of dit klinisch van belang blijkt te zijn (presentatie Dr Hesselink). Bovenstaande voorbeelden zijn niet de enige toepassingen van farmacogenetica, maar zijn op dit moment wel de analyses die het meest in de belangstelling staan, en die mogelijk binnenkort ene vervolg zullen krijgen in de reguliere diagnostiek. Laboratorium-aspecten Het klinisch chemisch laboratorium kan genetische analyses uitvoeren om farmacotherapie te ondersteunen. De analyses zijn gericht op het vaststellen van redelijk frequent voorkomende genetische polymorfismen, waarvan de klinische consequentie bekend is. Van belang hierbij is, net als bij de reguliere bepalingen, dat afdoende maatregelen zijn getroffen om kwaliteit te waarborgen. In de regel houdt dit in dat gevalideerde methoden worden gebruikt, dat er positieve en negatieve controles worden meegenomen en dat er wordt geparticipeerd in een kwaliteitsrondzendingen. Toch hangt er aan genetica een zwaarder belang dan aan de reguliere diagnostiek. Enerzijds komt dit doordat in de regel een genetische analyse maar eenmaal in het leven wordt gedaan, en dat de gevolgen van een uitslag ook navenant lang doorwerken. Anderzijds is de 11

12 meeste regelgeving in de genetica ontstaan wanneer het ging om genetische aandoeningen, en dus de belasting voor patiënt en familie groot waren. Het veld zelf zal moeten bepalen wat een juiste benadering is ten aanzien van farmacogenetisch testen, en er zijn diverse richtlijnen in ontwikkeling gepubliceerd (NACB, OECD). Toch geven ook die richtlijnen geen antwoord op de simpele vragen: wanneer testen? Wat testen? Hoe interpreteren? Welke kwaliteitscontroles gebruiken? De analyse zelf kan in duplo worden uitgevoerd, maar wat als een bepaalde variant specifiek door één bepaalde techniek genist wordt? Oftewel: wat mag het foutpercentage zijn? Dit is lang niet duidelijk, en dit percentage zal van toepassing tot toepassing verschillen, afhankelijk van de impact van de veranderde behandeling op basis van de analyse verkregen resultaten. In het Erasmus MC wordt momenteel alle patiëntendiagnostiek met twee verschillende bepalingsmethoden uitgevoerd. Deze benadering heeft ongeveer 1-2% discrepante genotyperingen opgeleverd, waarbij één van de twee technieken een bepaald variant allel had gemist. Ook afspraken over welke variant allelen geanalyseerd dienen te worden zijn van belang. Immers, bij het niet vinden van een genetisch polymorfisme volgt de uitslag *1/*1. De waarde van deze uitslag zal anders zijn bij analyse op aanwezigheid van 1 genetisch polymorfisme of bijvoorbeeld 12: de kans dat een patiënt alsnog een trage metaboliseerder blijkt op basis van zijn of haar genotype is kleiner bij analyse van meer genetische polymorfismen. Voor de rapportage zijn er richtlijnen verschenen, die aangeven dat zowel de directe laboratorium uitslag (TPMT 719GG), de genetische conclusie hiervan (TPMT*3C/*3C) alsook de interpretatie (trage metaboliseerder voor 6-mercaptopurine en azathioprine) dient te worden gegeven. Rol van de apotheek De apotheek kan een belangrijke rol bij de afweging of er farmacogenetisch getest gaat worden. In principe zijn redenen om te testen meestal ingegeven door onverwachte toxiciteit of ineffectiviteit, factoren die ook een andere oorzaak kunnen hebben zoals comedicatie. En wanneer er dan uiteindelijk een genotype, een conclusie en een interpretatie vanuit het laboratorium beschikbaar is, blijkt dat er rekening gehouden 12

13 dient te worden met het specifieke geneesmiddel dat iemand krijgt: een CYP2D6 trage metaboliseerder kan toch CYP2D6 geneesmiddelen in een standaard dosis nodig hebben omdat dat specifieke geneesmiddel maar voor een gedeelte afhankelijk is van afbraak via CYP2D6. Voor de interpretatie en vervolg is samenwerking met de apotheek van groot belang, temeer daar dosisaanpassingen het terrein van de apotheker zijn. Het KNMP/WinAp is een initiatief gestart waarbij een groep van experts per geneesmiddel bekijkt of de dosering van een specifiek geneesmiddel moet worden aangepast op basis van het genotype (presentatie Dr. Deneer). Op deze wijze komt belangrijke informatie over het belang van genotype per geneesmiddel landelijk en uniform beschikbaar. Meer dan genetica Zoals in de inleiding reeds genoemd kan genetische variatie ook een rol spelen in de activiteit van transporteiwitten of gevoeligheid van receptoren. Deze aspecten worden momenteel druk onderzocht op klinische relevantie. Maar natuurlijk is farmacogenetica niet zaligmakend. Er zijn en blijven andere factoren die een rol spelen bij toxiciteit en ineffectiviteit., zoals co-medicatie en omgevingsinvloeden. Punt is niet dat farmacogenetica het antwoord op alle problemen zou moeten zijn, maar dat farmacogenetica tot nu toe onvoldoende benut lijkt te worden als hulpmiddel bij het verzorgen van geneesmiddeltherapie op maat. Referenties 1. Evans WE and Relling MV. Pharmacogenomics: translating functional genomics into rationale therapeutics. Science 1999; 286: Evans WE. Pharmacogentics of thiopurine S-methyltransferase and thiopurine therapy 2004 TDM 26: Eichelbaum M, Ingelman-Sundberg M, Evans WE. Pharmacogenomics and individualized drug therapy. Ann Rev Med 2006; 57: Ingelman-Sundberg M, Sim SC, Gomez A, Rodriguez-Antona C. Influence of cytochrome P450 polymorphsism on drug therapies: Pharmacogenetics, pharmacoepigenetic and clinical aspects. Clin Pharmacol Ther 2007; 116:

14 CYTOCHROOM P450 POLYMORFISMEN IN DE PSYCHIATRIE J. van der Weide, klinisch chemicus Behandeling met antidepressiva en antipsychotica wordt gekenmerkt door grote individuele verschillen in benodigde dosis en respons. Een belangrijke oorzaak hiervoor zijn de individuele verschillen in metabole capaciteit, die worden veroorzaakt door verschillen in activiteit van cytochroom P450 (CYP) enzymen. Voor het metabolisme van psychofarmaca zijn vooral CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6 en CYP3A4 van belang. De activiteit van deze enzymen wordt zowel bepaald door endogene factoren zoals leeftijd, geslacht, morbiditeit en genetische samenstelling, als exogene factoren zoals co-medicatie, voedsel en rookgewoonten. Genetische factoren Het voorkomen van gen polymorfismen bepaalt in belangrijke mate de individuele verschillen in CYP activiteit. Dit houdt in dat er fenotypen in een populatie voorkomen waarbij CYP activiteit in meer of mindere mate aanwezig is, doordat er verschillende allelen van het gen zijn. Naast het wildtype allel, zijn er nul mutaties, waarbij een deficiënt enzym wordt gevormd, mutaties waarbij een deels functioneel enzym wordt gevormd, en gen amplificaties, waarbij meerdere kopieën van het gen resulteren in een toename van de totale hoeveelheid actief enzym. Hoewel de meeste CYP enzymen polymorfisme vertonen, zijn er tot op heden alleen klinisch relevante polymorfismen van CYP2C9, CYP2C19 en CYP2D6 gevonden. Van CYP2D6 zijn intussen meer dan 90 polymorfismen aangetoond die in meer of mindere mate een klinisch relevante betekenis hebben voor het metabolisme van psychofarmaca ( en is er een duidelijk verband aangetoond tussen het genotype en de metabole ratio (MR) van psychofarmaca. Op basis van de verschillende genotypen kan traditioneel onderscheid worden gemaakt in langzame metaboliseerders (PM), die geen functionele allelen bezitten, intermediaire metaboliseerders (IM), die één deficiënt allel of twee deelsfunctionele allelen bezitten, normale metaboliseerders (EM), die één functioneel allel en één deels of volledig functioneel allel bezitten en snelle metaboliseerders (UM), die een meervoud van functionele genkopieën bezitten. 14

15 Veel psychofarmaca hebben een relatief smal therapeutisch venster, waarbij bijwerkingen al kunnen optreden bij nauwelijks verhoogde concentraties. De therapeutische activiteit en bijwerkingen van een psychofarmacon worden dus in belangrijke mate beïnvloed door het genotype van het metaboliserende enzym. Van langzame metaboliseerders is aangetoond dat ze meer psychofarmaca gerelateerde bijwerkingen hebben, er vaker van medicatie wordt geswitcht en de gemiddelde opnameduur langer is in vergelijking met normale metaboliseerders. Het therapeutische effect van een psychofarmacon is vaak pas enkele weken na de start van de therapie zichtbaar. Tijdens deze periode kan de therapeut niet vaststellen of het middel aanslaat, terwijl de klachten van de patiënt mogelijk aanhouden en/of bijwerkingen kunnen optreden. Genotypering kan echter al plaatsvinden voorafgaand aan de therapie, waardoor problemen deels kunnen worden ondervangen. Door het genotyperen van de vier meest voorkomende CYP2D6 polymorfismen kan 95%-99% van de langzame metaboliseerders worden geïdentificeerd. Op basis van het genotype kan medicatie al bij de start van de behandeling beter op de patiënt worden afgestemd. Om tot zo'n individueel doseringsadvies te komen zijn verschillende doseringsmodellen uitgewerkt. Kirchheiner et al. waren de eersten die dit voor een groot aantal psychofarmaca hebben afgeleid. Fig. 1. Voorgestelde doseringen op basis van CYP2D6 genotype 15

16 Exogene factoren Met name in de psychiatrie is er bijna altijd sprake van polyfarmacie. Wanneer twee geneesmiddelen worden gebruikt die beide via hetzelfde CYP enzym worden omgezet, kan er competitie optreden. Hierdoor kan de klaring van één of beide middelen verlaagd zijn. Dit treedt bijvoorbeeld op bij het gelijktijdig gebruik van clomipramine en diazepam, die beide door CYP2C19 worden gemetaboliseerd. Ook bepaalde voedingsproducten kunnen een sterk inhiberende of inducerende werking op CYP enzymen hebben. Flavenoiden in grapefruitsap leiden tot inhibitie van CYP1A2 en CYP3A4 enzymactiviteit. Bij regelmatige inname leidt dit tot een significant lager metabolisme en daarmee tot een verhoogde serumspiegel van CYP1A2/3A4 substraten, zoals benzodiazepines, carbamazepine en buspiron. Het eten van geroosterd voedsel alsmede (kruisbloemige) groenten zoals spruiten en broccoli leiden daarentegen tot inductie van CYP1A2 enzymactiviteit. Het metabolisme van CYP1A2 substraten zoals clozapine en SSRI's wordt hierdoor versneld. Cafeïne in koffie en cola wordt gemetaboliseerd via het CYP1A2 enzymsysteem, en kan daardoor competitie geven met het metabolisme van CYP1A2 substraten. Een vrouw waarbij de diagnose schizofrenie is gesteld, wordt behandeld met clozapine met een normdosering. Als de vrouw zich meldt met ernstige bijwerkingen blijkt de serumspiegel rond de 2000 µg/l te liggen (3x de bovengrens van het therapeutisch gebied). Hierna wordt de dagdosering meteen met de helft verlaagd. Enkele dagen nadat de situatie zich heeft hersteld doet hetzelfde probleem zich opnieuw voor. Na onderzoek bleken beide serumtoenames samen te vallen met een sterke toename van C-reactive protein (CRP), als resultaat van een ontsteking. De toename van de clozapinespiegel wordt waarschijnlijk veroorzaakt door een inhibitie van CYP1A2. Van CYP1A2 is bekend dat bepaalde cytokines, die bij ontsteking vrijkomen, een inhiberend effect hebben op de enzymactiviteit, waardoor de spiegel van CYP1A2-afhankelijke medicijnen (waaronder clozapine) kan stijgen. Eerder werd al gevonden dat een ontstekingsreactie kan resulteren in een clozapine geïnduceerd delirium. Polyaromatische koolwaterstoffen in sigarettenrook hebben een inducerende werking op CYP1A2. Het gevolg is dat geneesmiddelen die via dit enzym gemetaboliseerd worden, sneller zullen worden omgezet in rokende dan in niet-rokende mensen. Om vast te stellen hoe groot het effect van roken op de klaring van clozapine is, werd in onze 16

17 kliniek de relatie tussen de clozapine serumspiegel, onderhoudsdosering en rookgewoonte onderzocht bij tachtig schizofrene patiënten. De resultaten laten zien dat de gemiddelde dagdosering van de rokende patiënt 1.9x hoger ligt dan de gemiddelde dagdosering van de niet-rokende patiënt. Dit is verklaarbaar door een sneller metabolisme van clozapine als gevolg van een verhoogde CYP1A2 activiteit bij rokers. Eenzelfde effect is ook beschreven voor olanzapine. Samenvattend, CYP enzymen zijn belangrijk voor het metabolisme van psychofarmaca en de activiteit van deze enzymen wordt beïnvloed door endogene en exogene factoren. Door rekening te houden met factoren zoals genotype, co-medicatie en rookgewoonte kan de medicijnkeuze en dagdosering zo goed mogelijk op de patiënt worden afgestemd en kunnen bijwerkingen voorkomen worden. 17

18 DIHYDROPYRIMIDINE DEHYDROGENASE DEFICIËNTIE EN TOXICITEIT VAN 5-FLUOROURACIL A.B.P. van Kuilenburg, klinisch biochemisch geneticus 5-Fluorouracil (5-FU) en capecitabine zijn twee van de meest gebruikte chemotherapeutica bij de behandeling van patiënten met colorectaal en borstkanker. In Nederland worden elk jaar ongeveer nieuwe patiënten met colorectaal of borstkanker gediagnosticeerd waarvan er in aanmerking komen voor adjuvante behandeling met 5FU bevattende chemotherapie. De bijwerkingen van 5FU zijn aanzienlijk en ruim 30% van de patiënten ontwikkelt ernstige graad 3-4 toxiciteit: 0.5% van de patiënten overlijdt ten gevolge van de 5FU bevattende therapie (1). Daarom is het van belang om genetische factoren te identificeren die een verhoogd risico met zich meebrengen voor de patiënt indien deze behandeld gaat worden met 5FU. 5FU is een prodrug en om zijn cytotoxische werking te kunnen doen moet 5FU eerst worden omgezet in fluoropyrimidine nucleotiden (figuur 1). De belangrijkste werking van 5FU kan worden toegeschreven aan FdUMP wat een sterke remmer is van thymidylate synthase. Thymidylate synthase is een cruciaal enzym wat nodig is voor de synthese van thymidylate (dtmp) wat nodig is voor de DNA synthese. Naast het anabolisme van 5FU speelt het catabolisme van 5FU een heel belangrijke rol. Ongeveer 80% van het toegediende 5FU wordt namelijk afgebroken en het eerste enzym van deze afbraakroute is dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD). Patiënten met een partiële of volledige DPD deficiëntie kunnen het 5FU onvoldoende afbreken waardoor er te veel 5FU beschikbaar komt voor anabolisme en de vorming van cytotoxische metabolieten. De klaring van 5FU is in patiënten die een partiële DPD deficiëntie hebben ongeveer 2.5 keer lager en de "area under the curve" (AUC) van 5FU 2.5 keer groter dan bij patiënten met een normale DPD activiteit (2). Dergelijke patiënten hebben dan ook een sterk verhoogd risico op het ontwikkelen van ernstige en in sommige gevallen letale toxiciteit na toediening van 5FU bevattende chemotherapie. De meest voorkomende 5FU toxiciteit die je ziet bij patiënten met een DPD deficiëntie is graad IV neutropenie (3). De belangrijke rol die DPD speelt in het metabolisme van 5FU wordt ondersteund door het feit dat van alle patiënten die lijden aan ernstige 5FU toxiciteit, dit in 39-61% van de gevallen te wijten is aan een DPD deficiëntie (4). 18

19 Fig. 1: Het anabolisme en catabolisme van 5FU. TS, thymidylate synthase; FUH2, fluoro-5,6-dihydrouracil; FUPA, fluoro-ß-ureidopropionate; FBAL, fluoro-ß-alanine. Op dit moment zijn er een aantal mogelijkheden om patiënten te testen op een DPD deficiëntie waaronder genotypering en bepaling van de DPD activiteit. Het gen coderend voor DPD ligt op chromosoom 1p21.3 en bestaat uit 23 exonen. Er zijn meer dan 42 mutaties en polymorfismen gevonden in het gen coderend voor DPD maar van een groot aantal mutaties zijn de functionele consequenties voor het DPD enzym niet bekend (4). Daarnaast zijn er ook patiënten die een lage DPD activiteit hebben maar waarbij geen mutaties kunnen worden gevonden in het DPD gen. Van alle mutaties in het DPD gen blijkt de IVS14+1G>A mutatie het meest voor te komen. Deze mutatie zorgt ervoor dat exon 14, coderend voor de aminozuren , ontbreekt in de mrna sequentie en het aldus gesynthetiseerde mutante DPD eiwit heeft geen activiteit. De IVS14+1G>A mutatie heeft een relatief hoge frequentie in de Nederlandse populatie en 1.8 % van de Nederlanders is drager voor deze mutatie (5). Deze mutatie wordt dan ook vaak gevonden bij patiënten met ernstige 5FU toxiciteit (4). Het screenen op deze mutatie bij patiënten is relatief eenvoudig en goedkoop. 19

20 Op dit moment is de bepaling van de DPD activiteit in perifere bloed mononucleaire (PBM) cellen nog steeds de gouden standaard om patiënten met een partiële of volledige deficiëntie te identificeren (6). De DPD activiteit in controles en patiënten die obligaat heterozygoot zijn voor een DPD mutatie heeft een Normale Gaussische verdeling waarbij de gemiddelde DPD activiteit in heterozygoten 48% is van controles (3). Het grote voordeel van de bepaling van de DPD activiteit in PBM cellen is dat alle genotypische veranderingen die resulteren in een verlaagde DPD activiteit in principe kunnen worden opgespoord. Het nadeel van deze methode is dat er gebruik gemaakt wordt van radioactieve isotopen en dat de methode niet goed geschikt is als high throughput methode. Daarom wordt er op dit moment naar alternatieven gezocht waaronder de uracilbelastingstest. Bij de mens is DPD verantwoordelijk voor de afbraak van uracil en thymine. Door de belasting van patiënten met uracil, wat een lichaamseigen stof is, zouden patiënten met een DPD deficiëntie kunnen worden geïdentificeerd door een vertraagde klaring van uracil en een verhoogd AUC waarde van uracil (Eurabel-2 studie). Hoewel er meerdere oorzaken zijn waardoor patiënten ernstige 5FU-geassocieerde toxiciteit kunnen ontwikkelen blijkt dus een DPD deficiëntie de belangrijkste oorzaak te zijn. Daarom is het raadzaam om voorafgaand aan de behandeling, patiënten te screenen op een eventuele DPD deficiëntie. Bij patiënten met een verlaagde DPD activiteit kan vervolgens analyse van het DPD gen gebeuren om de achterliggende mutatie te identificeren. Familieleden van de patiënt kunnen dan gescreend worden op dragerschap voor deze mutatie om zo familieleden te kunnen identificeren die een verhoogd risico lopen op 5FU toxiciteit. Referenties 1. Toxicity of fluorouracil in patients with advanced colorectal cancer: effect of administration schedule and prognostic factors (1998). Meta-Analysis Group In Cancer J. Clin. Oncol. 16, Maring, J. G., van Kuilenburg, A. B. P., Haasjes, J., Piersma, H., Groen, H. J. M., Uges, D. R. A., van Gennip, A. H., and de Vries, E. G. E. (2002) Reduced 5-FU clearance in a patient with low DPD activity due to heterozygosity for a mutant allele of the DPYD gene Br. J. Cancer 86, van Kuilenburg, A. B. P., Meinsma, J. R., Zoetekouw, L., and van Gennip, A. H. (2002) Increased risk of grade IV neutropenia after administration of 5-fluorouracil 20

21 due to a dihydropyrimidine dehydrogenase deficiency: high prevalence of the IVS14+1g>a mutation Int. J. Cancer 101, van Kuilenburg, A. B. P. (2004) Dihydropyrimidine dehydrogenase and the efficacy and toxicity of 5-fluorouracil Eur. J. Cancer 40, van Kuilenburg, A. B. P., Muller, E. W., Haasjes, J., Meinsma, J. R., Zoetekouw, L., Waterham, H. R., Baas, F., Richel, D. J., and van Gennip, A. H. (2001) Lethal outcome of a patient with a complete dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD) deficiency after administration of 5-fluorouracil: frequency of the common IVS14+1G>A mutation causing DPD deficiency Clin. Cancer Res. 7, van Kuilenburg, A. B. P., van Lenthe, H., Tromp, A., Veltman, P. C. J., and van Gennip, A. H. (2000) Pitfalls in the diagnosis of patients with a partial dihydropyrimidine dehydrogenase deficiency Clin. Chem. 46,

22 A CLINICAL PHARMACOGENETIC MODEL TO PREDICT THE EFFICACY OF METHOTREXATE MONOTHERAPY IN RECENT-ONSET RHEUMATOID ARTHRITIS H.J. Guchelaar, ziekenhuisapotheker / klinisch farmacoloog ABSTRACT To develop a clinical pharmacogenetic model to predict the efficacy of methotrexate (MTX) in rheumatoid arthritis (RA). Methods Two hundred five patients with newly diagnosed RA and active disease were treated with MTX (initiated at a dosage of 7.5 mg/week and increased to 15 mg/week after 4 weeks) and folic acid (1 mg/day). If the Disease Activity Score (DAS) was >2.4 at 3 months, the dosage of MTX was increased up to 25 mg/week. Twenty-four baseline variables possibly influencing disease state and drug response were selected. In addition, 17 polymorphisms in 13 genes related to the MTX mechanism of action, purine and pyrimidine synthesis, were determined. Factors were compared between responders (defined as patients with a DAS 2.4 at 6 months) and nonresponders. In case of differences, a stepwise selection procedure identified the predictors for response. A clinical score was designed by simplifying regression coefficients of the independent variables. Cutoff levels were chosen based on the clinical score, and positive and negative response rates were calculated. An evaluation of the model was performed in a second group of patients. Results The model for MTX efficacy consisted of sex, rheumatoid factor and smoking status, the DAS, and 4 polymorphisms in the AMPD1, ATIC, ITPA, and MTHFD1 genes. This prediction model was transformed into a scoring system ranging from 0 to Scores of 3.5 had a true positive response rate of 95%. Scores of 6 had a true negative response rate of 86%. Sixty percent of the patients were categorized as either responders or nonresponders, whereas 32% of the patients were categorized using a nongenetic model. Evaluation of the model in 38 additional patients with RA supported the results. 22

23 23

24 Figure 1. Receiver operating characteristic curve for predicting the response to methotrexate, including clinical and pharmacogenetic factors. Factors incorporated in the pharmacogenetic model are sex, Disease Activity Score (DAS) at baseline, rheumatoid factor (RF) status, smoking status, and genotypes for ATIC, AMPD1, ITPA, and MTHFD1. Factors incorporated in the nongenetic model are the DAS at baseline, sex, RF status, and smoking status. Conclusion This study established a model for predicting the efficacy of MTX in patients with RA. This pharmacogenetic model may lead to better-tailored initial treatment decisions in patients with RA. References 1. Wessels JA, van der Kooij SM, le Cessie S, Kievit W, Barerra P, Allaart CF, Huizinga TW, Guchelaar HJ; Pharmacogenetics Collaborative Research Group. A clinical pharmacogenetic model to predict the efficacy of methotrexate monotherapy in recent-onset rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum Jun;56(6): Wessels JA, Huizinga TW, Guchelaar HJ. Recent insights in the pharmacological actions of methotrexate in the treatment of rheumatoid arthritis. Rheumatology 2008; 47:

25 25

26 PHARMACOGENETICS OF CYP2D6 AND TAMOXIFEN T. Skaar / D. Flockhart, director pharmacogenetics core lab Recent advances in our understanding of the pharmacogenetics of tamoxifen therapy will be discussed in this presentation. Many of our initial studies have been accomplished through a multicenter collaboration of the investigators of COBRA (The Consortium on Breast Cancer Pharmacogenomics). Several of the more recent studies have been conducted by many separate research groups around the world. In this presentation, we will summarize our current understanding of the role of cytochrome P450 2D6 (CYP2D6) metabolism on the tamoxifen therapy of breast cancer. Tamoxifen is an important drug for the treatment of breast cancer. It has been used for the treatment of hormone dependent breast cancer for over 30 years. It is used based on several studies that show that breast cancer patients treated with tamoxifen have lower risk of recurrence and prolonged survival. The clinical benefit of tamoxifen has been shown in both women at high risk who have not yet been diagnosed with breast cancer, as well as in women who have already had been diagnosed with breast cancer. Although the aromatase inhibitors are now used in place of tamoxifen in some postmenopausal women, world-wide, tamoxifen is still the most common endocrine therapy. In addition, there are specific indications where tamoxifen recommended. They include the following: premenopausal breast cancer, ductal carcinoma in situ (DCIS), male breast cancer, breast cancer risk reduction, and in women who cannot tolerate the aromatase inhibitors. Tamoxifen is heavily metabolized by the hepatic cytochrome P450 enzymes. Many metabolites are detectable in the plasma of women taking tamoxifen. The metabolites have a wide range of potencies. Two of these metabolites, 4-hydroxy-tamoxifen (4-OH- Tam) and 4-hydroxy-N-desmethyl-tamoxifen (endoxifen) are hydroxylated metabolites. 4-OH-Tam has been studied by many investigators for many years; however, the functional significance of endoxifen has only recently been understood. Relative to the parent drug, they both show approximately fold higher potency. These can be detected in bioassays such as estrogen receptor binding, regulation of gene expression 26

27 and inhibition of breast cancer cell growth. Although their potencies are similar, the plasma concentrations of endoxifen are approximately 6-10-fold higher than that of 4- OH-Tam. Furthermore, there is also much higher inter-individual variability in the endoxifen concentrations. Recent studies from our group and others have shown that a large part of this variability is due to variable hepatic CYP2D6 metabolic activity. Fig. 1. Metabolism of tamoxifen (Jin et al 2005) CYP2D6 genetic variants are a major cause of the variable CYP2D6 activity. The CYP2D6 gene has many genetic polymorphisms; these results in changes in bioactivity that range from above normal to a complete loss of activity. People with 2 alleles that are nonfunctional are referred to as poor metabolizers (PM). Those with normal activity are extensive metabolizers (EM). Those in between are intermediate metabolizers (IM). Those with more than 2 functional copies in their genome are ultra-rapid metabolizers (UM). Although the frequencies of these metabolic groups can vary considerably between populations, the general frequencies are approximately 5-10% (PM), 65% EM), 20% (IM), and 1-2% (UM). The PM activity can be caused by either single nucleotide polymorphisms (SNPs) that cause a complete loss of function or by a deletion of the gene. The IM phenotype can be result from either SNPs that cause a partially reduced activity, or by inheriting one completely nonfunctional allele and one functional allele. The people with the UM phenotype have more than 2 copies of functional CYP2D6 genes. Drug interactions are another source of variability in 27

28 CYP2D6 activity. Several drugs are potent inhibitors of CYP2D6 enzyme activity. Some of the most potent are the antidepressants paroxetine, fluoxetine, and buproprion. These drugs have been commonly prescribed with tamoxifen. Since these drugs inhibit CYP2D6, people that are on these drugs have the CYP2D6 activity of a poor metabolizer. In clinical studies, subjects with the PM phenotype have much lower plasma concentrations of endoxifen. This is the case both for people that have genetically nonfunctional alleles and those that are on CYP2D6 inhibiting drugs. Compared to the PMs, subjects with the EM phenotype have ~5-fold higher plasma concentrations of endoxifen. In contrast, the other metabolites do not seem to be affected much by the CYP2D6 status. Several retrospective studies have determined the association between CYP2D6 activity and tamoxifen responses. In at least four of these studies, there was a significant positive association between CYP2D6 activity and clinical outcomes. These studies were conducted in the USA, Germany, Italy, and Korea. Some evidence also indicates that the occurrence of hot flashes may also be positively associated with the CYP2D6 activity. However, there have also been at least 3 studies reported that did not show an association. The reasons for the differences are not clear; but it highlights the need for additional studies. Several of these are currently underway. Hopefully, these additional studies will help sort out the reasons for the different findings in these studies. Fig 2. Disease free survival and CYP2D6 genotype (Goetz et al 2005) 28

29 The USA Food and Drug Administration (FDA) is planning to update the tamoxifen label to include some of these findings. The drug metabolism section will likely be updated to include the role of CYP2D6 in the formation of the endoxifen. There will also likely be some information about the potential drug interaction with drugs that inhibit CYP2D6. It may also include some information regarding the possible increased risk of recurrence among women who have reduced or no CYP2D6 activity. CYP2D6 genotyping can currently be done on several genotyping platforms. These include platforms, such as the Affymetrix array, the Luminex bead arrays, and Taqman assays. These assays vary considerably in the number of alleles that are tested in each assay. This is also reflected in the different costs of the assays. There is not yet a clear consensus on the clinical guidelines for incorporating CYP2D6 genotyping into clinical practice. The combination of the pharmacological information about the CYP2D6 mediated formation of endoxifen and the studies that show a CYP2D6 association with outcomes in several studies suggest that CYP2D6 poor metabolizers may get less benefit from tamoxifen. However, the studies that did not confirm the initial CYP2D6 - tamoxifen outcomes association have prevented a consensus on the recommendations. Furthermore, it is not clear if the poor metabolizers get some, but reduced, benefit from tamoxifen, or whether they get no clinical benefit. Definitive recommendations on the CYP2D6 genotyping still await the results from additional studies to clarify these questions. For patients who are taking antidepressants along with their tamoxifen, it is generally recommended that, if possible, to avoid the antidepressants that are potent CYP2D6 inhibitors. However, a significant consideration must be given to the potential psychiatric effects of changing the antidepressant medications before making any alterations. For each patient, those risks would need to be weighed against the risk of the drug interaction's effect on breast cancer outcomes. References: 1. Goetz MP, et al. The impact of cytochrome P450 2D6 metabolism in women receiving adjuvant tamoxifen. Breast Cancer Res Treat Jan;101(1): Borges S, et al. Quantitative effect of CYP2D6 genotype and inhibitors on tamoxifen metabolism: implication for optimization of breast cancer treatment. Clin Pharmacol Ther Jul;80(1):

30 3. Desta Z, et al. Comprehensive evaluation of tamoxifen sequential biotransformation by the human cytochrome P450 system in vitro: prominent roles for CYP3A and CYP2D6. J Pharmacol Exp Ther Sep;310(3): Johnson MD, et al. Pharmacological characterization of 4-hydroxy-N-desmethyl tamoxifen, a novel active metabolite of tamoxifen. Breast Cancer Res Treat May;85(2): Desta Z, Flockhart DA. Germline pharmacogenetics of tamoxifen response: have we learned enough? J Clin Oncol Nov 20;25(33):

31 NEWS Tamoxifen Pharmacogenetics Moves Closer to Reality Occasionally, one patient changes medicine. In 1998, a 45-year-old woman with breast cancer walked into a clinic at Georgetown University s Lombardi Cancer Center in Washington, D.C. Like many patients taking the anti-estrogen drug tamoxifen, she was suffering from severe hot flashes and was desperate for help. On a hunch, her doctor put her on the antidepressant paroxetine (Paxil), and the hot flashes disappeared almost completely within a few days. It was like the silver bullet, said pharmacologist David Flockhart, M.D., Ph.D., now at Indiana University. Far, far too fast for any psychiatric effect of that drug to have worked. Her response to the drug left researchers wondering, is it possible that paroxetine cured this patient s hot flashes overnight? That question led to a fruitful line of research reaching far beyond hot flashes research that may eventually help breast cancer patients live longer. Flockhart knew that paroxetine was a potent inhibitor of a cytochrome P450 (CYP) enzyme, a family of enzymes involved in the breakdown, or metabolism, of foreign chemical compounds, including drugs. Tamoxifen itself is not a very potent anti-estrogen, but its metabolites are. Flockhart reasoned that paroxetine was blocking the metabolism of tamoxifen and thus blunting its effects, including hot flashes. But we had no clue what metabolizes tamoxifen absolutely no clue, recalled Flockhart. So we basically wrote a grant with virtually this one patient as the [data]. In the last 6 years, Flockhart s group has helped elaborate on the metabolism of tamoxifen, along the way revealing that gene variations may be crucial to how individuals respond to tamoxifen therapy for their cancers. (The data on this question are preliminary.) The tamoxifen work is just one example of pharmacogenetics, the study of genetic variability in the way people respond to medicines. But cancer pharmacogenetics, despite some advances in recent years, continues to be almost completely ignored by clinical oncologists. Last November, a U.S. Food and Drug Administration advisory committee declined to recommend that doctors test patients for a genetic variant that predisposes them to severe side effects from irinotecan, a chemotherapy drug for colorectal cancer. The obstacles for integrating pharmacogenetics into routine practice are still there, said Howard McLeod, Pharm.D., of Washington University in St. Louis. Despite much hype about a future of individualized medicine, the field of cancer pharmacogenetics still awaits a breakthrough. A Tamoxifen Response Gene? When Flockhart and his graduate student, James Rae, Ph.D., searched 6 years ago for tamoxifen metabolites in the blood of the breast cancer patient with hot flashes, they observed that one chromatography peak declined dramatically after her paroxetine treatment. Flockhart expected the peak to be the metabolite 4-hydroxy-tamoxifen, which had been described in 1980 by Craig Jordan, Ph.D., D.Sc., now at the Fox Chase Cancer Center in Philadelphia, and was assumed to be the most active tamoxifen metabolite. But, it turned out, the peak was something completely unknown. Over the next few years, Rae purified, identified, and synthesized the substance, a little-studied metabolite the group dubbed endoxifen. Endoxifen David Flockhart, M.D., Ph.D., and colleagues found that the generation of endoxifen is primarily catalyzed by the enzyme CYP2D6. Subsequent studies have found that variations in CYP2D6 can affect how the body metabolizes tamoxifen. (Source: J Natl Cancer Inst 2005;97:30 9) David Flockhart turns out to be 10 times more potent than the most potent active metabolite previously reported, said Flockhart. If endoxifen turns out to be tamoxifen s most important metabolite, then endoxifen levels in individual patients might predict response to the drug. In 2003, the group reported testing 12 breast cancer patients, some with variants in their CYP2D6 gene the key metabolizing enzyme that makes endoxifen. (See J. Natl. Cancer Inst., Vol. 95, No. 23, p ) CYP2D6 is the enzyme that metabolizes codeine to morphine, and about 7% of Caucasians carry inactivating polymorphisms. Endoxifen levels were much lower in women carrying CYP2D6 variants, suggesting that these variants were partially blocking tamoxifen metabolism. As expected, paroxetine treatment dramatically lowered endoxifen levels. A much larger study of 80 patients reported this year (see J. Natl. Cancer Inst., Vol. 97, No. 1, p. 30) confirmed these results. If endoxifen is the most important metabolite of tamoxifen, then patients with wild-type CYP2D6 should benefit much more from tamoxifen than patients who have variants in the gene. This appears to be the case, according to data presented at December s San Antonio Breast Cancer Symposium. Genotyping tumor samples from an old tamoxifen clinical trial, the Flockhart group found that 5-year disease-free survival for patients homozygous for inactivating 2D6 mutations was only 46%, compared with 83% for patients without the mutations. (Overall survival, however, did not differ.) The poor 2D6 metabolizers are not converting tamoxifen to endoxifen, and 31

32 since our hypothesis is that endoxifen is the most important anti-estrogenic molecule perhaps they don t get as big an anti-estrogenic kick, said Daniel Hayes, M.D., of the University of Michigan in Ann Arbor, and one of Flockhart s collaborators. But, Hayes cautioned, we don t know if this changes whether these drugs are effective against breast cancer. An overall survival benefit must first be demonstrated. We want [to do] a larger study to confirm these results and to find out if there is an effect on overall survival, said Rae. Arrival of the Aromatase Inhibitors Even if a trial confirms that endoxifen levels and CYP2D6 genotypes are crucial for individual patient response to tamoxifen, that information may come too late for practical use. Aromatase inhibitors are gradually replacing tamoxifen in the wake of clinical trials, showing a slight but statistically significant survival advantage. Tamoxifen thus may eventually become obsolete, so the field of tamoxifen pharmacogenetics may have a finite amount of time to prove its worth and provide a rationale for genetic testing. But tamoxifen may still be more effective than aromatase inhibitors in patients with wild-type CYP2D6, because they have high endoxifen levels. Our goal is to predict which patients should still get tamoxifen, and which patients should definitely get aromatase inhibitors, said Flockhart. You can imagine a situation where you have a pattern of genetic variants that allows you to select tamoxifen and another that allows you to select aromatase inhibitors [that] would notably improve the efficacy and reduce the toxicity of both. Before such testing can happen, the survival implications of endoxifen and 2D6 genotype must be proven. It has a chance of being a true story, said McLeod. I have no clue which way it ll shake out. Flockhart expects to have the answer within a few years, but timing is crucial. To get someone to stop using aromatase inhibitors, to go back to tamoxifen, would be a very hard sell, regardless of the data, said McLeod. NEWS Success, by showing that genes can predict individual drug therapy outcome, would help a lot of breast cancer patients. Predictive testing is something we badly need in cancer, said Flockhart. Unlike heart disease medications, whose effects can be predicted from patient cholesterol count, blood pressure, and C-reactive protein levels, in cancer there s nothing you re shooting completely in the dark, as to who s going to get the best effects from a drug. Solid pharmacogenetic data on toxicity does exist for certain cancer treatments. The best known example is thiopurine methyltransferase (TPMT) and childhood leukemia. Children treated with thiopurine chemotherapy drugs are very vulnerable to toxic overdose if they don t have any functional TPMT, the metabolizing enzyme. (About one in 10 people has intermediate enzyme activity, and one in 300 has little or no enzyme activity.) Because the consequence of treating children with nonfunctional TPMT using these drugs could be death from drug overdose, it seems on its surface like a good case for genetic testing. But such testing is still rarely done by oncologists. In July 2003, the pediatric subcommittee of the FDA s Oncologic Drugs Advisory Committee declined to require TPMT genotyping of childhood leukemia patients. The committee received advice from several experts, who warned that genotyping could endanger patients by causing delays in therapy or by underdosing. Many doctors won t necessarily know how to respond and arguably might overreact and cut doses fairly dramatically, said Naomi Winick, M.D., of the University of Texas Southwestern in Dallas, at the hearing. It s clear that oncologists don t want to cut doses now, at least not based on a gene test. To convince them, what we need are prospective clinical trials to determine the optimal dose adjustment based on genotype, said Rae. McLeod would like to see more TPMT testing now, and blames clinical oncologists for resisting change. If you re an oncologist who s used to managing toxicity, you have no incentive to reduce toxicity, he said. It s really only patients who want toxicity avoidance, and therefore [TPMT testing] has been very slow to be integrated in a broad fashion. Whether doctors will also resist gene testing for drug efficacy, as opposed to toxicity, remains to be seen. The tamoxifen story, if it plays out, would be one test case. In demonstrating patient benefit from pharmacogenetics, the bar is incredibly low, said McLeod. He points out that the response rate for Herceptin (trastuzumab) is only 25%, even when given to only those patients who overexpress the Her- Daniel Hayes 2/neu gene. So it s not like we have to hit a home run all the time, he said. All we have to do is get it right three out of 10 times, or better, and we re going to be improving the current state of affairs. Before individualized cancer treatments based on pharmacogenetic information finally gain acceptance, researchers must first peel away layers of biological complexity to find the gene variants that affect drug response. In their breast cancer work, Flockhart and Hayes are now looking at polymorphisms in the estrogen receptor, in addition to variants in drug metabolizing enzymes, in hopes of predicting response to both tamoxifen and aromatase inhibitors. They also must consider variants in the aromatase gene itself, as well as coactivators and corepressors for the estrogen receptor, all of which may harbor polymorphisms that affect patient response. All this effort is restricted to endocrine therapy so far. The whole field of pharmacogenetics is in its infancy, said Hayes. We ve bitten off a very small piece to study. You know, you ve got to walk before you can run. Ken Garber 32