Pharmacogenomic profile of actionable molecular variants related to drugs commonly used in anesthesia: WES analysis reveals new mutations
Description
Background: Genetic interindividual variability is associated with adverse drug reactions (ADRs) and affects the response to common drugs used in anesthesia. Despite their importance, these variants remain largely underexplored in Latin-American countries. This study describes rare and common variants found in genes related to metabolism of analgesic and anaesthetic drug in the Colombian population. Methods: We conducted a study that included 625 Colombian healthy individuals. We generated a subset of 14 genes implicated in metabolic pathways of common medications used in anesthesia and assessed them by whole-exome sequencing (WES). Variants were filtered using two pipelines: A) novel or rare (minor allele frequency-MAF <1%) variants including missense, loss-of-function (LoF, e.g., frameshift, nonsense), and splice site variants with potential deleterious effect and B) clinically validated variants described in the PharmGKB (categories 1, 2 and 3) and/or ClinVar databases. For rare and novel missense variants, we applied an optimized prediction framework (OPF) to assess the functional impact of pharmacogenetic variants. Allelic, genotypic frequencies and Hardy-Weinberg equilibrium were calculated. We compare our allelic frequencies with these from populations described in the gnomAD database. Results: Our study identified 148 molecular variants potentially related to variability in the therapeutic response to 14 drugs commonly used in anesthesiology. 83.1% of them correspond to rare and novel missense variants classified as pathogenic according to the pharmacogenetic optimized prediction framework, 5.4% were loss-of-function (LoF), 2.7% led to potential splicing alterations and 8.8% were assigned as actionable or informative pharmacogenetic variants. Novel variants were confirmed by Sanger sequencing. Allelic frequency comparison showed that the Colombian population has a unique pharmacogenomic profile for anesthesia drugs with some allele frequencies different from other populations. Conclusion: Our results demonstrated high allelic heterogeneity among the analyzed sampled, enriched by rare (91.2%) variants in pharmacogenes related to common drugs used in anesthesia. The clinical implications of these results highlight the importance of implementation of next-generation sequencing data into pharmacogenomic approaches and personalized medicine.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
خلفية: يرتبط التباين الجيني بين الأفراد بالتفاعلات الدوائية الضارة (ADRs) ويؤثر على الاستجابة للأدوية الشائعة المستخدمة في التخدير. على الرغم من أهميتها، لا تزال هذه المتغيرات غير مستكشفة إلى حد كبير في بلدان أمريكا اللاتينية. تصف هذه الدراسة المتغيرات النادرة والشائعة الموجودة في الجينات المتعلقة باستقلاب الأدوية المسكنة والمخدرة لدى السكان الكولومبيين. الطرق: أجرينا دراسة شملت 625 فردًا كولومبيًا أصحاء. لقد أنشأنا مجموعة فرعية من 14 جينًا متورطًا في المسارات الأيضية للأدوية الشائعة المستخدمة في التخدير وقمنا بتقييمها عن طريق التسلسل الكامل للأكسوم (WES). تمت تصفية المتغيرات باستخدام خطي أنابيب: أ) متغيرات جديدة أو نادرة (تردد الأليل الثانوي - MAF <1 ٪) بما في ذلك الخطأ وفقدان الوظيفة (LoF، على سبيل المثال، إزاحة الإطار، الهراء)، ومتغيرات موقع الوصل ذات التأثير الضار المحتمل و ب) المتغيرات التي تم التحقق منها سريريًا الموضحة في قواعد بيانات PharmGKB (الفئات 1 و 2 و 3) و/أو ClinVar. بالنسبة لمتغيرات خطأ المعنى النادرة والجديدة، طبقنا إطار التنبؤ الأمثل (OPF) لتقييم التأثير الوظيفي للمتغيرات الوراثية الدوائية. تم حساب الأليلات والترددات الوراثية وتوازن هاردي واينبرغ. نقارن ترددات الأليلات لدينا مع هذه من السكان الموصوفين في قاعدة بيانات gnomAD. النتائج: حددت دراستنا 148 متغيرًا جزيئيًا يحتمل أن تكون مرتبطة بالتغير في الاستجابة العلاجية لـ 14 دواءً شائع الاستخدام في التخدير. يتوافق 83.1 ٪ منها مع متغيرات ميسنس نادرة وجديدة مصنفة على أنها مسببة للأمراض وفقًا لإطار التنبؤ الأمثل لعلم الوراثة الدوائية، و 5.4 ٪ كانت فقدان الوظيفة (LoF)، و 2.7 ٪ أدت إلى تعديلات الربط المحتملة و 8.8 ٪ تم تعيينها كمتغيرات وراثية دوائية قابلة للتنفيذ أو مفيدة. تم تأكيد المتغيرات الجديدة من خلال تسلسل سانجر. أظهرت مقارنة التكرار الأليلي أن السكان الكولومبيين لديهم ملف تعريف صيدلاني جيني فريد لأدوية التخدير مع بعض ترددات الأليل المختلفة عن السكان الآخرين. الاستنتاج: أظهرت نتائجنا عدم تجانس عالي في الأليلات بين العينات التي تم تحليلها، والتي أثرتها المتغيرات النادرة (91.2 ٪) في الجينات الدوائية المتعلقة بالأدوية الشائعة المستخدمة في التخدير. تسلط الآثار السريرية لهذه النتائج الضوء على أهمية تنفيذ بيانات تسلسل الجيل التالي في النهج الصيدلانية الجينية والطب الشخصي.Translated Description (French)
Contexte : La variabilité génétique interindividuelle est associée aux effets indésirables des médicaments (EIM) et affecte la réponse aux médicaments courants utilisés en anesthésie. Malgré leur importance, ces variantes restent largement sous-explorées dans les pays latino-américains. Cette étude décrit des variants rares et communs trouvés dans les gènes liés au métabolisme des médicaments analgésiques et anesthésiques dans la population colombienne. Méthodes : Nous avons mené une étude portant sur 625 Colombiens en bonne santé. Nous avons généré un sous-ensemble de 14 gènes impliqués dans les voies métaboliques des médicaments courants utilisés en anesthésie et les avons évalués par séquençage de l'exome entier (WES). Les variants ont été filtrés à l'aide de deux pipelines : A) des variants nouveaux ou rares (fréquence d'allèle mineure-MAF <1 %), y compris faux-sens, perte de fonction (LoF, par exemple, décalage de trame, non-sens) et variants de site d'épissage avec effet délétère potentiel et B) des variants cliniquement validés décrits dans les bases de données PharmGKB (catégories 1, 2 et 3) et/ou ClinVar. Pour les variants faux-sens rares et nouveaux, nous avons appliqué un cadre de prédiction optimisé (OPF) pour évaluer l'impact fonctionnel des variants pharmacogénétiques. Les fréquences alléliques, génotypiques et l'équilibre de Hardy-Weinberg ont été calculés. Nous comparons nos fréquences alléliques avec celles des populations décrites dans la base de données gnomAD. Résultats : Notre étude a identifié 148 variants moléculaires potentiellement liés à la variabilité de la réponse thérapeutique à 14 médicaments couramment utilisés en anesthésiologie. 83,1% d'entre eux correspondent à des variants faux-sens rares et nouveaux classés comme pathogènes selon le cadre de prédiction optimisé pharmacogénétique, 5,4% étaient des pertes de fonction (LoF), 2,7% ont entraîné des altérations potentielles de l'épissage et 8,8% ont été attribués comme variants pharmacogénétiques exploitables ou informatifs. De nouvelles variantes ont été confirmées par séquençage de Sanger. La comparaison des fréquences alléliques a montré que la population colombienne a un profil pharmacogénomique unique pour les médicaments d'anesthésie avec des fréquences alléliques différentes des autres populations. Conclusion : Nos résultats ont démontré une forte hétérogénéité allélique parmi les échantillons analysés, enrichie par des variants rares (91,2%) dans les pharmacogènes liés aux médicaments courants utilisés en anesthésie. Les implications cliniques de ces résultats soulignent l'importance de la mise en œuvre des données de séquençage de nouvelle génération dans les approches pharmacogénomiques et la médecine personnalisée.Translated Description (Spanish)
Antecedentes: La variabilidad genética interindividual se asocia con reacciones adversas a los medicamentos (RAM) y afecta la respuesta a los medicamentos comunes utilizados en la anestesia. A pesar de su importancia, estas variantes siguen siendo en gran medida poco exploradas en los países latinoamericanos. Este estudio describe variantes raras y comunes encontradas en genes relacionados con el metabolismo de fármacos analgésicos y anestésicos en la población colombiana. Métodos: Realizamos un estudio que incluyó a 625 individuos sanos colombianos. Generamos un subconjunto de 14 genes implicados en las vías metabólicas de los medicamentos comunes utilizados en la anestesia y los evaluamos mediante la secuenciación del exoma completo (WES). Las variantes se filtraron usando dos tuberías: A) variantes nuevas o raras (frecuencia de alelos menores-MAF <1%) que incluyen variantes con cambio de sentido, pérdida de función (LoF, por ejemplo, cambio de marco, sin sentido) y de sitio de corte y empalme con potencial efecto perjudicial y B) variantes clínicamente validadas descritas en las bases de datos PharmGKB (categorías 1, 2 y 3) y/o ClinVar. Para variantes de sentido erróneo raras y novedosas, aplicamos un marco de predicción optimizado (OPF) para evaluar el impacto funcional de las variantes farmacogenéticas. Se calcularon las frecuencias alélicas, genotípicas y el equilibrio de Hardy-Weinberg. Comparamos nuestras frecuencias alélicas con las de las poblaciones descritas en la base de datos gnomAD. Resultados: Nuestro estudio identificó 148 variantes moleculares potencialmente relacionadas con la variabilidad en la respuesta terapéutica a 14 fármacos de uso común en anestesiología, el 83,1% de ellas corresponden a variantes sin sentido raras y novedosas clasificadas como patógenas según el marco de predicción farmacogenética optimizada, el 5,4% fueron de pérdida de función (LoF), el 2,7% condujeron a posibles alteraciones de splicing y el 8,8% fueron asignadas como variantes farmacogenéticas accionables o informativas. Las variantes novedosas se confirmaron mediante secuenciación de Sanger. La comparación de frecuencias alélicas mostró que la población colombiana tiene un perfil farmacogenómico único para los fármacos anestésicos con algunas frecuencias alélicas diferentes de otras poblaciones. Conclusión: Nuestros resultados demostraron una alta heterogeneidad alélica entre las muestras analizadas, enriquecida por variantes raras (91,2%) en farmacogenes relacionados con fármacos comunes utilizados en anestesia. Las implicaciones clínicas de estos resultados resaltan la importancia de la implementación de datos de secuenciación de próxima generación en enfoques farmacogenómicos y medicina personalizada.Files
pdf.pdf
Files
(1.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:8798be24ca56acfb69ce19098bdd4af1
|
1.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الملف الدوائي الجيني للمتغيرات الجزيئية القابلة للتنفيذ المتعلقة بالأدوية الشائعة الاستخدام في التخدير: يكشف تحليل WES عن طفرات جديدة
- Translated title (French)
- Profil pharmacogénomique des variants moléculaires actionnables liés aux médicaments couramment utilisés en anesthésie : l'analyse WES révèle de nouvelles mutations
- Translated title (Spanish)
- Perfil farmacogenómico de variantes moleculares accionables relacionadas con fármacos de uso común en anestesia: el análisis WES revela nuevas mutaciones
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4327937878
- DOI
- 10.3389/fphar.2023.1047854
References
- https://openalex.org/W1852222710
- https://openalex.org/W1977207809
- https://openalex.org/W1983610014
- https://openalex.org/W1998605082
- https://openalex.org/W2022764001
- https://openalex.org/W2040493240
- https://openalex.org/W2056482838
- https://openalex.org/W2077935150
- https://openalex.org/W2101443067
- https://openalex.org/W2107955043
- https://openalex.org/W2112611885
- https://openalex.org/W2127069089
- https://openalex.org/W2135602486
- https://openalex.org/W2142149788
- https://openalex.org/W2146587884
- https://openalex.org/W2147493307
- https://openalex.org/W2160859576
- https://openalex.org/W2162033846
- https://openalex.org/W2167831565
- https://openalex.org/W2185895351
- https://openalex.org/W2269323417
- https://openalex.org/W2290456508
- https://openalex.org/W2325217538
- https://openalex.org/W2328142025
- https://openalex.org/W2346414314
- https://openalex.org/W2409696866
- https://openalex.org/W2471503697
- https://openalex.org/W2519025924
- https://openalex.org/W2531008616
- https://openalex.org/W2616714922
- https://openalex.org/W2753401514
- https://openalex.org/W2754238359
- https://openalex.org/W2786019592
- https://openalex.org/W2804079128
- https://openalex.org/W2891403781
- https://openalex.org/W2902682416
- https://openalex.org/W2904194155
- https://openalex.org/W2942870329
- https://openalex.org/W2949356467
- https://openalex.org/W2952240807
- https://openalex.org/W2965473879
- https://openalex.org/W2978742396
- https://openalex.org/W2989624959
- https://openalex.org/W2990435446
- https://openalex.org/W3003571343
- https://openalex.org/W3009764455
- https://openalex.org/W3028710516
- https://openalex.org/W3042538327
- https://openalex.org/W3096696860
- https://openalex.org/W3107750876
- https://openalex.org/W3111088338
- https://openalex.org/W3118703028
- https://openalex.org/W3137023660
- https://openalex.org/W3201410919
- https://openalex.org/W4200090812
- https://openalex.org/W4212999791
- https://openalex.org/W4248521733
- https://openalex.org/W4283737537