【分子生物學(xué)】第七章-藥物基因組學(xué)課件

大家好1大家好1第七章藥物基因組學(xué)

2第七章藥物基因組學(xué)

2基因（gene）核酸分子中儲存遺傳信息的基本單位。基因組（genome）細(xì)胞或生物體中，一套完整的單倍體遺傳物質(zhì)的總和。3基因（gene）核酸分子中儲存遺傳信息的基本單位?；蚪M（gHGP（HumanGenomeProject）4HGP（HumanGenomeProject）45566（一）概念藥物基因組學(xué)（pharmacogenomics）是研究遺傳變異與藥物反應(yīng)相互關(guān)系的一門學(xué)科，以提高藥物的療效與安全性為目標(biāo)第一節(jié)概述7（一）概念藥物基因組學(xué)（pharmacogenomics）是藥物代謝遺傳因素的決定性8藥物代謝遺傳因素的決定性8

藥物不良反應(yīng)（ADR）：在正常治療藥物用量和正常用法下出現(xiàn)的有害的、與用藥目的無關(guān)的反應(yīng)。（二）藥物效應(yīng)的個體多樣性9藥物不良反應(yīng)（ADR）：在正常治療藥物用量和正常用法下出現(xiàn)個體差異（individualvariability）指不同個體對同一藥物同一劑量的反應(yīng)存在量與質(zhì)的差別（二）藥物效應(yīng)的個體多樣性10（二）藥物效應(yīng)的個體多樣性10巴比妥類藥物氨基糖苷類抗生素奧美拉唑11巴比妥類藥物氨基糖苷類抗生素奧美拉唑11遺傳因素非遺傳因素藥物效應(yīng)個體差異的主要原因12遺傳因素非遺傳因素藥物效應(yīng)個體差異的主要原因12藥物基因組學(xué)關(guān)注個體和群體之間的遺傳多態(tài)性，其研究重點在于闡明個體對藥物不同反應(yīng)的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，實現(xiàn)個體化醫(yī)療。13藥物基因組學(xué)關(guān)注個體和群體之間的遺傳多態(tài)性，其研究重點在于N-乙酰轉(zhuǎn)移酶2

（芳香胺N-乙酰轉(zhuǎn)移酶）

N-acetyltransferase2(arylamineN-acetyltransferase)14N-乙酰轉(zhuǎn)移酶2

（芳香胺N-乙酰轉(zhuǎn)移酶）

N-acetyl151516161717二、單核苷酸多態(tài)性18二、單核苷酸多態(tài)性18二、單核苷酸多態(tài)性（一）單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism,SNP），也叫單堿基多態(tài)性，是指不同個體基因組DNA序列上單堿基的差異。包括單堿基的轉(zhuǎn)換，顛換，插入，缺失等形式19二、單核苷酸多態(tài)性（一）單核苷酸多態(tài)性（singlenu等位位點（allele）：同一位置上的每個堿基類型一個人所擁有的一對等位位點的類型被稱為基因型（genotype）鑒定一個人的基因型，被稱為基因分型（genotyping）20等位位點（allele）：同一位置上的每個堿基類型20特征：數(shù)量多，分布廣，穩(wěn)定遺傳，分析簡單，可能引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變和表達水平位置：基因編碼區(qū)（cSNP，coding-regionsSNP），3’5’非編碼區(qū)，內(nèi)含子和基因之間的連接區(qū)引起氨基酸殘基改變的為非同義SNP（synonymousSNP）,不引起氨基酸殘基改變的為同義SNP（nonsynonymousSNP）21特征：數(shù)量多，分布廣，穩(wěn)定遺傳，分析簡單，可能引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)2222檢測SNP的技術(shù)PCR-RFLP（限制性片段長度多態(tài)性法）AS-PCR（等位基因特異性PCR）TaqMan探針方法基因芯片（Genechips）質(zhì)譜芯片（MassArray）23檢測SNP的技術(shù)PCR-RFLP（限制性片段長度多態(tài)性法）A應(yīng)用確定基因多態(tài)性和疾病的關(guān)系解釋個體間的表型差異對疾病的易感程度對未來疾病做出診斷研究不同基因型個體對藥物反應(yīng)的差異，指導(dǎo)藥物開發(fā)及臨床合理用藥個體間SNP千差萬別，通過SNP檢測等技術(shù)進行法醫(yī)鑒定及個體識別24應(yīng)用24三、國際人類基因組單體型圖計劃（HapMap計劃）

目標(biāo)是以SNP為標(biāo)志，構(gòu)建人類DNA序列中多肽位點的常見模式，即單體型圖（HapMap），以及特異識別這些單體型的標(biāo)簽SNP25三、國際人類基因組單體型圖計劃（HapMap計劃）目單體型（haplotype）：是指位于染色體上傾向于整體遺傳的一組緊密連鎖的遺傳標(biāo)記物。一個染色體區(qū)域可以有很多SNP位點，但在每一單體型中總有幾個SNP對于檢測這一單體型是必需的，這種SNP被稱為標(biāo)簽SNP（haplotypetagSNP,htSNP）26單體型（haplotype）：是指位于染色體上傾向于整體遺傳一般情況下，只用少數(shù)幾個標(biāo)簽SNP，就能夠提供某一條染色體片段內(nèi)大多數(shù)的單體型。在人類染色體的很多區(qū)域中，單體型的分布，并不是均勻的27一般情況下，只用少數(shù)幾個標(biāo)簽SNP，就能夠提供某一條染色體片HapMap計劃是由多個國家（加拿大、中國、日本、尼日利亞、英國和美國）聯(lián)合進行的項目。這一計劃的目的在于建立一個免費向公眾開放關(guān)于人類疾?。凹膊λ幬锓磻?yīng)）相關(guān)基因的數(shù)據(jù)庫。利用HapMap數(shù)據(jù)庫，研究人員通過比較不同個體的基因組序列來確定染色體上共有的變異區(qū)域。有助于發(fā)現(xiàn)與人類健康、疾病以及對藥物和環(huán)境因子的個體反應(yīng)差異相關(guān)的基因。28HapMap計劃是由多個國家（加拿大、中國、日本、尼日利亞HapMap對疾病和藥物治療應(yīng)答研究的重要意義：一方面描述了個體差異位點的分布；另一方面構(gòu)建了以人群中遺傳差異的傳遞模式為主要內(nèi)容的圖譜，使研究人員可以根據(jù)這一巨大的遺傳圖譜和所揭示的人類群體的分子遺傳機制，為發(fā)現(xiàn)藥物應(yīng)答個體差異和復(fù)雜性疾病相關(guān)易感基因確定研究方案和選擇需要進行分析的htSNP。29HapMap對疾病和藥物治療應(yīng)答研究的重要意義：29四、藥物基因組學(xué)的研究方法篩選和鑒定與疾病或藥物應(yīng)答表型相關(guān)的遺傳標(biāo)記物是藥物基因組學(xué)研究的核心內(nèi)容。候選基因分析全基因組關(guān)聯(lián)分析關(guān)聯(lián)分析：通過比較和分析病例與對照個體遺傳標(biāo)記出現(xiàn)的頻率確定關(guān)聯(lián)度。30四、藥物基因組學(xué)的研究方法篩選和鑒定與疾病或藥物應(yīng)答表型相關(guān)第二節(jié)藥物基因組學(xué)與個體化醫(yī)療實踐31第二節(jié)藥物基因組學(xué)與個體化醫(yī)療實踐31一、遺傳變異與藥物應(yīng)答（一）基因多態(tài)性與藥物代謝32一、遺傳變異與藥物應(yīng)答（一）基因多態(tài)性與藥物代謝321.細(xì)胞色素P450細(xì)胞色素P450（cytochromeP450或CYP450,簡稱CYP450）為一類亞鐵血紅素—硫醇鹽蛋白的超家族，它參與內(nèi)源性物質(zhì)和包括藥物、環(huán)境化合物在內(nèi)的外源性物質(zhì)的代謝。331.細(xì)胞色素P45033P450酶的命名酶蛋白中所含血紅素與一氧化碳結(jié)合后于可見光450nm處有最大吸收峰而命名細(xì)胞色素P450氧化酶，簡稱P450酶CytochromeP450,CYP450在寫法上，CYP表述酶蛋白或mRNA，cyp則表示編碼酶蛋白的基因。34P450酶的命名酶蛋白中所含血紅素與一氧化碳結(jié)合后于可見光4P450酶分類根據(jù)氨基酸序列相似程度進行分類族（相似程度≥40%），族用阿拉伯?dāng)?shù)字，如CYP1、CYP2等；亞族（相似程度≥55%），亞族用大寫英文字母，如CYP1A，CYP2D等；同一亞家族的各種單酶，用阿拉伯?dāng)?shù)字加以區(qū)分，如CYP1A2、CYP2D6等35P450酶分類根據(jù)氨基酸序列相似程度進行分類35CYP450的功能是自然界最具催化作用的廣譜生物催化劑催化內(nèi)源物質(zhì)（如甾類化合物，脂肪酸，激素等）的代謝和合成催化外源性物質(zhì)（如藥物，農(nóng)藥，抗氧化劑，增味劑，溶劑，染料，麻醉劑，石油產(chǎn)品等）的代謝，起到解毒與活化的作用（結(jié)果對機體可能有益，也可能有害）36CYP450的功能是自然界最具催化作用的廣譜生物催化劑36CYP450的功能與藥物的關(guān)系CYP的功能涉及到體內(nèi)藥物的氧化代謝、生物活化和降低細(xì)胞毒性氧化代謝途徑包括羥基化、去甲基化、去烷基化和環(huán)氧化等37CYP450的功能與藥物的關(guān)系CYP的功能涉及到體內(nèi)藥物的氧人體中參與藥物氧化代謝的CYP屬于1-4族，大約5-10種CYP1A2,CYP2B6,CYP2C9/10,CYP2C19,

CYP2D6,CYP2E1CYP3A3，CYP3A4CYP4V238人體中參與藥物氧化代謝的CYP屬于1-4族，大約5-10種3CYP450的個體和種族差異許多藥物采用同一劑量個體間的血液濃度可以相差很大，如去甲替林同一劑量血藥濃度可相差30倍，而CYP450活性的差異是決定其差異的主要原因39CYP450的個體和種族差異許多藥物采用同一劑量個體間的有些CYP450（如CYP2D6和CYP2C19）的活性存在二態(tài)性分布，即遺傳多態(tài)性酶活性表型（phenotype）超快速代謝型（ultrarapidmetabolizer,UM）快速代謝型（extensivemetabolizer,EM）慢代謝型（poormetabolizer,PM）酶的基因型（genotype）PM的代謝缺陷屬于常染色體隱性遺傳CYP450的個體和種族差異40有些CYP450（如CYP2D6和CYP2C19）的活性存在4141CYP450的個體和種族差異有些CYP450（如CYP2D6和CYP2C19）的活性存在二態(tài)性分布，即遺傳多態(tài)性42CYP450的個體和種族差異有些CYP450（如CYP2D64343CYP2D6和CYP2C19的遺傳多態(tài)性在地理上呈現(xiàn)相反分布CYP2D6慢代謝型在白種人中占5%-10%，在黃種人中占1%-2%CYP2C19慢代謝型在白種人中占3%-5%，在黃種人中占15%-20%44CYP2D6和CYP2C19的遺傳多態(tài)性在地理上呈現(xiàn)相反分布2、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶（UGTs）主要分布在肝臟中的尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶（UGTs）是進行Ⅱ相生物轉(zhuǎn)化最重要的一種酶。是一種位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的糖蛋白，能催化一系列內(nèi)源性和外源性親脂糖苷配基底物（如膽紅素，甾體激素，藥物和殺蟲劑等）反應(yīng)。452、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶（UGTs）主要分布在肝臟中的UGTs的分布主要存在于肝，但也有一些同工酶在腎臟、胃、小腸、結(jié)腸等組織中也有表達。根據(jù)氨基酸序列的同源性，可將UGT分為2大家族：UGT1和UGT246UGTs的分布主要存在于肝，但也有一些同工酶在腎臟、胃、小腸4747UGT1A*28相關(guān)的伊立替康療效48UGT1A*28相關(guān)的伊立替康療效4849495050（二）基因多態(tài)性與藥物效應(yīng)靶分子藥物需要與機體中的靶分子結(jié)合才能引發(fā)藥物效應(yīng)：如受體、信號分子、細(xì)胞因子等大多數(shù)受體本質(zhì)為蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)是相應(yīng)基因的表達產(chǎn)物。受體的結(jié)構(gòu)基因或調(diào)節(jié)基因在序列上成遺傳多態(tài)性。EGFR為酪氨酸激酶受體家族成員之一。51（二）基因多態(tài)性與藥物效應(yīng)靶分子藥