Heft 138

KLINISCHE UND ETHISCHE ASPEKTE

DER PHARMAKOGENETIK

Michael T. Zühlsdorf und Jochen Kuhlmann

August 2002

1

KLINISCHE UND ETHISCHE ASPEKTE

DER PHARMAKOGENETIK

Michael T. Zühlsdorf und Jochen Kuhlmann

EINFÜHRUNG

Während der letzten Dekade wurden annähernd alle Schritte der Arzneimittelfor-

schung optimiert. Dazu gehören insbesondere die Suche nach neuen Zielstrukturen, die Hoch-

durchsatzsynthese neuer Substanzen mit Hilfe der kombinatorischen Chemie sowie deren

Optimierungsprozess zum geeigneten Entwicklungskandidaten. Dies hat einerseits zu einer

Fülle neuer Entwicklungskandidaten geführt, andererseits aber nicht deren Entwicklungs-

risiken signifikant vermindert. Immer noch gehören unerwünschte Arzneimittelwirkungen

sowie fehlende Wirksamkeit zu den Hauptgründen eines Entwicklungsabbruchs oder im Ex-

tremfall der frühzeitigen Rücknahme marktgeführter Arzneimittelpräparate, wie z.B. Terfena-

din (Seldane®), Felbamat (Felbatol®), Dexfenfluramin (Redux®) oder Troglitazon (Rezulin®)

[Kurth, 2000]. Diese Probleme traten in der Regel nicht bei der Gesamtheit aller untersuchten

Patienten, sondern nur bei einer Subgruppe während der späten klinischen Entwicklung auf.

Die individuelle Auswirkung eines Arzneimittels auf den Organismus ergibt sich aus

dem Zusammenwirken der Aufnahme, Verteilung, Verstoffwechselung sowie Ausscheidung

(Pharmakokinetik) und der Arzneimittelwirkung (Pharmakodynamik) einer applizierten Sub-

stanz. Die interindividuellen Unterschiede dieser Parameter wiederum beruhen auf den Wech-

selwirkungen verschiedener individueller und ethnischer bzw. kultureller Faktoren, die man

unter dem Begriff Pharmakoanthropologie zusammenfasst (siehe Abbildung 1). Da man in

den klinischen Studien die Unterschiede in den nicht individuellen sowie messbaren individu-

ellen Faktoren (sogenannte Phänotypen) minimiert hat, bleiben als ein bisher noch nicht aus-

reichend untersuchter Aspekt die genetischen Faktoren zur Erklärung unerwarteter Studiener-

gebnisse. Die individuellen genetisch bedingten Unterschiede umfassen insgesamt wahr-

scheinlich ca. 4 Millionen Variationen (sogenannte Einzelbasenmutationen oder SNPs - Sin-

gle Nucleotide Polymorphisms), wodurch statistisch jede 1000ste Nukleinbase der DNA be-

troffen ist. Diese Einzelbasenaustausche sind größtenteils ohne phänotypische Bedeutung,

einige können jedoch drastische Auswirkungen haben. Das Enzym Thioprurin-Methyl-Trans-

ferase beispielsweise ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt in der Verstoffwechselung

von Purinanaloga wie z.B. 6-Mercaptopurin und seiner Prodrug Azathioprin, die in der

Krebstherapie eingesetzt werden. Da sowohl die Nebenwirkungen als auch die Effektivität

2

direkt von der Plasmakonzentration abhängen, traten unter 6-Mercaptopurintherapie in Sub-

gruppen vermehrt tödliche Nebenwirkungen als auch hohe Inzidenzen von Sekundärtumoren

auf [Evans et al., 2001]. Der Grund hierfür ist eine starke Variabilität der TPMT-Enzymakti-

vität, die durch 4 genetische Mutationen (TPMT*2, TPMT*3A, TPMT*3B und TPMT*3C)

determiniert ist. Durch Nachweis dieser Mutationen für jeden Patienten vor der Therapie kön-

nen sowohl Patienten ohne TPMT-Aktivität von der Therapie ausgeschlossen, als auch solche

mit sehr hoher Aktivität mit einer höheren Dosis sicher behandelt werden. Ein Beispiel für

eine genetisch bedingte Erkrankung ist das Gilbert Syndrom, bei dem durch eine Mutation in

dem Promotor-Bereich des UDP-Glukuronosyl-Transferase 1A1 Gens die Serumbilirubin

Spiegel sporadisch erhöht sind, was sich in einer Gelbsucht manifestieren kann. Bei 15% aller

Männer und 8,5% der weiblichen Europäer findet sich eine Verlängerung in der Promotorse-

quenz des kodierenden Gens, was mit einer verminderten Sekretion und Aktivität des Enzyms

einhergeht. Patienten mit diesem Genotyp zeigen sporadisch erhöhte Bilirubin-Spiegel als

auch eine höhere Inzidenz schwerer Nebenwirkungen bei der Therapie mit Irinotecan [Ando

et al., 2000]. Durch Typisierung kann in diesem Fall sowohl die ansonsten schwierige

Ausschlussanalyse Gilbert Syndrom ersetzt werden [Rauchschwalbe et al., 2002], als auch

eine Dosisanpassung in der Zytostatikatherapie mit Irinotecan durchgeführt werden.

In der Arzneimittelentwicklung ist die gezielte Untersuchung genetischer (und phar-

makogenetischer) Merkmale weiterhin die logische Fortführung der modernen Ansätze zur

Zielstruktursuche. Diese umfasst den Schritt von Phänotypen oder Tiermodellen bis hin zur

Identifikation molekularer Marker mit Hilfe der "funktionellen Genomik" in humanen Zellen

oder Geweben. Potentielle Zielstrukturen werden weiterhin durch Linkage- bzw. Assozia-

tionsstudien in Patientengruppen sowie aus eingelagertem genomischen Probenmaterial iden-

tifiziert. Diese neuen molekularen Methoden in Kombination mit den Ultra-Hochdurchsatz-

Screening Methoden ermöglichen ein verbessertes Verständnis der molekularen und zellulä-

ren Vorgänge sowie der Pathophysiologie, die das individuelle Krankheitsrisiko, den Krank-

heitsverlauf sowie die Therapiechancen und -risiken beschreiben. Weiterhin ermöglichen sie

der pharmazeutischen Industrie neue Therapiemöglichkeiten zu erforschen, das Risiko für

Fehlentwicklungen zu minimieren und für die individuellen Patientenpopulationen optimierte

Arzneimittel zu entwickeln [Roses, 2000]. Die dazu benötigten Techniken sowie Computer-

programme werden zur Zeit sowohl in der pharmazeutischen Industrie als auch in speziali-

sierten, sogenannten "Genomik-Firmen" etabliert. Diese Parteien stehen in einem stetigen

Wettrennen, um immer neue Zielstrukturen zu identifizieren, zu patentieren und zu validieren,

als auch immer schnellere, mächtigere und präzisere Methoden zu entwickeln. Dies erfordert

3

enorme Investitionen, die heutzutage an die Milliarden Dollar/Euro Grenze heranreichen oder

sogar überschreiten.

EINSATZ DER PHARMAKOGENETIK IN DER FORSCHUNG UND

PRÄKLINISCHEN ENTWICKLUNG

Die Herausforderung der pharmazeutischen Forschung besteht seit jeher in der Identi-

fikation und Validierung potentieller Zielstrukturen für eine Arzneimitteltherapie. Während

man früher in der Regel von einem kliniko-chemisch charakterisiertem Patho-Mechanismus

in Tiermodellen nach geeigneten Substanzklassen zur Linderung des Krankheitsgeschehen

suchte, wird dieser verständnis-getriebene Ansatz heutzutage größtenteils durch einen daten-

getriebenen Ansatz ersetzt. Die funktionelle Genomik und insbesondere die sogenannte

"Differential Display" Technik, bei der die Transkription und / oder Expression von gesunden

mit kranken Zellen oder Organen verglichen wird, treiben dieses Umdenken. Bei diesen

Transkriptionsanalysen werden eine große Anzahl möglicher Targets für eine Therapie gelie-

fert, doch ist ein Großteil der gefundenen mRNAs entweder unbekannt oder ihr Anteil am

Pathomechanismus noch unverstanden. Daher ist es unumgänglich, dass diese Daten im Rah-

men der verschiedenen Forschungs- und Entwicklungsphasen erarbeitet werden müssen. Dies

erfordert auch dort den Einsatz von Hochdurchsatzmethoden sowie flexiblen und schnellen

Untersuchungsmethoden, die schon zu möglichst frühen Zeitpunkten eine Beurteilung des

therapeutischen Prinzips sowie der Substanzeigenschaften ermöglichen. Erste Anwendungen

sind heute beispielsweise mit dem Metabolismus-Screening neuer Leitstrukturen oder Ent-

wicklungskandidaten bereits erfolgreich etabliert. Modelle zur enteralen Resorption, die

Transporterstrukturen einschließen, sind in der Entwicklung oder werden bereits eingesetzt.

Im Hochdurchsatzscreening für die biologische Aktivität ist der Einsatz humaner oder rekom-

binanter Systeme bereits Standard. Der Bereich der toxikologischen Untersuchungen wird

bald nachziehen und es werden Screeninsysteme etabliert, bei denen die Transkription / Ex-

pression von nicht-Target-Zellen untersucht wird. Mögliche Auffälligkeiten in diesen Tests

werden Hinweise auf potentielle toxikologische Effekte zulassen, die in die Gesamtbewertung

einer Substanz eingehen. Durch Vergleich mit Referenzsubstanzen mit bekannten Nebenwir-

kungsprofilen kann dann eine Bewertung des Nebenwirkungspotentials erfolgen.

Diese Analysen werden von einer Reihe spezialisierter Biotech Firmen (sogenannte

Genomics Firmen) aber auch den Forschungsabteilungen der Pharmafirmen durchgeführt. Die

funktionelle Genomik wird neben einem vertieften Verständnis der Pathophysiologie einer

4

Krankheit und der ihr zugrundeliegenden genetischen Faktoren auch zur Identifikation von

neuen therapeutischen Prinzipien beitragen. Das Verständnis der Gen- und Proteinfunktion

sowie deren Regulation ist der kritische Schritt zur Identifizierung klarer Krankheitskorrela-

tionen und neuen Ansatzstellen einer therapeutischen Intervention.

Die Ergebnisse der nun fast beendeten humanen Genomsequenzierungsprojekte

HUGO und von Celera Genomics zeigen, dass der Mensch ca. 35.000 Gene besitzt [Ewing

und Green, 2000; Venter et. al., 2001], von denen ca. 3.000 - 5.000 als sogenannte "Key Tar-

gets", also potentielle Strukturen für eine Arzneimitteltherapie angesehen werden. Davon sind

heutzutage wiederum etwa 600 Targets bereits bekannt und die neuen genomischen Methoden

eröffnen nun die Möglichkeit die restlichen Gene in kurzer Zeit zu identifizieren, was sich

auch in den dramatisch gestiegenen Zahlen beschriebener Gene/Jahr widerspiegelt. Der Be-

weis, dass ein spezifisches Gen mit einer spezifischen Funktion oder einem spezifischen

Krankheitsgeschehen korreliert, wird heutzutage größtenteils mit Hilfe sogenannter Linkage-

oder Assoziationsstudien gezeigt. Dabei wird entweder an verwandten oder nicht verwandten

Personen eine biochemische Reaktion und/oder Pathophysiologie zu einem bestimmten

Chromosomenbereich oder einem spezifischen Gen gezeigt [Roses, 2000a]. Diese Studien

erfordern Hunderte oder sogar Tausende von Studienteilnehmern, wobei die großen Volks-

krankheiten wie beispielsweise Atherosklerose bedingt durch die Beteiligung mehrerer Gene

am Krankheitsgeschehen sogar Zehntausende von Studienteilnehmer erfordern werden [Ri-

oux, 2000].

Konkrete Projekte, die heutzutage in den Forschungsabteilungen der pharmazeu-

tischen Industrie vorangetrieben werden, bauen auf diesen Erkenntnissen und haben insbe-

sondere die schon besprochene Neuidentifikation von Zielstrukturen als auch die Vorhersage

genetisch determinierter Variabilitäten in Wirkung und Sicherheit sowie der Identifikation

neuer Targets für bestehende Arzneimittel zum Ziel [Gould Rothberg et al., 2000].

Der nächste logische Schritt innerhalb der Forschungsaktivitäten besteht in der Unter-

suchung des Einflusses der verschiedenen Allele auf die Pharmakokinetik, Pharmakodynamik

sowie Sicherheit einer Substanz. Die dazu benötigten Allelfrequenzen und -Typen können

entweder aus der Screeningphase selber, verschiedenen öffentlichen oder kommerziellen Da-

tenbanken sowie aus speziellen Distributionsstudien erhalten werden. Mit dem Wissen, dass

in Patienten zwei verschiedene Allele auftreten, werden dann beide Allele in Expressions-

systeme kloniert und für das jeweilige Screening verwendet. Eine ideale Substanz würde dann

in beiden Fällen eine vergleichbar gute Aktivität zeigen. Ein alternativer Ansatz wäre aber

auch die Optimierung der Wirkung auf ein spezielles Allel hin, deren Träger zur Zeit noch

5

nicht oder noch nicht ausreichend therapiert werden kann. Solche Bestimmungen der

"Sensitivitätsunterschiede" werden auch in den toxikologischen Untersuchungen Einzug

halten und die Qualität der Entwicklungskandidaten steigern.

Alle erhobenen in vitro Daten werden integraler Bestandteil der Substanzspezifikationen

werden und zur rationalen Selektion der am besten geeigneten Substanzen für die klinische

Entwicklung führen. Mit dem Wissen relevanter Polymorphismen in wichtigen Strukturen für

Pharmakokinetik, Pharmakodynamik oder Sicherheit einer neuen Substanz können dann

frühzeitig klinische Studien durchgeführt werden, die speziell auf die resultierenden

Fragestellungen optimiert werden und die Erfolgsaussichten für eine Markteinführung

erhöhen. Weiterhin wird die Nutzen-Risikoabwägung durch ein breiteres mechanistisches

Verständnis auch seltener Nebenwirkungen verbessert.

PHARMAKOGENETISCHE ASPEKTE IN DER KLINISCHEN

ARZNEIMITTELENTWICKLUNG

Wie alle anderen in der Forschung und präklinischen Entwicklung erhobenen Daten

gehen auch die pharmakogenomischen Eigenschaften jedes Entwicklungskandidaten in die

abschließende Bewertung sowie eine mögliche Entwicklungsfreigabe ein. Liegen wahr-

scheinlich relevante genetische Einflussfaktoren bei einem Entwicklungskandidaten vor, so

hat dies Einfluss sowohl auf die Entwicklungsstrategie als auch das Design sowie die Größe

jeder einzelnen Studie. Aufgrund der Prävalenz der einzelnen Genotypen und des erwarteten

Effektes kann so sowohl die Anzahl der zu untersuchenden Patienten bzw. Probanden als

auch die Anzahl der einzuschließenden Studienteilnehmer festgelegt werden. Das erwartete

Ausmaß des pharmakogenomischen Effektes bestimmt weiterhin Studiendauer, Dosis und

Dosisintervalle, als auch Untersuchungsmaßnahmen (z.B. Probenabnahmen für pharmako-

kinetische und pharmakodynamische Bestimmungen) für klinische Studien mit bekannten

Arzneimitteln und Entwicklungssubstanzen.

Die Hauptanwendungsgebiete für klinische Studien mit bereits eingeführten Arznei-

mitteln liegen dabei in der Therapieoptimierung bzw. Reduktion von Nebenwirkungen und

der Indikationsausweitung. Bei der Therapieoptimierung wird der Effekt der einzelnen Poly-

morphismen in den pharmakokinetisch sowie pharmakodynamisch relevanten Proteinen un-

tersucht. Dies kann sowohl zur Identifikation einer sensitiven Patientengruppe als auch einer

individuellen Dosisanpassung führen. Bei klinischer Relevanz werden diese Optimierungen

Eingang in die klinische Praxis finden und zur verbesserten Arzneimittelsicherheit führen.

6

Anhand von einigen Beispielen kann das Potential der pharmakogenetischen Methoden ex-

emplarisch verdeutlicht werden. Neben einer weiteren großen Anzahl von Arzneimitteln wird

auch das Antikonvulsivum Mephenytoin von CYP2C19 metabolisiert. Mephenytoin ist ein

racemisches Gemisch aus R-(-)- und S-(+)-Mephenytoin und wird bei Epilepsie verordnet.

Während der größte Teil der Bevölkerung das S-Mephenytoin schnell und stereoselektiv zum

unwirksamen Hauptmetabolisierungsprodukt 4-Hydroxy-Mephenytoin biotransformiert, zei-

gen ca. 3-5 % der Europäer und Nordamerikaner sowie bis zu 23 % der Japaner ein fast voll-

ständiges Fehlen dieses Biotransformationsproduktes [de Morais et al., 1994]. Insgesamt

wurden 11 verschiedene Allele identifiziert, die für diesen sogenannten "Poor Metabolizer"

Status verantwortlich sind. Der aktive Metabolit 3-Desmethyl-Mephenytoin kann hingegen

von langsamen und schnellen Metabolisierer in gleichem Ausmaß gebildet werden, wird je-

doch im Gegensatz zu Mephenytoin mit einer Halbwertzeit von mehreren Tagen viel langsa-

mer weitermetabolisiert. Dies erklärt die Häufigkeit toxischer Nebenwirkungen wie Anämien,

Erythemen und Leberschäden in der Gruppe der "Poor Metabolizer". Die genetische Prä-

dispositionen beim Therapieerfolg des M. Alzheimer mit Tacrin untersuchten Poirer et al.

[1995] in einer doppelblinden Studie mit 40 Patienten. Sie konnten eine klare Abhängigkeit

des therapeutischen Erfolgs vom Genotyp des Apolipoprotein E zeigen. Apolipoprotein E

(ApoE) ist ein kritischer Faktor bei der Modulation des Cholesterin- und Phospholipid-Trans-

ports zwischen verschiedenen Zellen. Im Menschen kommen 3 verschiedene ApoE Allele

vor: APO epsilon 2, APO epsilon 3 und APO epsilon 4. Das Apoε4 Allel ist ein Risikomarker

für einen sporadischen und früh-einsetzenden familiär vererbbaren Typ der Alzheimer

Krankheit. Es war bereits bekannt, dass die Anzahl der Apoε4 Allele (die sogenannte Gendo-

sis) nicht nur einen Risikofaktor für diese spezifische Alzheimer-Form, sondern auch mit ei-

nem frühen Beginn, der Akkumulation seniler Plaques im Gehirn und verminderter Cholin-

Acetyltransferase (ChAT) Aktivität im Hippocampus korreliert ist. In der Studie konnte ge-

zeigt werden, dass AD Patienten ohne apoE4 Allele normale ChAT Aktivitäten aufweisen und

nach 30 Wochen zu mehr als 80% sichtbare Verbesserungen zeigten (gemessen anhand des

sogenannten ADAS Score). Demgegenüber zeigten 60% der apoE4 Träger eine Verschlech-

terung ihres ADAS verglichen mit dem Ausgangswert. Aus diesen Resultaten geht hervor,

dass Apoε4 als kritischer Faktor angesehen werden muss, und dass eine Genotypisierung

nicht nur für die genaue Diagnose, sondern auch für die Identifikation geeigneter Patienten

zur Therapie mit Tacrin verwendet werden kann. In einer weiteren klinischen Studien mit

Patienten mit moderatem Asthma konnte gezeigt werden, dass das forcierte Ausatemvolumen

7

(FEV1) sowie der allgemeine Effekt nach oraler Administration von Albuterol in Patienten

mit dem wildtypischen ß2-Adrenorezeptor (Arg16/Arg16) stärker als bei der Vergleichs-

gruppe mit heterozygot bzw. homozygot mutiertem (Arg16/Gly16) ß2-Adrenorezeptor ausge-

prägt war. Der maximale Effekt auf die FEV1 (%Delta FEV1) war 18% vs. 4.9% [Lima et al.,

1999]. Die Plasmakonzentration von Albuterol war in allen Gruppen unverändert (s. Abbil-

dung 2). Mit Hilfe der Genotypisierung sind in allen beschriebenen Fällen die gefährdeten

Patientengruppen vor der ersten Applikation der Substanz vorhersagbar, so dass mit einer

Dosisanpassung oder gegebenenfalls mit einer Alternativsubstanz präventiv reagiert werden

kann.

Eine Möglichkeit zur Indikationsausweitung bzw. -suche stellen insbesondere die Ex-

pressionsanalysen dar, da mit ihrer Hilfe eine Vielzahl relevanter Stoffwechselwege parallel

innerhalb kürzester Zeit untersucht und identifiziert werden können. Therapieausweitungen

wie sie für Minoxidil oder insbesondere Acetylsalicylsäure durch jahrzehntelange klinische

Beobachtungen ermöglicht wurden, wären somit innerhalb kürzester Zeit durch ein vertieftes

Verständnis der molekularen Pharmakologie erreichbar. Für die klinische Entwicklung neuer

Arzneimittel ist neben der rationalen Entwicklungsstrategie insbesondere die Reduktion der

Studienteilnehmer interessant, da die Studien kleiner, schneller, fokusierter, organisatorisch

einfacher und besser gepowert werden können [Ledley, 2000; siehe Tabelle 1]. Auch die

Entwicklung von Substanzen für sogenannte kleine Indikationen wird durch die Pharmakoge-

nomik gefördert, da die Entwicklungskosten deutlich reduziert werden können. Dabei ist zu

beachten, dass für die Erstellung des Sicherheitsprofils einer Substanz eine gewisse Anzahl

von Patienten in klinischen Studien nicht unterschritten werden darf.

In den Studien der exploratorischen Phase der klinischen Entwicklung (Phase I und

IIa) wird der Hauptaspekt pharmakogenetischer Untersuchungen in der Identifizierung und

Etablierung von Markern zur Pharmakokinetik sowie Sicherheit und Verträglichkeit eines

Entwicklungskandidaten liegen. Dies umfasst Marker für die Arzneimittelresorption, den Arz-

neimitteltransport, den Arzneimittelmetabolismus, die Arzneimittelausscheidung sowie weite-

rer beteiligter Stoffwechselwege, die nicht das Ziel der Arzneimittelentwicklung sind [Guen-

gerich, 2000]. Da präklinische Daten zu den kritischen Stoffwechselwegen teilweise bereits

vor Studienbeginn vorliegen, können diese Aspekte intensiv gemonitort werden und ermög-

lichen eine frühzeitige Aussage zur klinischen Relevanz. Aber auch die Vorhersage einer

pharmakodynamischen Wirkung mit Hilfe von Biomarkern (bzw. Surrogaten) kann optimiert

und der mögliche Einfluss von Polymorphismen auf die biologische Antwort frühzeitig unter-

sucht werden. Der größte Teil der verfügbaren Biomarker werden biochemische Parameter

8

darstellen, da die explorativen Studien meistens in gesunden Freiwilligen durchgeführt wird,

bei denen per se meist keine direkt messbaren Therapieerfolge oder klinische Reaktionen beo-

bachtet werden können. Doch wird auch in dieser Gruppe die Untersuchung des Einflusses

verschiedener Genotypen auf die Biomarkerantwort zumindest teilweise monitorbar sein und

somit auch zur Effektivitätsabschätzung für die Patienten beitragen können. Somit kann teil-

weise mit diesem Ansatz bereits in sehr frühen Phasen die geeignete Patientengruppe sowie

die am besten geeignete Dosierung für die großen konfirmatorischen Studien der Phasen IIb

und III festgelegt werden [Ledley, 2000].

Mit Hilfe der pharmakogenetischen Ergebnisse aus den klinischen Studien können

auch Fragen nach spezifischen, individuellen Einflussfaktoren der Arzneimittelwirkung sowie

-sicherheit durch die Zulassungsbehörden beantwortet werden, was wiederum Einfluss auf die

zukünftigen Forschungsprojekte sowie klinischen Studien haben wird. Die FDA hat sich

bereits 1997 in einer sogenannten Guidance for Industry zu diesem Thema geäußert. Durch

eine individuelle Dosisanpassung könnte die Vermarktung auch solcher Substanzen erreicht

werden, die ohne diese individuellen Anpassungen ein nicht akzeptables und nicht vorhersag-

bares toxikologisches Potential besitzen [U.S. Department of Health and Human Services,

1997]. Diese zusätzlichen Verfeinerungen eines Substanzprofils potentieller Entwicklungs-

substanzen sollte die Akzeptanzkriterien für einen Start in der klinischen Entwicklungsphase

bereichern und so den Entwicklungsstop von Substanzen ohne reale Marktchancen oder ei-

nem nicht akzeptablen Wirksamkeits- oder Sicherheitspotential schon in der präklinischen

und frühen klinischen Entwicklung ermöglichen [Kuhlmann 1999]. Die Identifikation geneti-

scher Polymorphismen als Ursache für Unterschiede im Metabolismus einer Substanz bei

verschiedenen Patientengruppen sollte daher frühzeitig erfolgen und ihr Einfluss auf die

Dosierung für diese Patienten im Beipackzettel beschrieben werden.

ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICKE

Die Entdeckungen der letzten Jahre bezüglich genetischer Polymorphismen der für die

Pharmakokinetik und Pharmakodynamik verantwortlichen Proteine haben entscheidend zu

einem besseren Verständnis der interindividuellen Unterschiede der Arzneimittelantwort in

Patienten beigetragen. Erst nach erfolgter Geno- bzw. Phänotypisierung der Patienten kann

bei klinisch relevanten Polymorphismen die Dosis (insbesondere von Arzneistoffen mit ge-

ringer therapeutischer Breite) an den Enzymstatus des jeweiligen Patienten angepasst, die

Nebenwirkungen aufgrund zu hoher Plasmakonzentrationen vermieden und so der ge-

9

wünschte Therapieerfolg sichergestellt werden. Die Bestimmung der Aktivität polymorpher

Enzyme ist heute mittels Genotypisierung sowie Phänotypisierung routinemäßig ohne großen

Zeitaufwand durchführbar und sollte daher, analog anderen Laborparametern, eine breite An-

wendung im Hinblick auf eine verbesserte Arzneimittelsicherheit finden. Zur Absicherung der

pharmakogenetischen Ergebnisse werden in naher Zukunft auch Proteomik sowie Metabono-

mik mit ihren analytischen Möglichkeiten beitragen. Dabei werden sowohl alle Proteine

(Proteomik) als auch alle Metaboliten endogener Stoffwechselwege (Metabonomik) be-

stimmt.

Der Einsatz dieser Methoden zusammen mit immer humanspezifischeren Modellen

wie z.B. humanen Zellkulturen, werden zukünftig zu einem verbesserten Verständnis der phy-

siologischen Grundlagen von Krankheiten und der Arzneimitteltherapie führen, was in der

Konsequenz zu sichereren und wirksameren Medikamenten führen wird. Weiterhin ermögli-

chen diese Techniken der pharmazeutischen Industrie eine frühe Abschätzung des möglichen

Potentials neuer Arzneimitteltargets sowie individueller Entwicklungskandidaten. Die Daten-

erhebung sollte möglichst bereits in der präklinischen Phase der Entwicklung erfolgen, da hier

die Ressourceneinsparung am größten ist und die Forschungsaktivitäten noch einfacher auf

erfolgversprechendere Entwicklungskandidaten umgelenkt werden können. Wichtige gene-

tisch polymorphe Stoffwechselwege können teilweise schon heute qualitativ und quantitativ

charakterisiert werden. Die präklinische Toxikologie sowie die Identifizierung und Etablie-

rung von Biomarkern und Surrogatmarkern (Messgrößen, die mit Arzneimittelwirkungen

bzw. klinischen Endpunkten korrelieren) werden voraussichtlich durch die Genomforschung

wesentliche Impulse erfahren, so dass Arzneimittelwirkungen beim Menschen künftig mit

höherer Präzision vorausgesagt werden können. Innerhalb der klinischen Arzneimittelent-

wicklung wird die Pharmakogenetik insbesondere in der Phase-I und Phase-II eingesetzt wer-

den. Hier steht die Untersuchung polymorpher Stoffwechselwege als auch des Anteils gene-

tisch-kontrollierter Faktoren der Wirksamkeit im Vordergrund. Sofern eine Substanz für eine

genetisch definierte Zielgruppe eine Wirksamkeit von 90% oder mehr entfaltet, könnte ein

Wirkungsnachweis bereits mit Phase-II Studien erbracht werden, so dass größere Studien nur

zum Nachweis der Sicherheit durchgeführt werden müssten.

Dies verringert das Risiko von sogenannten Fehlentwicklungen, die entweder in den

kostenintensiven späten Phasen der Arzneimittelentwicklung oder in der frühen Ver-

marktungsphase abgebrochen bzw. aus dem Markt genommen werden müssen. Die dadurch

nicht verbrauchten Ressourcen können in die Entwicklung alternativer, erfolgversprechender

Projekte investiert werden. Letztendlich wird die Anzahl und Qualität neuer Arzneimittel

10

durch den Einsatz pharmakogenomischer Techniken steigen. Andererseits bedeutet die höhere

Selektivität dieser Arzneimittel aber auch ein Aufbrechen der heute noch als homogen ange-

sehenen Patientengruppen mit typischen, charakteristischen Gesundheitsstörungen oder Er-

krankungen. Die Entwicklung von sogenannten „block-buster“ (Medikamenten mit hohen

Umsätzen innerhalb eines Indikationsgebietes) wird damit unwahrscheinlicher. Andererseits

erhöhen sich jedoch auch die Entwicklungschancen von Medikamenten, die nur in Subpo-

pulationen wirksam oder sicher angewendet werden können sowie von Substanzen, die mit

den klassischen Entwicklungsstrategien nur schwer oder überhaupt nicht entwickelt werden

können.

Dass solche Produkte einer "individualisierte Therapie" erfolgreich entwickelt und

vermarktet werden können, zeigt die heutige Antibiotika-Therapie. Der gezielte Einsatz mo-

derner Antibiotika bedingt nicht nur den globalen Nachweis des Erregers, vielmehr erfolgt

eine Resistenz-Prüfung des spezifischen Erregers vom einzelnen Patienten. Aus der breiten

Palette geeigneter Antibiotika erfolgt also die Selektion des für den Einzelfall best geeigneten

Therapieansatzes. Diese bei bakteriellen Infektionen seit langem etablierte Technik wird in

den letzten Jahren sehr erfolgreich auch bei der HIV-Therapie angewendet. Nicht nur die Se-

lektion der geeigneten Starttherapien erfolgt an Hand des individuellen HIV-Genotypes, auch

ein möglicher Erregerwechsel bzw. –Veränderung wird mittels Genotypisierung nachgewie-

sen und führt zu einer Therapieoptimierung für jeden einzelnen Patienten. Das erste Medika-

ment, dass eine Typisierung eines menschlichen Gens vor Behandlungsstart erfordert ist

Trastuzumab (Herceptin®), ein monoklonaler Antikörper, der in der Brustkrebs-Therapie

eingesetzt wird. Im Rahmen klinischer Studien konnte gezeigt werden, dass Herceptin in der

Gruppe von Frauen, die eine sehr hohe HER-2-Expression zeigten, sehr gut wirksam war, in

den Gruppen mit geringen Expressionsraten konnte hingegen kein positiver Effekt gezeigt

werden. Das Präparat darf dementsprechend auch nur in der Gruppe mit hoher Expression

klinisch angewandt werden [Cobleigh, 1999]. Diese Beispiele veranschaulichen, wie schnell

eine rationale, auf spezifischer Diagnostik beruhende Arzneimitteltherapie nicht nur zugelas-

sen, sondern auch in der ärztlichen Praxis etabliert werden kann, wenn der Nutzen einer ge-

zielten, und damit erfolgreicheren Behandlung die Kosten für die entsprechende Diagnostik

übersteigt. Es kann daher angenommen werden, dass weitere genetische Marker künftig zur

Indikationsstellung einer Therapie verwendet werden.

Dies führt naturgegeben neben der größeren Anzahl an Präparaten auch zu einem stär-

ker fragmentierten Markt. Die Pharmahersteller können in diesem „neuen“ Markt mit zwei

unterschiedlichen Strategien reagieren: Sie können entweder ein Sortiment maßgeschneiderter

11

Medikamente für einzelne Subpopulationen anbieten, oder nur gezielt solche Medikamente

entwickeln, die einen möglichst großen Anteil der Totalpopulation abdecken. Letztendlich

wird dadurch auch das Angebot an Arzneimitteln breiter werden, da es teilweise für unter-

schiedliche Geno- und Phänotypen unterschiedliche Therapiemöglichkeiten geben wird. So-

wohl die Auswahl als auch die Dosierung wird dann auf den einzelnen Patienten zugeschnit-

ten sein.

Pharmakogenetische Aspekte werden nicht nur die Arzneimittelentwicklung und The-

rapie verändern, sondern auch die gesamte Medizin und den gesamten Gesundheitsbereich

[Roses, 2000]. Es wird sich beispielsweise die Frage stellen, ob in Zukunft noch die klinisch-

chemische Anamnese zur Indikationsstellung verwendet wird oder der dann vorliegende Ge-

notyp [Kadens und Le Gear, 2000]. Die Genotypisierung aller Menschen schon vor einem

Krankheitsgeschehen würde weiterhin auch den Einstieg in die Präventivmedizin ermögli-

chen, da die frühzeitige Kenntnis von Risikofaktoren zu einer habituellen oder therapeu-

tischen Prophylaxe genutzt werden kann [Fears et al., 2000; Wolf et al., 2000]. Dies erfordert

jedoch auch ein Umdenken in den Krankenversicherungsträgern, weg vom Behandlungs- und

Service-Gedanken und hin zu einem langfristigen Gesundheitserhaltungs-Denken.

Dazu ist es jedoch notwendig, dass dem Arzt zum Zeitpunkt der Diagnose die geneti-

schen Informationen des individuellen Patienten zur Verfügung stehen. Ob dies mittels geeig-

neten Technologien einmalig erfolgen wird (Datenspeicherung auf einer Chipkarte oder Ähn-

lichem) oder jeweils zum Untersuchungszeitpunkt, muss bis dahin entschieden werden. Insbe-

sondere muss der Zugriff auf diese Daten geregelt werden, damit kein Missbrauch entstehen

kann [Issa, 2000]. Dies trifft insbesondere auf Arbeitgeber, Versicherer sowie sonstige An-

bieter speziell im Gesundheitssystem zu. Insgesamt muss ein gesellschaftlicher Konsens über

das Ausmaß sowie die Verwendung genomischer Daten hergeleitet werden. Dazu muss die

breite Bevölkerung über die Möglichkeiten der genomischen Techniken in positivem sowie

auch negativem Sinne informiert werden.

12

BEGRIFFSBESTIMMUNGEN

Allel Sequenzvariante eines Gens

Exon Die kodierenden Teilbereiche eines eukaryonten Gens

Expression Umsetzung genetischer Information in Proteine, umfasst die Schritte

der Transkription der DNA in mRNA, sowie der Translation von

mRNA in Protein

Gen Ein DNA-Bereich, der den kodierenden Bereich eines Proteins enthält

Genom Gesamtheit der genetischen Information eines Organismus

Genotyp Genetische Ausstattung eines spezifischen, individuellen Phänotyps

Herterozygot Ein Organismus enthält unterschiedliche Allele eines Gens

Homozygot Ein Organismus enthält ausschließlich gleichartige Allele eines Gens

Intron Nichtkodierende Teilbereiche eines eukaryonten Gens

mRNA Messenger RNA, Intermediärprodukt des Gens

Metabonom Die Gesamtheit aller endogenen Stoffwechselprodukte (Metaboliten)

eines Organismus

Mutation Vererbte oder erworbene (selten) Veränderung des genetischen

Materials (DNA)

PCR Polymerase-Ketten-Reaktion, Verfahren zur Amplifikation von DNA

Phänotyp Sichtbare oder biochemische Ausprägung eines Merkmals

Polymorphismus Variationen eines Geno-/Phänotyps

Proteom Die Gesamtheit aller expremierten Proteine eines Organismus

SNP (Single Nukleotide Polymorphism) Einzelnukleotid-Polymorphismus

Transkription Umschreibung der DNA-Sequenz in mRNA

Transkriptom Die Gesamtheit aller DNA-Transkripte (mRNAs) eines Organismus

Translation Umschreibung von mRNA in Protein

13

LITERATUR

Aithal GP, Day CP, Kesteven, PJL und Daly AK (1999) Association of polymorphisms in the cytochrome P450 CYP2C9 with warfarin dose requirement and risk of bleeding complications. Lancet 353: 717-719

Ando Y, Saka H, Ando M, Sawa T, Muro K, Ueoka H, Yokoyama A, Saitoh S, Shimokata K

und Hasegawa Y (2000) Polymorphisms of UDP-Glucuronosyltransferase Gene and Irinotecan Toxicity: A Pharmacogenetic Analysis. Cancer Research 60: 6921–6926

Bertilsson L und Dahl ML (1996) Polymorphic drug oxidation - relevance to the treatment of

psychiatric disorders. CNS Drugs 5: 200-223 Cobleigh MA, Vogel CL, Tripathy D, Robert NJ, Scholl S, Fehrenbacher L, Wolter JM, Paton

V, Shak S, Lieberman G und Slamon DJ (1999) Multinational study of the efficacy and safety of humanized anti-HER2 monoclonal antibody in women who have HER2-overexpressing metastatic breast cancer that has progressed after chemotherapy for metastatic disease. Journal of Clinical Oncology 17: 2639-2648

Deguchi T, Mashimo M und Suzuki T (1990) Correlation between acetylator phenotypes and

genotypes of polymorphic arylamine N-acetyltransferase in human liver. Journal of Biological Chemistry 265:12757-12760

de Morais SM, Wilkinson GR, Blaisdell J, Nakamura K, Meyer UA, Goldstein JA (1994) The

major genetic defect responsible for the polymorphism of S-mephenytoin metabolism in humans. J Biol Chem 269:15419-22

Evans WE, Hon YY, Bomgaars L, Coutre S, Holdsworth M, Janco R, Kalwinsky D, Keller F,

Khatib Z, Margolin J, Murray J, Quinn J, Ravindranath Y, Ritchey K, Roberts W, Rogers ZR, Schiff D, Steuber C, Tucci F, Kornegay N, Krynetski EY und Relling MV (2001) Preponderance of thiopurine S-methyltransferase deficiency and heterozygosity among patients intolerant to mercaptopurine or azathioprine. Journal Of Clinical Oncology 19: 2293-2301

Ewing B und Green P (2000) Analysis of expressed sequence tags indicates 35,000 human

genes. Nature Genetics 25: 232-234 Fears R, Roberts D und George Poste G (2000) Rational or rationed medicine? The promise

of genetics for improved clinical practice. British Medical Journal 320: 933-935 Gould Rothberg BE, Ramesh TM und Burgess CE (2000) Integrating Expression-Based Drug

Response und SNP-Based Pharmacogenetic Strategies Into a Single Comprehensive Pharmacogenomics Program. Drug Development Research 49:54–64

Guengerich FP (2000) Pharmacogenomics of Cytochrome P450 and other enzymes involved

in biotransformation of xenobiotics. Drug Development Research 49: 4–16

14

Hoffmeyer S, Burk O, von Richter O, Arnold HP, Brockmoller J, Johne A, Cascorbi I, Gerloff T, Roots I, Eichelbaum M und Brinkmann U (2000) Functional polymorphisms of the human multidrug-resistance gene: multiple sequence variations and correlation of one allele with P-glycoprotein expression and activity in vivo. Proceedings of the National Acadamy of Sciences USA 97: 3473-3478

Issa AM (2000) Ethical considerations in clinical pharmacogenomics research. Trends In

Pharmacological Sciences 21: 247-249 Kadens DT und Le Gear ML (2000) Pharmacogenomics: Into the New Millennium. Drug

Development Research 49:17–21 Kuhlmann J (1999) Alternative strategies in drug development: clinical pharmacological

aspects. International Journal of Clinical Pharmacology and Therapeutics 37: 575-583 Kuivenhoven JA, Jukema JW, Zwinderman AH, deKnijff P, McPherson R, Bruschke VG, Lie

KI und Kastelein JJP (1998) The role of a common variant of the cholesterol ester transfer protein gene in the progression of coronary atherosclerosis. New England Journal of Medicine 338:86-93

Kurth JH (2000) Pharmacogenomics: future promise of a tool for identifying patients at risk.

Drug Information Journal 34:223-227 Ledley FD (2000) Can pharmacogenomics make a difference in drug development? Nature

Biotechnology 17: 731 Lima JJ, Thomason DB, Mohamed MHN, Eberle LV, Self TH und Johnson JA (1999) Impact

of genetic polymorphisms of the beta(2)-adrenergic receptor on albuterol bronchodilator pharmacodynamics. Clinical Pharmacology and Therapeutics 65: 519-525

Poirier J, Delisle MC, Quirion R, Aubert I, Farlow M, Lahiri D, Hui S, Bertrand P,

Nalbantoglu J, Gilfix BM und Gauthie S (1995) Apolipoprotein ε4 allele as a predictor of cholinergic deficits and treatment outcome in alzheimer-disease. Proceedings of the National Acadamy of Sciences USA 92: 12260-12264

Rauchschwalbe SK, Zuehlsdorf MT, Schuehly U und Kuhlmann J (2002) Predicting the Risk

of sporadic elevated Bilirubin levels and Diagnosing Gilbert´s Syndrome via Genotyping the UGT1A1*28 Promoter Polymorphism. International Journal of Clinical Pharmacology and Therapeutics. In Press

Rioux PP (2000) Clinical Trials in pharmacogenetics and pharmacogenomics: Methods and

applications. American Journal of Health-System Pharmacists 57: 887-901 Roses AD (2000) Pharmacogenetics and future drug development and delivery. Lancet 355:

1358–61 Roses AD (2000a) Pharmacogenetics and the practice of medicine. Nature 405: 857-865

15

Smeraldi E, Zanardi R, Benedetti F, DiBella D, Perez J und Catalano M (1998) Polymorphism within the promoter of the serotonin transporter gene and antidepressant efficacy of fluvoxamine. Molecular Psychiatry 3: 508-511

Tanigawara Y, Aoyama N, Kita T, Shirakawa K, Komada F, Kasuga M und Okumura K

(1999) CYP2C19 genotype-related efficacy of omeprazole for the treatment of infection caused by Helicobacter pylori. Clinical Pharmacology and Therapeutics 66: 528-534

U.S. Department of Health and Human Services (1997) Guidance for Industry: Drug Metabo-

lism/Drug Interaction Studies in the Drug Development Process: Studies In Vitro. U.S. Food and Drug Administraion, Center for Drug Evaluation and Research, Center For Biologics Evaluation and Research, Federal Register April 7, 1997

Venter JC, Adams MD, Myers EW, Li PW, Mural RJ et al. (2001) The sequence of the

human genome. Science 291 (5507): 1304-1351 Wolf CR, Smith G und Smith RL (2000) Science, medicine, and the future:

Pharmacogenetics. British Medical Journal 320: 987-990

16

Tabelle 1: Zusammenhang zwischen Anteil der Responder und Studiengröße, -zeit und -kosten

Responder Patienten Studienkosten Studienzeit

% # Euro Monate

10% 7000 34 M 12-18

20% 1800 9 M 6-9

30% 800 4 M 3-6

50% 300 1.5 M 3

70% 150 750,000 2

90% 87 450,000 1.5 Tabelle 2: Einige Gen-Polymorphismen, die einen bekannten Einfluss auf die

Arzneimittelwirkung oder -Metabolismus haben Gen Arzneimittel Auswirkung Literatur CYP2C9 Warfarin Blutungsrisiko bei Warfarin-Therapie Aithal et al. [1999] CYP2C19 Omeprazol Klinischer Effekt Tanigawara [1999]

(Eradikationsrate H. pylori) CYP2D6 Div. Antidepressiva Sicherheit und klinischer Effekt Bertilsson L und

Dahl ML [1996] NAT2 Isoniazid Sicherheit Deguchi et al.

[1990] TPMT Azathioprin Sicherheit und klinischer Effekt Evans et al. [2001] UGT1A1 Irinothecan Sicherheit der Irinothecan Therapie Ando et al. [2000] MDR-1 Digoxin Sicherheit und klinischer Effekt Hoffmeyer [2000] ADRB2 Albuterol Effektivität der Asthma-Therapie mit Lima et al. [1999]

ß2-Adrenorezeptorblockern CETP Pravastatin Effektivität der Therapie mit Pravastatin Kuivenhoven et al.

[1998] 5-HTT Fluvoxamin Effektivität der antidepressiven Wirkung

von Fluvoxamin Smeraldi et al. [1998]

APOE Tacrin Effektivität der Alzheimer Therapie mit Tacrin

Poirier et al. [1995]

Abbildung 1: Zusammenstellung der für die Arzneimittelantwort verantwortlichen

Faktoren.

17

Funktionale Genomik Expressions-Profile

Pharmakogenetik (Genotypen)

Pharmakogenomik

Extrinsische Faktoren Umwelt Klima Schadstoffbelastung Kultur Sozioökonomische

Faktoren Bildung Medizinische Praxis AM Compliance Ernährung Comedikation Stress

Pharmakoanthropologie

Physiologische und pathologische BedingungenAlter Leber / Niere / Cardio - vasculäre FunktionenErkrankungen AM ComplianceRauchen Alkohol Ernährung Comedikation

Intrinsische Faktoren

Pharmakodynamik Target binding Rezeptorsensitivität Rezeptorzahl Signaltransduktion Allele variants ......

PharmakokinetikADME PGP, OATPsCYPsNATsUGTs......

18

Abbildung 2: Einfluss des genetischen Polymorphismus des ß2-Adrenorezeptors auf die Pharmakodynamik des Bronchodilatators Albuterol (nach Lima et al. 1999)

02468

101214161820

% c

hang

e FE

V1

Arg16/Arg16Arg16/Gly16 & Gly16/Gly16

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10 1

Time [h]

Alb

uten

ol c

onc.

[ng/

mL]

2

19

ANHANG

LEITLINIEN ZUR GESTALTUNG DER PATIENTEN- BZW.

PROBANDENINFORMATION

UND DER EINVERSTÄNDNISERKLÄRUNG BEI GENETISCHEN STUDIEN *(INKLUSIVE PHARMAKO-GENETIK)

Christine Mannhalter, Christiane Druml und Ernst A. Singer Ethik-Kommission der Medizinischen Fakultät der Universität Wien und des Allgemeinen

Krankenhauses der Stadt Wien-AKH, Wien. Osterreich

Einleitung

Die Anzahl der bei Ethikkommissionen eingereichten Projekte/Anträge, die genetische

Untersuchungen/Genanalysen zum Inhalt haben, ist in der letzten Zeit sprunghaft gestiegen. Die

Durchführung von molekularbiologischen Untersuchungen wird immer einfacher und die

Anwendungsgebiete werden immer vielfältiger. Da eine große Unsicherheit bei den Antrag-

stellern, seien sie aus dem akademischen, seien sie aus dem industriellen Bereich, besteht, unter

welchen Voraussetzungen derartige Untersuchungen durchgeführt werden können, erschien die

Erstellung von Leitlinien zur Gestaltung der Patienten/Probandeninformation dringend geboten.

Selbstverständlich sind jedenfalls alle einschlägigen nationalen Gesetze wie auch inter-

nationale Richtlinien zum Schutz des Patienten bzw. Probanden strikt zu beachten.† Die Ethik-

Kommission der Medizinischen Fakultät der Universität Wien und des Allgemeinen Kranken-

hauses der Stadt Wien-AKH hat im Rahmen einer interdisziplinären Arbeitsgruppe ‡ unter

Beiziehung externer Experten die rechtlichen und ethischen Grundlagen und Erfordernisse dieser

Studien eingehend diskutiert. Die nachstehenden Leitlinien zur Gestaltung der Patienten- bzw.

Probandeninformation und der Einverständniserklärung bei genetischen Studien (inklusive * Nachdruck aus der Wiener Klinische Wochenschrift mit freundlicher Genehmigung von Prof. Dr. Wilfred Druml und Prof. Dr. Christine Mannhalter.

Quelle: Wien Klin Wochenschr (2001)113/22: 867-869 † Deschènes, Cardinal G. Knoppers BM, Glass KC. Human genetic research, DNA banking and consent: a question of 'form'? Clin Genet (2001) 59; 221-239 ‡ Arbeitsgruppe zur Erstellung einer Patienteninformation für genetische Studien: C. Aufricht, P. Bauer, M. Burgstaller, M. Gnant, H. Greinix, T. Guth-Wagner, C. Kopetzki, U. Körtner, G. Luf, H. Schütz, M. Wolzt sowie

20

Pharmakogenetik) sind das Ergebnis dieser Gesprächsrunden. Die Leitlinien nehmen darauf

Rücksicht, dass die Autonomie, Integrität und Würde des einzelnen Individuums bewahrt

werden.

Die Leitlinien beziehen sich sowohl auf molekulargenetische Studien zu wissen-

schaftlichen als auch zu medizinischen Zwecken, wobei Untersuchungen zum Nachweis von

Erkrankungen, wie auch pharmakogenetische Analysen inkludiert sind. Nicht erfasst sind

Studien mit bereits archiviertem Material. Anzumerken ist, dass bei allen Studien zu medi-

zinischen Zwecken, bei denen die Absicht besteht, den Patienten/Probanden Ergebnisse der

genetischen Untersuchungen mitzuteilen, die Bestimmungen des § 65 Gentechnikgesetz (GTG)

zur Anwendung kommen.

Diese sind:

Genetische Aufklärung vor und nach der Untersuchung. Durchführung der genetischen

Analyse in zugelassenen Labors (Zulassung nach GTG), und besonderer Datenschutz.

Kinder können nur in Studien, die zu medizinischen Zwecken durchgeführt werden,

eingeschlossen werden.

Die Einordnung, ob eine genetische Untersuchung zu medizinischen oder zu wissen-

schaftlichen Zwecken durchgeführt wird, muss vom Studienleiter vorgenommen werden.

Datenbanken können nur mit kodierten Proben angelegt werden.

Gestaltung der Patienten/Probandeninformation bei genetischen Untersuchungen

Projekttitel

Aus dem Titel der geplanten Studie muss die Information hervorgehen. dass die Durchführung

von genetischen Analysen geplant ist.

Die Formulierung der PatientInnen-Information sollte geschlechtsneutral abgefasst sein.

Name und Funktion der Studienleiterin bzw. des Studienleiters

Kooperationspartner

(falls Kooperationen geplant sind)

Studienziele des Projekts Vertreter der Abteilung IX/9 des BM f. Soziale Sicherheit und Generationen

21

Angaben zum Forschungsziel und Forschungsinhalt

Information über das zu untersuchende Gen bzw. die zu untersuchenden Gene und deren

Auswirkungen in einer für die Teilnehmer an der Studie verständlichen Form.

Beispiele zur Gestaltung:

Geplant sind Untersuchungen des Polymorphismus in Genen des CYP 2D6 (Cytochrom

P 450), einem Enzym-System, das dazu beiträgt, bestimmte Medikamente langsamer oder

schneller im Körper umzusetzen. wodurch die Medikamentenwirkung im Blut beeinflusst wird

oder

Es ist beabsichtigt. die Rolle der Mutation R506Q im Gen des Gerinnungsfaktor V bei

habituellen Aborten zu untersuchen. Es ist bekannt, dass diese Mutation in heterozygoter Form

bei etwa 5% der weißen Bevölkerung vorkommt und das Risiko, ein thrombotisches Ereignis zu

erleiden, 8-10fach erhöht. Welche Rolle diese Mutation für den habituellen Abort spielt, soll in

der geplanten Studie evaluiert werden.

Informationen. ob die genetischen Untersuchungen medizinischen Zwecken dienen

sollen (d.h. die Ergebnisse diagnostisch/therapeutisch verwendet werden sollen) oder zu

wissenschaftlichen Zwecken durchgeführt werden.

Beispiel: Wir beabsichtigen, das Vorhandensein der wissenschaftlich gesicherten und

medizinisch bedeutsamen genetischen Veränderung mitzuteilen und haben die

Rahmenbedingungen für eine genetische Beratung geschaffen. Die Beratung wird an ..............

von Dr. ........................ durchgeführt werden.

Angaben zum Untersuchungsmaterial

Information über die geplante Maßnahme bei der Materialgewinnung (z.B. Blutabnahme in der

Menge von x ml, Gewebe im Ausmaß von xx, Sammlung von Speichel, ....)

Information über die Art des körperlichen Eingriffs (z.B. Blutabnahme ) und dessen

allfällige Risiken und – wenn auch nur entfernt – mögliche Nebenwirkungen (die strengen

Anforderungen der Aufklärung bei einem nicht-therapeutischen Eingriff müssen erfüllt werden).

Information über die Anzahl der Eingriffe und die Dauer der Studie

22

Welche genetischen Untersuchungen sind geplant,

welche Methoden werden angewandt?

Information darüber, welche Art der Untersuchungen geplant sind in einer für die

Teilnehmer an der Studie verständlichen Sprache.

Beispiele:

Gewinnung von Erbmaterial/DANN;

Durchführung von PCR-Analyse;

Sequenzierung.

Wo werden die genetischen Untersuchungen durchgeführt?

Information über den Ort, an dem die Analysen durchgeführt werden und das genetische

Material (DNA) aufbewahrt wird, bzw. ob es sich um eine multizentrische Studie handelt und

die Analysen auswärts erfolgen.

Die Untersuchungen werden im Institut/Klinik .............. durchgeführt

oder

Verschiedene Forschungsinstitute werden an dem Forschungsprojekt teilnehmen und alle

Untersuchungen werden in einem zentralen Institut (.........) / an jeder teilnehmenden Einrichtung

(........................) durchgeführt

oder

Die Untersuchungen zu medizinischen Zwecken werden in der für diese Untersuchungen

zugelassenen Einrichtung (........................) durchgeführt.

Bei wie vielen Patienten ist die Untersuchung geplant?

Eine Information über die Anzahl der Teilnehmer sowie über deren Einschlusskriterien muss

gegeben werden.

Archivierung von Material

Information über die geplante Archivierung von Material.

Nach Durchführung der Ihnen hier vorgestellten Studie würden wir gerne Material für

zukünftige Untersuchungen aufbewahren.

23

Information über den Zeitraum und die Art der Aufbewahrung der Proben (DNA).

Ihre DNA wird im Institut/Forschungszentrum ......... für einen Zeitraum von...............

unter der Verantwortlichkeit von .................... aufbewahrt und am Ende dieses Zeitraums

vernichtet.

Ihre DNA wird im Institut/Forschungszentrum .................. für einen Zeitraum von

.................. unter der Verantwortlichkeit von ................... aufbewahrt

Ihre DNA wird in Form von Zellen, die unsterblich gemacht wurden, für einen

unbegrenzten Zeitraum im Institut/Forschungszentrum .............. unter der Verantwortlichkeit von

............ aufbewahrt

Der Schutz vor dem Zugriff Unbefugter ist durch .................. sichergestellt.

Sollten Sie mit der Aufbewahrung von Material nicht einverstanden sein, wird das

Material nach Durchführung der in diesem Projekt geplanten Untersuchungen vernichtet. Die

Verantwortung für die Vernichtung des Materials übernimmt Hr./Fr. ......................

Angaben, ob weitere genetische Untersuchungen

mit dem gewonnen Material beabsichtigt sind

Angabe über die Art der zukünftigen Untersuchungen Wir beabsichtigen, Ihr Material

nach Ende dieses Forschungsprojekts für weitere Untersuchungen der Erkrankung X

oder

Erkrankungen, die mit der Erkrankung X assoziiert sind, zu verwenden

Anonymisierung der Proben

Information darüber, ob die Proben anonymisiert werden und auf welche Art der

Anonymisierung erfolgt.

1. Proben werden offen untersucht (ihr Name steht auf der von Ihnen gewonnenen Probe)

2. Proben werden anonymisiert: Anonymisierung bedeutet, dass nachträglich für niemanden

eine Verknüpfung des genetischen Materials mit der Identität des einzelnen Patien-

ten/Probanden möglich ist. In diesem Zusammenhang erscheint ein Hinweis auf die Folgen

der Anonymisierung angezeigt (nach Anonymisierung hat auch der betreuende Arzt bzw. der

Studienleiter keine Möglichkeit mehr, die Probe eines Einzelnen zu identifizieren. Spätere

Änderungen einer einmal getroffenen Entscheidung sind nicht möglich).

24

3. Proben werden kodiert: Anonymisierung in Form der Kodierung bedeutet, dass die

personenbezogenen Daten und die genetische Information nur an der jeweiligen Einrichtung

von den Projektverantwortlichen mit dem Namen des Patienten/Probanden verknüpft werden

können, d.h. der Schlüsselcode liegt beim Projektverantwortlichen und wird von diesem für

xx Jahre aufbewahrt. Danach ist eine Zuordnung der genetischen Ergebnisse zu personen-

bezogenen Daten nicht mehr möglich.

Probenidentifikation

Es muss sichergestellt sein, dass die Daten der absoluten Geheimhaltung unterliegen

und vor dem Zugriff Unbefugter geschützt sind. Der Patient/Proband darf in allfälligen

Publikationen nicht individuell bestimmbar sein.

Mitteilung von Ergebnissen

Strenge Anonymisierung

Der Patient/Proband ist bei ,,strenger Anonymisierung“ darauf aufmerksam zu machen, dass die

Mitteilung der Ergebnisse solcher Untersuchungen nicht möglich ist.

• Da alle Daten vollständig anonymisiert worden sind, ist es unmöglich Ihnen persönliche

Ergebnisse mitzuteilen. Sie können aber vom Prüfarzt allgemeine Informationen über die

Gesamtergebnisse der Studie bzw. den Status der Studie erhalten.

Kodierung

Bei Untersuchungen, die kodiert durchgeführt werden, sollen dem Patienten/Probanden

Ergebnisse grundsätzlich nur dann mitgeteilt werden,

- wenn die Untersuchungen zu medizinischen Zwecken durchgeführt werden und der

Untersuchungsparameter bereits wissenschaftlich validiert ist.

- wenn die im Rahmen einer wissenschaftlichen Untersuchung erhobenen Ergebnisse (auch

unerwartete) für die Person von unmittelbarer klinischer Bedeutung und wissenschaftlich

validiert sind.

Der Studienleiter hat im Fall der Mitteilung der Ergebnisse für die im § 65 GTG

geforderte genetische Beratung zu sorgen. den Studienteilnehmer auf die Beratung hinzuweisen

und mitzuteilen, wo die Beratung durchgeführt wird.

25

- Der Patient/Proband sollte auf die Möglichkeit. auf die Information ausdrücklich zu

verzichten. hingewiesen werden. Der Verzicht des Patienten/Probanden auf Mitteilung der

Ergebnisse muss schriftlich festgehalten sein.

Folgende Varianten können dem Patienten bei Anonymisierung in Form der Kodierung

angeboten werden:

• Der Prüfarzt wird Sie über die Gesamtergebnisse der Studie informieren. Individuelle

Ergebnisse werden nicht mitgeteilt.

• Der Prüfarzt wird Sie über den Status oder die Ergebnisse der Studie informieren. Für den

Fall, dass wissenschaftlich gesicherte Ergebnisse von möglicher Bedeutung für Ihre

Gesundheit vorliegen und dass die Untersuchungen in einem für die Analyse zugelassenen

Labor durchgeführt werden, können Sie im Rahmen einer Beratung über die Ergebnisse

informiert werden.

Im Rahmen der Beratung werden Sie über Wesen, Tragweite und Aussagekraft der

Ergebnisse aufgeklärt. Die Aufklärung wird von Dr. .................... durchgeführt.

Wir ersuchen Sie, uns mitzuteilen, ob Sie informiert werden wollen

Ja/Nein

Rechte des Patienten/Probanden

Berücksichtigung der Patientenautonomie: Der Teilnehmer muss darauf hingewiesen

werden, dass die Teilnahme an der Studie absolut freiwillig ist und dass jederzeit und ohne

Nachteil die Möglichkeit des Rücktrittes besteht.

Information über persönlichen Vorteil

- Es gibt für Sie persönlich aus der Studie keinen unmittelbaren Vorteil. Wir hoffen aber, dass

Personen mit ähnlichen Problemen bzw. die Gesellschaft allgemein in Zukunft durch die

Ergebnisse der Studie profitieren wird

oder

- Die Ergebnisse, die wir in dieser Studie erheben, können für Sie bzw. für Mitglieder Ihrer

Familie nützlich sein.

26

Einverständniserklärung

Die Einverständniserklärung ist integraler Bestandteil der Patienteninformation.

Eine ausdrückliche und schriftliche Zustimmung (Unterschrift) ist erforderlich. Der

Name des Teilnehmers und der Name des Studienleiters/Prüfarztes muss leserlich auf dem

Formular vermerkt werden.

Die Formulare sind separat von der Krankengeschichte aufzubewahren

Für eine gültige Zustimmung zur Materialgewinnung und Durchführung einer genetischen

Untersuchung zu wissenschaftlichen Zwecken ist die Fähigkeit des Teilnehmers, die Bedeutung

und Tragweite der Untersuchung einzusehen, erforderlich.

Bei Personen ab dem vollendeten 14. Lebensjahr ist dies zu vermuten. Eine

vertretungsweise Zustimmung durch Eltern oder Sachwalter ist bei rein wissenschaftlichen

Untersuchungen nicht möglich.

Korrespondenz: Prof. Dr. Christine Mannhalter. c/o Ethik- Kommission der Medizinischen Fakultät der Universität Wien und des Allgemeinen Krankenhaus der Stadt Wien-AKH, Spitalgasse 23. A-1090 Wien, Österreich. E-mail: christine.mannhalter@univie.ac.at

27

NACHWORT ZU DEN WIENER "LEITLINIEN"

Formal orientieren sich klinische Studien immer noch an dem von Bradford Hill in

seinen bahnbrechenden Streptomycin Studien 1946-48 enwickelten Modell von vier placebo-

kontrollierten Phasen. Entlastend in diesem Szenarium eines "soft paternalism" ist die in der

Regel den Patienten und Probanden gegebene Option, aus dem Versuch auszusteigen, soweit

das ohne damit verbundene Gefährdung möglich ist. Das Recht zum "Aussteigen" ist in ge-

wisser Weise eine vertragliche Sicherung der Patientenautonomie innerhalb einer ansonsten

einseitigen Zustimmung zum "Mitmachen". Das Modell des "informed consent" und der be-

gutachtenden Begleitung durch eine Ethikkommission haben gemeinsam zu einem nunmehr

routiniert angewandten Verfahren geführt, innerhalb dessen unterschiedliche Interessen zwi-

schen Forschung, Therapie, Verantwortung für den Patienten und Berücksichtigung des Pati-

entenwillens in ein abgewogenes und meist auch gelingendes Verhältnis zueinander gesetzt

worden sind.

Die Wiener "Leitlinien zur Gestaltung der Patienten- bzw. Probandeninformation und

der Einverständniserklärung bei genetischen Studien (inkl. Pharmako-Genetik)" betreten kli-

nisch und ethisch Neuland: sie geben dem Probanden (1) eine Wahl bezüglich der Informatio-

nen aus dem Forschungsprojekt und (2) die Wahl, ob und wie Blutsverwandete über geneti-

sche oder genetisch relevante Ergebnisse informiert werden. Innerhalb eines durch Klinik und

Sponsor gesetzten Rahmens von "informed consent", "nonmaleficence" und "beneficence"

gab es für Patienten und Probanden nur die zwei vorgegebenen Alternativen: mitmachen oder

nicht mitmachen.

Das bisherige Modell der einfachen "Zustimmung nach Aufklärung" stößt nunmehr an

seine Grenzen: (1) Pharmakogenetische Forschungen zum Arzneimittelstoffwechsel vor allem

des Cytochrom P450 Komplexes lassen es naheliegend erscheinen, große Kohorten von Pati-

enten und Probanden und bisherige heuristische quantitative Methoden zu ersetzen durch ent-

sprechend der individuellen Variation des P450 Komplexes präselektierte Patientengruppen

für differenzierte Arzneimittelprüfungen zu Interaktionen, Inhibitoren und Rezeptoren und für

neue Modelle von qualitativ-quantativer Auswertung für individuelle Arzneimittelverträglich-

keit. Das wird zu alternativen Strategien in der klinischen Forschung und bei den sie kontrol-

lierenden und begleitenden klinisch-ethischen Modellen führen. (2) Das Sammeln und Aus-

werten von Proben für genetische Untersuchungen zu bestimmten Krankheitsbildern führt zu

Informationen, die über den Kreis von einwilligungsgebenden Patienten oder Probanden hin-

aus einen gröβeren Kreis von Blutsverwandten betrifft, die keine Information bekommen und

28

keine Einwilligung gegeben haben. Neuere Guidelines und Richtlinien gehen auf die hiermit

verbundene Problematik leider noch nicht ein. (3) Molekulargenetische Untersuchungen zur

Trägerschaft von Krankheiten eröffnen für Ratsuchende und Blutsverwandte lebensweltliche

Probleme und auch Chancen für Gesundheitspflege und Risikovermeidung.

Das sich abzeichnende neue klinisch-ethische Modell einer verbesserten vertrauens-

und verantwortungsbasierten Interaktion von Forschung, Arzt und Patient/Proband dürfte

mehr und mehr einem Vertragsmodell gleichen, auf das sich die Wiener "Leitlinien" hinbe-

wegen. In einer solchen Vertragsgestaltung müssten vor allem die folgenden Aspekte ange-

sprochen und gestaltbar sein: (1) Umfang und Grenzen des Einverständnisses für die Benut-

zung von Daten, DNA-Proben und DNA-Banking; (2) Umfang und Grenzen der weiteren

Information von Patienten und Probanden über positive oder negative Ergebnisse der Studie,

inklusive des "Rechts auf Nichtwissen"; (3) Umfang und Grenzen der Weitergabe von Infor-

mationen an Blutsverwandte; (4) Art und Weise des Datenschutzes, ob offen, kodiert, anony-

misiert oder anderweitig verabredet. Ist es biometrisch ohne Schaden für das Projekt nicht

durchaus möglich, innerhalb einer Studie individuell unterschiedliche Vertraggestaltungen

vorzunehmen? Die neueren Guidelines der WHO, des European Forum for Good Clinical

Practice, die EU Directives zu Klinischen Prüfungen von 2001 und auch die kürzlich revi-

dierte Helsinki Deklaration orientieren sich leider immer noch an dem alten paternalistischen

Modell und bleiben insofern hinter den Perspektiven der Wiener "Leitlinien" zurück.

Hans-Martin Sass

29

LITERATUR

The Declaration of Helsinki revised and revisited (2001). The EFGCP News [Newsletter of the European Forum for Good CLinical Practice], Summer 2001, 5-17

World Health Organization [WHO] (2000) Operational Guidelines for Ethics Committees that

review biomedical research. Geneva: WHO.- deutsche Übersetzung: Arbeits-Richtli-nien für Ethik-Kommissionen die biomedizinische Forschungsprojekte begutachten; Copyright: Forum Österreichischer Ethikkommissionen 2000 [http://www.who.int/tdr/publications/publications/ethics.htm]

Sass HM (1989) Ethics of Drug Research and Drug Development Arzneim.Forsch./Drug Res.

39 (II) 8a: 1041-1047 Sass HM (2001) A "contract model" for genetic research and health care for individuals and

families. Eubios J Asian and Intern Bioethics 11(5): 130-132 European Forum for Good Clinical Practice (1997) Guidelines and Recommendations for for

European Ethics Committees, revised edition. Brussels: EFGCP. European Forum for Good Clinical Practice (2002) European Guidelines for Auditing Inde-

pendent Ethics Committees, EFGCP Kielstein R, Sass HM (1992) Ethik in der klinischen Forschung. Bochum: Zentrum Medizini-

sche Ethik HUGO Ethics Committee Statement on DNA Sampling (1998) Control and Access. March

1998

30