Sistema de análisis farmacogenético direccionado al ...

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Eric S. Yamanaka , Luis A. Tortajada Genaro, Ángel Maquieira Instituto de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Departamento de Química Programa de Doctorado en Técnicas Experimentales en Química Email: [email protected] PROBLEMÁTICA Dificultad al intentar dejar de fumar por voluntad propia (~80% tiene recaídas dentro del primero mes 1 ); Bajas tasas de éxito en las terapias convencionales: reposición transdérmica de nicotina (14,8 – 16,4%), administración de bupropion (27,7-30,3%) o ambos (34,4 – 35,5%) 2,3 ; Farmacogenética: permite prever la respuesta de individuo al tratamiento, según polimorfismos presentes en genes específicos OBJETIVO GENERAL Desarrollar un método de discriminación de polimorfismos de nucleótido simple (single nucleotide polymorphisms, SNPs), con menor coste, alta portabilidad y rapidez, frente a las tecnologías actuales. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Selección de SNPs en genes asociados a la adicción al tabaco; Discriminación de las variantes mediante amplificación alelo-específica; Desarrollar un método de detección basado en micromatrices de ADN. DISCRIMINACIÓN DE SNPs II Encuentro de Doctorandos, Universidad Politécnica de Valencia, Junio/2015 Sistema de análisis farmacogenético direccionado al tratamiento personalizado de la adicción al tabaco SNP Gen Sistema diana Efecto clínico rs1799971 (A>G) OPRM1 Receptor opioide Mejor éxito en terapia con reposición de nicotina para variante G 4 rs1800497 (C>T) ANKK1 Receptor dopaminérgico Mejor éxito para tratamiento con bupropion para homocigoto C 5 rs16969968 (A>G) CHRNA5 Receptor colinérgico de nicotina Mejores probabilidades de abstinencia para homocigotos A 6 SELECCIÓN DE POLIMORFISMOS REFERENCIAS 1. Benowitz, N. L. Ann Rev Pharmacol Toxicol 2009, 49, 57-71. 2. Jorenby et al. N. Engl. J. Med. 1999, 340, 685-691 3. Gold, P. B.; Rubey, R. N.; Harvey, R. T. Am J Addict 2002, 11 (4), 315-331 4. Lerman C. et al. The Pharmacogenomics Journal. 2004, 4, 184- 192 5. David et al. Nicotine Tob Res. 2007, 9 (12), 1251-1257 6. Li-Shiun, C. et al. Am J Psychiatry. 2012, 169,735-742 AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido financiado por los proyectos GVAPROMETEOII/2014/040 y MINECO CTQ2013-45875-R. Se agradece a la Generalitat Valenciana por la beca de investigación Santiago-Grisolia concedida al autor. RESULTADOS ESPERADOS Multiplexado: en un mismo ensayo, genotipar simultáneamente de 4 a 10 genes de varios individuos; Duración de ensayo: reducir el tiempo de análisis para 3 horas; Sensibilidad: detección de miles copias de genoma humano (orden de nanogramos); Repetitividad: coeficientes de variación entre 5-10%. IMPACTO DE LA INVESTIGACIÓN Selección personalizada del tipo y dosis de fármaco utilizado para el tratamiento del adicto; Reducción de efectos adversos; Posibilidad de uso del sistema en la rutina clínica, mismo en centros no especializados. Mismo diagnóstico y tratamiento Respuesta normal Responde a dosis bajas Responde a dosis alta Análisis farmacogenético Captura de imágenes Reconocimiento y generación de señal en disco Genotipado del gen ANKK1 para 4 pacientes Superficie del disco Producto de amplificación Reactivos de revelado Ejemplo de micromatriz generada Extracción del ADN A G Amplificación alelo-específica G G G G DETECCIÓN Y GENOTIPADO

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Eric S. Yamanaka, Luis A. Tortajada Genaro, Ángel MaquieiraInstituto de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico, Departamento de Química

Programa de Doctorado en Técnicas Experimentales en QuímicaEmail: [email protected]

PROBLEMÁTICA• Dificultad al intentar dejar de fumar por voluntad propia (~80% tiene recaídas dentro del primero mes1);• Bajas tasas de éxito en las terapias convencionales: reposición transdérmica de nicotina (14,8 – 16,4%),

administración de bupropion (27,7-30,3%) o ambos (34,4 – 35,5%)2,3;• Farmacogenética: permite prever la respuesta de individuo al tratamiento, según polimorfismos presentes en

genes específicos

OBJETIVO GENERAL• Desarrollar un método de discriminación de polimorfismos

de nucleótido simple (single nucleotide polymorphisms,SNPs), con menor coste, alta portabilidad y rapidez, frentea las tecnologías actuales.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:• Selección de SNPs en genes asociados a la adicción al

tabaco;• Discriminación de las variantes mediante amplificación

alelo-específica;• Desarrollar un método de detección basado en

micromatrices de ADN.

DISCRIMINACIÓN DE SNPs

II Encuentro de Doctorandos, Universidad Politécnica de Valencia, Junio/2015

Sistema de análisis farmacogenético direccionado al tratamientopersonalizado de la adicción al tabaco

SNP Gen Sistema diana Efecto clínico

rs1799971(A>G)

OPRM1 Receptor opioideMejor éxito en terapia con reposición de nicotina para variante G4

rs1800497 (C>T)

ANKK1Receptor dopaminérgico

Mejor éxito para tratamiento con bupropion para homocigoto C5

rs16969968(A>G)

CHRNA5Receptor colinérgico de nicotina

Mejores probabilidades de abstinenciapara homocigotos A6

SELECCIÓN DE POLIMORFISMOS

REFERENCIAS1. Benowitz, N. L. Ann Rev Pharmacol Toxicol 2009, 49, 57-71.2. Jorenby et al. N. Engl. J. Med. 1999, 340, 685-6913. Gold, P. B.; Rubey, R. N.; Harvey, R. T. Am J Addict 2002, 11 (4),

315-3314. Lerman C. et al. The Pharmacogenomics Journal. 2004, 4, 184-

1925. David et al. Nicotine Tob Res. 2007, 9 (12), 1251-12576. Li-Shiun, C. et al. Am J Psychiatry. 2012, 169,735-742

AGRADECIMIENTOSEste trabajo ha sido financiado por los proyectosGVAPROMETEOII/2014/040 y MINECO CTQ2013-45875-R. Seagradece a la Generalitat Valenciana por la beca de investigaciónSantiago-Grisolia concedida al autor.

RESULTADOS ESPERADOSMultiplexado: en un mismo ensayo, genotiparsimultáneamente de 4 a 10 genes de varios individuos;Duración de ensayo: reducir el tiempo de análisis para 3horas;Sensibilidad: detección de miles copias de genoma humano(orden de nanogramos);Repetitividad: coeficientes de variación entre 5-10%.

IMPACTO DE LA INVESTIGACIÓN• Selección personalizada del tipo y dosis de fármaco utilizado

para el tratamiento del adicto;• Reducción de efectos adversos;• Posibilidad de uso del sistema en la rutina clínica, mismo en

centros no especializados.

Mismo diagnóstico y tratamiento

Respuesta normal

Responde a dosis bajasResponde a dosis alta

Análisis farmacogenético

Captura de imágenes

Reconocimiento y generación de señal en disco

Genotipado del gen ANKK1 para 4 pacientes

Superficie del disco

Producto de

amplificación

Reactivos de revelado

Ejemplo de micromatriz generada

Extracción del ADN

A

G

Amplificación alelo-específica

G

G

G

G

DETECCIÓN Y GENOTIPADO