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ETICA NELLA SPERIMENTAZIONE FARMACOGENETICA

Mario Del Tacca
Divisione di Farmacologia e Chemioterapia, Dipartimento di Oncologia, dei Trapianti e delle Nuove Tecnologie in Medicina
Università di Pisa

La farmacogenetica studia le differenze genetiche che causano risposte variabili dei singoli pazienti alla somministrazione di farmaci e da essa origina la farmacogenomica, ovvero l’applicazione delle conoscenze farmacogenetiche alla scoperta di nuovi farmaci e alla personalizzazione della terapia farmacologica. Fino alla metà degli anni ’90, la farmacogenetica ha indagato l’espressione di enzimi coinvolti nel metabolismo dei farmaci. Oggi sono disponibili informazioni su polimorfismi legati ad un solo nucleotide mutato (single nucleotide polymorphisms, SNPs) nei geni che codificano sia enzimi del metabolismo che bersagli molecolari dei farmaci (Figura 1). In tal modo, l’analisi farmacogenetica può essere in grado di predire l’efficacia o la tollerabilità di un farmaco nel paziente ed essere considerata un valido strumento anche nelle fasi di sviluppo di nuovi farmaci ^(1,2).
L’applicazione di nuove tecniche di clonaggio e sequenziamento del DNA e l’avanzamento delle conoscenze sul genoma umano hanno contribuito in maniera significativa al rapido sviluppo della farmacogenetica, le cui finalità consistono nello stabilire correlazioni tra genotipo, risposta terapeutica ed eventi avversi di un trattamento farmacologico e nel definire la dose appropriata di un farmaco permettendo l’individualizzazione della terapia. Le variazioni individuali nella risposta, sia terapeutica che tossica ai farmaci, rappresentano un fenomeno comune nella pratica clinica e nei processi di ricerca e sviluppo di un farmaco e contribuiscono alla comparsa di effetti avversi (Tabella 1 e 2)^(3,2).
Uno degli obiettivi della farmacogenetica è quello di identificare criteri differenziali per l’uso dei farmaci nei pazienti appartenenti a particolari sotto-gruppi di popolazione, ed, eventualmente, adattare specifiche terapie farmacologiche alle caratteristiche genetiche dei singoli individui (Figura 2). Questa applicazione della farmacogenetica implica la possibilità di predire la risposta del paziente alla terapia, di ridurre gli eventi avversi e migliorare il razionale di sviluppo dei farmaci ⁽⁴⁾. Nella Tabella 3 sono riassunti alcuni studi farmacogenetici che sono stati realizzati sui soggetti umani.
Esistono rilevanti problemi etici e normativi relativi alla stesura dei protocolli clinici che prevedono ricerche di farmacogenetica, soprattutto riguardo agli aspetti legati alla privacy, alla garanzia di un’adeguata informazione ai soggetti coinvolti nella sperimentazione farmacogenetica, in vista del loro consenso a partecipare, nonché alla raccolta e conservazione dei campioni genetici.
Sebbene gli studi di farmacogenetica condividano queste preoccupazioni con altri tipi di ricerca genetica, essa fa sorgere nuovi problemi, in modo particolare per quanto riguarda la fase di pre-genotipizzazione, per stratificare o pre-selezionare i soggetti da inserire nella sperimentazione. Alcuni aspetti di carattere etico e sociale nella ricerca farmacogenetica – come quelli relativi al consenso informato e alla privacy – dovranno essere risolti dalla comunità dei ricercatori, dalle industrie farmaceutiche, dai Comitati etici e dalle autorità regolatorie ^(5,1) (Tabella 4).

Definizione del profilo farmacogenetico in uno studio clinico
Attualmente la definizione del profilo farmacogenetico è prevista negli studi condotti sia in modo retrospettivo che in modo prospettico. Gli studi retrospettivi usano tecniche di genotipizzazione e sequenziamento su larga scala per identificare i genotipi e correlarli con i fenotipi, quali le malattie o la mancata risposta ai farmaci. L’uso della determinazione del profilo farmacogenetico negli studi prospettici è invece finalizzato al tentativo di ridurre la variabilità farmacocinetica o l’incidenza degli eventi avversi. In particolare questo metodo consente di stratificare i soggetti che partecipano allo studio o di escludere alcuni individui dalla sperimentazione sulla base del genotipo ⁽⁶⁾. Nella Tabella 5 vengono indicati alcuni esempi di genotipizzazione all’interno delle diverse fasi di uno studio clinico.
Nella maggior parte delle sperimentazioni riportate in letteratura, la determinazione del profilo farmacogenetico è applicata in modo prospettico principalmente durante le sperimentazioni di fase I. I soggetti sono arruolati nella sperimentazione sulla base dei genotipi che predicono la capacità metabolica di rispondere ai farmaci o sulla base dei genotipi che potrebbero consentire di prevenire eventi avversi ^(6,2).
Negli studi di fase II il metodo del gene-candidato può essere usato in concomitanza con la genotipizzazione, per correlare particolari polimorfismi con differenze fenotipiche nella risposta terapeutica. Nei successivi studi di fase III, la determinazione del profilo farmacogenetico può servire per distinguere i soggetti che rispondono e tollerano bene il trattamento da quelli che non traggono giovamento da esso. La grandezza del campione, la frequenza allelica e l’entità della risposta genica sono alcuni dei parametri fondamentali da prendere in considerazione nel disegno e nella realizzazione di studi farmacogenetici ^(7,6).
Le sperimentazioni cliniche sui farmaci partono dal presupposto che i soggetti che partecipano allo studio abbiano una modesta variabilità inter-individuale e che siano omogenei. Perciò uno degli scopi della ricerca farmacogenetica è quello di focalizzare l’attenzione sulla variabilità genetica inter-individuale farmaco-correlata. Le sperimentazioni farmacogenetiche devono quindi partire da un diverso presupposto riguardo al gruppo di soggetti selezionati, in modo che anche l’eterogeneità inter-individuale sia compatibile con lo studio. E’ quindi importante capire come questa considerazione cambi il disegno sperimentale e l’analisi statistica dei dati. Per esempio, diverrà sempre più importante porre attenzione all'origine etnica dei soggetti, prima di sommare i dati provenienti dai diversi studi ⁽⁸⁾.
Un punto di interesse, relativo all'interpretazione dei risultati, è la possibile mancanza di omogeneità nel controllo della variabilità farmacocinetica. Per esempio, uno studio condotto sull’isoforma 2D6 dell’enzima citocromo P450 (CYP2D6) - uno degli enzimi più studiati per quanto riguarda il polimorfismo genetico dei sistemi di biotrasformazione - realizzato in 15 centri negli Stati Uniti, mostra un’incidenza di metabolizzatori lenti compresa tra 0 e 15%. Nello stesso studio alcuni centri hanno riportato un’incidenza di metabolizzatori rapidi pari al 100%. Questa variabilità può influenzare l'interpretazione dei dati provenienti dagli studi di fase I condizionando la scelta del dosaggio da usare nei successivi studi di fase II, e il processo di sviluppo del farmaco sulla base del profilo farmacogenetico ⁽⁸⁾. Quando si intende realizzare un progetto di sviluppo di un farmaco, basato sulla farmacogenetica, è quindi importante prendere in considerazione la variabilità dei risultati raccolti dai vari centri partecipanti allo studio.
Generalmente, ci sono due tipi di strategia sperimentale alla base dei protocolli degli studi di farmacogenetica. La prima consiste nel metodo del gene candidato, basata sulla conoscenza della patogenesi della malattia e/o del meccanismo d’azione del farmaco somministrato, al fine di identificare i geni e correlare la frequenza di un dato genotipo con la risposta o l’assenza di risposta al farmaco in studio. Questa strategia sperimentale dipende dalla validità dei presupposti suddetti.
La seconda strategia riguarda gli studi di associazione genica che fanno uso di marcatori ad alta densità (rappresentati dai microsatelliti e dai polimorfismi a singolo nucleotide) per analizzare la relazione tra la variabilità genetica degli alleli e i fenotipi di risposta a un farmaco. Sebbene la tecnica basata su polimorfismi a singolo nucleotide possa essere vantaggiosa, potrebbe essere necessaria l’analisi di circa 100.000 polimorfismi a singolo nucleotide per ciascun individuo per condurre uno studio per il quale siano richieste ampie associazioni geniche. Pertanto uno studio clinico su 1000 pazienti dovrebbe esaminare circa 100 milioni di genotipi. L’enorme dimensione del campione richiesto per questi studi, il costo della determinazione dei singoli genotipi, e l'interpretazione dei dati sono i limiti evidenti di queste ricerche ⁽⁹⁾.
Le strategie di sviluppo di un farmaco, che prevedono la determinazione di un profilo farmacogenetico, presuppongono l’identificazione di certi polimorfismi che permettano di predire la risposta ad un farmaco specifico. Ciò porta alla stratificazione dei soggetti di uno studio clinico in sottogruppi, sulla base del genotipo individuale. Questo tipo di stratificazione, basato sul genotipo, potrebbe portare a errori statistici generati dalla selezione dei soggetti. Un esempio interessante è rappresentato da studi clinici su pazienti affetti da morbo di Alzheimer. Uno studio della durata di 3 anni e mezzo, condotto su pazienti affetti da morbo di Alzheimer, ha evidenziato una ridotta necessità di assistenza domiciliare che può essere spiegata con i benefici associati al trattamento farmacologico a lungo termine con tacrina. La selezione o la stratificazione di soggetti sulla base del loro genotipo dell’apolipoproteina E (APOE) potrebbe portare a una erronea interpretazione dei dati, dal momento che i soggetti con l’allele APOE4 hanno una minore probabilità di rispondere alla terapia con tacrina rispetto ai pazienti con altri alleli APOE ^(10,11) (Tabella 3).
Escludere individui o gruppi di soggetti da uno studio, sulla base del genotipo, potrebbe comportare una perdita del vantaggio che essi potrebbero ottenere dalla partecipazione alla sperimentazione. Pertanto gli studi di farmacogenetica pongono la necessità di riesaminare i principi etici su cui si basa la sperimentazione sull’uomo, soprattutto per quanto riguarda il reclutamento dei vari gruppi ⁽¹²⁾.
La stratificazione in piccoli gruppi dei soggetti che partecipano alla sperimentazione potrebbe confondere l’analisi statistica e l’interpretazione dei risultati. Per esempio, se 100 partecipanti allo studio sono stratificati in gruppi di 10 individui ciascuno, potrebbero essere rilevate differenze statisticamente significative. È importante chiedersi se queste differenze statistiche siano clinicamente rilevanti, poichè è possibile che uno studio abbia una rilevanza statistica ma non clinica. La stratificazione pone inoltre alcuni problemi relativi al reclutamento e arruolamento dei partecipanti allo studio. Chen et al. ⁽¹³⁾ hanno confrontato studi di fase I sulla genotipizzazione del CYP 2D6 in due gruppi di soggetti sani, e hanno osservato che le differenze statisticamente significative erano dovute a errori nei criteri di scelta del campione. Questo tipo di errori statistici può rappresentare un ostacolo a una corretta sperimentazione, dal momento che il profilo di risposta ai farmaci e gli eventi avversi, riscontrati in un gruppo ristretto di soggetti, non possono riflettere quelli di una vasta popolazione ⁽¹³⁾.
La stratificazione può rappresentare una sfida scientifica ed etica in relazione al disegno di uno studio e all’analisi dei dati, a causa del concetto di penetranza. La penetranza è la probabilità di un gene o di un tratto genetico di essere espresso; penetranza completa significa che il gene o i geni di un certo tratto sono espressi in tutta la popolazione che possiede quel gene; penetranza incompleta indica invece che quel tratto genetico è espresso soltanto in una parte della popolazione. I vari gradi di rilevanza clinica del fenotipo potrebbero portare a risultati falso-positivi. Ciò ha conseguenze importanti per la stratificazione dei partecipanti allo studio nei due bracci della sperimentazione, dal momento che ad alcuni soggetti potrebbe non essere offerta la possibilità di ricevere la terapia prevista, se un dato polimorfismo fosse presente, ma non fosse caratterizzato da alta penetranza ⁽¹⁴⁾.
Le conseguenze cliniche della penetranza rappresentano un quesito importante per le autorità regolatorie in relazione ai processi di approvazione delle schede tecniche delle specialità medicinali. Ci si chiede infatti se sia possibile limitare l’uso di un dato farmaco a pazienti che presentano un particolare polimorfismo, anche se individui appartenenti alla popolazione generale presentano diversi gradi di penetranza. Per rispondere adeguatamente a tali quesiti è necessario svolgere studi approfonditi volti a determinare gli effetti della penetranza sulla risposta terapeutica ai farmaci e sulle reazioni avverse ⁽¹⁴⁾.
Considerando il livello attuale delle conoscenze e lo sviluppo della tecnologia, è probabile che per una data condizione patologica saranno individuate molte sotto-popolazioni di soggetti che risponderanno in modo diverso ai farmaci. Potrebbe essere individuata una sotto-popolazione di pazienti che non risponde ad alcun farmaco attualmente disponibile. Idealmente sarebbe auspicabile disporre di molti farmaci, ciascuno dei quali modellato su un particolare profilo genetico.
Tutto questo porta a un’altra esigenza, cioè la necessità di un’educazione scientifica che metta in guardia contro la convinzione che la variabilità di risposta terapeutica a un farmaco dipenda da un unico gene (one gene, one response), un’ipotesi troppo riduttiva che, con il progresso delle tecniche genetiche e genomiche, potrebbe portare ad una visione distorta della farmacogenetica.

Conclusioni
La sperimentazione farmacogenetica futura dovrà avvalersi di protocolli di studio appropriati. Sono necessari standard opportuni per stabilire la qualità della genotipizzazione e delle associazioni genotipo-fenotipo al fine di limitare la possibilità di dati falso-positivi o falso-negativi.
E’ necessario un più ampio consenso scientifico per la definizione del fenotipo e di linee guida idonee a risolvere le difficoltà relative alla stratificazione dei soggetti e della popolazione. Le agenzie regolatorie internazionali dovrebbero inoltre rivedere le procedure di approvazione dei nuovi farmaci, al fine di prevedere studi di farmacogenetica conformi ai continui sviluppi in questo campo.
Altri aspetti delicati della ricerca, che riguardano la privacy, l’informazione al paziente, il consenso a partecipare, l’uso scientificamente ed eticamente corretto dei campioni di acidi nucleici, il rischio della discriminazione e dell’esclusione aspettano meditate e appropriate risposte.
I Comitati etici europei dovranno lavorare a stretto contatto con i ricercatori e con le industrie, nel progetto di sviluppo di linee guida e di regole finalizzate alla autorizzazione dei protocolli degli studi clinici di farmacogenetica.

Figura 1: Polimorfismo a singolo nucleotide (SNP) (6)

Figura 2: Prospettive di personalizzazione della terapia farmacologica (2)

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