Duża część polimorfizmów o postulowanej roli w odpowiedzi na stosowaną farmakoterapię została zidentyfikowana metodą genów kandydatów (candidate gene approach). Oznacza to, że poszczególne geny zostały a priori wybrane do badań na podstawie przypuszczeń, że mogą mieć znaczenie w patomechanizmie choroby lub odpowiedzi na stosowaną farmakoterapię (rycina). Trzeba podkreślić, że związek znacznej części polimorfizmów z działaniem poszczególnych leków nie został potwierdzony w kolejnych badaniach. Wydaje się, że brak powtarzalności może wynikać z niewłaściwego doboru grupy badanej [62].
Metodą, która eliminuje możliwe błędy związane z arbitralnym wyborem poszczególnych polimorfizmów do badań, są wspomniane już GWAS, w których analizowane grupy liczą kilka lub kilkanaście tysięcy osób. Ideą GWAS jest przekrojowa analiza całego genomu w celu identyfikacji regionów na chromosomach związanych z osobniczą zmiennością, w tym przypadku ze zmiennością odpowiedzi na stosowaną farmakoterapię. Obecnie jako markery w tych badaniach często stosowane są SNP. Ocenia się, że SNP występują z częstością 1 na 300-1000 par zasad oraz że w puli genowej gatunku ludzkiego istnieje ich około 11 000 000-20 000 000. Współczesne metody pozwalają na jednoczesną analizę blisko 1 000 000 SNP. W związku jednak z tym, że polimorfizmy mogą być dziedziczone w określonych układach (tzw. haplotypy) to znajomość jednego SNP może pozwolić przewidzieć, jakie inne polimorfizmy znajdują się w sąsiednim regionie DNA. W 2002 r. rozpoczął się projekt HapMap (International HapMap Project), którego celem jest określenie haplotypów dla różnych populacji na całym świecie [63,64]. Na podstawie danych z projektu HapMap można przypuszczać, że mikromacierze zawierające kilkaset tysięcy kluczowych SNP będą stanowiły wystarczające narzędzie do odzwierciedlenia zmienności ludzkiego genomu w zakresie polimorfizmów pojedynczego nukleotydu występujących z częstością powyżej 5% [1,63]. Do tej pory dzięki badaniom GWAS potwierdzono zależność między metabolizmem warfaryny a polimorfizmami w genie kodującym kompleks reduktazy epoksydu witaminy K (vitamin K epoxide reductase complex, subunit 1, VKORC1) i genie CYP2C9 (cytochrome P450, family 2, subfamily C, polypeptide 9) [49,50,53,54]. Obecnie zalecenia dotyczące dawki nasycającej i podtrzymującej warfaryny w zależności od genotypu znajdują się w informacji o leku. Aktualnie są prowadzone randomizowane badania kliniczne mające na celu ocenić efektywność kosztową i przydatność znajomości genotypu w dawkowaniu warfaryny [66,67]. Jeżeli wyniki tych badań okażą się pozytywne, to warfaryna będzie pierwszym lekiem stosowanym w chorobach układu krążenia, którego dawkowanie będzie zależało od profilu genetycznego chorego.
W badaniach GWAS potwierdzono także istotność kliniczną wariantów genu kodującego CYP2C19 (cytochrome P450, family 2, subfamily C, polypeptide 19), który bierze udział w metabolizmie klopidogrelu. Wykazano mianowice, że u osób homozygotycznych pod względem wariantu utraty funkcji (CYP2C19*2) ryzyko wystąpienia zakrzepicy w stencie jest 4-krotnie, a u osób heterozygotycznych – ponad 2-krotnie większe [55]. Mega i wsp. wykazali, że wśród osób przyjmujących klopidogrel po zabiegu PCI z powodu zawału mięśnia sercowego ryzyko wystąpienia niekorzystnych zdarzeń sercowo-naczyniowych jest szczególnie duże w przypadku stwierdzenia allelu CYP2C19*2 oraz polimorfizmu rs1045642 (3435C>T) w genie ABCB1 (ATP-binding cassette, sub-family B member) [57]. Gen ABCB1 koduje glikoproteinę P, która jest zaangażowana m.in. w transport cząsteczek leków [58]. Prowadzone obecnie badania kliniczne mają na celu ocenić przydatność i efektywność kosztową znajomości genotypu przed podjęciem decyzji o wyborze leku przeciwpłytkowego [68].
Powyższe przykłady zastosowania metod genetycznych w celu dobrania odpowiedniego leku dla osób z chorobami układu krążenia stanowią jedynie zarys tematu. Powszechnie analizowane są związki między zaburzeniami rytmu serca a stosowanymi lekami antyarytmicznymi [69,70]. Zidentyfikowano także polimorfizmy mogące sprzyjać wystąpieniu zakrzepicy u chorych z małopłytkowością indukowaną heparyną [71].
Donoszono również o potencjalnym związku niektórych polimorfizmów ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia restenozy [72] i lepszym rokowaniem po implantacji kardiowertera-defibrylatora serca (implantable cardioverter defibrillator, ICD) [73]. Badania z zakresu genomiki mogą więc pomóc dopasować nie tylko odpowiedni lek dla właściwego pacjenta, ale także odpowiedni rodzaj interwencji dla danego chorego.
Era personalnego genomu
W 2003 r. ogłoszono zakończenie projektu sekwencjonowania ludzkiego genomu. Opublikowanie sekwencji 46 chromosomów było uwieńczeniem trwających 13 lat prac naukowców z całego świata. Projekt pochłonął blisko 3 miliardy dolarów amerykańskich [74,75]. Od tego czasu koszty sekwencjonowania obniżyły się do 10 000 dolarów amerykańskich, a czas potrzebny na zsekwencjonowanie ludzkiego genomu dzięki technologii sekwencjonowania nowej generacji skrócił się do kilku miesięcy [76]. Perspektywa ceny 1000 dolarów za poznanie sekwencji własnego genomu, która uczyni to badanie osiągalnym dla dużej części społeczeństwa, staje się więc coraz bliższa. Obecnie w Stanach Zjednoczonych istnieje przynajmniej kilka firm, które na zasadach komercyjnych oferują sekwencjonowanie genomu i konsultacje genetyczne w zakresie oceny ryzyka wystąpienia poszczególnych chorób [77]. W 2003 r. prof. Church z Uniwersytetu Harvarda wraz z dziewięcioma innymi naukowcami poddali sekwencjonowaniu własne genomy i podali te sekwencje do publicznej wiadomości wraz z informacjami o przebytych i obecnych chorobach. Jednocześnie zaprosili do tej inicjatywy ochotników z całego kraju, którzy są gotowi podać do publicznej wiadomości sekwencje swojego genomu wraz z szczegółowymi i regularnie aktualizowanymi informacjami medycznymi [78]. W 2010 r. w prestiżowym czasopiśmie Lancet został opublikowany pierwszy na świecie opis przypadku 40-letniego chorego, u którego zsekwencjonowano genom, a uzyskane na tej podstawie informacje brano pod uwagę przy podejmowaniu decyzji klinicznych [79].
Podsumowanie
Prewencja i terapia chorób układu krążenia zaczyna nabierać nowego wymiaru. Do tej pory zidentyfikowano bardzo wiele polimorfizmów i rejonów na chromosomach o potencjalnym związku z chorobami i terapią chorób układu krążenia. Postulowana rola części z nich nie została potwierdzona w kolejnych badaniach. Analiza polimorfizmów związanych z metabolizmem warfaryny i klopidogrelu może wejść jednak w najbliższym czasie do rutynowej diagnostyki. Badania asocjacyjne całego genomu w oparciu o jednoczasową analizę kilkuset tysięcy polimorfizmów pojedynczego nukleotydu i odniesienie ich do odpowiednich haplotypów pozwolą na wykrycie nowych związków między poszczególnymi haplotypami a ryzykiem wystąpienia określonych chorób i działań niepożądanych stosowanej farmakoterapii. Zmniejszanie się kosztów sekwencjonowania wraz z dalszym rozwojem technologii sekwencjonowania nowej generacji w stosunkowo niedalekiej przyszłości może doprowadzić do tego, że prewencja i terapia chorób układu krążenia będzie opierała się w dużej części o informacje płynące ze znajomości sekwencji genomu pacjenta.