Що таке фармакогенетика?

Навколишнє середовище, дієта та загальне самопочуття людини можуть впливати на те, як він чи вона реагує на ліки. Але ще одним ключовим фактором є гени. Дослідження того, як люди по-різному реагують на медикаменти через генетичне спадкування, називається фармакогенетикою. Термін був складений зі слів фармакологія (вивчення того, як діють наркотики в організмі) та генетики (вивчення того, як успадковуються риси).

Кінцевою метою фармакогенетики є зрозуміти, як чийсь генетичний склад визначає, наскільки добре працює лікарський засіб в його організмі, а також які побічні ефекти можуть виникнути. Надалі досягнення, отримані від досліджень фармакогенетики, надаватимуть інформацію, яка допоможе лікарям отримувати людині достатню кількість потрібного ліки - практика "персоналізованої медицини".

Дослідження фармакогенетики: шлях до персоналізованої медицини
Перш ніж лікарі можуть почати відпускати ліки таким персоналізованим способом, потрібно зробити багато роботи. Ключовим завданням дослідників фармакогенетики є точне визначення всіх білків, з якими трапляються лікарські засоби в організмі, та визначення того, як ці білки змінюються від людини до людини. У процесі цього дослідники повинні ретельно вивчити гени, кодуючі ці білки, щоб виявити основу для білкових відмінностей. Вчені також повинні визначити, які гени сприяють таким захворюванням, як рак, серцеві захворювання або астма. Виявлення таких генів забезпечить вченим арсенал корисних цілей для майбутніх ліків.

Вивчення генів
Деякі дослідники фармакогенетики вивчають багато різних генів, не маючи попередніх уявлень про їх роль у реакції на ліки. За цим сценарієм вчені просто шукають незмінно генетичні відмінності. Переважна більшість (99, 9 відсотка) всієї людської ДНК ідентична від людини до людини. Унікальна лише десята частина відсотків. Але ці невеликі відмінності в ДНК є головним визначальним фактором того, ким ми є - чому ми можемо виглядати та діяти так по-різному, як наші органи метаболізують ліки та захворювання, до яких ми схильні. Один тип незначної генетичної різниці між людьми називається одномолекулярним поліморфізмом, або "SNP". З причин, які вчені не повністю розуміють, певні гени містять набагато більше "природних" варіацій - і, отже, набагато більше SNP - ніж інші.

Чому це важливо? Можливо, певні СНП є ознакою «чутливості» до певного ліки, або навіть передвісником хвороби. Наприклад, один конкретний білок в організмі - фермент, що розщеплює харчові жири - був пов'язаний із захворюваннями серця. Ген, який кодує цей конкретний білок, також буває завантажений SNP. Вчені не можуть бути впевнені, що будь-який або всі SNP в цьому гені чи будь-які інші сигналізують про сприйнятливість до захворювань. Ретельно проведене дослідження - єдиний хороший спосіб зробити або порушити ці підозрілі зв’язки.

Вивчення клітин
Ще один спосіб, яким вчені можуть задавати питання щодо фармакогенетики та відповідати на них, використовуючи моделі тварин та клітин. Миші, генетично сконструйовані, або клітини, вирощені в чашках Петрі, є популярним інструментом для дослідників. При такому підході вчені вводять еквівалент змін правопису в ДНК генів, які вони хочуть вивчити, а потім включають змінені гени в експериментальні клітини або тварини. Потім такі дослідники дивляться на те, які, якщо такі є, зміни відбулися у фізіології мишей або в характеристиках росту клітинних культур. Такі підходи часто дають підказки щодо визначення цілей ліків у людей.

Навчання людей
Нарешті, дослідники фармакогенетики можуть піти на визначення мішеней для ліків, вивчаючи гени колекції людей - сім'ї, групи пацієнтів або неспоріднених осіб - які реагують на ліки незвично чи відмітно. Можливо, тіла цих людей руйнують ліки дуже швидко або дуже повільно, порівняно з іншими. Підказки, чому ці люди реагують певним чином на лікарські засоби, можуть бути виявлені шляхом пошуку варіантів у ДНК кожного члена цієї групи. Зрештою, може статися, що ці люди володіють специфічною формою білка, який якимось чином бере участь у "поводженні" з наркотиками.

Яскравим прикладом цього в реальному житті є реакція хворих на рак на конкретний проти лейкемічний препарат. Деякі з цих пацієнтів, багато з яких є маленькими дітьми, дуже швидко руйнуються або «метаболізують» цей препарат, і тому потрібні додаткові ліки для стримування росту їх раку. Інші метаболізують препарат дуже повільно - цим пацієнтам слід призначати набагато менше ліків, оскільки проти лейкемії препарати можуть мати небезпечні побічні ефекти, і навіть можуть вбити їх. Фармакогенетичні дослідження показали, що простий аналіз крові, який дають цим пацієнтам заздалегідь - в якому лабораторія може «прочитати» послідовність певного дефектного гена, що бере участь в метаболізмі лікарських засобів, - може точно передбачити, скільки ліків вони повинні отримувати.

Роль NIGMS у підтримці досліджень фармакогенетики
Національний інститут загальних медичних наук (NIGMS) веде зусилля NIH для заохочення досліджень фармакогенетики. Частина цих зусиль передбачає виділення грошей для фінансування великих спільних наукових груп, які будуть проводити дослідження фармакогенетики. NIGMS також заохочує розробку публічної бази даних, яка буде містити основні результати фармакогенетики таких досліджень.

Основна мета цієї загальнодоступної бази даних фармакогенетики - допомогти вченим зіставити генетичні варіації ("генотипи") з функціональними результатами ("фенотипами"), такими, які лікарські засоби працюють чи не діють для певних людей. Як різновид "бібліотеки" даних, база даних буде дуже важливим інструментом для майбутніх досліджень та медикаментозного лікування.

Національний інститут загальних медичних наук є одним із Національних інститутів здоров’я Міністерства охорони здоров’я та соціальних служб США. Підтримуючи основні біомедичні дослідження та навчання по всій країні, NIGMS закладає фундамент для прогресу діагностики, лікування та профілактики захворювань.