Farmakogenomik : Pendekatan Genetik DNA Bagi Rawatan Ubatan Secara Spesifik

Ditulis oleh : Zam Zureena Mohd Rani, Raja Mohd Fadhil Raja Abd Rahman, Mohd Ridhwan Abd. Razak dan Sazuita Saidin

Tarikh :  07 Oktober 2022

INSTITUT BIOLOGI MOLEKUL PERUBATAN UKM

Farmakogenomik : Pendekatan Genetik DNA Bagi Rawatan Ubatan Secara Spesifik

 

 

Setiap individu mempunyai maklumat genetik yang berbeza-beza yang disimpan di dalam gen DNA yang diwarisi daripada ibu dan bapa. Perbezaan genetik ini menjadi salah satu sebab berlakunya tindak balas ubatan yang berbeza-beza di kalangan individu dengan individu yang lain. Dianggarkan 97% individu mempunyai perbezaan genetik yang mempengaruhi penyerapan, pengedaran, metabolisme dan perkumuhan ubatan di dalam badan. Selain itu, perbezaan genetik ini turut mempengaruhi rawatan kepada pesakit terutamanya bagi rawatan penyakit seperti kanser, sindrom kurang daya tahan melawan penyakit (AIDS), penyakit jantung dan tekanan darah tinggi. Ini berdasarkan data daripada Projek 1000 genome yang dijalankan dari tahun 2008 hingga 2016 yang berjaya mengenalpasti beberapa perbezaan gen yang memberi kesan kepada rawatan sesuatu ubatan (Scharfe et al, 2017). Selain itu, perbezaan genetik ini juga dipengaruhi oleh faktor epigenetik seperti senaman, diet, merokok, pencemaran udara dan gabungan beberapa faktor yang lain. Farmakogenomik ialah kajian tentang perbezaan gen pada DNA yang mempengaruhi tindak balas seseorang terhadap ubat-ubatan. Bidang ini menggabungkan farmakologi (sains ubat-ubatan) dan genomik (kajian gen dan fungsinya) untuk memastikan ubatan yang diterima pesakit adalah berkesan dan selamat sekaligus memastikan ketepatan rawatan perubatan kepada pesakit dengan mengambil kira perbezaan genetik yang ada. Perbezaan genetik ini biasanya disebabkan oleh perubahan nukleotida pada mana-mana lokasi pada rantaian DNA yang tidak mengubah fungsi gen tetapi boleh bertindak sebagai penanda genetik untuk menentukan tindak balas pesakit terhadap ubatan yang diberikan. Selain itu, perbezaan genetik yang wujud adalah disebabkan oleh perbezaan populasi etnik. Perbezaan genetik di dalam sesuatu populasi itu boleh dikategorikan sebagai biasa berlaku apabila lebih daripada 1% populasi mempunyai perubahan pada gen tertentu. Kategori jarang berlaku pula ialah sekiranya kurang daripada 1% populasi mengalami perubahan pada sesuatu gen tertentu. Oleh itu, kira-kira 1% daripada setiap populasi etnik mempunyai perbezaan pada gen. Ini bermakna, penduduk di negara Asia khususnya Malaysia mempunyai gen berbeza dengan gen individu di negara Barat (Nebert et al, 2008).

Kebanyakan ubatan yang tersedia pada masa kini berfungsi dengan cara yang sama untuk semua pesakit tanpa mengira perbezaan genetik individu terhadap tindak balas ubat-ubatan. Kira-kira 25% – 60% pesakit dilaporkan bertindak balas secara positif terhadap ubatan yang diterima manakala selebihnya mengalami kelewatan atau tiada tindak balas (Nebert et al, 2008). Selain itu, ubatan yang diterima pesakit juga boleh memberi tindak balas negatif yang serius disebabkan oleh perbezaan genetik individu. Oleh itu, agak sukar untuk menentukan kesesuaian ubatan yang sedia bagi tindak balas penyembuhan kepada pesakit. Justeru, US Food Drug Administration (FDA) telah menyenaraikan beberapa ubatan yang memberi tindak balas negatif kepada pesakit. Antara tindak balas negatif yang sering ditunjukkan pesakit adalah Sindrom Stevens Johnson (SJS) dan Toxic Epidermal Necrolysis (TEN). Pesakit biasanya mengalami alahan lepuh kulit yang teruk, sepsis dan gangguan pernafasan yang memerlukan rawatan hospital yang panjang dan boleh menyebabkan kematian. Oleh itu, rawatan ubatan secara ‘personalized & precision medicine’ sangatlah perlu bagi mengenalpasti ubatan terbaik untuk pesakit bagi mengelak berlakunya SJS dan TEN (Kim et al, 2021).

Gambarajah 1 menunjukkan tindak balas berbeza-beza bagi setiap individu yang menerima rawatan ubatan yang sama

Pada tahun 2008, US Food and Drug Administration (FDA) menyarankan agar penyaringan polimorfisme HLA-B*1502 dilakukan ke atas pesakit sebelum rawatan ubatan Carbamazepine (CBZ) diberikan. Ini kerana kadar polimorfisme HLA-B*1502 adalah tinggi di populasi Asia seperti di Thailand, Malaysia, China dan Hong Kong. Oleh itu, ujian farmakogenomik dilakukan untuk mengesan polimorfisme HLA-B*1502 dengan menggunakan DNA pesakit. Sekiranya ujian farmakogenomik dapat mengesan polimorfisme HLA-B*1502, rawatan ubatan Carbamazepine (CBZ) tidak boleh diberikan bagi mengelak kesan negatif seperti SJS dan TEN kepada pesakit (Chang et al., 2011). Selain itu, ujian farmakogenomik dilakukan pada gen thiopurine methyltransferase (TPMT) sebelum pesakit diberi rawatan ubatan thiopurine. Ubatan thiopurine digunakan untuk merawat beberapa gangguan autoimun seperti penyakit Crohn dan arthritis rheumatoid serta beberapa jenis kanser seperti leukemia di kalangan kanak-kanak. Enzim TPMT berfungsi membantu mengeluarkan ubatan thiopurine yang berlebihan di dalam badan pesakit. Sekiranya pesakit mempunyai kekurangan TPMT, ini akan menyebabkan lebihan ubatan thiopurine tidak dapat dikeluarkan lalu menyebabkan kepekatan ubatan di dalam badan terlalu tinggi dan akhirnya memberi kesan sampingan seperti kerosakan pada sumsum tulang yang dikenali sebagai ketoksikan hematopoietik. Oleh itu, ujian TPMT dilakukan sebagai panduan kepada doktor untuk mengenalpasti pesakit yang mengalami kekurangan TPMT untuk diberikan dos selamat bagi mengurangkan kesan sampingan yang serius. Farmakogenomik juga memainkan peranan penting dalam rawatan kanser terutamanya membantu doktor membuat pilihan ubat yang sesuai bagi mengelakkan berlakunya ketoksikan kepada pesakit. Sebagai contoh ubatan 5-fluorouracil (5-FU) digunakan dalam rawatan kanser kolorektal tetapi sesetengah pesakit tidak memberi reaksi positif terhadap rawatan 5-FU ini, sebaliknya pesakit mengalami ketoksikan terhadap ubatan tersebut. Ini disebabkan oleh perbezaan gen DPD di mana 3% hingga 4% individu yang mengalami kekurangan enzim DPD boleh menyebabkan berlakunya ketoksikan 5-FU yang lebih tinggi (Simoes et al, 2020). Selain itu, ketoksikan ubatan juga boleh berlaku apabila terdapat perbezaan gen GSTM1 dan GSTT1 yang menyebabkan rawatan kanser menjadi tidak berkesan terutama bagi ubatan cisplatin, carboplatin dan oxaliplatin (Ruwali, 2019).

Antara teknologi yang digunakan dalam ujian farmakogenomik ialah Real-time PCR (RT-PCR) with Taqman, Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) analysis probes, Microarray, Polymerase Change Reaction, DNA Sequencing, Multiplex PCR dan Next Generation Sequencing. Setiap teknologi ini mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing dari segi spesifikasi, sensitiviti, kos, masa ujian dilakukan dan keperluan kemahiran menggunakan teknologi yang tinggi (Catriona and Corey, 2019). Next Generation Sequencing (NGS) adalah kaedah yang komprehensif dan berteknologi tinggi kerana dapat mengenalpasti jumlah biopenanda farmakogenetik yang tinggi dan biopenanda baharu yang masih belum ditemui iaitu novel biopenanda. Walau bagaimanapun NGS adalah antara teknik yang melibatkan kos termahal antara teknologi yang ada dan memerlukan masa yang lama untuk analisis ujian dilakukan (Alireza et al., 2021). Oleh itu, ujian diagnostik farmakogenomik memerlukan teknik yang cepat, spesifik, sensitif dan mudah untuk dianalisis. Antaranya ujian rutin farmakogenomik ialah ujian HLA untuk penyaringan HLA-B*1502 bagi ubatan Carbamazepine dan HLA-B*5801 bagi ubatan Allupinol dengan menggunakan teknik Sequence Specific Priming (SSP) dan Sequence Based Typing (SBT) (D.V. Nguyen et al., 2019). Di Institut Biologi Molekul Perubatan UKM (UMBI), ujian penyaringan HLA-B*1502 dan HLA-B*5801 dilakukan dengan menggunakan teknik Multiplex PCR, High Resolution Melting PCR (HRM-PCR) dan DNA Sequencing (Sue Mian et al., 2013, Zam Zureena et al., 2018). Ketiga-tiga teknik ini telah didaftarkan di bawah akreditasi MS ISO/IEC 17025:2017 di bawah skop asid nukleik sejak tahun 2015.

Walaupun bidang farmakogenomik ini masih baru di Malaysia yang hanya melibatkan beberapa ubatan tertentu sahaja. Diharap pengetahuan ini dapat serba sedikit membantu doktor memilih ubatan yang lebih tepat, memberi panduan dos yang lebih selamat serta membantu proses pembangunan ubatan yang lebih spesifik tanpa memberi kesan negatif kepada pesakit. Namun begitu, penyelidikan masih perlu giat dilakukan kerana berkemungkinan terdapat berjuta-juta perbezaan gen yang masih belum ditemui. Tambahan lagi, respon sesuatu ubatan bukan sahaja bergantung kepada satu jenis gen tetapi beberapa jenis gen yang mungkin berinteraksi di antara satu sama lain.

 

RUJUKAN

  1. Scharfe CPI, et al. Genetic variant in human drug- related genes. Genome Medicine 2017; 9: 117.
  2. Nebert D.W., Zhang G., Vesell E.S. From human genetics and genomics to pharmacogenetics and pharmacogenomics: Past lessons, future directions. Drug Metab. Rev. 2008; 40:187–224.
  3. Kim JA, et al. Pharmacogenomic biomarkers in US FDA-approved drug labels (2000-2020). Journal of Personalized Medicine. 2021 Mar; 11(3): 179.
  4. Chang, C. C., Ng, C.-C., Too, C.-L., Choon, S.-E., Lee, C.-K., Chung, W.-H., et al. (2017). Association of HLA-B*15:13 and HLA-B*15:02 with phenytoin-induced severe cutaneous adverse reactions in a Malay population. Pharmacogenomic. J. 17 (2), 170–173.
  5. Simoes AR, et al. The road so far in colo. rectal cancer pharmacogenomics: are we closer to individualised treatment? Journal of Personalized Medicine. 2020 Nov 19; 10(4): 237.
  6. Ruwali M. Pharmacogenetics and cancer treatment: progress and prospects. Molecular Medicine. IntechOpen. 2019 Jan 29.
  7. Catriona Hippman and Corey Nislow. Pharmacogenomic Testing: Clinical Evidence and Implementation Challenges. J. Pers. Med. 2019, 9(3), 40.
  8. Alireza Tafazoli et al., Applying Next-Generation Sequencing Platforms for Pharmacogenomic Testing in Clinical Practice. Front. Pharmacol., 25 August 2021.Sec. Pharmacogenetics and Pharmacogenomics.
  9. Dinh Van Nguyen, Christopher Vidal, Hieu Chi Chu, Sheryl van Nunen. Developing pharmacogenetic screening methods for an emergent country: Vietnam. World Allergy Organization Journal 12 (2019) 100037.
  10. Sue-Mian Then, Zam Zureena Mohd Rani, *Azman Ali Raymond, Rahman Jamal. Pharmacogenomics screening of HLA-B*1502 in epilepsy patients: How we do it in the UKM Medical Centre, Malaysia, Neurology Asia 2013; 18 (Supplement 1): 27 – 29.
  11. Zam Zureena Mohd Rani, Nor Azian Abdul Murad, Sue-Mian Then, Suthashini Panja Bernam, Asmaa Abdullah, Saberi Saimun, Sri Noraima Othman, Raymond Azman Ali, Rahman Jamal. HLA-B*15:02 screening in epileptic patients using a high-resolution melting-real time PCR (HRM-QPCR) method. Neurology Asia 2018; 23(2): 137 – 144.