Drug effects (pharmacodynamics) are determined by drug concentration at target site and the affinity of the drug for a target. Pharmacogenetics describes inherited differences in drug metabolising enzyme activities and differences in drug transporters and receptors.Answers were sought on the following questions:1. What is the value of genotyping on polymorphic drug metabolising enzymes compared to the classical phenotyping stategies?2. What is the situation concerning CYP2D6 and CYP2C19 polymorphism in the Dutch population?3. Is knowledge of the individual metaboliser status of CYP2D6 or CYP2C19 valuable in clinical pharmacological research and practice of pharmacotherap

Tamminga, Willem Jan

ARTS repository - University of Groningen

   University of GroningenPolymorphic drug metabolising enzymesTamminga, Willem JanIMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite fromit. Please check the document version below.Document VersionPublisher's PDF, also known as Version of recordPublication date:2001Link to publication in University of Groningen/UMCG research databaseCitation for published version (APA):Tamminga, W. J. (2001). Polymorphic drug metabolising enzymes: Assessment of activities by phenotypingand genotyping in clinical pharmacology. [Thesis fully internal (DIV), University of Groningen]. [S.n.].CopyrightOther than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of theauthor(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).The publication may also be distributed here under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license.More information can be found on the University of Groningen website: https://www.rug.nl/library/open-access/self-archiving-pure/taverne-amendment.Take-down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediatelyand investigate your claim.Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons thenumber of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.Download date: 05-12-2023197Curriculum VitaeWim Tamminga is geboren op 30 april 1964 te Zwolle. In 1983 behaalde hij zijnHAVO diploma aan het Gereformeerd Lyceum/HAVO te Groningen. Van 1983tot 1988 studeerde hij aan de Rijkshogeschool Groningen Analytische Chemie,met als specialisatie Chemometrie. Hij studeerde af op de analysemethode voorhet bepalen van flecaïnide in plasma, die hij ontwikkelde voor het laboratoriumvan de Ziekenhuisapotheek van het Diaconessenziekenhuis in Meppel.Vanaf 1988 is Wim Tamminga werkzaam bij Pharma Bio-Research, waar hijverschillende functies vervulde. Van 1988 tot 1990 was hij als analist betrokkenbij het ontwikkelen van analysemethodes met nadruk opvloeistofchromatografie. Vanaf 1990 specialiseerde hij zich in de analyses vanradioactief gelabelde componenten, waarvoor hij in 1990 zijn diploma alsstralingsdeskundige (niveau 3) behaalde. In de periode van 1992 tot en met1996 was hij hoofd van het “Isotopen Laboratorium” een laboratorium waarvloeistofscintillatie-analyses en bindingsanalyses worden uitgevoerd. In deperiode van 1995 tot en met 1996 was hij tevens als studiedirectorverantwoordelijk voor de uitvoering van bioanalytische studies.Vanaf december 1996 was hij als research chemicus belast met de ontwikkelingen implementatie van genotypeer technieken voor polymorfismes ingeneesmiddel metabolisme. Hiertoe was hij ook als AIO aangesteld aan deRijksuniversiteit Groningen. Het onderzoek is in dit proefschrift beschreven.Sinds 1 december 2000 is hij werkzaam bij Pharma Bio-Research Group BV alsProduct Manager en belast met de marktverkenning en ontwikkeling vanGenomics. Daarnaast is hij belast met de coördinatie van klinischfarmacologische studies.

English

Polymorphic drug metabolising enzymes:Assessment of activities by phenotyping and genotyping in clinical pharmacology

   University of GroningenPolymorphic drug metabolising enzymesTamminga, Willem JanIMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite fromit. Please check the document version below.Document VersionPublisher's PDF, also known as Version of recordPublication date:2001Link to publication in University of Groningen/UMCG research databaseCitation for published version (APA):Tamminga, W. J. (2001). Polymorphic drug metabolising enzymes: Assessment of activities by phenotypingand genotyping in clinical pharmacology. [Thesis fully internal (DIV), University of Groningen]. [S.n.].CopyrightOther than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of theauthor(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).The publication may also be distributed here under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license.More information can be found on the University of Groningen website: https://www.rug.nl/library/open-access/self-archiving-pure/taverne-amendment.Take-down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediatelyand investigate your claim.Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons thenumber of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.Download date: 13-02-2023197Curriculum VitaeWim Tamminga is geboren op 30 april 1964 te Zwolle. In 1983 behaalde hij zijnHAVO diploma aan het Gereformeerd Lyceum/HAVO te Groningen. Van 1983tot 1988 studeerde hij aan de Rijkshogeschool Groningen Analytische Chemie,met als specialisatie Chemometrie. Hij studeerde af op de analysemethode voorhet bepalen van flecaïnide in plasma, die hij ontwikkelde voor het laboratoriumvan de Ziekenhuisapotheek van het Diaconessenziekenhuis in Meppel.Vanaf 1988 is Wim Tamminga werkzaam bij Pharma Bio-Research, waar hijverschillende functies vervulde. Van 1988 tot 1990 was hij als analist betrokkenbij het ontwikkelen van analysemethodes met nadruk opvloeistofchromatografie. Vanaf 1990 specialiseerde hij zich in de analyses vanradioactief gelabelde componenten, waarvoor hij in 1990 zijn diploma alsstralingsdeskundige (niveau 3) behaalde. In de periode van 1992 tot en met1996 was hij hoofd van het “Isotopen Laboratorium” een laboratorium waarvloeistofscintillatie-analyses en bindingsanalyses worden uitgevoerd. In deperiode van 1995 tot en met 1996 was hij tevens als studiedirectorverantwoordelijk voor de uitvoering van bioanalytische studies.Vanaf december 1996 was hij als research chemicus belast met de ontwikkelingen implementatie van genotypeer technieken voor polymorfismes ingeneesmiddel metabolisme. Hiertoe was hij ook als AIO aangesteld aan deRijksuniversiteit Groningen. Het onderzoek is in dit proefschrift beschreven.Sinds 1 december 2000 is hij werkzaam bij Pharma Bio-Research Group BV alsProduct Manager en belast met de marktverkenning en ontwikkeling vanGenomics. Daarnaast is hij belast met de coördinatie van klinischfarmacologische studies.

University of Groningen Research Database

University of Groningen

   University of GroningenPolymorphic drug metabolising enzymesTamminga, Willem JanIMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite fromit. Please check the document version below.Document VersionPublisher's PDF, also known as Version of recordPublication date:2001Link to publication in University of Groningen/UMCG research databaseCitation for published version (APA):Tamminga, W. J. (2001). Polymorphic drug metabolising enzymes: Assessment of activities by phenotypingand genotyping in clinical pharmacology. [S.l.]: [S.n.].CopyrightOther than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of theauthor(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).Take-down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediatelyand investigate your claim.Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons thenumber of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.Download date: 12-11-2019Samenvatting, ook voor niet ingewijden1906 SAMENVATTING, OOK VOOR NIET INGEWIJDEN6.1 InleidingFarmacogenetica bestudeert erfelijk bepaalde factoren die de werking van eengeneesmiddel beïnvloeden. De werking van een medicijn wordt deels bepaalddoor de hoeveelheid van het middel in het bloed. Deze hoeveelheid is ondermeer afhankelijk van de mate waarin een medicijn door het lichaam wordtafgebroken (metabolisme). Metabolisme wordt verzorgd door een specialegroep enzymen en heeft tot gevolg dat het geneesmiddel kan wordenuitgescheiden via de urine of ontlasting. Per individu kan de mate vanwerkzaamheid van een enzym sterk verschillen. Deze verschillen kunnen erfelijkbepaald zijn door afwijkingen (mutaties) in het stukje (gen) erfelijk materiaal(DNA) dat de aanmaak van de enzymen reguleert. Cytochroom P450 2D6(CYP2D6) is een belangrijk metabool-enzym waarvoor meer dan 50 mutatiesbekend zijn. Gevolg van deze afwijkingen is dat bij 6 tot 10% van de bevolkingdit enzym niet goed werkt. Hierdoor is voor een groot aantal geneesmiddeleneen belangrijke metabolismeroute geblokkeerd. Voor CYP2C19, een andermetabool-enzym, geldt ongeveer hetzelfde. 2-5% Van de Westerse bevolking isniet in staat om geneesmiddelen via dit enzym af te breken.Een individuele afwijking in het metabolisme van een geneesmiddel kan wordenonderzocht door middel van fenotypering of genotypering. Bij fenotypering, deklassieke methode, wordt een model-geneesmiddel toegediend, waarvanbekend is dat het metabolisme door het betreffende enzym plaatsvindt.Vervolgens wordt in bloed of urine op een bepaald tijdstip de afbraaksnelheidgemeten. Bij genotypering wordt het DNA onderzocht op afwijkingen die vaninvloed zijn op de werking van het metabole-enzym. Voor genotypering wordtgebruik gemaakt van een methode die de polymerase ketting reactie (PCR)wordt genoemd. Dit houdt in dat een klein deel van het totaal aanwezige DNAcirca 1 miljoen keer wordt vermenigvuldigd. Daarbij kan gestuurd worden welkdeel van het DNA wel en welk deel niet wordt vermenigvuldigd. Vervolgenswordt het vermenigvuldigde stukje DNA onderzocht op eventuele afwijkingen.Genotypering is relatief nieuw binnen de farmacogenetica en wordt sinds eenaantal jaren op beperkte schaal uitgevoerd. Farmacogenetica wordtvoornamelijk toegepast binnen het onderzoek voor de ontwikkeling van eennieuw geneesmiddel en onderzoek naar de (bij)werking van een geneesmiddel.Binnen de gezondheidszorg wordt het echter nog nauwelijks toegepast, hoewelhet al jaren bekend is dat farmacogenetica bij de vaststelling van de juistedosering een belangrijke rol zou kunnen spelen.Binnen Pharma Bio-Research wordt in het kader van geneesmiddelonderzoeksinds 1990 gefenotypeerd. In 1995 ontstond om praktische redenen de behoefteom te genotyperen. Aangezien voor genotypering analysetechnieken vereist191waren die sterk afwijken van de op dat moment aanwezige technieken en omdatop dat moment de waarde van genotypering nog niet goed bekend was, isbesloten om dit te laten begeleiden door wetenschappelijk onderzoek. Hiervooris aansluiting gezocht bij de Rijksuniversiteit Groningen.Voor het (promotie)onderzoek werden de volgende research vragengeformuleerd:1. Wat is de waarde van genotypering met betrekking tot metabole-enzymen invergelijking met fenotypering?2.  Wat is de Nederlandse situatie met betrekking tot erfelijke afwijkingen voorde metabole-enzyme CYP2D6 en CYP2C19?3. Op welke manier kan fenotypering en genotypering bijdragen aangeneesmiddelonderzoek en aan het effectief gebruik van een geneesmiddelvoor de individuele patiënt in de klinische praktijk?De volgende activiteiten zijn hiertoe ondernomen:• Ontwikkeling van genotypeermethodes en alternatievefenotyperingsstrategieën• Onderzoek in de verzamelde data met betrekking totgeneesmiddelmetabolisme• Onderzoek naar het metabolisme van sertindole (een nieuw medicijn tegenpsychoses)• Onderzoek naar de invloed van afwijkend metabolisme op hetgeneesmiddelgebruik in de psychiatrie.Samenvatting, ook voor niet ingewijden1926.2 MethodesMefenytoïne (hoofdstuk 2.1), een medicijn tegen epilepsieaanvallen, wordtgebruikt als modelstof voor fenotypering van het enzym CYP2C19. Degebruikelijke gang van zaken is dat, na inname, gedurende 8 uur urine wordtverzameld. Voordat de hoeveelheid geneesmiddel en afbraakproduct wordengemeten, wordt het monster in de regel opgeslagen in een vriezer. Vanwegestabiliteitsproblemen in monsters gedurende opslag bestaat er twijfel over debetrouwbaarheid van de uitslagen. Bovendien wordt er getwijfeld aan deveiligheid van dit middel voor vrijwilligers wanneer het wordt gebruikt voorfenotypering.Uit het onderzoek bleek dat er inderdaad stabiliteitproblemen zijn inurinemonsters, maar dit hoeft geen nadelige gevolgen te hebben voor debetrouwbaarheid. Verder werd geen aanwijzing gevonden dat mefenytoïne nietveilig zou zijn, indien het wordt gebruikt voor fenotypering.Dextromethorfan, een vrij verkrijgbaar hoestmiddel, wordt ook veelvuldigtoegepast als modelstof voor fenotypering van het metabole-enzym CYP2D6.Voor dit middel is een nieuwe meetmethode opgezet die het metabolisme vanmeerdere enzymen kan meten (Hoofdstuk 2.2). Er kan worden geconcludeerddat, naast informatie over het enzym CYP2D6, ook informatie over het enzymCYP3A4 kan worden verkregen. Bovendien bleek tijdens dit onderzoek datmeetfouten als gevolg van de analysemethode nauwelijks doorwerken in defenotyperingsuitslag.Voor geneesmiddelonderzoek is het vaak gewenst dat naast eengenotyperingsuitslag ook een fenotyperingsresultaat  bekend is. Het zou daarompraktisch zijn als er een gecombineerde procedure (hoofdstuk 2.3) bestaatwaarin, na het afnemen van een enkel bloedmonster, beide resultatenbeschikbaar komen. Voor genotypering wordt DNA gebruikt dat afkomstig is uitwitte bloedcellen, waarvoor een klein beetje bloed (0.2 milliliter) gebruikt wordt.Voor fenotypering wordt vaak gebruik gemaakt van urine.Dit is onderzocht bij de middelen metoprolol (tegen hartfalen; modelstof voor hetenzym CYP2D6) en omeprazol (tegen maagproblemen; modelstof voor hetenzym CYP2C19). Dit onderzoek heeft uitgewezen dat een bloedmonster, drieuur na inname afgenomen, kan worden gebruikt voor gecombineerdegenotypering en fenotypering.6.3 Onderzoek in verzamelde dataIn meer dan 4500 vrijwilligers is door middel van fenotyperen (hoofdstuk 3.1) deindividuele activiteit vastgesteld van twee belangrijke metabole enzymen. Hierbijwerd gebruik gemaakt van dextrometorfan en mefenytoïne als modelstoffen voorrespectievelijk de enzymen CYP2D6 en CYP2C19. Er blijkt dat in deze groep,die representatief is voor de Nederlandse bevolking, 8% een vertraagdmetabolisme heeft door het enzym  CYP2D6 en dat 1.8% een vertraagd193metabolisme heeft door het enzym CYP2C19. Dit komt overeen met de onsomringende landen, hoewel CYP2C19-afwijkingen iets minder vaak voorkomendan elders (2-5%). Zeer opvallend was het verschil tussen mannen en vrouwenwat betreft het metabolisme via het enzym CYP2C19: vrouwen hadden duidelijkeen lagere afbraaksnelheid dan mannen. Dit verschijnsel wordt grotendeelsveroorzaakt door het gebruik van de anticonceptiepil, die kennelijk eenverminderde werking van het CYP2C19-enzym veroorzaakt.In een andere groep vrijwilligers (1026 personen) is middels genotyperen(hoofdstuk 3.2) het metabolisme vastgesteld. Een groot deel van deze personenis tevens onderzocht middels fenotypering. Hierdoor kon worden vastgesteld ofbeide methodes tot hetzelfde resultaat leiden. Het blijkt dat meer dan 98% vande genotyperingen hetzelfde resultaat opleveren als de fenotyperingen. Deontwikkelde genotyperingstechnieken kunnen dus als uiterst betrouwbaarworden gezien. Het grote voordeel van genotyperen boven fenotyperen is datgeen geneesmiddel (modelstof) hoeft te worden geslikt. Een buisje bloed isvoldoende voor de test. Voor de enzymen CYP2D6 en CYP2C19 blijken inNederland dezelfde genetische varianten voor te komen als in de onsomringende landen. Ook nu blijkt er weer een man vrouw-verschil te bestaanwat afbraaksnelheid voor CYP2C19 betreft. Dit kan niet farmacogenetischverklaard worden. Bovendien komen deze man vrouw-verschillen voor in eenrelatief kleine groep vrouwen (circa 14% van het totaal) van het totaal. Dezegroep wordt gekenmerkt doordat het metabolisme deels vertraagd is. Ook nuspeelt het gebruik van de anticonceptiepil weer een rol.6.4 Toepassingen van farmacogeneticaDe individuele verschillen in het metabolisme van sertindole (hoofdstuk 4.1),een middel tegen psychoses, zijn onderzocht in een zogenaamde panelstudie.Sertindole werd hiervoor gedurende 14 dagen gegeven aan voorgeselecteerdevrijwilligers. Van de 18 vrijwilligers hadden 10 een normaal metabolisme, 6 eenvertraagd metabolisme voor het enzym CYP2D6 en 2 een vertraagdmetabolisme voor het enzym CYP2C19. Tijdens de studie werd op gezettetijdstippen de mate van het metabolisme gemeten. Bovendien werden deconcentraties van sertindole gemeten in bloed en urine.In de groep met een vertraagd metabolisme voor het enzym CYP2D6 bleek datde concentraties in het bloed voor sertindol duidelijk hoger waren dan voor degroep met een normaal metabolisme. Van één van de afbraakproducten(dehydrosertindole) bleek een lagere concentratie te worden gevonden indezelfde groep. Op deze manier kon onomstotelijk worden vastgesteld dat hetenzym CYP2D6 een rol speelt bij de afbraak van sertindole. Het enzymCYP2C19 blijkt niet betrokken te zijn bij het metabolisme.In een groep van 241 gehospitaliseerde psychiatrische patiënten (hoofdstuk4.2) werd het CYP2D6- en CYP2C19-genotype vastgesteld. Van deze patiëntenwerd het gebruik van geneesmiddelen onderzocht op verschillen tussen deverschillende genotypes. Deze geneesmiddelhistories waren vastgelegd voordatSamenvatting, ook voor niet ingewijden194de patiënt en de behandelaar op de hoogte waren van degeneesmiddelenafbraakcapaciteit in de betreffende patiënt. Afwijkendegenotypes bleken onder deze psychiatrische patiënten in dezelfde mate voor tekomen als bij de gehele bevolking.Er bleek dat bij de patiënten met een vertraagd metabolisme voor het enzymCYP2D6, gemiddeld minder vaak een middel wordt voorgeschreven dat wordtafgebroken door dit enzym. Bovendien bleek dat aan deze groep gemiddeldvaker middelen worden gegeven die bijwerkingen van psychofarmaca moetentegengaan. Merkwaardig genoeg bleek, dat een mogelijkheid om bijwerkingen tevoorkomen, namelijk minder van een medicijn voorschrijven, niet vaker werdtoegepast in de groep met een vertraagd metabolisme. Uit dit onderzoek konworden geconstateerd dat vertraagd metabolisme wel degelijk een rol speeldebinnen de farmacotherapie van psychiatrische patiënten en dat de psychiatersvia ‘trial and error’ komen tot een ander voorschrijfpatroon in de patiënten metvertraagd metabolisme.Het is daarom de verwachting dat genotypering vooraf kan leiden tot eenverbetering van de medicamenteuze behandeling van psychiatrische patiënten.Dan kan immers vooraf voorspeld worden of een middel normaal of vertraagdafgebroken wordt. Dit heeft mogelijk gunstige gevolgen voor de patiënt (minderbijwerkingen en sneller resultaat) en voor de zorginstelling (verlaging van dekosten door meer rationele farmacotherapie).6.5 Algemene conclusies1. De resultaten van genotypering en fenotypering blijken goed overeen testemmen.Beide technieken hebben vóór- en nadelen en zullen afhankelijk van devraagstelling en beperkingen kunnen worden ingezet voor het vaststellen vande metabole capaciteit van de enzymen CYP2D6 en CYP2C19 in gezondevrijwilligers en patiënten.Genotypering is wat procedures en kosten betreft de favoriete methode.2. In de Nederlandse bevolking komen genetisch bepaalde afwijkingen voor deenzymen CYP2D6 en CYP2C19 in vergelijkbare mate voor als de onsomringende landen.Ook het vóórkomen van specifieke mutaties blijkt in grote lijnen vergelijkbaar.3. Vrouwen kunnen een vertraagde CYP2C19 activiteit hebben die nauwsamenhangt met het gebruik van de anticonceptiepil.4. In geneesmiddelenstudies blijkt het toepassen van farmacogenetica effectiefin het voorspellen van de rol van specifieke metabole-enzymen bij de afbraakvan een geneesmiddel.5. Afwijkingen in geneesmiddelmetabolisme hebben een negatieve invloed ophet instellen van de optimale medicamenteuze behandeling vanpsychiatrische patiënten.

https://pure.rug.nl/ws/files/31813820/cv.pdf

Polymorphic drug metabolising enzymes:Assessment of activities by phenotyping and genotyping in clinical pharmacology

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

ARTS repository - University of Groningen

ARTS repository - University of Groningen

University of Groningen Research Database

University of Groningen