Muokkauksesta vastaavat metaboloivat entsyymit, joista tärkeimpiä ovat niin sanotut CYP-entsyymit. Metaboloivia entsyymejä on pääsiassa maksassa, mutta entsyymistä riippuen niitä esiintyy jonkin verran myös suolistossa ja muissa kudoksissa.
Metaboloivien entsyymien määrä ja aktiivisuus voivat vaihdella perinnöllisistä syistä. Mikäli jotakin lääkettä hajottavan entsyymin toiminta on tavallista hitaampaa, poistuu tällainen lääke elimistöstä tavallista hitaammin ja sen pitoisuudet veressä voivat kasvaa tavallista suuremmiksi. Lisääntyneen entsyymitoiminnan seurauksena lääkkeen poistuminen on vastaavasti nopeampaa.
Jotkut lääkeaineet ovat lääkevalmisteessa ns. aihiomuodossa, ja ne tarvitsevat entsyymin muokkausta muuttuakseen aktiiviseen muotoon. Tällaisessa tapauksessa heikentynyt entsyymiaktiivisuus voi johtaa siihen, ettei lääke muutu riittävässä määrin vaikuttavaksi muodokseen ja jää siten tehottomaksi. Mikäli taas entsyymiaktiivisuus on lisääntynyt, voi aktiivista lääkeainetta muodostua normaalia enemmän, mikä voi johtaa yliannostukseen ja haittavaikutuksiin.
Esimerkkejä lääkeaineita metaboloivista entsyymeistä, joista tunnetaan perinnöllistä vaihtelua:
| CYP2C9 | CYP2C9-entsyymi hajottaa monia lääkeaineita, kuten verenohennuslääke varfariinin aktiivisempaa muotoa. Suomalaisista 2 – 3 prosentilla CYP2C9 toimii perinnöllisistä syistä selvästi tavallista heikommin. Näillä henkilöillä varfariini poistuu elimistöstä hitaammin, ja heille riittääkin merkittävästi pienempi lääkeannos verrattuna henkilöihin, joilla entsyymi toimii normaalisti. |
| CYP2C19 | CYP2C19-entsyymi metaboloi muun muassa veren hyytymistä estävää lääkettä klopidogreeliä sekä joitakin masennuslääkkeitä, kuten sitalopraamia, essitalopraamia ja amitriptyliiniä. Noin 2 prosentilla suomalaisista CYP2C19-entsyymitoiminta on perinnöllisistä syistä tavallista hitaampaa ja noin 30 – 40 prosentilla puolestaan tavallista nopeampaa. Klopidogreeli on aihiolääke, josta tavallisesti noin 15 prosenttia muuttuu osin CYP2C19-entsyymin välityksellä aktiiviseksi muodokseen. Henkilöillä, joilla CYP2C19-toiminta on tavallista heikompaa, aktiivista klopidogreeli-muotoa muodostuu tavallista vähemmän, ja heidän kannattaisikin käyttää jotakin toista verihiutaleisiin vaikuttavaa lääkettä. |
| CYP2D6 | CYP2D6-entsyymi hajottaa ja muokkaa muun muassa vahvoja opioidi-tyyppisiä kipulääkkeitä sekä useita masennuslääkkeitä, kuten trisyklisiä masennuslääkkeitä sekä serotoniinin takaisinoton estäjistä paroksetiinia ja fluvoksamiinia. CYP2D6 puuttuu noin 2 – 3 prosentilta suomalaisista ja noin 2 – 3 prosentilla CYP2D6-aktiivisuus on hyvin heikko. Sen sijaan noin 7 prosentilla suomalaisista on CYP2D6-geenistä useita geenikopioita, minkä vuoksi CYP2D6-aktiivisuus on erittäin runsasta. Henkilöillä, joilla CYP2D6-entsyymitoiminta on hidasta, trisykliset masennuslääkkeet poistuvat elimistöstä huomattavasti tavallista hitaammin. Tavanomaisia lääkeannoksia käytettäessä lääkepitoisuudet voivat nousta tavallista korkeammiksi, mikä puolestaan lisää riskiä saada lääkkeistä haittavaikutuksia. Mikäli CYP2D6-entsyymiaktiivisuus on erittäin nopeaa, trisykliset masennuslääkkeet poistuvat tavallista nopeammin ja tavanomaisia annoksia käytettäessä lääkkeen teho voi jäädä riittämättömäksi. Lääkehoidon seurannan apuna voidaan tarvittaessa käyttää lääkeaineen pitoisuusmittauksia. Kipulääke kodeiini on aihiolääke, joka muuttuu elimistössä CYP2D6-entsyymin välityksellä aktiiviseksi muodokseen. Tavallisesti vain noin 5 – 10 prosenttia kodeiinista aktivoituu. Henkilöillä, joilla CYP2D6-toiminta on erittäin nopeaa, aktiivista muotoa muodostuu merkittävästi tavallista enemmän eikä tällaisilla henkilöille tulisi antaa kodeiinia lainkaan. Toisaalta henkilöillä, joilla CYP2D6-toiminta on hidasta, aktiivista muotoa ei juurikaan muodostu, ja kodeiinin teho voi jäädä heikoksi. |
| CYP3A5 | CYP3A5-entsyymi osallistuu muun muassa erään elinsiirtojen hyljinnän estossa käytetyn lääkeaineen, takrolimuusin, hajottamiseen. CYP3A5-entsyymi puuttuu suurimmalta osalta eurooppalaisperäisistä ihmisistä. Henkilöt, joilla CYP3A5-entsyymi toimii, saattavat tarvita tavallista suurempia takrolimuusiannoksia. Perinnöllinen CYP3A5-vaihtelu ei vaikuta juurikaan muihin lääkkeisiin. |
| TPMT | Tiopuriinimetyylitransferaasi-entsyymi puuttuu perinnöllisesti 0,3 prosentilta suomalaisista. Tällaiset henkilöt ovat alttiita saamaan tiopuriinilääkkeistä (atsatiopriini, merkaptopuriini, tiopuriini) vakavan haittavaikutuksen, luuydinlaman, mikäli lääkeannosta ei pienennetä tavanomaisesta. Luuydinlamassa luuytimen kyky tuottaa verisoluja heikkenee. Tiopuriinilääkkeitä käytetään muun muassa autoimmuunisairauksien hoidossa sekä estämään hylkimisreaktioita elinsiirron jälkeen. |
| DPYD | Harvinainen dihydropyrimidiinidehydrogenaasi-entsyymin puutos altistaa tiettyjen syövän hoidossa käytettävien solunsalpaajien aiheuttamille vakaville haittavaikutuksille. |