Diagnostiksysteme

Cytochrom P450

Bei einer medikamentösen Therapie fallen die individuellen Metabolisierungsmuster oft sehr unterschiedlich aus. Während einige Patienten von der Therapie profitieren, zeigt sich bei anderen keine Besserung, oder schlimmer noch, es werden unerwartete Nebenwirkungen beobachtet. Der Metabolismus von Medikamenten findet, ebenso wie der körpereigener Substanzen, hauptsächlich über das Cytochrom P450-System statt. Dieses System aus mehreren Enzymen ist vorrangig in der Leber lokalisiert; es kommt aber auch in vielen anderen Geweben (z. B. dem Dünndarm) vor. Es ist bekannt, dass individuelle genetische Variationen in den P450-Enzymen zu einem großen Teil für die auftretenden unterschiedlichen Metabolisierungsmuster verantwortlich sind.

Folgende Cytochrom P450 Assays sind bei uns erhältich:

Cytochrom P450 1A1 (CYP1A1)

Cytochrom P450 1A2 (CYP1A2)

Cytochrom P450 2C8 (CYP2C8)

Cytochrom P450 2C9 (CYP2C9)

Cytochrom P450 2C19 (CYP2C19)

Cytochrom P450 3A4 (CYP3A4)

Cytochrom P450 3A5 (CYP3A5)

CYP2D6 Genotypisierung

Thiopurin-S-Methyltransferase (TPMT)

Thiopurine-S-Methyltransferase (TPMT) genotyping Real-Time PCR Kit 

✔  CE IVD

✔  Real time detection of TPMT SNP genotypes

✔   high sensitivity and specificity

✔   highly stable and reproducible results

✔  manufactured according to ISO 13485 under strict quality control

✔  32 rxn or 96 rxn

 

 

 

We offer a real time based PCR diagnostic kit for the simultaneous detection of the variants 2, *3A, *3B and *3C, using capillary systems (e.g. LightCycler®, Roche).

The amplification products are analyzed afterwards in a melting-point curve analysis.

Background TPMT information:

The enzyme TPMT is responsible for the degradation of the majoritys of thiopurines. To its range of substrates belong azathioprine, mercaptopurin and tioguanin. These substances are mainly used in immune suppression after organ transplantation or as cytostatic in tumor therapy. Furthermore, they are used in the treatment of autoimmune, rheumatic and inflammatory intestinal diseases.

Allelic variants:

The allele variants *2, *3A, *3B and *3C and their implications:

The polymorphism TPMT*2 causes at position 238 of the gene sequence an exchange of guanine to cytosine, TMPT*3 at position 460 from guanine to adenine, and TPMT*3C at position 719 from adenine to guanine. The allele variant TMPT*3A defines a carrier of the polymorphisms G460A and A719G. The variants *2, *3B and *3C result in a reduced enzyme activity, while TPMT*3A causes a complete loss of enzyme activity.

Example fort he TPMT*2 (G238C) variant

 

 

Glutathion-S-Transferasen (GST)

GST sind multifunktionelle Enzyme, die eine Schlüsselrolle in der zellulären Detoxifizierung einnehmen, indem sie die Zelle durch Konjugation von Glutathion vor chemischen Karzinogenen und Xenobiotika schützen. Diese Glutathionkonjugate sind in der Regel weniger toxisch und besitzen eine bessere Wasserlöslichkeit als die ursprünglichen Substanzen, wodurch die Exkretion aus der Zelle erleichtert wird. Für die verschiedenen Varianten GSTM1, GSTP1 und GSTT1 konnte jeweils eine polymorphe Verteilung in verschiedenen Bevölkerungen gezeigt werden.

GSTT1 ist in die Detoxifizierung von Karzinogenen (z.B. aus dem Zigarettenrauch) involviert, aber auch an der Bildung toxischer Metaboliten (z.B. aus Dichlormethan) beteiligt. Die Deletion des GSTT1-Gens (GSTT1-0 Allel) ist mit der Suszeptibilität verschiedener Krebserkrankungen bzw. deren Prognose assoziiert. Dazu zählen Basalzellkarzinome und Plattenepithelkarzinome des Kehlkopfs. Etwa 38% der Bevölkerung zeigen einen kompletten Verlust der Aktivität von GSTT1. Im GSTP1-Gen wird der Polymorphismus von Isoleucin nach Valin an Position 105 mit einem verringerten Risiko für Prostatakrebs sowie einer günstigeren Prognose bei der Brustkrebs-Therapie (z.B. mit Cyclophosphamid) assoziiert. GSTM1 entgiftet zahlreiche elektrophile Metabolite, kann aber auch an Toxifizierungsprozessen beteiligt sein. Etwa die Hälfte der kaukasischen Bevölkerung zeigt eine homozygote Deletion (GSTM1*0/*0) und expremiert damit kein Enzym. Die GSTM1*0 Deletion ist mit einem geringfügig erhöhten Tumorrisiko für Karzinome der Lunge, Harnblase, Haut und Kolon assoziiert.

Multi Drug Resistance Gen 1 (MDR1)

Das MDR1-Gen kodiert für das P-Glycoprotein (PGP), ein integrales Zellmembranprotein, das in Niere, Leber, Blut-Hirn-Schranke, sowie in der Nebenniere und im Darm lokalisiert ist. Es schleust über einen ATP-abhängigen Transport toxische Substanzen und Metabolite aus der Zelle aus (Hoffmeyer et al., PNAS, Vol.97, No.7, 2000). In der Blut-Hirn-Schranke vermittelt das MDR1-Genprodukt u.a. den Abtransport neurotoxischer Substanzen. Zu seinem breiten Spektrum an Substraten gehören Zytostatika, Betablocker, Statine, Steroide, Calciumantagonisten und Cyclosporine.  
Beim C3435T-Polymorphismus kommt es zu einem Austausch von Cytosin durch Thymidin an Position 3435 im Exon 26 des MDR1-Gens, was zu einer Veränderung der Expession des PGP führt. Die T/T-Genvariante ist bei ca. 24% der Kaukasier anzutreffen und gegenüber dem C/C-Genotypen mit einer 2-fach herabgesetzten Expression des MDR1 und sogar mit einem 65-fach niedrigeren PGP-Level verbunden, was wiederum die Bioverfügbarkeit der meisten Arzneistoffe erhöht. Heterozygote Träger (C/T-Variante) hingegen weisen einen intermediären Phenotypen auf (Hoffmeyer et al., PNAS, Vol.97, No.7, 2000).
Da das PGP in der Blut-Hirn-Schranke an der Kontrolle der Aufnahme z.B. neurotoxischer Xenobiotika beteiligt ist, können sich Expessionsunterschiede hierauf auswirken und so die individuelle Prädisposition für neurologische Erkrankungen wie Parkinson modulieren. So zeigte eine Studie mit Parkinson-Patienten mit früher und später Manifestation, sowie gesunden Probanden, dass der T/T-Genotyp 2x häufiger in der Gruppe der frühen Manifestation auftrat  als in der Gruppe der gesunden Probanden. Das T-Allel wurde insgesamt häufiger bei den Parkinson-Patienten gefunden (Furuno et al., Pharmacogenetics 12, 2002).   
Auch gibt es Hinweise darauf, dass der C3435T-Polymorphismus einen Einfluss auf die Expression von CYP3A4, einem wichtigen Enzym des Cytochrom-P450-Systems, hat. So zeigte sich bei T/T-Trägern ein 8-fach niedrigeres Expressionsniveau der intestinalen CYP3A4-mRNA im Vergleich zu C/C-Trägern (Goto et al. Pharmacogenetics 12, 2002).

Cytochrom P450 3A5 (CYP3A5)

Zu den wichtigsten Enzymen des P450-Systems gehört das CYP3A5, dessen hepatischer  Anteil zusammen mit CYP3A4 im System etwa 40% ausmacht. Man findet es in Darm und Leber. CYP3A5 hat eine sehr große strukturelle Ähnlichkeit mit CYP3A4, sodass beide Enzyme ein sehr ähnliches Spektrum an Substraten abbauen. Über CYP3A5 werden unter anderem auch Xenobiotoka, Toxine und Steroide (endogene Substrate) abgebaut.

Die Mutationen CYP3A5*2 und CYP3A5*3 und ihre Bedeutung:

Der Polymorphismus CYP3A5*2 verursacht an Position 398 in der Aminosäuresequenz einen Austausch von Threonin nach Asparagin. In der kaukasischen Bevölkerung sind etwa 2% Träger dieser Mutation. Der Polymorphismus CYP3A5*3 führt an Position 6986 zu einem Basenaustausch von Adenin nach Guanin. Dies führt zu einer defekten Spleißstelle und verändertem Exon 3, welches bei der Translation in mRNA ein Stopcodon einführt. Konsequenterweise führt dies bei der Proteinsynthese zu einem vorzeitigem Abbruch. Personen mit homozygotem Genotyp für CYP3A5*3 haben nur eine sehr geringe Enzymaktivität für CYP3A5, während Personen mit mindestens einem CYP3A5-Wildtypallel eine ausreichende CYP3A5 Aktivität haben. Dies führt zu einer bis zu 3 fach höheren CYP3A Gesamtmenge, da CYP3A5 bis zu 50% der hepatischen CYP3A Enzyme ausmacht. Da der homozygote Genotyp sehr häufig vorkommt, muss im allgemeinen von einer geringeren CYP3A Aktivität ausgegangen werden. Personen mit mindestens einem gesunden Allel, benötigen höhere Dosen von Medikamenten, um eine Wirkung zu erreichen, da  sie über eine erhöhte CYP3A Aktivität verfügen und Medikamente verstoffwechseln, bevor sie ihre Wirkung entfalten können. (Kuehl et al., Nat Genet. 2001 Apr; 27(4): 383-91). Etwa 15% der Kaukasier sind für diesen Polymorphismus heterozygot und 80% homozygot.