Salute e medicina personalizzata

Cosa intendiamo per medicina personalizzata e di precisione?

 

La medicina di precisione è un approccio emergente al trattamento e alla prevenzione delle malattie che tiene conto della variabilità tra gli individui, sia geneticamente che nell’ambiente e nello stile di vita dell’individuo. Questo approccio permetterà sia ai clinici che ai ricercatori di prevedere più accuratamente quali strategie di trattamento e prevenzione per una data malattia funzioneranno per particolari gruppi di persone.

I termini “medicina di precisione” e “medicina personalizzata” sono comunemente usati in modo intercambiabile, ma non significano esattamente la stessa cosa. Il termine “medicina personalizzata” è un termine più vecchio che è stato sostituito da “medicina di precisione” per evitare che venga male interpretato nel senso che i trattamenti e le prevenzioni sono sviluppati in modo unico per ogni individuo. Nella medicina di precisione, l’attenzione si concentra sull’identificazione di quali approcci saranno efficaci per quali pazienti in base a fattori genetici, ambientali e di stile di vita (1).

Questa nuova prospettiva rappresenta un cambiamento fondamentale dal paradigma “one-size-fits-all” per il trattamento clinico, evolvendo verso nuovi approcci, come le terapie su misura per il paziente, con l’obiettivo di ottenere risultati migliori (2). Così, nei prossimi anni, la medicina passerà progressivamente dall’essere reattiva e basata sulla malattia all’essere centrata sulla salute. Questo tipo di medicina è comunemente chiamato medicina P5, in quanto è una medicina personalizzata, predittiva, preventiva, partecipativa e basata sulla popolazione. Questo nuovo modo di intendere la medicina è personalizzato, perché si basa sulle informazioni genetiche, ambientali e sullo stile di vita di ogni persona; predittivo, perché queste informazioni personalizzate permettono di determinare il rischio individuale di soffrire di certe malattie; preventivo, perché, in base alla previsione di questo rischio, si possono stabilire misure profilattiche (sia di stile di vita che terapeutiche) per ridurlo; partecipativa, perché molti degli interventi di profilassi richiedono la partecipazione del paziente e un cambiamento nel rapporto medico-paziente; e basata sulla popolazione, perché offre la possibilità di rendere il sistema più efficiente e quindi, con le stesse risorse, riuscire a servire un volume maggiore della popolazione (3).

In generale, la medicina di precisione può essere divisa in tre rami principali: prevenzione, diagnosi e trattamento.

  • In termini di prevenzione, i progressi nello screening dei pazienti, basato sulla storia familiare e l’identificazione di varianti genetiche associate a una maggiore probabilità di insorgenza della malattia, hanno portato a miglioramenti significativi nella prevenzione per specifiche popolazioni a rischio (4).
  • In termini di diagnosi, la medicina di precisione comporta nuove classificazioni diagnostiche più complesse basate su fattori genetici, biomarcatori, fenotipici o psicosociali che differenziano sottogruppi di pazienti all’interno di una data malattia. Un biomarcatore, o marcatore biologico, è definito come una caratteristica che può essere oggettivamente misurata e valutata come un indicatore di un processo biologico normale, un processo patologico o una risposta farmacologica a un intervento terapeutico (5).
  • D’altra parte, la medicina di precisione comprende lo sviluppo di nuovi trattamenti personalizzati applicabili solo a gruppi specifici di pazienti che soffrono della stessa malattia, nota come farmacogenetica.

La farmacogenetica è una parte della medicina di precisione che studia come il corredo genetico di una persona influenza la sua risposta ai farmaci. La Food and Drug Administration (FDA) attualmente include informazioni farmacogenetiche sulle etichette di circa 200 farmaci, che consistono in informazioni genetiche misurabili o identificabili che possono essere utilizzate per individualizzare l’uso dei farmaci (6,7).

Figura 1. Principali applicazioni della medicina personalizzata: prevenzione, diagnosi e trattamento (8).

L’era della “omica” e la sua importanza nella medicina di precisione.

 

La diffusione delle analisi “multiomiche”, insieme all’accesso a informazioni cliniche, comportamentali e ambientali su larga scala, permetterà di digitalizzare lo stato di salute o la malattia di ogni individuo e di creare un sistema globale di gestione della salute capace di generare conoscenze in tempo reale e nuove opportunità di prevenzione e terapia a livello individuale. (9)

Le scienze omiche possono essere definite come la parte della biologia che analizza la struttura e le funzioni dell’insieme di una data funzione biologica, a diversi livelli, tra cui:

  • Genomica: identificazione di varianti genetiche associate alla malattia, alla risposta al trattamento o alla prognosi futura dei pazienti.
  • Epigenomica: caratterizzazione delle modifiche reversibili del DNA o delle proteine associate al DNA.
  • Trascrittomica: studio dell’RNA risultante dall’espressione di una cellula.
  • Proteomica: studio su larga scala delle proteine.
  • Metabolomica: lo studio di più tipi di piccole molecole, come aminoacidi, acidi grassi, carboidrati o altri prodotti delle funzioni metaboliche cellulari.
  • Metagenomica: lo studio di una miscela di materiale genetico estratto da una comunità di organismi.

La genomica è la più sviluppata delle scienze omiche, anche se gli altri campi sono molto promettenti. Nel campo della ricerca medica, la genomica si concentra sull’identificazione delle varianti genetiche associate alla malattia, alla risposta al trattamento o alla prognosi futura del paziente.

Gli studi di associazione genome-wide (GWAS), un approccio di successo che è stato utilizzato per identificare migliaia di varianti genetiche associate a malattie complesse in più popolazioni umane, sono ampiamente utilizzati in questo campo. In questi studi, milioni di marcatori genetici sono analizzati in migliaia di individui, e le differenze tra casi e controlli sono considerate prove di associazione. Gli studi GWAS danno un contributo inestimabile alla nostra comprensione di fenotipi complessi (10,11).

In futuro, sarà essenziale combinare le conoscenze di diverse scienze omiche, che permetteranno una visione completa e dettagliata degli individui da un punto di vista molecolare, permettendo così di realizzare la medicina di precisione. Le scienze omiche giocheranno un ruolo chiave nella diagnosi precoce, nella scelta del miglior trattamento e nello sviluppo di nuove tecnologie di intervento preventivo.

 

Esempi di applicazioni della medicina di precisione

 

  • Malattia di Alzheimer

Il morbo di Alzheimer (AD) è la causa più comune di demenza neurodegenerativa.

I modelli di rischio attribuibile alla popolazione stimano che fino a un terzo dei casi di AD può essere prevenuto modificando i fattori di rischio. Il campo della prevenzione dell’AD si è in gran parte concentrato sull’affrontare questi fattori attraverso strategie universali di riduzione del rischio per la popolazione generale. Tuttavia, indirizzare queste strategie alla medicina di precisione clinica, compreso l’uso di fattori di rischio genetici, permette un impatto potenzialmente maggiore sulla riduzione del rischio di AD (12).

D’altra parte, la neuroinfiammazione è nota per iniziare decenni prima dell’insorgenza clinica del MA e rappresenta una delle prime alterazioni nell’intero processo della malattia del MA. Studi di associazione su larga scala genome-wide (GWAS) indicano diverse varianti genetiche – tra cui TREML2, CD33, CR1, MS4A, CLU e EPHA1 – potenzialmente legati alla neuroinfiammazione. La maggior parte di questi geni sono coinvolti nella segnalazione intracellulare proinfiammatoria, citochina/interleuchina/turno cellulare, attività sinaptica, metabolismo dei lipidi e traffico di vescicole (13).

  • PD-L1 nel cancro

Il cancro è un termine che descrive le malattie in cui le cellule anormali si moltiplicano in modo incontrollato e invadono i tessuti vicini. Piuttosto che essere una singola malattia, è un gruppo di più di 200 malattie che condividono una serie di caratteristiche che portano alla crescita incontrollata delle cellule. È quindi altamente eterogeneo, il che rende essenziale selezionare un regime di trattamento specifico per ogni paziente. Nella scelta di questo trattamento, vengono valutati il rischio complessivo per il paziente in assenza di trattamento, il beneficio per il paziente dal trattamento e i potenziali effetti avversi del trattamento per il paziente (14).

Un esempio specifico di un biomarcatore utilizzato a questo scopo è la proteina PD-L1, la cui funzione biologica è quella di impedire alle cellule del sistema immunitario di attaccare le cellule sane. Quando una cellula esprime PD-L1, sta segnalando al sistema immunitario che è una cellula sana e non dovrebbe essere attaccata, ma a volte le cellule tumorali possono anche esprimere PD-L1 e questo fa sì che il sistema immunitario non le riconosca come cellule tumorali e combatta il tumore.

Esistono numerose opzioni terapeutiche basate su “anti-PD-L1”, che neutralizzano questa espressione PD-L1 e rendono il tumore vulnerabile alle sue stesse cellule immunitarie. L’espressione di PD-L1 da parte del tumore stabilisce quindi la risposta al trattamento (15).

  • Warfarin (farmacogenetica)

Il warfarin è un anticoagulante orale usato in tutto il mondo per trattare e prevenire disturbi trombotici. Anche se altamente efficace, ha un indice terapeutico molto stretto che lo rende difficile da dosare correttamente.

Le varianti genetiche nel citocromo P450-2C9 e negli enzimi del complesso vitamina K-epossido reduttasi, codificati dai geni CYP2C9 e VKORC1, rispettivamente, insieme a fattori non genetici, influenzano la variabilità del dosaggio di warfarin.  I pazienti con varianti specifiche in uno di questi due geni possono richiedere una dose inferiore di warfarin rispetto ai pazienti senza queste varianti.

Ma, inoltre, la combinazione di varianti genetiche in entrambi i geni (CYP2C9 e VKORC1), insieme a fattori clinici, può mettere alcuni pazienti a rischio di eventi avversi come il sanguinamento. Pertanto, è essenziale conoscere il genotipo dei pazienti per queste varianti al fine di evitare questo e altri potenziali effetti avversi (16, 17).

 

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Bibliografia:

 

  1. What is precision medicine?: MedlinePlus Genetics [Internet]. [cited 2022 Mar 18]. Available from: https://medlineplus.gov/genetics/understanding/precisionmedicine/definition/
  2. Suwinski P, Ong CK, Ling MHT, Poh YM, Khan AM, Ong HS. Advancing Personalized Medicine Through the Application of Whole Exome Sequencing and Big Data Analytics. Frontiers in Genetics [Internet]. 2019 [cited 2022 Mar 16];10(FEB):49. Available from: /pmc/articles/PMC6379253/
  3. SoBradillo EcEnarro P. Medicina P5: ¿debemos cambiar nuestra forma de actuar? Medicina respiratoria. 2018;37(1):37–43.
  4. Beauchamp MR, Rhodes RE. A Group-Mediated Approach to Precision Medicine—Social Identification, Prevention, and Treatment. JAMA Psychiatry [Internet]. 2020 Jun 1 [cited 2022 Mar 22];77(6):555–6. Available from: https://jamanetwork.com/journals/jamapsychiatry/fullarticle/2761880
  5. Amur S. BIOMARKER QUALIFICATION PROGRAM EDUCATIONAL MODULE SERIES-MODULE 1 BIOMARKER TERMINOLOGY: SPEAKING THE SAME LANGUAGE. [cited 2022 Mar 21]; Available from: www.fda.gov
  6. Wang L, McLeod HL, Weinshilboum RM. Genomics and Drug Response. New England Journal of Medicine [Internet]. 2011 Mar 24 [cited 2022 Mar 22];364(12):1144–53. Available from: https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/nejmra1010600
  7. Pharmacogenomics [Internet]. [cited 2022 Mar 22]. Available from: https://www.nigms.nih.gov/education/fact-sheets/Pages/pharmacogenomics.aspx
  8. ¿Qué es la Medicina Personalizada? [Internet]. [cited 2022 Mar 22]. Available from: https://www.eulac-permed.eu/index.php/es/que-es-la-medicina-personalizada/
  9. de Maria Marchiano R, di Sante G, Piro G, Carbone C, Tortora G, Boldrini L, et al. Translational research in the era of precision medicine: Where we are and where we will go. Journal of Personalized Medicine. 2021 Mar 1;11(3).
  10. Hasin Y, Seldin M, Lusis A. Multi-omics approaches to disease. Genome Biology 2017 18:1 [Internet]. 2017 May 5 [cited 2022 Mar 22];18(1):1–15. Available from: https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-017-1215-1
  11. Rizk SH. Risk-Benefit Evaluation in Clinical Research Practice. https://services.igi-global.com/resolvedoi/resolve.aspx?doi=104018/978-1-5225-6310-5.ch008 [Internet]. 1AD Jan 1 [cited 2022 Mar 22];148–70. Available from: https://www.igi-global.com/chapter/risk-benefit-evaluation-in-clinical-research-practice/216665
  12. Berkowitz CL, Mosconi L, Rahman A, Scheyer O, Hristov H, Isaacson RS. Clinical Application of APOE in Alzheimer’s Prevention: A Precision Medicine Approach. The Journal of Prevention of Alzheimer’s Disease 2018 5:4 [Internet]. 2018 Sep 14 [cited 2022 Mar 22];5(4):245–52. Available from: https://link.springer.com/article/10.14283/jpad.2018.35
  13. Hampel H, Caraci F, Cuello AC, Caruso G, Nisticò R, Corbo M, et al. A Path Toward Precision Medicine for Neuroinflammatory Mechanisms in Alzheimer’s Disease. Frontiers in Immunology. 2020 Mar 31;11:456.
  14. ¿Qué es el cáncer? – Instituto Nacional del Cáncer [Internet]. [cited 2022 Mar 22]. Available from: https://www.cancer.gov/espanol/cancer/naturaleza/que-es
  15. Jin J, Wu X, Yin J, Li M, Shen J, Li J, et al. Identification of genetic mutations in cancer: Challenge and opportunity in the new era of targeted therapy. Frontiers in Oncology. 2019;9(MAR).
  16. warfarin [Internet]. [cited 2022 Mar 22]. Available from: https://www.pharmgkb.org/chemical/PA451906
  17. Warfarin response – Conditions – GTR – NCBI [Internet]. [cited 2022 Mar 22]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/conditions/C0750384/

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