Farmaco-genomica

FARMACOGENOMICA EN ONCOLOGIA

Dr. Luis M. Zetina Toache Oncomédica-Multimédica

“ It is much more important to know what kind of patient has a disease, than to know what kind of disease a patient has” Caleb Parry. 18th Century physician, Bath.

“We used to think our fate was in our stars. Now we know, in large measure, our fate is in our genes” J.D Watson. Time Magazine 20 March 1989

De la Biotecnologia Antigua a la Doble Hélice y a la Medicina Genómica

Nuevas fronteras Terapéuticas

Historia de Biotecnologia 50 ANIVERSARIO DE DNA

Farmacogenómica

Gregor Mendel. 1866 Leyes y “factores“ de la herencia.

Versuche über Pflanzen-Hybriden von Gregor Mendel. Brun.4,3-47, 1866 Experimentos en hibridizacion con plantas

Freidrich Miescher. 1871 F. Miescher: Trabajo con esperma de salmón y describió un componente no protéico del núcleo que denominó NUCLEINA. Kosell : Carbohidratos en forma de Purinas y Pirimidinas 

P.Levin: Ribosa (ARN) o deoxyribona (DNA)

Walter Fleming (1887)

Establece estructuras Intranucleares estudiadas por Tinción de Feulgen llamadas CROMOSOMAS

Hugo de Vries (1900) Confirma los datos planteados por  Gregor A. Mendel

De Vries *Footnote: C. R., 1900, March 26; 'Ber. deut. Bot. Ges.,'

Paul Erlich Premio Nobel . 1908 “Magic Bullet”

Camino al DNA Walter Sutton. 1902 (Estudio cromosonas En meiosis)

W. Johannsen. 1909 Establece termino GENES

A. Levine. 1929 Papel de CH. En DNA y RNA

T. Morgan.1933 Premio Nobel por Relaciòn entre Genes y cromosomas

G. Beadle.1941 Premio Nobel relación Entre genes y enzimas

Oswald Avery

Material genético y DNA (1944)

(transforming principle)

Estructura del DNA Watson y Crick. 1953 Cristalografía Rx. Rosalind Franklin. 1950

Doble Hélice

Ceremonia de Premios Nobel. Suecia. 1962

EXPLICA FACILMENTE •MUTACION, VARIACION •CAMBIOS, EVOLUCION •DIVERSIDAD DE ESPECIES •HERENCIA

Ingenieria Genética y DNA recombinante

Stanley Cohen Premio Nobel. 1986

Cesar Mielstein Premio Nobel. 1984 )

Polimerasa Chain Reaction PCR

Karry. Mullis. 1993. Premio Nobel

1990

1.Amplifica secuencia de DNA y RNA 2.Identifica mutaciones puntuales en genes específicos 3.Análisis pequeñas muestras 4.Util en medicina forense , genética e infecciosa

Anticuerpos Monoclonales (desarrollo histórico)

Dr. Luis Miguel Zetina Toache Unidad de Hemato-Oncología Hospital Roosevelt Guatemala

Anticuerpos monoclonales (historia) ü 1800.Papel del sistema inmune se basó en la observación de ciertos tumores tenían regresiones cuando un pte. con cáncer adquiría alguna infección bacteriana. ü 1892-1936. W. Coley. NY, pasó su vida tx. ptes. con lisados bacterianos para obtener respuestas antineoplásicas. Impredecibles? ü 1960-1970 . Lewis Thomas y Mac Farlane Burnett. introdujeron concepto de “Inmunovigilancia”.   

Metzger, Ann Rev Inm 12:337-366;1994

Anticuerpos Monoclonales (historia) ü 1970. Uso de “estimulantes del sistema inmune”. BCG. Tx Ca. Superficial de vejiga y melanoma. ü 1970-1980. Uso de citoquinas . Interferones, interleucinas y TNF. Pocos pacientes beneficiados como tx. Único. ü Antígenos neoplásicos. La inmunoterapia debe ser capaz de distinguir las célula normal de la neoplásica ü Una forma es reconocer las diferencias es através de antígenos expresados en el tumor y no en las células normales

Cel.tr Cel.tr onco onco

preprepre pre cel. cel. BB

Diferenciación cel. B y marcadores de sup. prepreBB prepre-precell cellBBcel celBpreBcel cel

TDT

imm imm ad. ad. BB cell cell

CD 19

mad mad ura ura BBcel cel

activ activ ada ada BB cell cell

plas plas ma ma cell cell

CD 20 CD 22 CD 21 CD 38

Cel.precursoras leucemias

Linfomas cel. B

mieloma múltiple

Cel. B

rituximab

CD20 Casi 1 mill x cel

Unión de rituximab a CD20 causa destrucción de cel. B cel

Lisis dependiente de complemento

Citotoxicidad dependiente de Anticuerpos

Apoptosis

Anticuerpos Monoclonales (historia) 1939. Identificación de Inmunoglobulinas. George F. Köhler y César Milstein (1975), desarrollan técnica de hibridomas. Premio Nobel Nadler y col, (1979), tratan los primeros pacientes con Aps Monoclonales   

Metzer Ann Rev Inm. 12:337;1994

Production of anti-HER2 monoclonal antibodies Spleen

Myeloma cells

B cells Cell fusion Assay for antibody production, selection of a single cell, multiplication

Immortal hybridoma Production of monoclonal antibodies

Anticuerpos monoclonales (tipos) 

Desnudos  Conjugados Inmunotoxinas 



Anticuerpos Monoclonales Terminología

 MURINO: “monomab”  QUIMERICO: “ximab”  HUMANIZADO: “zumab”

Aps Monoclonales tipos  Murino: Aps de ratón. Móléculas extrañas. Reacciones alérgicas serias. Aps neutralizantes. HAMA Human Anti Mouse Antibodies.   Quiméricos: (Tifón y equidna: cabeza de león, cuerpo de cabra y cola de serpiente). Mantiene regiones variables murinas, acopladas a regiones constantes humanas.   Humanizados: Contiene sólo regiones hipervariables de Ap. Murino original.

Herceptin® (trastuzumab): Anticuerpo monoclonal humanizado anti-HER2

•Alta afinidad (Kd=0.1nM) y especificidad •95% humano, 5% murino –potencial de

inmunogenicidad disminuído

Fabricacion de Aps. Monoclonales Hipoxantina Guanina fosforibosil transferasa

HER-2 EGRF VEGF

PEG )

Linfos B ( HGPRT+

Hipoxantina Aminopterina Timidina

HIBRIDOMA Antigen

Ovarian cancer ascitic fluid

Tipos de Aps Monoclonales 1)Suprimen sistema inmune  Muromonab-CD3 (Orthoclone® OKT3) 

 

 

Enfermedad Injerto-Huesped

Infliximab-TNFα (Remicade®) Artritis Reumatoidea

Omalizumab- IgE mast cell (Xolair®) Asma Alergica

 Daclixumab-IL-2 linfos T (Xenapax®)  



Enfermedad Injerto-Huesped Linfoma T

Tipos de Aps. Monoclonales 2) Inhibicion celulas Malignas  Rituximab-CD20 (Mabthera®) 



Linfomas B CD 20+

 Ibritumomab (Zebalin®) 

LinfomasB CD 20+ (111 In ) (90 Y)

 Tositumomab (Bexxar®) 

LinfomasB CD 20+ (131 I)

 Alentuzumab (Campath®)   

LLC CD 52+

Tipos de Aps. Monoclonales 2) Inhibicion de celulas malignas



 Gemtuzumab CD-33 (Mylotarg®) LMC  Lym-1 HLA-DR10 (Oncolym®) (131 I)  Linfoma non-Hodgkin  EpratuzumabCD 22 (Lymphocide®)  Leucemias B 

  

Human genoma project HUMAN GENOME PROJECT



“ To him who devotes his life to sciencie, nothing can give more happiness than increasing the number of discoveries, but his cup of joy is full when the results of his studies inmediately find practical applications”  Louis Pasteur

Oncology Technology Trends Acute  IV Shotgun approach Many side effects  Immune suppression Reactive treatment 

 



Chronic Oral Targeted therapy 

Few side effects Immune augmentation 



Prevention / Susceptibility of Disease

Source : Research Acquisition, Product Teams

Farmacogenetica Farmacogenomica Genética: estudia un gen en forma aislada, tratando de identificar una anormalidad puntual



Genómica: estudia los genes en forma integral y relacionada al si mismo y al medio ambiente (genómica estructural y funcional) Farmacogenómica: combinada ciencias farmacéutica convencionales como la bioquímica, con el conocimiento de genes, proteínas y SNP Medicamentos en base a GENOTIPO 

American Medical Association.  AMA Sciencie. April. 2003

Farmacogenómica

1.MEDICAMENTOS MAS POTENTES 2.MEDICAMENTOS MENOS TOXICOS 3.METODOS APROPIADOS PARA MEDIR DOSIS DE DROGAS 4.MEJORES VACUNAS

Three corresponding forms of Pharmacogenomics 

Pharmacogenetics – Using genetic approaches



Via DNA

Expression Pharmacogenomics – Expression profiling



Via RNA

 

Proteins

Proteomic Pharmacogenomics – Proteomics



DNA GENOMA

46 CROMOSONAS 3 289 000 000 BASES 31 000 GENES CODIFICANTES

RNA TRANSCRIPTOMA

90 000 TRANSCRITOS CODIFICANTES 300 000 MOLÈCULAS

PROTEINAS PROTEOMA 90 000 TIPOS BASICOS 106 DIFERENTES

Hidalgo, Rev Inv Cln 2001; 53(5): 430-443

Cancer y genomica Todos los tipos de càncer son causados por anormalidades en la sequencia del DNA, que son expuestos a mutàgenos. Ocacionalmente estos alteraciones afectan la funciòn critica de un gen, produciendo una clona expandida. El cancer es la enfermedad genètica mas comun Mas de 100 oncogenes han sido identificados

Inhibidores “Blanco” Medicamento citostáticos tradicionales están dirijidos al DNA o la tubulina

  

Nuevos fármacos su blanco molecular es: - Apoptosis - Señales de membrana o transducion - Ciclo celular - Neo angiogénesis

HER2 receptor dimer transmembrane signal transduction pathway Growth factor Binding site Plasma membrane Signal transduction to nucleus

Cytoplasm

Tyrosine kinase activity

Nucleus

Gene activation

CELL DIVISIO N

muMAb 4D5 binds specifically to the HER2 receptor HER 1

HER 2

lSpecifically

40.10H1 4D5 108 40.1.H1 4D5 108 40.1.H1 4D5 108

CVN

1 9

2

3

4

5

6

7

8

immunoprecipitates HER2 lDoes not cross-react with EGF receptor (HER1) 185kD (HER2) 170kD (HER2)

CVN = control cell line; HER1 = HER1-overexpressing cell line; HER2 = HER2-overexpressing cell line 40.1.H1 = control MAb; 108 = anti-HER1 MAb Hudziak RM et al. Mol Cell Biol 1989;9:1165–72

Production of anti-HER2 monoclonal antibodies Spleen

Myeloma cells

B cells Cell fusion Assay for antibody production, selection of a single cell, multiplication

Immortal hybridoma Production of monoclonal antibodies

Herceptin (trastuzumab): humanised anti-HER2 monoclonal antibody ®

lHigh affinity

(Kd=0.1nM) and specificity l95% human, 5% murine –decreased potential for immunogenicity

Inhibidor de tirosis Kinasa Especifico

IRRESA TARCEVA

ERLOTINIB

GLIVEC

AVASTIN

Gene or locus identification Disease pathogenesis

Drug action Efficacy

Safety/toxcity

Multifactorial disease

Patient number for each genetic background Define drug target

Pharmacokinetics Pharmacodynamics

Vision futurística Retos de Investigación genómica 1. Establecer estructura y función de los genes 2. Dilucidar la organización de las vías protéicas 3. Entender la variación de la herencia en el genoma humano 4. Establecer la variación inter-especies y sus mecanismos 5. Desarrollar políticas para el uso de la información genómica en investigación y práctica clínica 6. PROPONER COMO SUB ESPECIALIZACION A LA FARMACOGENOMICA 7.