Los datos aportados por el proyecto Genoma Humano y la tecnología desarrollada en paralelo permiten abordar las bases genéticas de la susceptibilidad al desarrollo de las enfermedades genéticas, resistencia al tratamiento o diferencias fenotípicas individuales y poblacionales. Se han identificado alrededor de 10 millones de SNPs (polimorfismos de un único nucleótido) a lo largo de nuestro genoma y se cuenta con diferentes estrategias tecnológicas que permiten el análisis masivo de los mismos.

En este contexto, unos 300 expertos participaron el pasado 23-25 de enero en Valencia en el I Congreso Nacional sobre Farmacogenética y Farmacogenómica, que sirvió para revisar los principales avances registrados en este ámbito en los últimos meses. Especialistas nacionales e internacionales intervinieron en este foro, que también fue testigo de los primeros pasos en la creación de la Sociedad Española de Farmacogenética y Farmacogenómica.

La reunión, que contó entre otros con el patrocinio del Instituto Roche, estuvo organizada por un comité presidido por el Dr. Rubén F. Moreno, siendo los coordinadores los doctores Vicente Felipo, Ángel Carracedo, Xavier Estivill y Jesús García- Foncillas. El objetivo primordial del evento se ha cubierto con absoluto éxito, ya que se trataba de poner en contacto al creciente número de profesionales que trabajan en estas áreas: profesionales e investigadores de las más diversas especialidades médicas, biólogos moleculares, genetistas, epidemiólogos, farmacólogos y expertos en salud pública, que llevan a cabo su labor sin ninguna conexión.

De la investigación básica a la clínica

Aunque la mayor parte de presentaciones se centraron en aspectos de investigación básica, las posibles aplicaciones clínicas de muchos de estos trabajos también fueron objeto de presentación y análisis. Incluso, se aportaron conceptos esenciales para tratar de discernir definitivamente entre farmacogenética y farmacogenómica. Y es que, a pesar de ser utilizados como sinónimos, existe ya actualmente una opinión unánime para denominar farmacogenética al estudio de las bases genéticas que influencian la respuesta individual a los fármacos y dejar el término de farmacogenómica a las aplicaciones comerciales de la tecnología genómica en el desarrollo de fármacos.

Con todo, los mayores protagonistas de la reunión fueron los denominados SNPs y las poderosas bases de datos. De esta forma, se puso de manifiesto que el desarrollo de los métodos de análisis masivos de SNPs permitirá asignar a cada individuo un “perfil de SNPs” en el que se recoja información sobre diversas áreas del genoma, no sobre genes específicos, relacionadas con la eficacia y la tolerancia a diversos agentes terapéuticos. Por otra parte, se ofreció información sobre bases de datos farmacogenéticos y que en muchos países son una herramienta básica de trabajo para los clínicos, aportando información sobre todo para enfermedades psiquiátricas y cáncer que, poco a poco, se extenderán al resto de las especialidades. En el Congreso, además, se avanzaron datos sobre nuevos genes que explicarían la respuesta diferente a los fármacos.

Aproximaciones a una nueva realidad

Los progresos en el ámbito de la farmacogenética se están registrando con una enorme rapidez y poseen un impacto considerable, tanto en la práctica clínica diaria como en la industria farmacéutica, y se espera que su desarrollo sea espectacular en los próximos años.

De ahí la necesidad de tener un conocimiento exhaustivo de algunos conceptos claves, como la variación genética que existe entre los humanos, la distribución de la variación a lo largo del genoma, su estructura en relación a los genes y su organización en haplotipos. No menos importante resulta el conocimiento de la estructura del genoma en desequilibrio de ligamiento y su trascendencia para el análisis de genes específicos y de todo el genoma. Igualmente relevante, apuntó en su conferencia Jaume Bertrandpetit, de la Universitat Pompeu Fabra de Barcelona y Director del CEGEN, “es efectuar una adecuada estratificación de la población en relación con la variación genética, que debe ser medida, detectada y corregida”.

El conocimiento de la variación que existe en una región del genoma tiene un destacado interés biológico, ya que ésta es consecuencia de la dinámica del genoma y, además, permite el mejor conocimiento de las fuerzas evolutivas (mutación, selección y sus variaciones, recombinación, conversión genética,...). De hecho, como explicó en su ponencia el Dr. Bertrandpetit, la diversidad del genoma humano puede ser tratada como una aproximación comparativa dentro de las especies, lo que permite entender el resultado de un análisis funcional a largo plazo en el que las mutaciones aleatorias han sido provocadas por selección natural.

A pesar de la escasa variación genética que existe entre los humanos, la que existe tiene importantes implicaciones en su vida. Dos genomas humanos cualquiera son diferentes en un promedio de uno de cada mil posiciones de nucleótidos, “una variación que explicaría las diferencias que se descubren entre los humanos, que contribuye al riesgo de aparición de determinadas enfermedades y que determina también la respuesta individual a los fármacos”, aseguró Francesc Calafell, de la Universitat Pompeu Fabra de Barcelona. Los SNPs son el reflejo de los cambios que pueden presentarse en el material hereditario a lo largo de la historia evolutiva de una especie. Estos cambios pueden identificarse en las secuencias del ADN. Un SNP se presenta cuando existe la sustitución de un solo nucleótido por otro en una región específica del material genético que puede pertenecer a un gen, el cual codificará una cadena polipeptídica con características diferentes a la cadena original y, a su vez, presentará un posible cambio en el fenotipo. Los SNPs tienen una gran importancia en el avance de las nuevas metodologías médicas, así como en la identificación y etiología de diversas enfermedades. Para ser considerado un SNP debe implicar la alteración de un nucleótido determinado dentro de una región específica a nivel poblacional mayor al 1 %.

Ángel Carracedo, de la Universidad de Santiago de Compostela de La Coruña, subrayó que “los polimorfismos de un único nucleótido tienen unas bajas tasas de mutación y son apropiados para el análisis usando tecnologías de alto rendimiento. Estas peculiaridades hacen que estos marcadores sean tremendamente útiles y tengan una amplia variedad de aplicaciones, en campos tales como la genética forense, la antropología, la genética médica o la farmacogenómica”.

La principal razón que justifica el gran interés que han despertado los SNPs se basa en la esperanza de que estos pudieran utilizarse como marcadores para identificar los genes que subyacen en la génesis de enfermedades complejas y permitir, de este modo, el análisis de la respuesta variable a los fármacos y diseñar nuevos agentes más específicos.

Con la constante evolución de los nuevos métodos de genotipado, cada vez resulta más complejo decidir sobre cuáles de las numerosas tecnologías disponibles puede resultar más apropiada para tratar de identificar estos SNPs. Para poder conocer cuáles pueden ser los mejores métodos, se deben conocer pormenorizadamente sus características aunque, como avisó Ángel Carracedo, “no existe en estos momentos un método ideal de tipaje de SNPs y la selección de una técnica apropiada dependerá de las necesidades del investigador. Mientras que para el análisis forense puede resultar imprescindible una alto nivel de exactitud y una buena capacidad multiplexing, para los grandes proyectos de genotipado es básico contar con técnicas de alto rendimiento y de bajo coste”.

Primeros pasos en la aplicación clínica

Debido a su amplia distribución, los SNPs son especialmente útiles como marcadores genéticos de la respuesta a un determinado fármaco o la susceptibilidad a padecer una enfermedad. En las décadas pasadas, los análisis de linkage han sido útiles para la identificación de los genes responsables de las enfermedades mendelianas. Un menor éxito se ha logrado con la aplicación de este tipo de análisis en el caso de las enfermedades complejas, en las que están involucrados algunos genes con una débil correlación genotipo-fenotipo; de esta forma, como indicó Joaquín Dopazo, de la Unidad de Bioinformática del CNIO, “se han alcanzado resultados muy modestos, a pesar de disponer de metodologías de alto rendimiento”.

En este sentido, se ha propuesto que el uso de SNPs funcionales puede ser un importante factor para elevar significativamente la sensibilidad de estos tests de asociación, incluso en enfermedades complejas, Esta estrategia ha sido aplicada con éxito en algunas investigaciones llevadas a cabo hasta el momento por el consorcio CeGem. Y es que, como concluyó Joaquín Dopazo, “únicamente la combinación de estrategias bioinformáticas adecuadas con métodos de genotipado de alto rendimiento es capaz de ofrecernos información óptima en estos momentos sobre la genética de enfermedades complejas”.

El ejemplo de las enfermedades mentales

Uno de las áreas clínicas donde se está alcanzado un mayor progreso en investigación genética y genómica es en el de las enfermedades mentales. Xavier Estivill, del Departamento de Ciencias de la Salud y de la Vida de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, habló en este foro sobre la exploración de las variantes en este tipo de enfermedad, que tienen una elevada morbilidad y suponen un enorme coste sanitario. Tal y como señaló inicialmente, “todavía no somos capaces de prevenir o diagnosticar con suficiente antelación enfermedades como el autismo, la depresión, el trastorno bipolar o la esquizofrenia. Además, a pesar del esfuerzo investigador desarrollado durante los últimos años en el ámbito de la industria farmacéutica, pocos nuevos medicamentos consiguen llegar a ver la luz y ser de utilidad para los pacientes”.

El conocimiento de los distintos genes y variantes genómicas permite abordar la investigación de las enfermedades mentales desde la perspectiva funcional y poblacional. El conocimiento de las variantes del genoma permite la identificación de factores de susceptibilidad para estos procesos. Estas investigaciones precisan del análisis de un elevado número de muestras o del empleo de poblaciones que han sufrido aislamiento geográfico y que han concentrado variantes que pueden facilitar la identificación de los genes implicados en estos procesos.

Farmacogenómica en enfermedades gastrointestinales y en desórdenes hematológicos

Los efectos farmacológicos de las medicaciones pueden estar influenciados por diferencias inherentes en la capacidad de metabolización de fármacos que, en parte, pueden estar genéticamente determinadas. Se suele registrar una errónea metabolización farmacológica cuando existe un estrecho margen entre las dosis requeridas para garantizar cierta eficacia y las que causan toxicidad. Habitualmente esto se produce cuando existe una única vía principal de eliminación del fármaco, como puede ser el CYP2D6 o el CYP3A4.

Llevando algunos de estos hallazgos al campo de las enfermedades gastrointestinales, el experto de la Fundación Mayo en Rochester (Estados Unidos) Michael Camilleri mostró varios ejemplos de variaciones en el metabolismo de fármacos gastrointestinales, que son especialmente comunes en aquellos medicamentos metabolizados por el CYP450 2D6 (como es el caso de la nortriptilina o la codeína) o el CYP450 2C19 (inhibidores de la bomba de protones). También aportó datos novedosos sobre un clásico ejemplo de variación en el metabolismo fase II, como es la vía metabólica TPMT del 6-MP o azatioprina, que produce importantes alteraciones en la toxicidad y eficacia en la enfermedad inflamatoria intestinal.

En definitiva, resaltó este experto, “los aspectos farmacogenómicos tienen una gran trascendencia en los parámetros farmacocinéticos, la eficacia y la toxicidad de los fármacos utilizados para hacer frente a algunas enfermedades gastrointestinales, aunque todavía disponemos de pocos estudios y con pocos pacientes en este ámbito”.

Pero la farmacogenómica también está arrojando esperanzas renovadas en el diagnóstico y tratamiento de algunos desórdenes hematológicos. Como manifestó el Dr. Omer Iqbal, del Centro Médico de la Universidad de Loyola en Maywood (Estados Unidos), “la correlación de la expresión génica y de los polimorfismos genéticos con la morfología celular, los marcadores celulares, la inmunohistoquímica y las alteraciones citogenéticas deben ampliar y mejorar el diagnóstico de los trastornos hematológicos”.

Centrándose en avances concretos registrados recientemente en este ámbito, el ponente norteamericano presentó, entre otros progresos, datos que relevan como la mutación 20210 de la protrombina, localizada en la región 3’ del factor II de coagulación y que está presente en aproximadamente el 2% de la población, se asocia con un incremento marcado de los niveles de protrombina que dan lugar a trastornos tales como la trombosis venosa profunda o la trombosis venosa portal en pacientes cirróticos.

También se ha observado que el polimorfismo C807T en la plaqueta Ia se asocia con la presencia de infarto de miocardio no fatal en pacientes jóvenes. Y otros polimorfimos plaquetarios, tales como la P-selectina, el receptor adrenérgico alfa-2 y el TGF-beta se relacionan con un riesgo aumentado de sufrir enfermedad arterial o con un estado protrombótico. Igualmente, se sabe que el polimorfismo T393C en la glicoproteína plaquetaria IIIa es un factor de riesgo para padecer trombosis coronaria, infarto de miocardio prematuro y trombosis del stent coronario. A juicio de Omer Iqbal, “es evidente en estos momentos que el desarrollo de fármacos guiado por la farmacogenómica permitirá nuevos abordajes de los desórdenes hematológicos y asegurará la utilización de terapias individualizadas”.

Progresos en Oncología

Pero también en el manejo de las enfermedades oncológicas se han registrado importantes progresos en los últimos años, muchos de ellos ligados estrechamente con descubrimientos farmacogenéticos.

Utilizando la plataforma de genotipación Illumina, que permite amplificar y analizar una gran cantidad de SNPs al mismo tiempo, el grupo de trabajo de Javier Benítez, del Departamento de Genética Humana del CNIO, presentó los resultados del análisis de 768 SNPs pertenecientes a 122 genes relacionados con cáncer, en un total de 1800 individuos con cáncer de mama y controles. Los genes han sido seleccionados por su participación en diferentes vías de interés en cáncer: ciclo celular, reparación de DNA, proliferación, apoptosis, o metabolismo entre otras. Aunque la función que tienen estos genes es variada, la mayoría intervienen en rutas metabólicas, de ahí su interés en estudios de farmacogenética. Algunos ejemplos de interés que se pueden encontrar en este diseño en relación a la respuesta a fármacos antitumorales, lo constituyen los genes de reparación del DNA, ya que se observa como determinados genotipos pueden asociarse a una mayor efectividad a determinados tratamientos o relacionarse con efectos secundarios En el caso del cáncer de mama, el Grupo de Genética Humana del Cáncer de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), dio a conocer en este Congreso diferentes estudios de asociación que han pretendido encontrar variantes genéticas de susceptibilidad para este tipo de tumor. La investigadora Arancha Cebrian presentó la experiencia de su grupo en un estudio caso control basado en una aproximación del haplotipo tagging-SNP. Utilizando dos bases de datos públicas (HapMap y NIEHS), y tras seleccionar un total de 9076 muestras, se concluye que sólo un 30% de htSNPs muestran una asociación significativa con el cáncer de mama. “Estos resultados destacan la importancia de contar con un adecuado tamaño muestral para detectar asociaciones sutiles con alelos de baja penetrancia”.

También en el ámbito del cáncer de mama, María de los Ángeles Pena, del Hospital Txagorritxu de Vitoria, profundizó en una de las aplicaciones de mayor interés en la proteómica, como es la búsqueda de marcadores moleculares (biomarcadores) en fluidos biológicos. “Los biomarcadores séricos son útiles para el diagnóstico, el seguimiento y el tratamiento del cáncer”, aseguró.

La heterogeneidad clínica y biológica del cáncer de mama y la escasez de biomarcadores para detectar de forma precoz esta enfermedad hace que los perfiles globales de expresión de genes y niveles de proteínas sea muy importante. En este trabajo se ha llevado a cabo un análisis de clustering, estudiando los perfiles protéicos de sueros procedentes de pacientes con cáncer de mama y de mujeres sanas. Como resultados más sobresalientes, la investigadora del Hospital de Txagorritxu indicó que “los clusters generados sugieren la existencia de patrones de proteínas comunes en suero de pacientes que son diferentes a las de donantes sanas y que la estrategia empleada es aplicable a la búsqueda de biomarcadores para el diagnóstico y/o pronóstico del cáncer de mama”.

La experiencia en otros tumores

Los linfomas T constituyen un grupo heterogéneo de linfomas. Debido a su escasa frecuencia en los países occidentales (10-15%) y su heterogeneidad morfológica, el conocimiento de sus alteraciones genéticas es aún muy escaso. Desde el punto de vista clínico, son tumores agresivos que presentan una pobre respuesta al tratamiento y con una media de supervivencia menor de un 30% a los cinco años

Partiendo de esta situación, el Departamento de Genética Humana del CNIO, en la persona de Marta Cuadros, presentó los resultados de un estudio que ha servido para identificar nuevos genes relacionados con respuesta al tratamiento y la supervivencia, que podrían ser usados como dianas terapéuticas en los PTCLne (un grupo heterogéneo en cuanto a la morfología de las células) . Para ello, se ha utilizado un micro-array de cDNA (“CNIO-OncoChip”) desarrollado en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO que contiene 6386 genes, representados por 7237 clones, relacionados con cáncer. Como conclusión se destaca que los micro-arrays son una herramienta útil para llevar a cabo la identificación de futuras dianas terapéuticas, y además ponen de manifiesto genes clínicamente importantes, pudiéndose trasladar los resultados a la clínica, a través del diseño de un nuevo microchip con 200-300 genes de relevancia tal y como se evidencia a partir de este primer estudio.

Avances en el desarrollo de fármacos

En este ámbito, los esfuerzos investigadores más recientes se han focalizado en la selección positiva de genes, que está despertando un gran interés en la propia industria farmacéutica. “Si un patógeno ha ejercido una presión selectiva sobre un gen, este gen podría ser una prometedora diana para un nuevo fármaco o vacuna”, indicó el Dr. Dopazo. En algunos trabajos ya se revela que ciertos genes humanos están sometidos a una presión selectiva; muchos de los alelos seleccionados contribuyen o causan enfermedad, “lo que podría sugerir que la identificación de genes sometidos a esta selección puede tener importantes consecuencias desde un punto de vista farmacogenético”, aseguró.

Con objeto de profundizar en el conocimiento de los polimorfismos genéticos seleccionados positivamente, la Unidad de Bioinformática del CNIO ha llevado a cabo un estudio comparativo basado en los genomas del hombre, del chimpancé y el ratón, tratando de identificar secuencias positivamente seleccionadas. Los resultados preliminares de este trabajo muestran que más de 1.400 genes han sido seleccionados positivamente, muchos de los cuáles presentaban variación polimórfica. Tras evaluar su funcionalidad, se ha observado que la existencia de genes polimórficos relacionados con enzimas metabolizadoras de fármacos (muchos de la superfamilia del CYP450), con dianas farmacológicas o pathway proteins (como los integrantes de la familia de genes cotransportadores) y con otros genes (tales como los asociados con los HLA-DPB1, los receptores de interleucina y apolipoproteínas).

Papel de la Industria Farmacéutica

En este foro se prestó una atención especial a los progresos que está registrando la Industria Farmacéutica en este ámbito. Y es que el progreso teórico y tecnológico de la revolución postgenómica ofrece una oportunidad única para acometer las necesarias modificaciones en las estructuras, estrategias y procedimientos de I+D del mundo farmacéutico.

Es posible que la aplicación conjunta de estas nuevas metodologías y conocimientos (farmacogenética y farmacogenómica) podrían conllevar un ahorro de gastos de desarrollo de casi un 35% (actualmente cerca de 1.000 millones de dólares) y de un 15% en tiempo (sobre los casi 15 años de hoy) hasta la comercialización.

No obstante, estas disciplinas se enfrentan a importantes retos, y por ello, la capacidad analítica y la visión estratégica de los equipos directivos de las empresas y su acierto en la toma de decisiones, en un entorno socioeconómico rápidamente cambiante, serán determinantes para la supervivencia y la evolución de las actuales empresas farmacéuticas y del propio sistema sanitario.

Para Klaus Lindpaintner, director del centro de Medicina Genómica de Roche Internacional y responsable de la conferencia de clausura, “la industria farmacéutica está ya preparada para desarrollar procedimientos que le permitan hacer fármacos más eficaces y más seguros, teniendo en cuenta el conocimiento del perfil genético de diferentes poblaciones y grupos de individuos con características genéticas concretas".

La farmacogenética ha experimentado, gracias a los avances en el conocimiento del genoma humano y las nuevas tecnologías genómicas, un crecimiento espectacular. Existen bases de datos farmacogenéticos para una gran cantidad de fármacos, que en muchos países son una herramienta básica de trabajo de los clínicos, y se están diseñando planes para la llamada “medicina a la carta” en distintos sistemas de salud, sobre todo para enfermedades psiquiátricas y cáncer que, poco a poco, se extenderán al resto de las especialidades.

El descubrimiento de nuevas dianas o estrategias terapéuticas con estas herramientas es otra área de enorme interés y una mayoría de los fármacos que se desarrollarán en los próximos años lo harán de la mano de la farmacogenómica, tanto mediante el uso de SNPs (polimorfismos de un único nucleótido) como del desarrollo de los chips de expresión y de la proteómica.

Roche es actualmente la compañía farmacéutica que ocupa una mejor posición a nivel mundial en el desarrollo farmacogenético de técnicas diagnósticas y terapias innovadoras. En el campo terapéutico está Herceptín®, un anticuerpo monoclonal capaz de bloquear el receptor de un factor de crecimiento tumoral, como un claro ejemplo de desarrollo de un fármaco en base a estudios farmacogenéticos, y en el campo del diagnóstico el recientemente comercializado, AmpliChip CYP450 que permite un análisis robusto, exacto y fiable de los genes CYP2D6 y CYP2C19, implicados en el metabolismo de multitud de fármacos. “La utilización de esta prueba constituye un paso importante hacia la personalización de la Medicina en la práctica diaria y puede ayudar a los médicos a mejorar los resultados terapéuticos de sus pacientes”, subrayó Klaus Lindpaintner.

Como indicó en su conferencia este experto, “la aplicación de la farmacogenética tiene como objetivo último tratar de obtener medicamentos cada vez mejores, de la forma más rápida y sencilla. La traslación clínica de este hecho es la generalización de una Medicina más personalizada y, por tanto, más efectiva, más segura y coste-eficaz”.

Otro reto añadido que tiene la Industria Farmacéutica en este campo radica en la preocupación que aún despiertan los aspectos genéticos en la opinión pública. En gran parte, aseguró Lindpaintner, “a nosotros nos compete transmitir confianza a la sociedad respecto a las nuevas tecnologías que tienen un componente genético”. En este sentido, se mostró especialmente satisfecho con el papel que puede desempeñar el Instituto Roche.