49

Формула расчёта:

Таблица 20. Сравнение почечного и печеночного клиренса

5. Концентрация в стационарном состоянии – это равновесная концентрация препарата в крови, достигаемая при многократном введении фиксированных доз через равные интервалы времени. В этом состоянии:

•Поступление = Элиминация

•Колебания концентрации между приемами становятся предсказуемыми

Колебания концентрации

•Пиковая (Cₐₓ) — сразу после приема дозы

•Минимальная (Cᵢ) — перед следующим приемом

•Средняя (Cₐᵥ) — определяет терапевтический эффект

Концентрация в стационарном состоянии используется для оптимизации и мониторинга эффективности и безопасности терапии.

Список литературных источников для главы «Фармакокинетика»

I.Фундаментальные учебники и руководства

1.«Goodman & Gilman's: The Pharmacological Basis of Therapeutics» (14-е издание, 2023 г.)

50

2.Shargel, L., Yu, A.B.C. (2021). Applied Biopharmaceutics & Pharmacokinetics (8th ed.). McGraw-Hill Education.

Современный подход к математическим моделям, биофармации и клиническим приложениям PK/PD.

3.Rowland, M., Tozer, T.N. (2020). Clinical Pharmacokinetics and Pharmacodynamics: Concepts and Applications (5th ed.). Lippincott Williams & Wilkins.

Акцент на клиническую интерпретацию параметров, физиологическую основу кинетики.

4.Rosenbaum, S.E. (2022). Basic Pharmacokinetics and Pharmacodynamics: An Integrated Textbook with Simulations (3rd ed.). Wiley.

Интерактивные модели и задачи для визуализации процессов.

II.Международные руководства (FDA, EMA, ICH)

4.ICH M10 (2023). Bioanalytical Method Validation and Study Sample Analysis.

Стандартизация методов анализа концентраций ЛС в биологических средах.

5.FDA Guidance (2022). *Clinical Drug Interaction Studies — Cytochrome P450 and Transporter-Mediated Interactions*.

Рекомендации по изучению метаболизма и лекарственных взаимодействий.

6.EMA Guideline (2021). Pharmacokinetics in Patients with Hepatic Impairment.

Особенности дозирования при нарушении функции печени.

III. Научные обзоры в журналах

7.Smith, J., et al. (2023). PBPK Modeling in Drug Development: Current Trends. Nature Reviews Drug Discovery, 22(4), 215-230.

Применение физиологически обоснованного моделирования (PBPK).

8.Zhang, L., et al. (2022). Pharmacogenomics of CYP450 Enzymes: Clinical Implications. Clinical Pharmacology & Therapeutics, 111(3), 599-610.

Влияние генетики на вариабельность метаболизма.

9.Johnson, K.A. (2023). Monoclonal Antibodies PK: From Theory to Practice. mAbs, 15(1), 1-15.

Кинетика биологических препаратов (нелинейность, роль FcRn).

IV. Программное обеспечение и computational tools

10.Phoenix WinNonlin (2023). Certara.

Некомпартментальный анализ и моделирование.

11.Simcyp Simulator (2023). Certara.

PBPK-моделирование для предсказания взаимодействий.

12.R Packages: nlmixr, mrgsolve (2023).

Открытые инструменты для популяционного анализа.

V.Дополнительные ресурсы

13.Atkinson, A.J. (2021). Principles of Clinical Pharmacology (4th ed.). Academic Press.

Связь фармакокинетики с дизайном клинических исследований.

14.Wilkinson, G.R. (2022). Pharmacokinetics in Disease States. Annual Review of

Pharmacology and Toxicology, 62, 143-159.

Обзор изменений PK при патологиях (почки, печень, ожирение).

51

ОСНОВЫ ФАРМАКОГЕНЕТИКИ И ФАРМАКОГЕНОМИКИ

1.Основы фармакогенетики и фармакогеномики

a.Фармакогенетика как основа индивидуальных различий в лекарственном ответе

b.Типы генетических вариаций, влияющих на эффективность и безопасность терапии

c.Механизмы значимых фармакогенетических взаимодействий

2.Методы фармакогенетического тестирования

3.Геномика как путь к определению новых мишеней действия лекарственных препаратов

Сокращения:

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота ЛП – лекарственный препарат

НЛР – нежелательные лекарственные реакции НП – нуклеотидные последовательности ПЦР – полимеразная цепная реакция РНК – рибонуклеиновая кислота

CYP – ген цитохрома Р450

HLA – главный комплекс гистосовместимости (Human Leukocyte Antigens)

SNP – однонуклеотидный полиморфизм (Single Nucleotide Polymorphism)

В рамках персонализированной медицины генетические исследования помогают современной медицине выйти за рамки универсального протокола лечения, который в настоящее время является правилом в системе здравоохранения. Важным сегментом персонализированной медицины является фармакогенетическое тестирование, которое имеет важное значение для выбора оптимального плана лечения конкретного пациента и предотвращения нежелательных лекарственных реакций (НЛР). Фармакогенетика, как область знаний, изучает влияние генетических особенностей (макроорганизма, микроорганизма, опухоли) в формировании индивидуального фармакологического ответа (эффективность, резистентность, развитие нежелательных реакций) и разрабатывает на основе этих исследований алгоритмы персонализации фармакотерапии (Сычев Д.А., 2024).

Известно, что пациенты могут по-разному реагировать на одни и те же лекарственные препараты (ЛП). У одних терапия дает выраженный и продолжительный эффект, у других – отсутствует, а у некоторых вызывает НЛР, которые могут быть как слабо выраженными, так и тяжёлыми или даже опасными для жизни. Причины такой вариабельности включают несоблюдение схемы лечения, ошибки в приеме препаратов, клинические особенности пациента, лекарственные взаимодействия, а также генетические факторы.

В последние годы быстрое развитие молекулярно-биологических технологий дало мощный импульс фармакогенетическим и фармакогеномным исследованиям. Особенно важную роль сыграли такие методы, как секвенирование нового поколения (NGS), генотипирование на микрочипах и анализ ассоциаций по всему геному (GWAS), позволяющие изучать широкий спектр генетических вариантов и их связь с реакцией на ЛП.

На основе полученных данных в настоящее время сформировались концепции фармакогенетики и фармакогеномики. Фармакогенетика изучает, как отдельные изменения в ДНК (генетические варианты) влияют на эффективность и безопасность лекарственных препаратов. Обычно речь идет о нескольких ключевых вариантах, которые значительно изменяют ответ на терапию. Фармакогеномика, в свою очередь, рассматривает более широкий спектр генетических различий – как у отдельного пациента,

52

так и в популяции в целом – чтобы понять, как совокупность этих факторов влияет на лекарственный ответ. Фармакогеномика охватывает сразу тысячи генетических маркеров у большого числа пациентов. Это особенно важно при изучении сложных полигенных фенотипов, когда лекарственный ответ обусловлен не одним, а множеством генов, каждый из которых вносит небольшой вклад. Такой подход требует больших когорт пациентов с хорошо документированными клиническими данными, что позволяет проводить многофакторный анализ, включающий как генетические, так и негенетические переменные (например, возраст, индекс массы тела, сопутствующие заболевания и приём других препаратов). Еще одним перспективным направлением является интеграция фармакогеномных данных с транскриптомикой, протеомикой и метаболомикой. Это позволяет более глубоко понять механизмы действия ЛП, определить новые мишени и разработать персонализированные стратегии терапии.

Главные задачи фармакогенетики и фармакогеномики – выявить генетические варианты, которые реально влияют на действие лекарств, подтвердить их значимость в клинических исследованиях и использовать эти данные для персонализации лечения, а также для разработки новых, более эффективных и безопасных лекарственных средств.

Применение фармакогенетических знаний уже реализуется в клинической практике для ряда препаратов.

Например, известны рекомендации по корректировке дозы варфарина на основе генов CYP2C9 и VKORC1.

Такие примеры подчеркивают потенциал персонализированной медицины – подхода, при котором выбор препарата и его дозы определяется индивидуальными генетическими особенностями пациента.

Однако широкое внедрение фармакогенетики в рутинную клиническую практику требует стандартизации тестов, обучения врачей, интерпретации данных и учета межпопуляционной вариабельности. Также важно развивать биобанки и базы данных, объединяющие генетическую и клиническую информацию, что позволит обобщать результаты и повышать достоверность выводов.

Фармакогенетика как основа индивидуальных различий в лекарственном

ответе

Ключевые гены, участвующие в регуляции различных эффектов лекарственных препаратов, называемые фармакогенами, могут влиять на лекарственный ответ посредством вариабельных концентраций препарата (фармакокинетика) или вариабельных эффектов препарата (фармакодинамика). Фармакогены включают гены, кодирующие ферменты, метаболизирующие лекарственные препараты, молекулы транспортеров лекарственных препаратов, мишени лекарственных препаратов и множество других генов, которые модулируют молекулярный контекст действия препаратов.

Многие хорошо изученные фармакогены кодируют ферменты, метаболизирующие лекарственные препараты. Метаболизм лекарственных препаратов в высокой степени наследуется, что подтверждается данными по воздействию ЛП на монозиготных и разнояйцевых близнецов, воздействием лекарственных препаратов на клеточные линии родственных субъектов и анализом больших наборов данных. Некоторые признаки метаболизма лекарственных препаратов ведут себя традиционным «моногенным» образом, с четко определяемыми (и разделяемыми) группами фенотипов лекарственного ответа.

У пациентов имеется две копии каждого гена, связанного с метаболизмом лекарств. Для облегчения обсуждения генетических вариаций распространённым вариантам присваивается номер аллеля. Аллель – это определённая последовательность гена. Наиболее распространённый аллель, также называемый «нормальным» или диким типом, определяется как аллель 1 и обозначается *1. Последующим вариантам присваиваются

53

новые номера аллелей в зависимости от порядка их обнаружения. Гаплотип – серия аллелей, обнаруженных в сцепленном локусе хромосомы, – определяет вариабельность последовательности ДНК в гене или участке гена. Гаплотип представляет собой совокупность вариантов, которые встречаются вместе. Для любого гена у индивидуумов будет два гаплотипа: один материнский и один отцовский по происхождению – совместно

– диплотип. Например, пациента с аллелями дикого типа можно представить как *1/*1. В некоторых случаях функционально важным может быть именно эта совокупность вариантов, а не отдельный вариант или аллель. В других же случаях функционально важным может быть один вариант независимо от других сцепленных вариантов внутри гаплотипа(ов).

Общая оценка активности диплотипов переводит пациента в категорию метаболизаторов. Наиболее часто используемые в литературе категории: сверхбыстрый, быстрый, нормальный, промежуточный или медленный метаболизатор (см. рис). Быстрый метаболизатор определяется как субъект с фенотипом, характеризующимся высокой активностью ферментов системы цитохрома P450, в частности изоформ CYP2D6, CYP2C19 и других, что обуславливает ускоренный фазовый метаболизм лекарственных соединений и, как следствие, снижение их системной биодоступности и терапевтической эффективности. Сверхбыстрый метаболизатор – подтип с очень высокой активностью ферментов. Это связано с дупликацией активных аллелей, что приводит к ускоренному клиренсу препаратов и требует индивидуального подбора дозировки. Медленные метаболизаторы, как правило, напротив наследуют два аллеля без функции, промежуточные метаболизаторы имеют один функциональный аллель и один нефункциональный аллель (гетерозиготы), и нормальные метаболизаторы имеют два функциональных аллеля.

Рис. Типы метаболизаторов в зависимости от генетических особенностей

55

┌───────────────────────┐ │ ГЕН CYP2C9 │ └─────────┬─────────────┘

▼

Аллели: *2 / *3 → ↓ метаболизм

┌───────────────────────┐ │ ГЕН VKORC1 │ └─────────┬─────────────┘

▼

Аллели: -1639 A / A → ↑ чувствительность

│

▼

Пациентский профиль:

●Диплотипы: CYP2C9 *2/*3 VKORC1 A/A

│

▼

Фенотип:

●Очень медленный метаболизм

●Высокая чувствительность к варфарину

│

▼

Клинические последствия:

●Требуется ↓ доза варфарина

●Повышен риск кровотечений

3)парадоксальная реакция – неожиданные, исходя из механизма действия ЛП, осложнения.

Примером парадоксальной реакции является злокачественная гипертермия, развивающаяся при использовании наркоза (фторотан, этиловый эфир) и миорелаксантов. Причиной данной реакции являются мутации в гене RYR1 (ryanodine receptor 1), кодирующем рианодиновый рецептор, нарушение функции которого ведет к неконтролируемому высвобождению ионов Ca из эндоплазматической сети. Ген рианодинового рецептора локализован на хромосоме 19 (19q13.2).

Однако для большинства лекарственных реакций понимание влияния генетической изменчивости потребует истинно фармакогеномного подхода. В связи с чем о дна из ключевых задач фармакогеномики – сбор большого числа пациентов с тщательно описанной реакцией на лекарственные препараты. Это необходимо для того, чтобы выявить, а затем подтвердить (валидировать) влияние множественных генетических вариантов на лекарственный ответ, а также изучить, как эти генетические предикторы взаимодействуют с факторами окружающей среды – такими как питание, приём других препаратов, наличие заболеваний и образ жизни. Важно учитывать, что значимые генетические варианты в фармакогенах могут существенно различаться между популяциями, поэтому для обеспечения применимости результатов на глобальном уровне необходимо включать в исследования представителей различных этнических и географических групп. Это повышает обобщаемость полученных данных и делает их более полезными для клинической практики в условиях многонационального общества.

56

Типы генетических вариаций, влияющих на эффективность и безопасность терапии

Генетические вариации можно классифицировать по многим характеристикам, включая частоту в популяции, количество вовлеченных пар оснований, расположение в кодируемом гене и влияние на кодируемый белок. В некоторых случаях важные варианты фармакогенов встречаются необычно часто по сравнению с генами заболеваний, в которых вариации последовательностей с большими потенциальными неблагоприятными эффектами редки. Поскольку фармакогенетические признаки часто незаметны до введения препарата, частоты аллелей вариантов в фармакогенах не снижаются в популяциях с течением времени. Важные варианты в фармакогенах могут быть настолько редкими, что могут быть зарегистрированы только у одного человека, или настолько распространенными, что трудно определить, какой аллель является «диким типом». Частота специфических аллелей часто сильно варьирует в разных популяциях. Например, большинство людей европейского происхождения не имеют ферментативной активности CYP3A5 (два нефункциональных аллеля), тогда как во многих популяциях африканского происхождения большинство людей имеют один или два аллеля, экспрессирующих функциональный белок CYP3A5.

Фармакогенетические варианты также охватывают спектр размеров. От одной пары оснований до больших участков ДНК (включая целые гены или хромосомы) могут быть изменены путем вставок, делеций, инверсий и дупликаций ДНК. Наименьшие генетические варианты представляют собой замены одной пары оснований ДНК, называемые однонуклеотидными вариантами (single-nucleotide variants – SNV). Крупные делеции или дупликации называются вариантами числа копий (copy number variants – CNV).

Независимо от размера, некоторые варианты в фармакогенах изменяют последовательность кодируемого белка, например, заменяя одну аминокислоту другой, удаляя или добавляя аминокислоту, изменяя стартовый или стоп-кодон или внося сдвиг рамки считывания, влияющий на остальную часть транскрибируемого белка. Варианты внутри или вне кодирующей последовательности также могут влиять на уровень белка.

Сценарии, приводящие к клинически значимым фармакогенетическим взаимодействиям (см. таблицу), включают:

•Препараты, ключевой этап метаболизма или транспорта которых зависит от отдельных ферментов или транспортеров с функциональной вариабельностью (фармакокинетические изменения) – кодеин и другие препараты, метаболизируемые CYP2D6 (амитриптилин, атомоксетин, ондансетрон, пароксетин, тамоксифен, трамадол).

•Препараты, взаимодействующие с белками с функциональной вариабельностью, либо как предполагаемая мишень действия препарата, либо как нецелевой эффект (фармакодинамические изменения рецептора/мишени) – некоторые аминогликозиды, β- адреноблокаторы и антиаритмические препараты.

•Препараты с дифференциальным эффектом, зависящим от широкой биологической среды (фармакодинамические изменения за пределами рецептора/мишени)

–противомалярийные препараты, где дефицит Г6ФД предсказывает НЛР.

Некоторые лекарственные реакции связаны с более чем одним геном и могут быть описаны как мультигенные признаки.

58

Например, Осимертиниб – является необратимым ингибитором тирозинкиназы рецептора эпидермального фактора (EGFR), эффективным при наличии сенсибилизирующих мутаций гена EGFR и мутации Т790М, связанной с развитием резистентности к ингибиторам тирозинкиназы. Препарат разрабатывали так, чтобы эффективно связываться именно с этими изменёнными формами рецептора и подавлять их активность, что улучшает результаты лечения у пациентов с определёнными мутациями.

В других случаях вариации в мишени могут привести к различиям в эффективности и токсичности препаратов. Примером могут служить аминогликозидные антибиотики и вариации в митохондриальном гене MT-RNR1. Аминогликозиды действуют, связываясь с акцепторным участком 16S рРНК 30S субъединицы рибосомы и изменяя ее конформацию, тем самым нарушая синтез бактериального белка. Потеря слуха

– известное дозозависимое токсическое действие аминогликозидов, вероятно, из-за нецелевого связывания препарата с митохондриальными рибосомами человека во внутреннем ухе, где концентрации препарата высоки. Однако у некоторых людей наблюдается частичная или глубокая потеря слуха, вызванная аминогликозидами, после однократного приема препарата при «нетоксичных» уровнях в сыворотке крови. Фармакогенетические исследования выявили связь вариантов гена MT-RNR1 с ототоксичностью. Считается, что эти варианты изменяют структуру митохондриальной рРНК человека, делая ее более похожей на бактериальную рРНК и увеличивая сродство к аминогликозидам (Barbarino et al., 2016).

Таблица – Распространённые мутации РНК, предрасполагающие к ототоксичности аминогликозидов

Методы фармакогенетического исследования

Результаты фармакогеномики внедрены в клиническую практику благодаря совместным усилиям фармакологов, врачей-клиницистов, фармацевтов, клинических лабораторий и исследовательских групп. Используемые методы перешли от целевого генотипирования относительно небольшого числа вариантов в отдельных генах (преимущественно методом ПЦР) к мультиплексным панелям и методам, основанным на секвенировании. В фармакогеномике тестирование для нескольких генов, включая цитохром P450 2D6 (CYP2D6), HLA-A и HLA-B, представляет собой сложную задачу. Трудности обусловлены высокой степенью полиморфизма, гомологией с другими генами и вариациями числа копий.

Геномика как путь к определению новых мишеней действия лекарственных препаратов

В настоящее время фармакогеномика – инструмент, с помощью которого можно выявлять новые лекарственные мишени и повышать эффективность терапии за счет учета индивидуальных генетических различий. Исследования показывают, что препараты,