CYP2D6-, CYP3A4- ja CYP3A5-entsyymien geneettinen polymorfia rintasyöpäpotilailla

Pharmacogenetics is the study of variations in DNA sequence as related to drug response, i.e. pharmacokinetics, drug efficacy and adverse effects. The literature review of the thesis covers pharmacogenetics of analgesics. The most studied genetic variations affecting the analgesics response are the 118A>G variant of µ-opioid receptor gene (OPRM1) and several variations in the genes coding for cytochrome (CYP) P450 enzymes. Also variations in the COMT gene and the ABCB1 gene coding for P-glycoprotein have been shown to modify the response to analgesics. Genetic polymorphism of CYP2D6, CYP3A4 and CYP3A5 enzymes was studied in the experimental part of the thesis. The aim of the study was to determine if the allele and haplotype frequencies of the CYP2D6, CYP3A4 and CYP3A5 gene variations are different between Finnish breast cancer patients and healthy volunteers. The results will be further used to explore whether the genetic polymorphism of these metabolic enzymes affects the response to a certain drug substance. The study population consisted of 996 Finnish breast cancer patients. Common genetic variants affecting the enzymatic activity of CYP2D6, CYP3A4 and CYP3A5 were studied. In addition to gene copy number, ten single nucleotide polymorphisms (SNP) of the CYP2D6 gene were genotyped. For CYP3A4 gene, genotyping was done for intron 6 SNP rs35599367 shown to decrease CYP3A4 gene expression. CYP3A5 SNP 6986A>G leading to splicing defect and premature STOP codon was also genotyped. Genotyping and copy number determination was done using PCR-based TaqMan® 5'-nuclease method. CYP2D6 haplotype analysis and phenotype predictions were derived based on genotype data. According to CYP2D6 enzyme activity individuals are commonly classified as poor metabolizers (PM), intermediate metabolizers (IM), extensive metabolizers (EM) or ultra-rapid metabolizers (UM). The frequencies of CYP2D6 phenotypic classes in our study population were the following: PM, 2.8%; IM 2.0 %; EM 87.7% and UM 7.6%. The haplotype and phenotype frequencies determined for breast cancer patients coincide with the values observed earlier for Finnish healthy volunteers. In our study population, the minor allele frequency (MAF) of the CYP3A4 rs35599367 SNP was 2.7% and the MAF of the CYP3A5 6986G>A SNP 7.6%. The MAF of CYP3A5 6986G>A SNP found in our study is in line with the previous findings for Finnish healthy volunteers. There are no previous publications on the frequency of CYP3A4 rs35599367 SNP in Finnish population. In conclusion, no differences were detected in the frequency of the studied CYP2D6 and CYP3A5 genetic variations between Finnish breast cancer patients and healthy volunteers. Frequency of CYP3A4 rs35599367 SNP in Finnish healthy volunteers should be determined in order to compare it with our findings in the population comprising of breast cancer patients. The results of this study can be further used to explore the effects of CYP2D6, CYP3A4 and CYP3A5 genetic polymorphism on drug response.Farmakogenetiikka on tieteenala, joka tutkii geneettisten erojen vaikusta lääkeaineiden vasteeseen eli farmakokinetiikkaan, tehoon ja haittavaikutuksiin. Kirjallisuuskatsaus käsittelee kipulääkkeiden farmakogenetiikkaa. Tutkituimmat kipulääkkeiden vastetta muuntavat geenivariaatiot ovat µ-opiodireseptoria koodaavan OPRM1-geenin 118A>Gmuutos sekä lääkeaineiden metaboliasta vastaavia sytokromi P450 (CYP) -entsyymejä koodaavien geenien polymorfiat. Myös P-glykoproteiinia koodaavan ABCB1-geenin ja COMT-geenin variaatioilla on osoitettu olevan vaikutusta kipulääkkeiden vasteeseen. Kokeellisessa osassa tutkittiin CYP2D6-, CYP3A4- ja CYP3A5-entsyymien geneettistä vaihtelua. Tavoitteena oli selvittää poikkeavatko CYP2D6-, CYP3A4- ja CYP3A5-geenien alleeli- ja haplotyyppifrekvenssit suomalaisten rintasyöpäpotilaiden ja terveiden vapaaehtoisten välillä. Jatkotutkimuksissa tullaan edelleen selvittämään miten näiden metaboliaentsyymien geneettinen vaihtelu vaikuttaa erään lääkeaineen vasteeseen. Tutkimukseen osallistui 996 suomalaista rintasyöpäpotilasta. Potilaiden DNA-näytteistä määritettiin CYP2D6-, 3A4- ja 3A5-geenien yleiset entsyymiaktiivisuuteen merkittävästi vaikuttavat variaatiot. CYP2D6-geenistä määritettiin 10 yksittäisen nukleotidin muutosta (SNP) sekä geenin kopioluku. CYP3A4-geenistä genotyypitettiin intronin 6 SNP rs35599367, jonka on osoitettu vähentävän CYP3A4-entsyymin ilmentymistä. Lisäksi genotyypitettiin CYP3A5-geenin 6986A>G SNP, joka johtaa lähetti-RNA:n silmikoitumisvirheeseen ja ennenaikaiseen lopetuskodoniin. Genotyypitykset ja kopiolukumääritykset suoritettiin polymeraasiketjureaktioon pohjautuvalla TaqMan® 5'-nukleaasimenetelmällä. CYP2D6-haplotyypit johdettiin genotyypitystuloksista tilastollisella analyysillä ja haplotyyppien perusteella muodostettiin potilaiden CYP2D6-fenotyyppiennuste. Ihmiset jaetaan CYP2D6-entsyymiaktiivisuuden mukaan neljään fenotyyppiluokkaan: hitaisiin (PM), keskinopeisiin (IM), nopeisiin (EM) ja erittäin nopeisiin (UM) metaboloijiin. Tutkimuspopulaatiossa CYP2D6 PM-fenotyyppi esiintyi 2,8 %:lla, IM-fenotyyppi 2,0 %:lla, EM-fenotyyppi 87,7 %:lla ja UM-fenotyyppi 7,6 %:lla potilaista. Tämän tutkimuksen CYP2D6 haplotyyppi- ja fenotyyppifrekvenssit ovat hyvin samanlaiset kuin aikaisemmin suomalaisille terveille vapaaehtoisille julkaistut frekvenssit. Tutkimuspopulaatiossa CYP3A4 rs35599367 SNP:n harvinaisemman alleelin frekvenssi oli 2,7 % ja CYP3A5:n 6986G>A SNP:n 7,6 %. Tutkimuksessa havaitut CYP3A5-alleelifrekvenssit vastaavat terveille vapaaehtoisille suomalaisille julkaistuja esiintymistiheyksiä. CYP3A4 rs35599367 SNP:n esiintymisestä suomalaisilla ei ole aikaisempaa julkaistua tutkimustietoa. Tutkimuksessa ei havaittu merkittäviä eroja CYP2D6- ja CYP3A5-geenien geneettisessä variaatiossa rintasyöpäpotilaiden ja terveiden vapaaehtoisten välillä. CYP3A4-geenin rs35599367 SNP:n esiintyminen suomalaisilla terveillä vapaaehtoisilla tulisi selvittää, jotta sitä voitaisiin verrata variaation esiintymiseen rintasyöpäpotilailla. Tämän tutkimuksen tulosten avulla voidaan edelleen selvittää CYP2D6-, CYP3A4- ja CYP3A5-entsyymien geneettisen vaihtelun vaikutusta lääkevasteeseen