藥物基因組學(xué)與個(gè)體化治療

藥物基因組學(xué)與個(gè)體化治療

心腦血管疾病是嚴(yán)重危害人類健康的常見疾病，具有發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高、復(fù)發(fā)率高、并發(fā)癥多等特點(diǎn)。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)報(bào)告,心腦血管疾病占全球疾病總死因的30%左右,在中國(guó)已經(jīng)達(dá)到35%,每年因心血管病死亡的人數(shù)超過300萬人,幸存下來的患者75%會(huì)出現(xiàn)不同程度的勞動(dòng)能力喪失,40%重殘。因此,積極有效地進(jìn)行心腦血管疾病治療,對(duì)于提高患者生活質(zhì)量、降低致殘率和致死率具有非常重要的意義。臨床試驗(yàn)表明,許多心腦血管藥物的治療效果存在明顯的個(gè)體差異,藥物反應(yīng)的遺傳多態(tài)性即是產(chǎn)生這些差異的主要原因之一。藥物基因組學(xué)(pharmacogenomics)研究的是不同基因變異與藥物反應(yīng)之間的相關(guān)性,是指導(dǎo)新藥研發(fā)及臨床合理用藥的一門新學(xué)科。主要內(nèi)容包括:藥物效應(yīng)的基因型預(yù)測(cè)和基因組學(xué)在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用,在分子水平證明和闡述藥物療效、藥物的作用靶位、作用模式和毒副作用等。目前關(guān)于心腦血管藥物基因組學(xué)與藥物個(gè)體化治療方面的研究主要集中在抗凝藥、抗高血壓藥、血小板聚集抑制劑和降血脂藥4個(gè)方面。1cyp2c9基因多態(tài)性目前抗凝治療可采用普通肝素、低分子肝素、維生素K拮抗劑及戊糖等,其中維生素K拮抗劑(如華法林)是臨床唯一使用的口服抗凝藥物,其最主要的并發(fā)癥是出血,出血程度與抗凝強(qiáng)度有關(guān)。雙香豆素類藥物的靶酶維生素K環(huán)氧化物還原酶1(vitaminKepoxidereductase1,VKORC1)和細(xì)胞色素P450酶(CYP)2C9基因的遺傳多態(tài)性是影響華法林治療的主要因素。D′Andrea等研究發(fā)現(xiàn),VKORC1及CYP2C9的基因多態(tài)性變量約占香豆素類藥初始劑量和維持劑量的35%～50%,相關(guān)基因的多態(tài)性導(dǎo)致個(gè)體差異,從而影響華法林的使用劑量。CYP2C9是CYP超家族的一個(gè)重要成員,能羥化代謝多種不同性質(zhì)的藥物。據(jù)統(tǒng)計(jì),約有16%的臨床藥物通過CYP2C9代謝。在CYP2C9各亞型中,CYP2C9*2(C430T)和CYP2C9*3(A1075C)與心血管藥物代謝密切相關(guān),它們的基因變異能降低CYP2C9活性,從而影響香豆素類藥物的藥代動(dòng)力學(xué)特性。Wadelius等研究發(fā)現(xiàn),CYP2C18和CYP2C19的活性也與華法林的劑量相關(guān)。CYP2C19*2A等位基因可以引起CYP2C19的失活,影響S-華法林的代謝及其用藥劑量。但有關(guān)CYP2C18和CYP2C19多態(tài)性與華法林劑量之間關(guān)系的研究有待進(jìn)一步深入。載脂蛋白E(apoproteinE,ApoE)多態(tài)性與華法林劑量之間也有一定的關(guān)系。ApoE中有3個(gè)不同等位基因E2、E3和E4,其中攜帶E4等位基因患者的載脂蛋白在肝臟吸收比較快,所以對(duì)華法林的劑量相對(duì)要求較高;E4純合子的患者則比非E4純合子者接受更高劑量的華法林。其他遺傳因素,如多藥耐藥基因(MDR1)、γ-谷氨酰羧化酶(GGCX)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)侶蛋白(CALU)、蛋白C基因(PROC)都與華法林治療劑量之間有一定的關(guān)系。有研究證實(shí),VKORC1、CYP2C9、CYP2C19、CYP2C18、PROC、ApoE、環(huán)氧化物水解酶1微粒體(EPHX1)、CALU、GGCX和血清類黏蛋白1(ORM1-2)基因均可影響到華法林,使個(gè)體差異達(dá)到76%。但是這些研究都尚在起步階段,有待于進(jìn)一步深入。2血管緊張素轉(zhuǎn)換抑制劑遺傳多態(tài)性與抗高血壓藥物反應(yīng)相關(guān)性研究最多的是血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACEI)和血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑(ARB),其次是鈣拮抗劑(CCB)、β受體阻滯劑和利尿劑。2.1酮合成酶的基因多態(tài)性ACEI通過抑制腎素-血管緊張素-醛固酮(RAA)系統(tǒng)中的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)來減少血管緊張素Ⅱ的生成,從而發(fā)揮控制血壓、保護(hù)靶器官的作用。ARB則是通過阻滯血管緊張素Ⅱ受體發(fā)揮降壓作用。ACEI、ARB與基因多態(tài)性關(guān)系的研究主要集中在RAA系統(tǒng),即ACE、血管緊張素原(AGT)、血管緊張素Ⅱ1型受體(AGTR1)和醛固酮合成酶(CYP11B2)的基因多態(tài)性。主要包括:(1)ACE基因插入或缺失。人ACE基因總長(zhǎng)為21000bp,共有26個(gè)外顯子和25個(gè)內(nèi)含子。其中最常見的變異是ACE基因等16個(gè)內(nèi)含子一段287bp的Alu序列的插入或缺失。(2)AGT基因多態(tài)性。目前研究較多的是AGT基因第2個(gè)外顯子存在的基因突變位點(diǎn),可分別導(dǎo)致編碼產(chǎn)物第235位氨基酸由蛋氨酸突變?yōu)樘K氨酸(M235T)和第174位氨基酸由蘇氨酸突變?yōu)榈鞍彼?T174M)。Jain等研究發(fā)現(xiàn),AGT基因啟動(dòng)子的A217G變異與原發(fā)性高血壓相關(guān)。當(dāng)核苷A在217位點(diǎn)時(shí),AGT基因啟動(dòng)子與重組的糖皮質(zhì)激素受體結(jié)合更緊密,而糖皮質(zhì)激素可增加啟動(dòng)子活性,從而使AGT產(chǎn)物增多。(3)AGTR基因多態(tài)性。目前至少發(fā)現(xiàn)AGTR1有50種不同的多態(tài)性,其中A1166C的多態(tài)性研究較多。Jin等研究發(fā)現(xiàn),AGTR1啟動(dòng)子區(qū)域的A810T多態(tài)性是中國(guó)漢族人群原發(fā)性高血壓合并冠心病的危險(xiǎn)因素,其中A基因型在此類患者中表達(dá)頻率較高。(4)醛固酮合成酶。CYP11B2是醛固酮合成的關(guān)鍵酶。目前研究較多的是位于該基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)的C344T變異。2.2代謝相關(guān)基因此類藥物由一組不同類型化學(xué)結(jié)構(gòu)的藥物所組成,主要通過阻滯L型鈣離子通道,抑制血管平滑肌及心肌鈣離子內(nèi)流,從而使血管平滑肌松弛,心肌收縮力降低,進(jìn)而使血壓下降。二氫吡啶類鈣通道阻滯劑為該類藥物的代表之一,與其代謝有關(guān)的主要基因有編碼L型通道α1亞基(CACNA1)、CYP3A3、CYP3A4、CYP3A5及CYP2D6等基因。Kamide等研究證明,CACNA1D(rs312481G>A,rs3774426C>T)和CACNA1C(rs527974G>A)單核苷酸多態(tài)性顯著提高二氫吡啶類鈣拮抗劑的抗高血壓療效。少數(shù)研究者主要關(guān)注ACE基因插入或缺失、AGTR1基因A1166C多態(tài)性和AGT基因M235T多態(tài)性等。最近有研究發(fā)現(xiàn),染色體lp36上心房利鈉素前體NPPA基因也對(duì)CCB的降壓效果具有影響,其純合體TT型患者用CCB治療有效,血壓下降0.7～1.0kPa。但T2238C突變型患者使用同樣藥物治療后未見療效。2.3cyp藥物代謝酶基因變異藥物基因組學(xué)研究主要集中于其代謝酶基因和受體相關(guān)基因。代謝酶基因如果發(fā)生變異,就會(huì)改變酶對(duì)藥物的代謝作用,直接影響藥物的療效甚至產(chǎn)生不良反應(yīng)。例如,β腎上腺素受體阻滯劑普萘洛爾在不同個(gè)體中的血藥濃度最多可相差95%,其主要原因是藥物代謝酶基因變異引起酶蛋白功能發(fā)生改變,進(jìn)而引起藥物體內(nèi)清除率的改變,在代謝其作用底物時(shí)就會(huì)產(chǎn)生不同的藥物濃度。CYP藥物代謝酶中CYP2D6、CYP1A2及CYP2C19與β腎上腺素受體阻滯劑的代謝作用密切相關(guān),其中最主要的代謝酶為CYP2D6。影響β受體阻滯劑作用的基因包括編碼β1-腎上腺素受體(Gly389Arg,Ser49Gly)、Gs蛋白α-亞單位、G蛋白β3亞單位(GNB3)C825T、ACEI/D和AGT(Met235Thr、G6A和Thr174Met)的基因。2.4糖代謝前后a與利尿有關(guān)的基因包括編碼α-內(nèi)收蛋白(ADD1)G460W、ACEI/D、AGTAG6、AGTR1A1166C和GNB3C825T的基因。ADD1是一種α/β異源二聚體骨骼肌膜蛋白,可影響細(xì)胞內(nèi)鈉-鉀泵功能,調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白多態(tài)性、肌鈣蛋白偶聯(lián)以及細(xì)胞間信號(hào)的轉(zhuǎn)運(yùn)。其中最具有研究意義的突變位點(diǎn)為460位的甘氨酸變?yōu)樯彼?Gly460Trp),這一突變能夠增強(qiáng)Na+-K+-ATP酶的活性,增加腎小管對(duì)鈉的重吸收而升高血壓。ADD1G460W多態(tài)性研究表明,攜帶W等位基因的高血壓患者,能增加腎臟近端小管鈉離子再吸收,從而影響利尿劑的作用。Cusi等首次報(bào)道ADD1G460W多態(tài)性與氫氯噻嗪的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)在2個(gè)月的氫氯噻嗪治療中,雜合型(Gly/Trp)的高血壓患者需要更多的劑量才能達(dá)到與野生型純合子(Gly/Gly)高血壓患者相同的平均動(dòng)脈壓。ACE基因編碼的ACEI/D多態(tài)性在RAAS中起重要作用,但它與利尿劑的治療無明顯相關(guān)性。在對(duì)RAA系統(tǒng)中另外一些基因,如AGT和AGTR1多態(tài)性的研究中發(fā)現(xiàn),AGTA-6G、M235T及AGTR1A1166C僅與非洲裔美國(guó)女性利尿劑治療有關(guān)。有關(guān)GNB3C825T基因多態(tài)性的報(bào)道顯示,帶有TT基因型的患者使用利尿劑降血壓效果較好,其作用機(jī)制可能與T等位基因降低醛固酮-腎素活性比值有關(guān),最終影響利尿劑的作用。3血小板膜gpa/a的基因多態(tài)性抗血小板聚集藥物主要包括血栓素A2抑制劑阿司匹林(aspirin)、二磷酸腺苷受體拮抗劑氯吡格雷(clopidogrel)、磷酸二酯酶抑制劑雙嘧達(dá)莫(dipyridamole)、糖蛋白(GP)Ⅱb/Ⅲa受體抑制劑和其他抗血小板藥物。由于個(gè)體間存在基因多態(tài)性,導(dǎo)致部分個(gè)體對(duì)阿司匹林和氯吡格雷出現(xiàn)“抗性”,從而影響療效。有研究顯示0.4%～83.8%個(gè)體對(duì)阿司匹林的抗血小板作用不敏感,即存在阿司匹林抵抗現(xiàn)象(aspirinresistance,AR)。目前對(duì)于血小板活化路徑以及基因多態(tài)性與AR的關(guān)系研究主要集中在以下幾個(gè)方面:(1)血栓素激活途徑中環(huán)氧合酶1(COX-1)基因多態(tài)性。(2)GPⅡb/Ⅲa激活途徑中編碼血小板膜GPⅢa的血小板抗原1/抗原2(PLA1/PLA2)多態(tài)性。(3)膠原激活途徑中編碼血小板膜GPⅠa/GPⅡa的807C和G873A多態(tài)性。(4)二磷酸腺苷受體P2Y1的基因多態(tài)性。Maree等發(fā)現(xiàn)攜帶含有COX-1突變體842G等位基因的患者與野生型A842相比,花生四烯酸誘導(dǎo)的血小板激活和血清血栓素B2(TXB2,TXA2的下游產(chǎn)物)產(chǎn)生更明顯,提示攜帶突變體842G等位基因的患者對(duì)阿司匹林治療不敏感。表明COX-1的遺傳變異性可以影響花生四烯酸誘導(dǎo)的血小板聚集和血栓形成。GonzalezConejero等的研究則顯示COX-150T等位基因與COX-1A842G完全連鎖不平衡,可能與AR有關(guān)。GPⅡb/Ⅲa基因(包括編碼GPⅡb和GPⅢa的基因)突變、缺失或插入導(dǎo)致表型改變,進(jìn)而引起血小板功能改變。迄今已發(fā)現(xiàn)C157T、A1163C、A1533C等多個(gè)GPⅢa多態(tài)性位點(diǎn),較為常見的是外顯子2第1565位氨基酸的突變,即T1565C(Leu33Pro),編碼有Leo的位點(diǎn)稱為PLA1,編碼Pro的位點(diǎn)稱為PLA2。Papp等研究發(fā)現(xiàn),AR患者中PLA2等位基因出現(xiàn)的頻率要明顯高于那些對(duì)阿司匹林有良好反應(yīng)的受試者,這就提示PLA2等位基因可能與阿司匹林療法反應(yīng)的不充分、不敏感相關(guān)。而Macchi等研究發(fā)現(xiàn),PLA1等位基因更容易對(duì)小劑量阿司匹林治療發(fā)生抵抗。GPⅠa多態(tài)性C807T(phe224)和G873A(Thr246)已被證實(shí)與血小板表面受體不同表達(dá)有關(guān)。膠原是一種重要的血小板聚集誘導(dǎo)劑,血小板膜gpⅠa/Ⅱa的基因多態(tài)性可以增加血小板膜膠原受體的密度,從而降低阿司匹林療效。Jefferson等在332例有心肌梗死的男性患者中研究發(fā)現(xiàn),阿司匹林抵抗患者與P2Y1基因的C893T多態(tài)性密切相關(guān),攜帶雜合子C893T等位基因患者與攜帶純合子C893等位基因患者相比,阿司匹林抵抗率高出3倍。氯吡格雷是一種無活性的藥物前體,可被CYP2C19激活,抑制磷酸二酯酶(ADP)誘導(dǎo)的血小板聚集。氯吡格雷抵抗機(jī)制可能是多方面的,主要與血小板ADP受體亞基P2Y12、CYP3A及CYP2C的基因多態(tài)性有關(guān)。Hulot等報(bào)道,CYP2C19*2等位基因雜合子攜帶者能降低氯吡格雷對(duì)血小板的作用,提示氯吡格雷療效的個(gè)體差異可能與CYP2C19的基因多態(tài)性有關(guān),但仍需進(jìn)一步研究證實(shí)。4對(duì)阿托伐他汀降脂療效的預(yù)測(cè)現(xiàn)有的調(diào)節(jié)血脂藥物包括3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶抑制劑(他汀類)、貝特類、煙酸及其衍生物、膽酸整合劑類等。他汀類藥物是HMG-CoA還原酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑,通過抑制酶活性使膽固醇生物合成中的前體-甲羥戊酸合成減少,是臨床廣泛應(yīng)用的降脂藥,能有效地防治心腦血管疾病。CYP家族中的CYP3A4、CYP2D6、CYP2C8和CYP2C9等均參與他汀類藥物的代謝。Kajinami等報(bào)道CYP3A4啟動(dòng)子基因A290G突變和M445T基因多態(tài)性與阿托伐他汀降脂療效具有相關(guān)性,用阿托伐他汀治療52周后,GG純合子患者血液中的低密度脂蛋白(LDL)水平明顯高于野生型等位基因攜帶者。Kirchheiner等報(bào)道口服氟伐他汀后Ile359Leu(CYP2C9*3)*3/*3基因型的血藥濃度是CYP2C9*1/*1基因型的3倍。Mulder等的研究提示,攜CYP2D6缺陷性等位基因患者辛伐他汀降膽固醇的作用僅為野生型純合子的1/10。膽固醇脂轉(zhuǎn)移蛋白(CETP)在膽固醇從外周組織轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟和膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)過程中起著重要的作用,CETP編碼基因Taq1B位點(diǎn)多態(tài)性與脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)活性和高密度脂蛋白(HDL)的水平有關(guān),可影響他汀類藥物療效。CETP濃度在純合子B1攜帶者中最高,而在純合子B2攜帶者中最低。Kuivenhoven等首先報(bào)道了Taq1B多態(tài)性在他汀類藥物治療中的作用,發(fā)現(xiàn)普伐他汀治療能延緩B1B1基因型患者冠狀動(dòng)脈硬化的進(jìn)程,而對(duì)B2B2基因型患者治療無效。研究亦發(fā)現(xiàn),他汀類藥物對(duì)攜帶載脂蛋白(APO)E2基因型患者的降低LDL作用較攜帶E3和E4的患者強(qiáng)。編碼ApoB和ApoA1的基因也存在多態(tài)性。人對(duì)氧磷酯酶(paraoxonase1,PON)是一種與HDL結(jié)合的鈣離子依賴性糖蛋白,能夠水解有