Penemuan dan Pengembangan Obat Presisi untuk Terapi Personal

Majalah Farmasetika – Sejak awal dilakukan, proyek genom manusia memunculkan antusiasme mengenai genomik akan mengubah penemuan dan pengembangan obat. Dengan evolusi yang pesat maka sekarang dimungkinkan untuk mengkarakterisasi genom pasien dan individu sehat secara komprehensif. Pengembangan teknologi sekuensing dan transisi menghasilkan pengintegrasian data genomik dengan rekam medis elektronik, sehingga dapat mengidentifikasi hubungan antara variasi genomik dan presentasi klinis. Teknologi genomik ini disebut pengobatan presisi/akurat karena dapat memberikan strategi pengobatan penyakit tertentu secara presisi berdasarkan variabilitas gen pada setiap individu.

Sejarah penemuan obat 

Penemuan obat dimulai pada pertengahan abad ke-20 yang ditandai dengan penemuan berbasis observasi dari skrining fenotipik hewan, seluruh organ, atau jaringan sehingga memunculkan banyak obat sintesis yang digunakan sampai saat ini misalnya antibiotik dan imunosupresan. Kemudian pada tahun 1970-an, para peneliti mulai memahami fungsi biologis, sifat struktural obat dan target pengobatan (zaman pengembangan obat rasional). Selanjutnya, beberapa dekade setelahnya, penemuan obat didominasi oleh pendekatan ‘fungsi-ke gen’, yang berfokus pada penyelidikan protein spesifik sebagai target obat potensial untuk mengobati penyakit tertentu. Jenis pendekatan ini memunculkan obat-obatan yang mengobati berbagai penyakit kronis, seperti kaptopril (inhibitor enzim pengubah angiotensin (ACE)) dan obat-obatan kardiovaskular lainnya . Namun demikian, pada awal 1990-an, terdapat kemajuan besar dalam komputasi dan bioteknologi, sehingga memunculkan inovasi dalam pengembangan bidang genomik untuk industri farmasi.

Pada awal 1990-an, penemuan dan penggunaan Express Sequencing Tags (ESTs) sebagai alat untuk membuat profil populasi sel secara transkripsi yang mengarah pada integrasi genomik yang meluas dan sistematis ke dalam jalur penemuan obat dan mempelopori transisi ke skrining gen. Pembuatan profil EST tidak hanya memberikan kemampuan untuk mendeteksi perbedaan ekspresi gen tetapi juga mengarah pada identifikasi gen baru dan jalur yang tidak diatur, yang semuanya menghasilkan banyak target baru dengan implikasi terapeutik potensial. Kandidat yang lebih ideal, seperti mereka dengan kemampuan pengobatan dan/atau mereka yang memiliki ekspresi gen terbatas pada jenis sel atau jaringan yang diinginkan, kemudian dipilih untuk kloning dan analisis fungsional tambahan, dan jika masih menjanjikan, analisis ini ditindaklanjuti dengan penyaringan senyawa untuk desain obat rasional. Sehingga dengan penjelasan gen dan jalur terkait penyakit maka profil EST dapat menyerang mekanisme yang mendasari penyakit. Pada akhir 1990-an dan awal 2000-an terjalin hubungan kemitraan antara perusahaan genomik yang mengembangkan database kepemilikan data ekspresi dan perusahaan farmasi yang memiliki keahlian dan sumber daya dalam pengembangan obat. 

Genome-Wide Association Studies (GWAS) sebagai pendekatan penemuan obat baru

Kegagalan uji klinis membuat pengembang obat (drug developers) mencari informasi mengenai target pengobatan. Pemahaman tentang hubungan antara variasi genom manusia yang bersifat umum dan penyakit yang kompleks dimulai sejak munculnya publikasi urutan genom manusia pada tahun 2003, diikuti oleh karakterisasi dan pengaturan hampir tiga juta single nucleotide polymorphisms (SNPs) ke dalam genome-wide haplotype maps sebagai bagian dari proyek HapMap Internasional.

Studi asosiasi genom (GWAS) merupakan metode yang memungkinkan untuk penemuan obat baru melalui penargetan penyebab penyakit yang menghasilkan pengobatan presisi. Prinsipnya adalah dengan melihat ketidakseimbangan nukleotida dan varian penyebab penyakit. 

Kelebihan dari metode ini adalah tidak bias dan hemat biaya untuk genotipe dan membandingkan banyak variasi genom umum kohort dengan penyakit atau sifat tertentu pada populasi kontrol. GWAS dapat menemukan kandidat target yang lebih baik untuk penyakit umum maupun kompleks seperti diabetes, kanker dan kondisi autoimun. Beberapa lokus ditemukan pads beberapa penyakit misalnya SNP yang ditemukan di lokus IL23R yang terkait dengan beberapa kondisi autoimun termasuk psoriasis, penyakit radang usus, dan ankylosing spondylitis. Selanjutnya, antibodi monoklonal yang menargetkan interleukin 23 (IL 23) dan/atau IL 12 (bersama dengan sitokin hilir IL 17) untuk pengobatan berbagai kondisi imunitas (NCT02407223, NCT02204397 dan NCT02698475).

Kelemahannya adalah GWAS sering gagal mengungkap varian penyebab dan, dalam banyak kasus, bahkan gagal untuk melibatkan gen tertentu. Contoh khas yaitu lokus FTO, di mana beberapa SNP intronik dalam gen yang mengkode FTO (α-keto glutarate-dependent dioxygenase) terbukti berhubungan dengan peningkatan massa tubuh. Meskipun FTO telah menjadi subjek penyelidikan yang banyak dilakukan untuk melihat pengaruhnya terhadap obesitas, hubungan sebab akibat yang kuat belum dapat ditetapkan, dan memunculkan peran gen lain di bawah kendali regulasi lokus FTO, seperti IRX3 dan IRX5.

Baca :  Microsoft dan Google Berinvestasi Jutaan Dollar Untuk Teknologi Digital Pengobatan Presisi

PCSK 9 

Kita dapat mengidentifikasi fase terakhir sebelum transisi ke arah precision medicine, yang mana mengandalkan varian gen yang mengarah pada sasaran baru untuk mengobati beberapa kondisi umum. Salah satu contohnya adalah protein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9). PCSK 9 adalah target untuk pengobatan kolesterol. Pada tahun 2003 ditemukan mutase PCSK 9 pda suatu keluarga Perancis dengan autosomal dominant hypercholesterolaemia, suatu kondisi yang dapat meningkatkan risiko early-onset penyakit kardiovaskular. Analisis fungsional menunjukkan PCSK 9 adalah suatu hepatic secretory protein yang dapat memasuki aliran darah dan terikat pada reseptor LDL. Dengan penghambatan PCSK 9, akan membuat terjadinya surplus reseptor LDL sehingga dapat menurunkan tingkat plasma LDL-C hingga 36-60% dan menurunkan risiko kejadian kardiak.

Precision Medicine dan Pengembangan Obat

Precision medicine melambangkan suatu usaha pemahaman penyebab utama suatu penyakit pada setiap individu pasien. Saat penyebab utama suatu penyakit pada pasien terlah teridentifikasi, informasi tersebut dapat digunakan untuk mendapatkan ‘insight’ baru atas dasar biologi dan pathogenesis penyakit tersebut. , yang pada akhirnya membantu perkembangan penemuan pengobatan yang menargetkan penyebab utama suatu penyakit. Hal ini dapat berujung dengan terjadinya transisi yang menjauh dari produksi obat “one-size-fit-all” dan justru mengarah pada pengobatan tertarget yang memiliki efikasi yang lebih tinggi pada kelompok kecil pasien.

Pengobatan Tertarget

Pathway-based pengobatan tertarget mengandalkan pada pengetahuan yang telah ada mengenai dasar biologis dari suatu tumor spesifik, yang bertujuan untuk memodulasi penyiimpangan protein atau pathway yang penting untuk senyawa kanker. Pergerakan ke arah Precision medicine pada era onkologi ini memerlukan perkembangan pada pengembangan companion diagnostic untuk memungkinkan setiap pasien dapat dengan tepat mendapatkan pengobatan tertarget tersebut. Seperti tercantum pada tabel berikut beberapa diagnostik yang telah mendapatkan persetujuan FDA.

Obat (Nama Brand)IndikasiBiomarkerTeknologi (Tahun DIsetujui)
Afatinib (Gilotrif)NSCLCEGFR exon 19 deletions or exon 21 (L858R) substitution mutationsRT-PCR (2013)
Cetuximab (Erbitux) and panitumumab (Vectibix)Colorectal cancerKRAS mutation negative or KRAS and NRAS* mutation negativeIHC (2004); RT-PCR (2012); NGS* (2017)
Crizotinib (Xalkori)NSCLCALK overexpression or gene fusionFISH (2011); IHC (2015)
Crizotinib (Xalkori)NSCLCROS1 fusionsNGS (2017)
Dabrafenib (Tafinlar) and trametinib (Mekinist)MelanomaBRAFV600E or BRAFV600K mutationsRT-PCR (2013); NGS (2017)
Dabrafenib (Tafinlar) and trametinib (Mekinist)NSCLCBRAFV600E or BRAFV600K mutationsNGS (2017)
Deferasirox (Exjade)Non-transfusion-dependent thalassaemiaLiver iron concentrationMRI (2013)
Enasidenib (Idhifa)AMLIDH2 mutation positivePCR (2017)
Erlotinib (Tarceva)NSCLCEGFR exon 19 deletions or exon 21 (L858R) substitution mutationsRT-PCR (2013)
Gefitinib (Iressa)NSCLCEGFR exon 19 deletions or exon 21 (L858R) substitution mutationsRT-PCR (2015); NGS (2017)
Imatinib (Gleevec)Gastrointestinal stromal tumoursKIT expressionIHC (2005)
Midostaurin (Rydapt)AMLFLT3 mutation-positivePCR (2017)
Olaparib (Lynparza)Ovarian cancerBRCA1 or BRCA2 mutationPCR and Sanger sequencing (2014)
Osimertinib (Tagrisso)NSCLCEGFRT790M mutationsRT-PCR (2016)
Pembrolizumab (Keytruda)NSCLCPDL1 expressionIHC (2016)
Rucaparib (Rubraca)Ovarian cancerBRCA1 or BRCA2 mutationNGS (2016)
Trastuzumab (Herceptin)Breast cancerHER2 expression and/or ERBB2 amplificationISH (2011); CISH (2011); IHC (2012)
Trastuzumab (Herceptin); pertuzumab (Perjeta) and ado-trastuzumab emtansine (Kadcyla)Breast cancer, gastric cancerERBB2 amplificationFISH (2005); ICC (1998)
Vemurafenib (Zelboraf)MelanomaBRAFV600E mutationsRT-PCR (2011)
Venetoclax (Venclexta)B cell chronic lymphocytic leukaemiaDeletion of 17p (which contains TP53)FISH (2016)

Precision medicine juga dapat ditemukan pada kinase inhibitor. Pengobatan menggunakan poly(ADP-ribose)polymerase(PARP)inhibitor dapat menghasilkan letalitas sintetis terhadap sel tumor mengandung BRCA 1 dan BRCA 2, dan telah menghasilkan terapi baru untuk kanker ovarium. Pemahaman tentang resistensi tumor and mutasi kunci bertanggung jawab terhadap perkembangan kinase inhibitor generasi lanjut dan pendekatan kombinasi terhadap pengobatan tertarget. 

Imunoterapi 

Imunoterapi bertujuan untuk memanfaatkan dan memperkuat kekuatan inheren dari siklus kekebalan kanker melalui berbagai metode inovatif, termasuk stimulasi sel-sel kekebalan untuk meningkatkan dan memperkuat respons imun pasien. Melalui perawatan seperti vaksin kanker dan Adoptive T Cell Therapy (ACT) atau dengan melawan imunosupresi, misalnya, melalui blokade pos pemeriksaan kekebalan tubuh. 

Vaksin kanker menghantarkan antigen sel anker untuk selanjutnya diserap oleh sel antigen-presenting dan menunjukkannya pada sel  T sitotoksik di masa yang akan dating. Neoantigen sebagai produk mutase berperan untuk meningkatkan kemampuan sistem imun tubuh pasien untuk membedakan “self from non-self”. 

Baca :  Microsoft dan Google Berinvestasi Jutaan Dollar Untuk Teknologi Digital Pengobatan Presisi

ACT adalah imunoterapi baru dan menjanjikan pendekatan yang memanfaatkan sifat penargetan tumor dari sel T. Pada ACT, tumour-infiltrating lymphocytes (TILs) diekstrak dari sel tumor dan ‘dipanjangkan’ secara ex vivo dan diinfusikan Kembali ke dalam tubuh pasien. Perkembangan lain dari ACT adalah modifikasi genetik dari sel T pasien. Pengobatan ini disebut juga Chimeric Antigen Receptor (CAR) T Cell Therapy. 

Clinical Trial Design

Agar terapi kanker yang ditargetkan dinilai memadai kemanjurannya, perlu dilakukan uji pada kelompok pasien yang sesuai, yaitu kelompok pasien yang diprediksi akan merespons. Ada 4 jenis trial yang dapat dilakukan, yaitu basket trial, umbrella trial, alchemist trial, dan n-of-1 trials.

Basket trials lebih mengevaluasi efektivitas suatu obat berdasarkan pada mode of action yang mendasari terjadinya penyakit tersebut daripada bentuk spesifik kanker yang akan diobati. Contohnya trials Crizotinib dalam mengbati berbagai macam tipe tumor, yang semuanya dengan varian tertarget pada  hepatocyte growth factor (HGF) receptor

Umbrella trials perawatan bertarget yang dipandu secara genom disediakan untuk kelompok pasien dengan jenis kanker yang sama, dan hasil dibandingkan dengan kontrol yang hanya menerima standar terapi.

Alchemist trials menguji efektivitas berbagai terapi yang menargetkan baik EGFR-driven atau ALK tyrosine kinase receptor-driven NSCLC tahap awal setelah penyelesaian standar terapi.

n-of-1 trials bertujuan untuk merawat pasien secara individual, namun dengan cara yang terkendali dan konsisten, dengan upaya untuk menentukan apakah pasien termasuk responden atau non-responder terhadap terapi yang ditargetkan, dengan tujuan jangka panjang untuk menggabungkan hasil uji sehingga dapat memberi informasi cara merawat subset pasien lainnya.

Kondisi yang berkaitan dengan genetik

Gambaran yang jelas dari paradigma ini adalah pengobatan yang ditargetkan dari penyebab penyakit yang diidentifikasi secara genetik. Genetik penyebab penyakit dan varian genetik penyumbang penyakit memberikan jendela ke mekanisme patologis yang mendasarinya dan dengan demikian dapat berfungsi sebagai titik awal untuk mengidentifikasi perawatan yang bekerja berdasarkan mekanisme ini. 

Penggantian molekul dan modifikasi jalur

Baru-baru ini, obat yang menargetkan protein mutan secara langsung telah menimbulkan minat pada kondisi-kondisi dengan sejarah pilihan pengobatan yang terbatas. Misalnya, pada tahun 2006, Vertex Pharmaceuticals menjalin kerjasama dengan Cystic Fibrosis Foundation Therapeutics untuk Percepatan pengembangan Ivacaftor, obat yang sejak saat itu disetujui oleh FDA untuk pengobatan cystic fibrosis. Ivacaftor adalah potensiator kanal CFTR yang berfungsi menstabilkan keadaan terbukanya kanal CFTR, sehingga menargetkan hal yang mendasari CFTR gating defect terkait dengan Mutasi G551D. Sebagian besar obat yang ditargetkan memengaruhi produk protein mutan atau jalur terkait, tetapi beberapa obat telah dirancang untuk bekerja pada tingkat ekspresi gen. 

Epilepsi

Kecepatan penemuan gen dan model in vitro dan in vivo yang baik menjadikan epilepsi sebagai model penyakit untuk pengobatan presisi dengan kondisi genetik. Epilepsi yang bersifat heterogen baik dalam presentasi klinis maupun etiologi dapat menyulitkan pencegahan dan pengobatan kejang. Namun adanya studi sekuensing skala besar dari kelompok gangguan epilepsi ensefalopati yang bersifat lebih parah telah membuat kemajuan besar dalam mengungkap gen penyebab epilepsi. Berbagai sistem model dan uji elektrofisiologi dapat memperlihatkan mutasi terkait penyakit ini dan dapat berfungsi sebagai platform untuk skrining obatDengan penilaian efek fungsional menggunakan sistem model dan tes yang tersedia maka obat-obatan yang mengurangi efek kejang dapat diketahui.

Gambar dibawah menjelaskan proses pengobatan presisi untuk penyakit terkait genetik. Pasien dengan ensefalopati epilepsi dapat menjalani pengujian genetik, termasuk skrining gen epilepsi atau sekuensing seluruh exome untuk mendeteksi varian nukleotida tunggal, atau analisis microarray untuk identifikasi salinan genom (copy number variants/CNV). Hasil analisis kemudian diinterpretasikan menggunakan alat anotasi varian yang ada dan skor intoleransi tingkat gen untuk menentukan kemungkinan patogenisitas. Data genomic disimpan untuk menampung data tentang mutasi penyebab penyakit dan fenotipe terkait sebagai upaya diagnostik di masa depan. Dengan kemajuan teknologi maka dapat dihasilkan model fungsional varian patogen melalui pemodelan in vivo dari seluruh organisme, pemodelan in vitro jaringan saraf dan model sel heterolog. Ketiganya dapat mengidentifikasi secara menyeluruh keadaan pro-epilepsi. Studi molekuler dan seluler tambahan dilakukan untuk menggali penyebab penyakit lebih lanjut dan mengidentifikasi target obat yang potensial. Target obat ini dapat digunakan untuk pengembangan obat yang lebih sesuai. Ketika obat telah disetujui oleh Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA) dan menunjukkan perbaikan fenotipe penyakit dalam model fungsional maka dapat dipertimbangkan untuk digunakan pada pasien di bawah perawatan dan pengawasan dokter.

Penelitian terbaru terkait pengobatan presisi pada epilepsi yaitu adanya mutasi fungsi pada KCNT1, yang mengkodekan saluran kalium subfamili T anggota 1, terkait dengan epilepsi bayi dengan migrasi kejang fokal dan epilepsi lobus frontal nokturnal dominan autosomal.  Quinidine yaitu obat pada penyakit jantung aritmia dapat memblokir saluran KCNT1 secara reversibel dalam sistem in vitro. Selanjutnya, analisis fungsional dari mutasi KCNT1 mengkonfirmasi penurunan epilepsi oleh quinidine. Sejak saat itu, tiga pasien dengan mutasi KCNT1 telah diobati secara klinis dengan quinidine dan dilaporkan bahwa dua di antaranya menunjukkan respons parsial dengan pengurangan frekuensi kejang, dan satu yang tidak menunjukkan respons. 

Kesimpulan

Pengobatan presisi akan semakin banyak dibicarakan kedepannya karena bisa mengkarakterisasi penyakit dari setiap individu. Selain itu, pengobatan presisi dapat mengobati penyakit yang umum hingga kompleks sekalipun. Walaupun melihat kompleksitas pengobatan presisi yaitu adanya heterogenitas genetik dari setiap pasien, tetapi homogenitas jalur penyakit memungkinkan untuk tetap dilakukannya pengobatan presisi. Terakhir bahwa dengan kompleksitas penyakit maka setiap pasien bisa mendapatkan pengobatan yang optimal dengan melihat individu dengan mutasi yang kuat. 

ReferensiDugger SA, Platt A, Goldstein DB. 2017. Drug Development in the era of precision medicine. Nature Reviews.

Penulis : Rizka K. Guntina, Nuur Aanisah. Mahasiswa Program Magister Farmasi, Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran

Share this:
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

About farmasetika.com

farmasetika.com
Farmasetika.com (ISSN : 2528-0031) merupakan situs yang berisi informasi farmasi terkini berbasis ilmiah dan praktis dalam bentuk Majalah Farmasetika. Di situs ini merupakan edisi reguler. Sign Up untuk bergabung di komunitas farmasetika.com. Download aplikasi Android Majalah Farmasetika, Caping, atau Baca di smartphone, Ikuti twitter, instagram dan facebook kami. Terimakasih telah ikut bersama memajukan bidang farmasi di Indonesia.

Check Also

Konsumsi Antibiotik Tingkatkan Resiko Kanker Kolon

Majalah Farmasetika – Telah ditemukan hubungan yang jelas antara mengonsumsi antibiotik dan peningkatan risiko terkena …

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.