Фармакогенетический анализ как инструмент персонализации профилактических и реабилитационных программ в наркологии

Введение. Внедрение или трансляция достижений биомедицинских исследований в клиническую практику при условии их валидизации и оценки эффективности применения на доказательной основе является важнейшим направлением трансляционного подхода в современной медицине. Результатом трансляции, как предполагается, должна стать персонализация профилактики, диагностики, терапии и реабилитации для достижения максимального терапевтического эффекта. Важнейшим направлением персонализации медицины в целом и наркологии в частности [18, 22] является фармакогенетика и фармакогеномика.

Фармакогенетические исследования, изучающие генетическое влияние на индивидуальные эффекты фармакологических препаратов [9], актуальны и имеют значительные перспективы для развития эффективной персонализированной терапии на основе генетического тестирования пациентов, которое активно внедряется в клиническую практику и становится рутинным методом лабораторной диагностики. Феномен генетического полиморфизма – существование в популяции различных вариантов структуры генов (полиморфных локусов или полиморфизмов) – считается генетической основой как индивидуальной подверженности мультифакториальным и полигенным болезням наследственного предрасположения, так и разнообразия вариантов ответа на фармакологические препараты, в том числе и психоактивные вещества (ПАВ). К болезням предрасположения относятся большинство психических заболеваний, в том числе и болезни зависимости от ПАВ.

Основная парадигма фармакогенетического анализа – концепция «ответа на препарат» с выявлением «отвечающих» (респондеры) и «не отвечающих» (нонреспондеры) индивидуумов, встречаются пациенты с парадоксальной или аверсивной реакцией, когда индивидуальный эффект препарата противоположен его номиальному терапевтическому эффекту, при анализе побочных эффектов выделяют группы по их выраженности: максимальная, минимальная и промежуточная.

Задача фармакогенетического исследования в схематичном виде состоит в соотнесении эффекта препарата или фармакологического «фенотипа» с «генотипом» – набором генов и их полиморфных вариантов, вероятных «виновников» различий в эффекте препарата, и выявлении достоверного влияния генотипа на фенотип. Анализ фенотипа проводят на основании клинических и лабораторных данных, в том числе инструментальной диагностики, и чем больше возможностей количественной оценки валидных объективных показателей, тем выше качество и надежность оценки влияния генотипа на эффект препарата. Анализ генотипа проводят на основании теоретических и экспериментальных данных о роли той или иной биохимической системы в биотрансформации препарата (фармакокинетика) или в терапевтическом эффекте (гены «мишеней» препарата – фармакодинамика) с использованием данных генетических исследований – как полногеномных, так и исследований генов-кандидатов [20, 21]. Уровень специфичности выбора генов не высок, с учетом того, что биотрансформация большинства ксенобиотиков происходит в одних и тех же системах, а знания о «мишенях» препарата часто условны или опираются только на информацию производителя.

Результатом стандартного фармакогенети-ческого исследования является утверждение, что носители тех или иных генетических вариантов (полиморфизмов) являются, с определенной долей вероятности, респондерами или нонреспондерами на изучаемый препарат.

Болезни зависимости от ПАВ как фарма-когенетические заболевания. Болезни зависимости от ПАВ представляют собой уникальный класс «фармакогенетических» заболеваний: их развитие можно описать как своеобразную патологическую реакцию организма, прежде всего ЦНС, на осознанное, регулируемое индивидуумом самостоятельно, употребление фармакологического агента – ПАВ. Индивидуальный эффект ПАВ и результат такого фармакологического воздействия в виде развития заболевания находятся под существенным генетическим контролем, что повышает шансы прямого фармако-генетического анализа и делает возможным раскрытие с его помощью механизмов формирования и поддержания заболевания.

Генетические различия в фармакодинамике ПАВ, описываемые в виде «предрасположенности», могут быть критическими в плане наиболее вероятного исхода – формирования зависимости от ПАВ. Величину этой вероятности можно рассчитать как генетический риск развития заболевания при условии выявления валидных генетических маркеров, отличающих респондеров (заболевших) от нонреспондеров (здоровых).

Генетические исследования болезней зависимости от ПАВ являются по сути фармакоге-нетическими: оценивается генетическое влияние на эффекты ПАВ [15, 19], различные для индивидуумов с разным уровнем генетического риска формирования заболевания, оценивается сам уровень генетического риска [4, 6, 16], как характеристика уровня «ответа» на ПАВ и, наконец, изучается влияние генетических вариантов на эффективность фармакологических препаратов для лечения заболевания [19; 23].

Генетический риск развития зависимости от ПАВ [4, 25] является следствием совместного влияния значительного числа генов (полиген-ность) [15], вклад каждого из которых не велик, однако общий (аддитивный) эффект значителен [6, 16] и существенно влияет на возраст манифестации, клиническую динамику и уровень терапевтической резистентности [5, 24]. Индивидуальный уровень генетического риска имеет характер «спектра» и встречается в популяции в разных вариантах: от минимального до максимального, при этом наибольший уровень генетического риска имеют лица с высокой степенью предрасположенности, с наибольшим давлением «генетического груза» в виде выраженной семейной отягощенности по наркологическим заболеваниям [3].

Высокий уровень генетического риска – исходная, врожденная характеристика и закономерно увеличивает и общий (мультифактори-альный) уровень риска заболевания. Реализация риска – переход вероятности заболевания в факт заболевания – происходит при совместном действии личностных и социальных факторов (доменов) в рамках биопсихосоциальной модели патогенеза как «триггеров» или «модификаторов» риска. При высоком уровне генетического риска требуется их минимальное воздействие: формирование заболевания «облегчено» и происходит быстро, внешне «самопроизвольно». При невысоком уровне генетического риска, напротив, требуется серьезное совместное воздействие «триггеров» и «модификаторов», развитие заболевания замедленно, клиническая манифестация может быть столь поздней и малозаметной, что такие больные не попадают в поле зрения специалистов.

Анализ генотипа фармакогенетического заболевания, в рамках изучения фармакодинамики важнейших мишеней ПАВ, сопряжен с большими трудностями [21, 27], прежде всего при выборе генов-кандидатов или «нейрохимиче- ской мишени» [13, 15, 20]. Размытость и много-вариантость фенотипа заболевания [30] при существенном влиянии семейной отягощенно-сти [3] усложняют проведение фармакогенети-ческих исследований в наркологии, и единственным способом решения столь сложной задачи является доказательный дизайн исследования [8] и патогенетический подход к выбору генов-кандидатов [20].

Патогенетический подход предполагает, что все виды ПАВ оказывают единый центральный эффект в виде стимуляции дофаминовой (ДА) нейромедиации в системе подкрепления или награды (reward system) мозга [1, 26], результатом которого является развитие патологического влечения и формирование заболевания – зависимости от ПАВ, а периферические или первичные механизмы действия ПАВ различны. Очевидно, что важнейшими генетическими системами для исследования болезней зависимости от ПАВ являются системы генов, контролирующих ДА нейромедиаторную систему [6, 13].

С развитием молекулярной генетики сложных мультифакториальных заболеваний полигенной природы, в том числе и болезней зависимости от ПАВ, становится понятно, что риск их развития является следствием влияния большого числа генов, влияющих на ряд функций мозга и действующих аддитивно, причем каждый из генов вносит сравнительно небольшую долю в суммарный риск [27, 29]. В связи с этим фактом адекватной и полезной является концепция полигенного молекулярно-генетического профиля (генопрофиля) болезней зависимости от ПАВ, в 2011—2013 гг. разработанная в лаборатории молекулярной генетики Национального научного центра наркологии [6], близкий подход с применением полигенных профилей применяется и в зарубежных исследованиях [25, 29], что говорит о перспективности данного направления. Насущной и актуальной задачей молекулярногенетических исследований в наркологии является построение, валидизация и оценка эффективности генопрофиля и его практического применения как диагностического инструмента для оценки уровня индивидуального генетического риска развития, прогноза наиболее вероятных вариантов развития и течения, а также диагностики наследственных форм болезней зависимости от ПАВ.

Молекулярно-генетический профиль (гено-профиль) – система взаимосвязанных генетических детерминант (вариантов полиморфизма), совокупность которых наиболее полно характеризует полигенное заболевание. Составляют генопрофиль его элементы: варианты аллелей, генотипов, гаплотипов по генам, вовлеченным в этиопатогенез заболевания. В рамках дофаминовой гипотезы патогенеза зависимости от ПАВ [1] функциональная недостаточность ДА мезолимбической системы, будучи основой возникновения и развития зависимости от ПАВ, вероятно, является следствием нарушения согласованной работы ансамбля генов, которые обеспечивают в норме синхронизированную и результативную ДА нейромедиацию: многокомпонентный биохимический комплекс ферментативных, транспортных, рецепторных, регуляторных систем, обеспечивающий метаболизм и специфические биологические эффекты нейромедиатора.

Построение генопрофиля базируется на знаниях о принципах работы ДА системы и ее роли в патогенезе зависимости от ПАВ, выбор генов-кандидатов основан на результатах многолетних экспериментальных исследований на животных [17, 28]. В финальный вариант гено-профиля ДА системы [6] были включены 10 полиморфных локусов 6 важнейших генов, контролирующих функционирование ДА нейромедиации (табл. 1).

Таблица 1

Элементы генопрофиля ДА системы и их функциональность

Ген	Продукт гена	Полиморфный локус	Изменение функции		Изменение процессов
			Продукт гена	Экспрес-сия гена
Пресинаптическое рецеп торное звено
DRD2	Дофаминовый рецептор тип 2	Taq 1A	-	+	Пресинаптическая регуляция внутринейрон-ного и трансмембранного транспорта ДА. Эффективность регуляции ДА медиации. Цикл обратной связи через факторы транскрипции – регуляция всего каскада метаболизма катехоламинов через ген ТН
		NcO	-	+
Постсинаптическое рецепторное звено
RD4	Дофаминовый рецептор тип 4	V48	-	+	Постсинаптическая регуляция внутриней-ронного и трансмембранного транспорта ДА. Эффективность ДА нейромедиации
		V120	-	+
Звено синаптического транспорта
DAT1	Транспортер дофамина	V40	–?	+	Трансмембранный транспорт ДА из синаптической щели
		Msp	-	-
Звено основного пути метаболизма
DBH	Дофамин-бета-гидроксилаза	444	-	+	Метаболизм ДА через синтез норадреналина
		-1021	+	-
Звено дополнительного пути метаболизма
COMT	Катехолортометил-трансфераза	V158 M	+	-	Метаболизм ДА через синтез метилированных форм
Звено биосинтеза
ТН	Тирозингидроксилаза	HUMT H01-VNTR	-	+	Регуляция интенсивности работы всей биосинтетической цепи катехоламинов

В сравнительном когортном исследовании мужчин – стационарных пациентов с алкогольной (F10.2, n=548) и опийной (героин) зависимостью (F11.2, n=253) в сравнении с группой здоровых индивидуумов (n=259) [5] удалось выявить достоверные различия частот встречаемости полиморфизмов – элементов гено-профиля болезней зависимости от ПАВ. Наиболее выраженное влияние на риск развития болезней зависимости от ПАВ имеют полиморфизмы генов DRD2 и ТН, не зависящее от вида ПАВ – алкоголь или опиаты (героин), которые можно считать достоверными универсальными генетическими маркерами высокого риска развития зависимости от ПАВ. Этот факт подтверждает доказательства генетического единства наркологических заболеваний [7], полученные при анализе семейной отягощенности наркологических пациентов.

Для носителей DRD2 Taq генотипа (A1/A2) вероятность развития алкогольной зависимости на 58 % выше, а вероятность развития опийной зависимости на 80 % больше, чем для носителей других генотипов (значения относительного риска OR=1,58, OR=1,8). Для носителей гаплотипа (комбинаций различных полимофризмов в пределах одного гена) Taq+NcO (А1/А2; N1/N1) вероятность развития алкогольной зависимости выше на 95 %, а опийной зависимости – на 93 % больше, чем для носителей других гаплотипов (OR=1,95 и OR=1,93). Для носителей любого из TH генотипов кластера (6/6; 7/9; 8/10) вероятность развития алкогольной зависимости на 88 %, а вероятность развития опийной зависимости – на 108 % (или в 2 раза) больше, чем для носителей других генотипов (OR=1,88, OR=2,08).

Частота встречаемости генотипа и гаплотипа по гену DRD2 одинакова в группах больных (алкогольная зависимость – 31 % и 19,7 %, опийная зависимость – 34 % и 19,4 %), частота встречаемости кластера генотипов по гену TH также идентична в группах пациентов (алкогольная зависимость – 20 %, опийная зависимость – 22 %). Эти факты подтверждают генетическое единство болезней зависимости от разных ПАВ [7] на молекулярно-генетическом уровне.

Прочие элементы генопрофиля также оказались связаны с генетическим риском развития болезней зависимости от ПАВ, хотя и в меньшей степени, влияние их более слабое, но тем не менее имеет определенную специфичность к виду ПАВ. Построенный на основании теоретических предпосылок генопрофиль болезней зависимости от ПАВ оказался эффективным инструментом молекулярно-генетической диагностики генетического риска зависимости от ПАВ.

Удалось провести оценку вклада каждого из элементов генопрофиля в эффективность оценки генетического риска и нагрузки семейной отягощенностью по наркологическим заболеваниям, при этом базовые универсальные маркеры по генам DRD2 и TH показали высокую эффективность во всех случаях [5].

Получена оценка уровня прямого генетического влияния генов ДА системы на ряд клинических параметров развития наркологических заболеваний в рамках концепции траектории развития как модели клинического фенотипа с использованием количественных переменных [5]. Для алкогольной зависимости максимальное генетическое влияние показано для: 1) возраста начала систематического злоупотребления, очевидно, что именно этот показатель является в максимальной степени генетически контролируемым, что подтверждает данные полногеномного исследования 2014 г. [24]; 2) периода между знакомством с алкоголем и началом систематического злоупотребления, длительности терапевтической ремиссии, нормированной терапевтической резистентости и уровня первичной алкогольной эйфории. Для зависимости от опиатов (героин) максимальное генетическое влияние показано для возраста начала систематического злоупотребления, длительности периода поиска наркотика и нормированной терапевтической резистентности. Влияние отдельных генетических маркеров различно, причем в ряде случаев значительно отличается для больных алкоголизмом и героиновой наркоманией.

Концепция молекулярно-генетического профиля (генопрофиля) ДА нейромедиаторной системы [5, 6] является примером системного подхода к выбору генов-кандидатов, а генетические маркеры риска развития болезней зависимости от ПАВ в составе генопрофиля представляют собой варианты генотипа фармакоге-нетического заболевания, отличающие респон-деров с высоким уровнем риска развития заболевания от нонреспондеров с низким уровнем риска. Некоторые элементы генопрофиля – гены фермента дофамин-бета-гидроксилазы (DBH) и белка-переносчика ДА (DAT) оказались фармакогенетическими маркерами риска развития тяжелых осложнений синдрома отмены алкоголя (СОА) – острых алкогольных психозов и судорожных припадков, которые в рамках фармакогенетической концепции можно рассматривать как выраженные побочные эффекты фармакологического агента – алкоголя. Полиморфизм гена DBH достоверно увеличивает риск возникновения СОА с делирием и судорожными припадками, а полиморфизм гена DAT повышает риск развития СОА с судорожными припадками [10].

Практическое применение генопрофили-рования и оценка уровня генетического риска. С помощью молекулярно-генетического профиля болезней зависимости от ПАВ возможно проведение оценки индивидуального уровня генетического риска заболевания – категориальной (ранговой, качественной) оценки вероятности развития заболевания, обусловленной только генетическими причинами. Качественный характер оценки не предполагает точного измерения в процентах, что очень важно при интерпретации результатов, особенно при использовании оценки риска в практике и при общении с пациентом или консультируемым лицом. Наиболее адекватная интерпретация уровня генетического риска для пациентов наркологического профиля связана с уровнем вклада генетического (биологического) радикала в формирование заболевания. Для лиц без клинических признаков болезней зависимости от ПАВ актуальна базовая формулировка: уровень генетического риска отражает генетически заданную индивидуальную вероятность развития заболевания.

Генетические маркеры риска – варианты структуры ДНК, полиморфные варианты генов, носительство которых увеличивает вероятность развития заболевания. Используются маркеры риска, показавшие максимальную эффективность в рамках генопрофиля: 1) универсальные маркеры общего риска: гены DRD2 и TH (1 балл в оценке итогового уровня риска); 2) дополнительные (специфические) маркеры риска: ген DRD4 (0,5 балла). Баллы отражают статистически достоверную вероятность развития заболевания у носителей генетических маркеров риска, итоговый (результирующего) уровень генетического риска варьирует от низкого (0,5 баллов) до крайне высокого (3 и более баллов) [4].

В 2011 г. в Клинике ННЦ наркологии стартовал пилотный проект по генопрофилированию стационарных наркологических больных с целью валидизации предложенной системы оценки генетического риска, изучения характера и распределения уровней генетического риска у стационарных наркологических больных слепым методом, изучения связи уровней генетического риска с анамнестическими и клиническими характеристиками больных. Анализ предварительных результатов (320 пациентов, 32 % женщин), имеющих диагноз зависимости от алкоголя (78,89 %) и от прочих ПАВ (опиаты, каннабиноиды, стимуляторы – 21,11 %) показал, что генопрофилирование как способ оценки генетического риска развития болезней зависимости от ПАВ имеет удовлетворительный уровень валидности: 1) до 90 % стационарных наркологических больных имеют уровень генетического риска не ниже среднего, а до 70 % – уровни выше среднего, высокий и крайне высо- кий, не зависимо от наркологического диагноза (вида ПАВ) и пола; 2) более высокие уровни генетического риска связаны с семейной отя-гощенностью по наркологическим заболеваниям и ее степенью, что сообщает оценке риска специфичную валидность; 3) уровень генетического риска пропорционален количеству видов ПАВ, употребляемых сочетанно, и уровню патологического влечения к ПАВ, но обратно пропорционален возрасту пациентов – у молодых больных выявляются более высокие уровни генетического риска [4].

Валидизация и оценка эффективности гено-профилирования и оценки уровня генетического риска была продолжена в двух направлениях, связанных с эффективностью профилактики наркологических заболеваний у подростков и эффективностью реабилитации наркологических пациентов.

Профилактика. Пилотный этап исследования по оценке эффективности генопрофилиро-вания для прогноза употребления алкоголя и наркотических веществ у подростков 12—17 лет с аддиктивным поведением в Липецком областном наркологическом диспансере показал [12], что уровень генетического риска положительно коррелирует с вероятностью употребления наркотиков и токсикантов, повышенной частотой приёма алкоголя, развитием синдрома зависимости при катамнестическом наблюдении. По данным дополнительного исследования [11], для юношей имеется прямая достоверная корреляция уровня генетического риска и вероятности проб наркотиков, а чем выше уровень генетического риска, тем больше выражено расхождение между реальным поведением и самооценкой по шкале «самонаправлен-ность» опросника черт личности и характера Клонинджера TCI-125. Можно предположить наличие генетически обусловленного дефекта самооценки, что может послужить фактором, облегчающим формирование зависимости, и должно учитываться при проведении профилактической работы. Дальнейшие исследования возможностей применения оценки генетического риска среди подростков в рамках первичной профилактики наркологических заболеваний представляется перспективным направлением [14], особенно при применении проспективного и лонгитудинального дизайна с возможностью анализа больших групп индивидуумов на длительном отрезке времени.

Реабилитация. Было предпринято ограниченное по объему выборки и длительности ка-тамнестического наблюдения исследование возможности использования оценки уровня генетического риска развития наркологических заболеваний как инструмента мотивации к прохождению реабилитационной программы (РП) и прогноза ее эффективности у наркологиче- ских пациентов с диагнозом зависимости от разных ПАВ (алкоголь, опиаты, психостимуляторы, каннабиноиды (в том числе «спайсы») [2]. Распределение уровней генетического риска в группах пациентов с зависимостью от разных видов ПАВ идентично, что подтверждает как патогенетическое, так и генетическое единство болезней зависимости [7, 27] и правомерность использования молекулярно-генетического профиля по генам ДА системы как универсального диагностического инструмента для оценки генетического влияния. Показатели генетического риска не влияют на эффективность РП, но успешно используются в качестве аргумента мотивации для удержания в длительной РП, причем лица с повышенным уровнем риска (1,5 балла) склонны продолжать РП, а лица со средним уровнем риска (1 балл), вероятно, получают повод для отказа от продолжения РП, что и приводит к срыву. Очевидно, что оценка уровня генетического риска методами молекулярно-генетической диагностики может значительно повысить эффективность реабилитации наркологических больных.

Полученные результаты позволяют использовать генопрофилирование по генам системы дофамина в качестве диагностической системы для оценки риска развития и предварительного прогноза наиболее вероятной траектории развития наркологических заболеваний. Генетические маркеры могут быть использованы в целях разработки персонализированных подходов к профилактике и реабилитации наркологических пациентов при условии дальнейшей масштабной валидизации в разных профилактических и реабилитационных программах. Использование ге-нопрофилирования по генам ДА системы в целях оценки эффективности терапии наркологических заболеваний является предметом будущих исследований.

Очевидна необходимость проведения дальнейших фармакогенетических исследований в наркологии на основе доказательного подхода с применением новейших достижений молекулярной генетики, геномики, транскриптомики и протеомики. Достоверные и воспроизводимые результаты фармакогенетических исследований в области болезней зависимости от ПАВ, пригодные для переноса в клиническую практику и с выходом на реальную персонализацию терапии и повышение ее эффективности [22], могут быть получены только при условии максимально строгих методологических подходов в рамках доказательного дизайна, использования больших и гомогенных групп сравнения и корректных статистических методов анализа [18, 23]. Необходимо выделение и использование специфических и адекватных фенотипов, пригодных для количественного анализа [23, 30], например, вариантов траектории развития болезней зависимости от ПАВ [5]. При внедрении результатов исследований необходим серьезный учет фармакоэкономических факторов и «вероятностного» характера результатов любого генетического исследования наркологических заболеваний как болезней наследственного предрасположения.