華法林藥物遺傳學(xué)基因CYP2C9和VKORCI與個(gè)體化給藥

1、華法林藥物遺傳學(xué)基因華法林藥物遺傳學(xué)基因CYP2C9和和VKORC1與個(gè)體化給藥與個(gè)體化給藥楊小英楊小英寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院藥物治療現(xiàn)狀藥物治療現(xiàn)狀-醫(yī)生的困惑和希望醫(yī)生的困惑和希望 房顫患者服用華法林后發(fā)生出血是困擾醫(yī)生的臨床難題，準(zhǔn)確識(shí)別高?；颊呤沁M(jìn)行干預(yù)的前提。 -美國(guó)心臟病學(xué)雜志，2011 “我知道每個(gè)患者都不一樣，而且需要個(gè)體化治療，但我更需要知道他們有何不一樣，如何根據(jù)這些不一樣來實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療?！?-一位中國(guó)臨床醫(yī)生，2009藥物治療現(xiàn)狀藥物治療現(xiàn)狀-病例有限、數(shù)據(jù)失真、措施滯后病例有限、數(shù)據(jù)失真、措施滯后 藥物存在毒性，嚴(yán)重危害患者生命生活質(zhì)量； 醫(yī)生依據(jù)臨床試

2、驗(yàn)報(bào)告預(yù)測(cè)毒性發(fā)生-病例有限病例有限； 典型人群，難以預(yù)測(cè)罕見毒性反應(yīng)-數(shù)據(jù)失真數(shù)據(jù)失真； 措施只針對(duì)已發(fā)生的毒性反應(yīng)-措施被動(dòng)、滯后措施被動(dòng)、滯后藥物治療現(xiàn)狀藥物治療現(xiàn)狀-傳統(tǒng)治療方案存在不足傳統(tǒng)治療方案存在不足 標(biāo)準(zhǔn)治療方案產(chǎn)生無效治療和毒性治療，即部分人群標(biāo)準(zhǔn)劑量高于或低于產(chǎn)生最大或最優(yōu)效應(yīng)的劑量； 藥物選擇或治療方案、給藥次數(shù)、療程建立在某些成功治療經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上； 未提醒、指導(dǎo)或采取針對(duì)性預(yù)防措施；未實(shí)現(xiàn)、實(shí)施個(gè)體化治療年齡年齡老年人老年人兒童兒童新生兒新生兒 性別性別身高身高/體重體重 并發(fā)癥并發(fā)癥病程病程 臟器功能臟器功能肝肝, 腎腎, 心心環(huán)境因素環(huán)境因素飲食飲食 / 吸煙吸煙/

3、 合并用藥合并用藥藥物反應(yīng)個(gè)體差異藥物反應(yīng)個(gè)體差異基因多態(tài)性基因多態(tài)性(遺傳遺傳)藥物治療現(xiàn)狀藥物治療現(xiàn)狀-未充分考慮決定藥物效應(yīng)的個(gè)體因素未充分考慮決定藥物效應(yīng)的個(gè)體因素基因突變導(dǎo)致藥物濃度的差異基因突變導(dǎo)致藥物濃度的差異藥物作用受藥物代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)、靶點(diǎn)多態(tài)性控制藥物作用受藥物代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)、靶點(diǎn)多態(tài)性控制藥代動(dòng)力學(xué)藥代動(dòng)力學(xué)藥效動(dòng)力學(xué)藥效動(dòng)力學(xué)藥物療效和毒性的個(gè)體差異藥物療效和毒性的個(gè)體差異基因組基因組基因變異基因變異 ( (單核苷酸多態(tài)性單核苷酸多態(tài)性) )藥物靶點(diǎn)藥物靶點(diǎn)藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體藥物代謝酶藥物代謝酶藥物代謝酶基因多態(tài)性 細(xì)胞色素細(xì)胞色素P450P450酶酶(CYP)(CYP)根據(jù)

4、酶活性強(qiáng)弱將根據(jù)酶活性強(qiáng)弱將CYP CYP 分為超強(qiáng)、強(qiáng)、中等及弱代謝型分為超強(qiáng)、強(qiáng)、中等及弱代謝型4 4 種表型種表型, , 每種表型在不同的種族人群中分布不同。臨每種表型在不同的種族人群中分布不同。臨床所用的藥物中床所用的藥物中, , 有近有近80%80%的的相代謝反應(yīng)由相代謝反應(yīng)由CYPCYP催化催化, , 有報(bào)道的由于基因多態(tài)性引起的不有報(bào)道的由于基因多態(tài)性引起的不良反應(yīng)中良反應(yīng)中, , 有有80%80%是被是被CYPCYP催化的藥物。目前催化的藥物。目前已發(fā)現(xiàn)至少有已發(fā)現(xiàn)至少有5353個(gè)個(gè)CYPCYP基因和基因和2424個(gè)假基因個(gè)假基因, , 其其中有顯著意義的基因多態(tài)性的酶有中有顯

5、著意義的基因多態(tài)性的酶有CYP3A4CYP3A4，CYP2D6CYP2D6，CYP2C19CYP2C19，CYP2C9CYP2C9等。等。藥物轉(zhuǎn)運(yùn)基因多態(tài)性藥物轉(zhuǎn)運(yùn)基因多態(tài)性l 藥物進(jìn)入體內(nèi)方式除被動(dòng)擴(kuò)散外，細(xì)胞的主動(dòng)藥物進(jìn)入體內(nèi)方式除被動(dòng)擴(kuò)散外，細(xì)胞的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)揮著非常重要的作用。某些藥物通過細(xì)轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)揮著非常重要的作用。某些藥物通過細(xì)胞必須經(jīng)過膜載體的轉(zhuǎn)運(yùn)，這種作用在腸道吸胞必須經(jīng)過膜載體的轉(zhuǎn)運(yùn)，這種作用在腸道吸收過程中有著重要的意義。藥物的進(jìn)一步轉(zhuǎn)運(yùn)，收過程中有著重要的意義。藥物的進(jìn)一步轉(zhuǎn)運(yùn)，如重新分泌至腸道、膽汁或尿液，進(jìn)入腦內(nèi)和如重新分泌至腸道、膽汁或尿液，進(jìn)入腦內(nèi)和睪丸，分布到靶組織

6、如心血管系統(tǒng)組織、腫瘤睪丸，分布到靶組織如心血管系統(tǒng)組織、腫瘤細(xì)胞及感染微生物組織中也與主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)有著密細(xì)胞及感染微生物組織中也與主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)有著密切的關(guān)系。切的關(guān)系。lP-P-糖蛋白糖蛋白( (重要的膜載體重要的膜載體) )是是MDR-1MDR-1基因基因( (也稱也稱ABCB1ABCB1基因基因) )編碼的，編碼的，ATPATP依賴跨膜外流泵，可依賴跨膜外流泵，可從細(xì)胞內(nèi)向外泵出某些藥物或其代謝物，這從細(xì)胞內(nèi)向外泵出某些藥物或其代謝物，這些藥物包括抗腫瘤藥、地高辛、環(huán)孢素些藥物包括抗腫瘤藥、地高辛、環(huán)孢素A A等。等。藥物受體基因多態(tài)性藥物受體基因多態(tài)性l 大多數(shù)藥物作用于藥物靶蛋白，使其產(chǎn)生藥

7、理學(xué)效大多數(shù)藥物作用于藥物靶蛋白，使其產(chǎn)生藥理學(xué)效應(yīng)，如受體、酶或涉及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞周期調(diào)控或其應(yīng)，如受體、酶或涉及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞周期調(diào)控或其他細(xì)胞功能的蛋白質(zhì)。許多編碼藥物靶蛋白的基因具他細(xì)胞功能的蛋白質(zhì)。許多編碼藥物靶蛋白的基因具有多態(tài)性。藥物靶蛋白的基因多態(tài)性對(duì)于藥物作用可有多態(tài)性。藥物靶蛋白的基因多態(tài)性對(duì)于藥物作用可有明顯的影響。已發(fā)現(xiàn)有明顯的影響。已發(fā)現(xiàn)2525種以上藥物靶蛋白的遺傳變種以上藥物靶蛋白的遺傳變異能影響藥物效應(yīng)。異能影響藥物效應(yīng)。l阿片類藥物的主要作用位點(diǎn)阿片類藥物的主要作用位點(diǎn) 阿片受體，已研究顯示阿片受體，已研究顯示阿片受體基因的阿片受體基因的118118位點(diǎn)具有多

8、態(tài)性，其變異的發(fā)生位點(diǎn)具有多態(tài)性，其變異的發(fā)生率約為率約為1010，在不同的種族中這種多態(tài)性有很大差別。，在不同的種族中這種多態(tài)性有很大差別。突變后的阿片受體蛋白對(duì)突變后的阿片受體蛋白對(duì)-內(nèi)啡肽的結(jié)合能力比天內(nèi)啡肽的結(jié)合能力比天然受體的親和力大然受體的親和力大3 3倍。不難想象，除該受體基因本倍。不難想象，除該受體基因本身突變外，受體基因調(diào)節(jié)部位的多態(tài)性對(duì)于應(yīng)激、疼身突變外，受體基因調(diào)節(jié)部位的多態(tài)性對(duì)于應(yīng)激、疼痛的耐受以及對(duì)藥物的成癮性等方面均具有重要作用。痛的耐受以及對(duì)藥物的成癮性等方面均具有重要作用。 生物標(biāo)記生物標(biāo)記檢測(cè)檢測(cè)藥物或代表藥藥物或代表藥1CC趨化因子受體趨化因子受體5(CCR

9、-5) 1馬拉維若馬拉維若(抗逆轉(zhuǎn)錄病抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥毒藥) 2EGFR 表達(dá)等表達(dá)等1Panitumab （EGFR單抗）、吉非替尼單抗）、吉非替尼（大腸癌）（大腸癌）3Her2/neu 過表達(dá)過表達(dá)1西妥昔單抗西妥昔單抗4費(fèi)城染色體陽(yáng)性反應(yīng)等費(fèi)城染色體陽(yáng)性反應(yīng)等1達(dá)沙替尼達(dá)沙替尼 b FDAFDA批準(zhǔn)藥品說明書中的遺傳變異批準(zhǔn)藥品說明書中的遺傳變異要求檢測(cè)要求檢測(cè)推薦檢測(cè)推薦檢測(cè)有報(bào)告有報(bào)告生物標(biāo)記生物標(biāo)記檢檢測(cè)測(cè)藥物或代表藥藥物或代表藥5C蛋白缺損 (遺傳性或獲得性）2華法林華法林6TPMT 變異2硫唑嘌呤硫唑嘌呤 7UGT1A1 變異2伊立替康伊立替康8HLA-B*1502 等位基因2*

10、卡馬西平卡馬西平 9尿素循環(huán)障礙(UCD) 2丙戊酸丙戊酸 10CYP2C9 突變等2華法林華法林11Vit K 環(huán)氧化還原酶 (VKORC1) 變異 2華法林華法林12家族性高脂蛋白血癥 LDL受體缺損或突變2阿托伐他汀阿托伐他汀13G6PD 缺損2拉布立酶拉布立酶14HLA-B*5701 等位基因2阿巴卡韋阿巴卡韋FDAFDA批準(zhǔn)藥品說明書中的遺傳變異批準(zhǔn)藥品說明書中的遺傳變異2*. 在危險(xiǎn)人群中檢測(cè)在危險(xiǎn)人群中檢測(cè)華法林（華法林（Warfarin）抗凝機(jī)制）抗凝機(jī)制 雙香豆素類抗凝藥；口服，長(zhǎng)期服用 通過抑制維生素K依賴性凝血因子的合成起到抗凝作用。華法林用途華法林用途 可用于治療和預(yù)防

11、： 心房顫動(dòng)（心率紊亂） 中風(fēng) 心臟病發(fā)作 深靜脈血栓（DVT）或肺動(dòng)脈栓塞 心臟瓣膜疾病或更換。運(yùn)用華法林抗凝治療的同時(shí)，也成倍地增加了患者出血的發(fā)生率，甚至是危及生命，尤其是在治療初期的數(shù)周到數(shù)月內(nèi)。據(jù)估計(jì)，服用華法林的患者中，每年每100人中，平均有15.2人次發(fā)生出血副作用，其中致命性的大出血有3.5人次。使用華法林的另一個(gè)特點(diǎn)是其穩(wěn)定劑量在不同種族間及個(gè)體間存在著較大差異。與歐洲人相比，中國(guó)人對(duì)華法林的抗凝作用更為敏感，所需的穩(wěn)定劑量比歐洲人要低40-50，而不同個(gè)體間穩(wěn)定劑量的差異可達(dá)20倍以上。華法林的藥動(dòng)學(xué)華法林的藥動(dòng)學(xué) S-華法林的活性為R-華法林的3倍以上。 S-華法林主要

12、由CYP2C9代謝，其代謝產(chǎn)物僅有微弱的抗凝作用。 CYP2C9酶活性下降會(huì)導(dǎo)致華法林在體內(nèi)的清除減慢。華法林的藥效學(xué)華法林的藥效學(xué) 通過抑制維生素K在肝臟細(xì)胞內(nèi)合成凝血因子F2、F7、F9、F10，從而發(fā)揮抗凝作用。 體內(nèi)環(huán)氧型維生素K被還原為氫醌型維生素K由維生素環(huán)氧化物還原酶復(fù)合體（VKORC）完成，華法林主要是抑制該酶而產(chǎn)生作用。 VKORC1基因突變導(dǎo)致其對(duì)華法林的敏感性發(fā)生變化?；驒z測(cè)指導(dǎo)個(gè)體化用藥基因檢測(cè)指導(dǎo)個(gè)體化用藥 2007年8月16日，美國(guó)FDA批準(zhǔn)更新抗凝藥物華法林（Coumadin）的產(chǎn)品說明書，要求在警示信息中標(biāo)明人的遺傳差異可能影響其對(duì)該藥物的反應(yīng)?；驒z測(cè)指導(dǎo)個(gè)

13、體化用藥基因檢測(cè)指導(dǎo)個(gè)體化用藥 CYP2C9:CYP2C9:與野生型與野生型CYP2C9CYP2C9代謝酶相比，該酶的基因代謝酶相比，該酶的基因多態(tài)性已經(jīng)被認(rèn)為與小劑量華法林引起較高的出血多態(tài)性已經(jīng)被認(rèn)為與小劑量華法林引起較高的出血并發(fā)癥的發(fā)生率相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生率相關(guān)11。 VKORC1:VKORC1:華法林的作用靶點(diǎn)，華法林的作用靶點(diǎn)，VKORC1VKORC1的基因多態(tài)性的基因多態(tài)性已顯示出對(duì)華法林的治療效果有很大影已顯示出對(duì)華法林的治療效果有很大影響響2,32,3。Caldwell MD , Berg RL , et al . Evaluation of genetic factors f

14、or warfarin dose prediction J. Clin Med Res , 2007 , 5(1):8-16.2. DAndrea G , DAmbrosio RL , Perna PD et al . A polymorphism in the VKORC1 gene is associated wth an interindividual variability in the dose-antociagulant effect of warfarin J . Blood , 2005 , 105:645-9.3. Rost S , Fregin A , Ivaskviciu

15、s V , et al . Mutations in VKORC1 cause warfarin resistance and multiple coagulation factor deficiency type 2 J. Nature , 2004, 427(6974):537-41.CYP2C9 華法林體內(nèi)代謝的關(guān)鍵酶 CYP2C9占P450酶總量的20%，僅次于CYP3A。 基因全長(zhǎng)55kb，含9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子。 CYP2C9基因具有多于50多種單核苷酸多態(tài)性，最常見的等位基因型是CYP2C9*1型（野生型）、CYP2C9*2型和CYP2C9*3型。 VKORC1 維生素K物還原

16、酶復(fù)合體 1，基因全長(zhǎng)約11kb，有3個(gè)外顯子，2個(gè)內(nèi)含子。 VKORC1*2為亞洲人中的主要單倍體。SNP包括：內(nèi)含子1173CT和5上游區(qū)的-1639GA目前研究已經(jīng)證實(shí)-1639GA和1173CT兩個(gè)位點(diǎn)是完全連鎖的 攜帶CYP2C9 *2，*3基因型的患者使用華法林更容易出現(xiàn)出血事件，因此需要的華法林劑量較小。 VKORC1 -1693AA（1173TT）基因型患者需要的華法林劑量顯著低于 -1639GA或GG（1173TC或CC）。 CYP2C9 + VKORC1 CYP2C9 + VKORC1 如何調(diào)整劑量？如何調(diào)整劑量？ 基因型預(yù)測(cè)起始劑量基因型預(yù)測(cè)起始劑量 華法林鈉(Couma

17、din)藥品說明書中藥品說明書中給出根據(jù)CYP2C9和VKORC1基因型可供選擇的華法林初始初始劑量劑量。綜合數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)起始劑量綜合數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)起始劑量 國(guó)際華法林藥物基因組學(xué)聯(lián)合會(huì)（The International Warfarin Pharmaeogenetics Consortium）通過大量數(shù)據(jù)，制訂了華法林的劑量運(yùn)算法，它明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的固定劑量方案。 聯(lián)合會(huì)由4大洲9個(gè)國(guó)家的21個(gè)研究組組成 共搜集5700例使用華法林治療的病人，其中5052例INR值在2到3之間的用于本研究的數(shù)據(jù)分析Legend for use of algorithms: Age in decades = 1

18、 for 10-19, 2 for 20-29, etc VKORC1 G/A = 1 if heterozygous for rs9923231, otherwise zero VKORC1 A/A = 1 if homozygous for A at rs9923231, otherwise zero VKORC1 genotype unknown = 1 if rs9923231 genotype missing or unknown, otherwise zero CYP2C9 *1/*2 = 1 if CYP2C9 genotype is *1/*2, otherwise zero

19、CYP2C9 *1/*3 = 1 if CYP2C9 genotype is *1/*3, otherwise zero CYP2C9 *2/*2 = 1 if homozygous for CYP2C9 *2 allele, otherwise zero CYP2C9 *2/*3 = 1 if CYP2C9 genotype is *2/*3, otherwise zero CYP2C9 *3/*3 = 1 if homozygous for CYP2C9 *3 allele, otherwise zero CYP2C9 genotype unknown = 1 if CYP2C9 geno

20、type unknown, otherwise zero Asian Race = 1 if self-reported race is Asian, otherwise zero Black/African American = 1 if self-reported race is Black or African American, otherwise zero Missing or Mixed race = 1 if self-reported race is unspecified or mixed, otherwise zero Enzyme inducer status = 1 if patient taking carbamazepine, phenytoin, rifampin, or rifampicin, otherwise zero Amiodarone status = 1 if patient taking amiodarone, otherwise zero改進(jìn)后的綜合數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)起始劑量改進(jìn)后的綜合數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)起始劑量 http:/www.WarfarinD將來模式將來模式 CYP2C9、VKORC1