药物基因组学ABCPPT课件.ppt

药物基因组学ABC 浙江大学医学院附属二院徐翔Email XYTXU 126 COMTEL 0571 87784669 1 药物基因组学之定义 历史1950s 遗传药理学 Pharmcogenetics 1980s 基因序列差异对药物效应的影响1990s 人类基因组计划1997年6月 Abbott和Geneset两大制药公司发起药物基因组计划2005年1月 FDA批准罗氏公司的AmpliChip和TestTaqMan药物代谢基因分型试剂盒 用于检测CYP2C19和CYP2D6 2 药物基因组学之定义 定义Science 以提高药物疗效及安全性为目标 研究影响药物吸收 转运 代谢 消除等个体差异的基因特性 以及基因变异所致的不同患者对药物的不同反应 并由此为平台开发新药 指导合理用药 提高药物作用有效性 安全性和经济性的科学 FDA 药物基因组学的命名 06 10 25Pharmacogenomics PGx 研究DNA和RNA特征的变异与药物反应相关性的科学 EvansWE etal Pharmacogenomics Science 1999 286 487 491 3 4 药物基因组学之定义 其他相关定义基因组 Genome 指生物体内全部DNA的集成 或基因彼此间的巧妙组合 基因组生物标记物 Biomarker 一种用于测定DNA或RNA特征以显示正常生理过程 病理过程以及 或 对治疗或其它干预反应的指示物 如CYP3A4 NAT2 P gp HLA等 5 药物基因组学之定义 其他相关定义单核苷酸多态性 SNP 指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性 在人群中 SNPs的差异大约为1 到0 1 只要单基因变异的发生率 1 即称为遗传多态性 等位基因 Alleles 位于一对同源染色体的相同位置上 控制某一性状的 不同形态的基因 以该基因左上角加 表示 6 药物基因组学之定义 药物基因组学之意义为特殊人群用药的利弊分析提供更大的自信 实现 Fine tuning 个体化治疗 最大限度地发挥药物的有效性和安全性 有助于捕捉那些罕见而又严重的不良反应在药物代谢领域的运用 用于药物评价提高新药开发的成功率 7 8 相代谢CYP3A4 CYP2D6 CYP2C19 CYP2C9 CYP1A2 CYP2E1等 相代谢巯嘌呤甲基转移酶 TPMT N 乙酰基转移酶 NAT 谷胱甘肽 S 转移酶 GST 等 药物基因组学之代谢 9 药物基因组学之代谢 相代谢的常见P450酶系CYP2D6常见底物 普萘洛尔 美托洛尔 卡维地洛 普罗帕酮等 氟哌啶醇 利培酮等 昂丹司琼等 中国人群中 CYP2D6 10 C188T 等位基因突变频率高达51 6 1 普萘洛尔在不同个体中的血药浓度可相差20倍 2 樊晓寒等 受体阻滞剂 中华心血管杂志 2006 34 10 947 950 BertilssonL etal Pronouned ClinPharmacolTher 1992 51 4 388 397 10 药物基因组学之代谢 相代谢的常见P450酶系CYP2C19常见底物 奥美拉唑 苯妥英 氯胍等 中国人群中 CYP2C19 2 G681A 和CYP2C19 3 G636A 等位基因突变频率分别为30 和3 3 基因多态性对奥美拉唑药动学和药效学有明显影响 1 胡祥鹏等 CYP2C19基因多态性 中国药理学通报 2005 21 10 1210 1213 11 药物基因组学之代谢 相代谢的常见P450酶系CYP3A4常见底物 近50 的药物经CYP3A4代谢 如对乙酰氨基酚 卡马西平 硝苯地平 喹硫平 环孢素 地西泮 克林霉素 罗红霉素 酮康唑 辛伐他汀 尼莫地平 那格列奈等 CYP3A4变异近20种 12 药物基因组学之代谢 相代谢的常见酶TPMT常见底物 嘌呤类抗肿瘤药物 如巯嘌呤 中国人群中 TPMT多态性等位基因是A719G 突变频率约为2 3 TPMT缺陷的病人 使用常规剂量巯嘌呤 也会导致6 鸟嘌呤核苷酸 TGNs 积累 产生严重的骨髓移植和肝损伤 1 KubotaT etal Frequencies BrJClinPharmacol 2001 51 5 475 477 13 药物基因组学之转运 生物膜 不仅指细胞膜 还包括肠道吸收屏障 血脑屏障等常见转运体 MDR MRP OAT OATP OCT PepT及P GP等编码这些蛋白的基因分别是ABC家族和SLC家族 1 SakaedaT etal Pharmacogenetics CurrTopMedChem 2004 4 13 1385 1398 14 药物基因组学之转运 P 糖蛋白 P GP 又称MDR1介导药物跨膜转运 耐药性重要机制常见底物 环孢素 地高辛等在中国人群中 该基因多态性位点C3435T突变频率为40 G2677T A突变频率为A15 和T52 1 LeschzinerGD etal ABCB1 Pharmacogenomics 2007 7 3 154 179 15 药物基因组学之受体 1受体477氨基酸 G蛋白偶联受体家族 1受体基因 ADRB1 存在2个SNPA145G 49位Ser GlyG1165C 389位Gly Arg在中国人群中 G1165C突变频率70 389Arg病人美托洛尔作用增强3倍 1 JohnsonJA etal Beta1 ClinPharmacolTher 2003 74 1 44 52 16 药物基因组学之受体 D2受体D2受体基因DRD2的多态性位点Ser311Cys的变异影响利培酮疗效 1 DRD2启动子区AA AG基因型携带者 利培酮起效快 141C缺失型起效慢 2 LaneHY etal Effectsof IntJNeuropsychopharmacol 2004 7 4 461 470 LenczT etal DRD2promoter AmJPsychiatry 2006 163 3 529 531 17 药物基因组学之不良反应 药物不良反应 作用机制导致 如降糖药导致低血糖 不能用作用机制解释 如药物引起的肝毒性 基因相关的不良反应药物代谢酶变异药物转运体变异人白细胞抗原 HLAs 变异 影响药代动力学和药效动力学 18 药物基因组学之不良反应 HLA B 1502与卡马西平Stevens Johnsonsyndrome SJS 和中毒性表皮坏死溶解症 TEN Chung Hung 和Man 等发现中国汉族人的HLA B 1502等位基因的86kb区域与卡马西平的SJS TEN存在强相关 白种人中 HLA B 1502与SJS TEN不相关 苯妥英 丙戊酸 奥卡西平引起的SJS与HLA B 1502可能相关 ChungWH etal Medicalgenetics Nature 2004 428 486 HungSI etal Geneticsusceptibility PharmacogeneticsandGenomics 2006 16 4 297 306 ManCB etal Associationbetween Epilepsia 2007 48 5 1015 1018 19 药物基因组学之不良反应 HLA B 5801与别嘌醇剥脱性皮炎 Lonjou 发现别嘌醇引起SJS TEN的患者中 61 的亚裔和55 的欧洲患者携带HLA B 5801等位基因 HLA B 5701与逆转录酶抑制剂阿卡巴韦引起斑丘疹 MPE 和超敏反应综合征 HSS Martin 发现HSS患者 白种人 中HLA B 5701等位基因频率高达94 4 LonjouC etal AEuropeanstudy PharmacogenetGenomics 2008 18 2 99 107 MartinAM etal Predispositionto ProcNatlAcadSciUSA 2004 10 12 4180 4185 20 药物基因组学之不良反应 SLCO1B1与他汀类药物SLCO1B1是有机阴离子转运肽 OATP1B1 编码基因 SEARCH 研究发现 辛伐他汀所致肌病的患者中约60 出现SLCO1B1变异 等位基因变异的纯合子和杂合子的患者应避免使用高剂量的辛伐他汀 可使肌病发生率降低60 CYP2C19和CYP2D6与苯妥英 PHT 黄越等 发现PHT血药浓度在变异基因携带者中明显升高 且与变异等位基因的数量呈正比 弱代谢的血药浓度比强代谢高34 易引起浓度相关的不良反应 NakamuraY Pharmacogenomics NEnglJMed 2008 359 856 858 黄越 等Cyp2C19和Cyp2D6基因型与苯妥英 中华医学杂志 2004 91 6 1123 1128 21 药物基因组学之不良反应 华法林CYP2C9 2和CYP2C9 3Joffe 等研究发现CYP2C9 2和CYP2C9 3基因携带者使用华法林时出血的发生率增加 普通野生型 杂合子 复合杂合子 纯合子基因携带者发生出血的比率分别为4 5 7 9 和14 7 VKORC1华法林敏感的患者为VKORC1基因型AA纯合子 对华法令耐受的患者为AG或GG型 AA型易出血 JoffeHV etal Warfarindosing ThrombHaemost 2004 91 6 1123 1128 RiederMJ etal EffectofVKORC1haplotypeson NEnglJMed 2005 352 2285 22 药物基因组学之不良反应 多巴胺D3受体 DRD3 与抗精神病药物迟发性运动障碍 TD Basile等 发现白种人中 TD的发生与DRD3基因多态性显著相关 且Gly Gly型患者的AIMS评分明显高于Gly Ser型和Ser Ser型 谷胱甘肽S转移酶 GSTs 与奥沙利铂GSTP1的105Val多态性与奥沙利铂的神经毒性间存在显著联系 纯合子GSPT1105Ile基因携带者应避免使用奥沙利铂 BasileV etal AssociationofMscI Neuropsychopharmacology 1999 21 1 17 27 StoehlmacherJ etal Associationbetween JNatlCancerInst 2002 94 12 936 942 23 药物基因组学之不良反应 二氢吡啶酶 DPD 与氟尿嘧啶 5 Fu 85 的5 Fu经DPD代谢失活 DPD的剪切位点突变IVS14 1G A DPD失活 导致5 Fu严重的毒性反应 TPMT与硫唑嘌呤硫唑嘌呤的血液毒性与TPMT的活性和遗传多态性密切相关 TPMT活性低 骨髓抑制发生率高 TPMT 3A 3C 9 11 16 17 18均被证实能够导致TPMT活性降低 易引发骨髓抑制 VanKuilenburgAB Dihydropyrimidine EurJCancer 2004 40 7 939 950 WeinshiboumR etal Thiopurine DrugMetabDispos 2001 29 4 601 605 24 药物基因组学之药物 抗肿瘤药物氟尿嘧啶DPD IVS14 1G A DPYD 2A 嘧啶核苷合成酶 TS 在结肠癌患者中 与携带纯合子TSER 2 2或杂合子 2 3基因型的患者相比 携带 3 3纯合子的患者TSmRNA表达显著降低 对5 Fu灵敏度增加 亚甲基四氢叶酸还原酶 MTHFR 晚期大肠癌患者接受含5 Fu的治疗 MTHFR677C C型有效率47 C T型有效率67 T T型100 MTHFR突变后 对5 Fu更敏感 AmatoriF etal Thymidylatesynthase PharmacogenetGenomics 2006 16 11 809 816 CohenV etal Methylenetetrahydrofolate ClinCancerRes 2003 9 5 1611 1615 25 药物基因组学之药物 抗肿瘤药物铂类药物GSTP1与奥沙利铂的神经毒性 大肠癌患者存在ERCC1 118的基因多态性 用奥沙利铂治疗 C C型的中位生存时间 MST 为15 3月 T T或C T型的MST仅为11 1月 接受5 Fu L OHP治疗的直肠癌患者 XRCC1的Arg Arg型患者有效率73 Arg Gln和Gln Gln型患者有效率不足34 ParkDJ etal ERCC1genepolymorphism ClinAdvHematolOncol 2003 1 3 162 166 StoehlmacherJ etal ApolymorphismoftheXRCC1 AnticancerRes 2001 21 4B 3075 3079 26 药物基因组学之药物 抗肿瘤药物伊立替康 CPT 11 CPT 11的剂量限制性毒性 腹泻 中性粒细胞减少 均与SN 38水平增高有关 SN 38经UGT1A1转变为无活性的SN 38G UGT1A1启动子区存在多态性 随着TA重复序列增加 UGT1A1活性下降 SN 38G SN 38 ThirdWave的invaderUGT1A1基因检测试剂盒 MaMK etal Lessonslearnedfrom CurrMedChem 2003 10 1 41 49 27 药物基因组学之药物 抗肿瘤药物甲氨蝶呤 MTX 正常细胞内叶酸减少可使MTX毒性增加 MTHFR变异可导致正常细胞内叶酸减少 MTHFRT T型患者对MTX耐受性小于C C和C T型患者 MTX经SLC19A1转运进入细胞内发挥作用 接受MTX治疗 SLC19A1的A A及G A型患者较G G型者无事件生存率降低 且A A型者血药浓度高 胸腺嘧啶脱氧核苷酸合成酶的表达影响MTX疗效 ChiusoloP etal Preponderanceof AnnOncol 2002 13 1915 1918 LaverdiereC etal PolymorphismG80A Blood 2002 100 3832 3834 28 药物基因组学之药物 抗肿瘤药物阿糖胞苷 Ara C 胞嘧啶核苷脱氨酶 CDA 水解Ara c使失活 CDA的A70T变异后 水解Ara c的活性仅为野生型32 人类平衡核苷转运体 1 hENT 1 负责Ara c的跨膜转运 Ara c的疗效与hENT 1的表达水平有关 他莫昔芬与正常功能CYP2D6基因型患者相比 携带 4 5等基因的患者endoxifen形成受阻 疗效降低 StamRW etal DifferentialmRNAexpression Blood 2003 101 1270 1276 SchrothW etal Breastcancertreatmentoutcome JClinIncol 2007 25 33 5187 5193 29 药物基因组学之药物 抗排异药物环孢素 CsA CYP3A5 1 1基因型患者比CYP3A5 1 3基因型患者需要更大剂量的CsA才能维持相同的血药浓度 中国人CYP3A5 1 1的分布频率约6 CYP3A4 18B 18B基因型患者比CYP3A4 1 18B或 和CYP3A4 1 1基因型患者需要更大剂量的CsA才能达到CsA的靶浓度 CYP3A4 18B的突变频率约24 5 王汉平 等 CYP3A5基因的多态性及其临床意义的研究 中国医学遗传学杂志 2005 22 423 426 胡永芳 等 从药代动力学到药物基因组学 中国执业药师 2009 6 6 10 12 30 药物基因组学之药物 抗排异药物他克莫司 FK506 CYP3A5 3 3基因型者使用FK506后 谷浓度 C0 和服药后2小时的血药浓度 C2 较CYP3A5 1 1或 1 3基因型患者高 肠黏膜表面的P gp可将FK506从细胞内泵到细胞外 直接减少FK506的吸收 MDR1基因G2677T位点中 GG型比GT或TT型需要更高剂量的FK506 C3435T位点中 CC型比CT或TT型需要更高剂量的FK506 胡永芳 等 从药代动力学到药物基因组学 中国执业药师 2009 6 6 10 12 金昭 等 他克莫司基因组学在肝移植的 中国临床药理学杂志 2009 24 2 165 168 31 药物基因组学之药物 抗排异药物霉酚酸酯 MMF MMF的代谢活性成分霉酚酸 MPA 存在明显的个体药动学差异 MPA经UGT1A9代谢为无活性的MPAG UGT1A9外显子基因突变型 331 440 665或 1887位点的单核苷酸多态性会导致MPA葡萄苷酸化活性增加1 62 1 66倍 GirardH etal Identificationofcommon Pharmacogenetics 2004 14 501 515 32 药物基因组学之药物 抗高血压药物ACEI血管紧张素原 AGT 的T235等位基因者 即M T和T T基因型 使用卡托普利治疗后 血压下降比M M基因型患者更显著 ACE存在三种基因型 I I I D和D D 福辛普利在降低收缩压及舒张压的作用上 D D型者较I I I D型者更明显 李金恒 高血压的药物基因组学研究与个体化用药 中国处方药 2005 5 5 16 17 33 药物基因组学之药物 抗高血压药物利尿剂同时携带ACE的I型等位基因及 内收蛋白 adducin 的Trp460等位基因的患者 氢氯噻嗪疗效最好 而携带ACE的D D等位基因及 adducin的Gly Trp等位基因的患者 氢氯噻嗪治疗后血压下降最少 1受体阻滞剂ADRB1 见 药物基因组学之受体 34 药物基因组学之药物 调脂药物辛伐他汀CYP3A5基因多态性是他汀类药物效应存在种族差异的重要遗传因素 非洲 美洲人近50 是CYP3A5表达者 相同剂量的辛伐他汀 非洲 美洲人较白种人难以达到LDL C的目标值 CYP3A4 4是与CYP3A4功能下降相关的等位突变基因 中国大陆人群的发生率3 32 CYP3A4 4的表达可能增强辛伐他汀疗效 WilliamsML etal Racialdifferences EthnDis 2002 12 1 S1 58 62 WangA etal Ile118Valgenetic EurJClinPharmacol 2005 60 12 843 848 35 药物基因组学之药物 调脂药物辛伐他汀CYP2D6纯合子突变患者使用低剂量辛伐他汀时可能出现严重的不良反应 用辛伐他汀治疗 胆固醇酯转运蛋白 CRTP 的TaqIB的B1 B1型患者降低TC及LDL C的程度明显超过B2携带者 载脂蛋白 ApoE 的基因型与辛伐他汀的疗效密切相关 与E3或E4等位基因携带者相比 E2等位基因携带者治疗后载脂蛋白B下降的百分率较高 MulderAB etal Associationofpolymorphismin ClinPharmacolTher 2001 70 6 546 551 朱燕林 等 胆固醇酯转运蛋白TaqIB 中国临床药理学杂志 2004 20 3 183 185 YeP etal TheinfluenceofapolipoproteinB ChinMedSciJ 2003 18 1 9 13 36 药物基因组学之药物 调脂药物阿托伐他汀CYP3A5 同辛伐他汀 CYP3A4 4 同辛伐他汀 ApoE 同辛伐他汀 MDR1基因多态性与阿托伐他汀疗效有关 CC型女性血清LDL C下降最少 升高HDL C幅度依次为CC CT TT 胆固醇7 羟化酶 CYP7A1 A204C的AA型使用阿托伐他汀后 LDL下降39 AC型下降37 CC型下降34 KajinamiK etal Polymorphismsinthe AmJCardiol 2004 93 8 1046 1050 KajinamiK etal Apromoterpolymorphism Atherosclerosis 2005 180 2 407 415 37 药物基因组学之药物 调脂药物氟伐他汀CYP2C9 3 3基因型患者口服氟伐他汀后 AUC是 1 1型的3倍 Cmax是 1 1的2倍 普伐他汀普伐他汀总清除率和非肾清除率在MDR1基因C521T的各基因型中依次为CC CT TT KirchheinerJ etal InfluenceofCYP2C9 ClinPharmcolTher 2003 74 2 186 194 38 药物基因组学之药物 硝酸甘油线粒体乙醛脱氢酶2 ALDH2 具有酯酶的活性 催化硝酸甘油水解生成1 2 GDN和NO2 NO2 继而转化为NO 发挥舒张血管的作用 ALDH2 1 2的活性仅为ALDH2 1 1的6 25 2 2型没有活性 亚洲人中 ALDH2变异率为29 YifengLi etal Mitochondrialaldehydedehydrogenase2 ClinInvest 2006 116 506 511 39 药物基因组学之药物 抗癫痫药物苯妥英CYP2C9 3编码的酶催化活性下降20倍 Vmax下降5倍 因此 杂合子型较野生纯合子患者每日苯妥英用量低 卡马西平 HLA B 1502与不良反应 丙戊酸CYP2C19参与了丙戊酸的代谢 突变型基因携带者血药浓度偏高 王育琴 等 丙戊酸药物浓度与CYP2C19基因多态性的研究 中国医院药学杂志 2003 23 670 673 40 药物基因组学之药物 抗精神病药物P gp影响非典型抗精神病药物的脑内浓度亲和性维拉帕米 喹硫平 利培酮 奥氮平 氯丙嗪 氟哌啶醇 氯氮平 MDR1基因G2677T位点含T等位基因 TT或携带一个T的基因型 与奥氮平疗效有关 MDR1基因C3435T位点的C C或C T型患者使用溴哌利多疗效好 BoultonDW etal InvitroP glycoproteinaffinityfor LifeSci 2002 71 2 163 169 NadaB etal AssociationsbetweenMDR1gene JPsychiatrRes 2008 42 2 89 97 NorioYF etal Associationbetweenmultidrug ProgNeuroBiolPsy 2006 30 2 286 291 41 药物基因组学之药物 抗精神病药物P gp影响非典型抗精神病药物的脑内浓度中国汉族人C1236T位点的多态性与利培酮临床疗效相关 而且该位点携带有T T基因型的精神分裂症个体比其他C C C T型在简明精神评定量表 BPRS 总分上表现出较大的改善 XingQH etal PolymorphismsofABCB1 MDR1 Pharmacogenomics 2006 7 7 987 993 42 药物基因组学之药物 阿片类药物 受体基因阿片 受体编码基因 OPRM1基因是阿片类药物遗传差异的主要候选基因 其中N40D A118G 是最常见的多态性 中国人群N40D突变频率为30 携带有G118等位基因的患者阿片类物质的镇痛作用明显下降 吗啡和吗啡 6 葡萄糖醛酸 M 6 G 效能下降 CYP2D6多态性CYP2D6是可待因 双氢可待因 羟考酮 氢考酮 曲马多等的代谢酶 这些药物在酶作用下产生镇痛活性更强的代谢产物 CampaD etal Associati