药物相关基因检测和临床用药研究课题.ppt

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1、药物相关基因检测与临床用药研究,-药物相关基因与临床个体化药物治疗；-药物相关基因与药物不良反应个体的相关性研究；-药物相关基因与药物代谢动力学的研究。该项目属于治疗药物监测项目，是对治疗药物监测的进一步延伸和充实。,内容,项目总的目是为临床提供科学的，精确的药物相关基因检测结果，为临床科学合理制定个体化给药方案提供实验室及理论依据；研究药物相关基因与药物代谢动力学和产生药物不良反应个体的相关性，建立中国人药物相关基因多态型与药物代谢、药物不良反应的数据库。,内容,研究的具体内容采用的技术路线和方法开展项目已具备的条件目前可经行的内容,内容,药物相关基因,药物进入体内在吸收、代谢、产生疗效等生

2、物学过程中，涉及到很多代谢酶、药物受体，转运体蛋白等。这些都严重影响着药物代谢动力学和药效动力学过程，编码这些蛋白的基因称为药物相关基因。,目的和意义,吸收-慢-快,受体-缺失-丰富,代谢-慢速-中等-快速-超快速,排泄-缓慢-正常,药物体内过程)吸收药物代谢酶药物转运分布药物转运代谢药物代谢酶排泄药物转运,目的和意义,目的和意义,药物相关基因,目前研究最广泛、最深入的药物代谢酶是细胞色素P450(CYP-450)酶系。约40%50%的药物降解需要它的参与,其活性决定了药物在体内的半衰期和血药浓度。CYP-450 基因多态性导致临床上的个体差异,根据药物代谢速度可以将人群分为“快速代谢者”“中

3、速代谢者”和“慢速代谢者”。,目的和意义,药物相关基因,例如：抗高血压药异喹胍，由于基因变异会导致慢代谢，在一项临床治疗中，使用异喹胍治疗高血压时引起病人死亡，其后发现这个病人对这种药物几乎不能代谢。抗结核药异烟肼，对慢代谢型病人血药浓度维持时间长，易蓄积而发生外周神经炎；2受体阻滞药普萘洛尔，不同个体的血药浓度最多可相差20 倍。,目的和意义,药物相关基因,临床上遇到的这种现象,与个体药物相关的基因突变相关。通过药物相关基因的测序（或将基因制成基因芯片），以药物相关的基因检测结果为基础，制定临床药物治疗方案，将改变现行的医疗模式；,药物相关基因检测和临床个体化用药,Interindividu

4、al Variability in Drug Response,Ageelderlychildrenneonates,Weight,Sex,Height,Genotype,Environmental Factorsdiet/smoking/comedications,ConcomitantDisease,Disease Process,研究的具体内容,药物相关基因检测和临床个体化用药,.C C G T T G A C.,.C C A T T G A C.,G G C A A C T G.,G G T A A C T G.,GA,两者对药物的反应就可能存在本质的差别。,本课题的目的就是通过研究这

5、种相关基因差别，为患者提供个体化药物治疗理论和试验依据。,研究的具体内容,目前在做的抗高血压药物相关基因检测项目,研究的具体内容,CYP2D6,CYP2D6*1/*1,EM,CYP2D6在药物治疗中的作用,CYP2D6,CYP2D6*1/*10CYP2D6*1/*5,IM,CYP2D6在药物治疗中的作用,CYP2D6,CYP2D6*10/*10CYP2D6*5/*5CYP2D6*5/*10,PM,CYP2D6在药物治疗中的作用,2受体,2受体相关基因在药物治疗中的作用,2 受体,2受体相关基因在药物治疗中的作用,CYP1A1参与多环芳烃类致癌物的代谢,多环芳烃类通过呼吸或饮食进入体内,经CYP

6、1A1 代谢为活性中间物而致癌,主要致癌靶器官为肺和皮肤。,研究的具体内容,基因突变与易感疾病研究,带突变型CYP1A1 基因的个体,患肺癌的危险性是其它基因型的7.3倍；随着吸烟量的增加，患肺癌的危险性也增加。在南京汉族群体中,vt/vt 型和wt/vt型携带者合并患肺癌的风险是wt/wt 型携带者的1.74 倍;我国食管癌病人中携带突变基因CYP1A1的人数明显高于对照组，CYP1A1的突变可能是食管癌和肺癌发生的重要易感性之一。,基因突变与易感疾病,研究的具体内容,CYP2D6代谢多态型易感多种疾病:PMS易发生红形班狼疮和帕金森病;EMS易发生肺癌、膀胱癌、肝癌、和胃癌;EM人群发生肺

7、癌的比例是PM人群的3倍;CYP2D6的表达有利于肿瘤的生长，可激活致癌物,所以华人EM高达99%,为肺癌发病的高危人群。,研究的具体内容,基因突变与易感疾病,CYP2A6基因代谢尼古丁和亚硝胺类。尼古丁在人体大约70%-80%的被CYP2A6代谢为可替尼。CYP2A6活性变化与吸烟的行为有密切的关系。CYP2A6突变会导致酶的活性下降，不能将尼古丁在体内代谢氧化生成致癌物可替宁；因而携带CYP2A6突变个体患肺癌的危险性小于CYP2A6野生型个体。,研究的具体内容,基因突变与易感疾病,研究的具体内容,本实验室测定中国人突变频率%(n=96),频率,药物相关基因和药物代谢,新药（包括进口制剂）

8、在批准上市前必须获取人体的药物代谢动力学数据。但同一个药物剂型口服吸收后，不同受试者的药代动力学参数相差数倍乃至数十倍。巨大个体差异下的真实背景和正真原因？其原因是药物相关基因发生突变所致。,研究的具体内容,药物相关基因和药物代谢,研究的具体内容,药物进入体内的处置过程可分为吸收、分布、代谢和排泄四个部分。每个过程均可对药物产生个体差异，而且变异水平是多层次多位点的，最终得到的实验数据的差异是不同阶段各级变异的综合结果。,药物相关基因和药物代谢,研究的具体内容,细胞色素(CYP450)酶系是肝脏中主要的代谢酶之一。该酶活性存在明显个体差异，因此，引起药代动力学参数的极大差异。当某人缺失CYP4

9、50酶时，为“慢的”或“弱的”药物代谢个体（PMs），有较大的药物中毒的可能性；若某人有高活性或过量的CYP450酶，称为“快速的”或“强的”代谢个体（EMs），这种人对药物治疗可能有抗性。,药物相关基因和药物代谢,研究的具体内容,PMs或EMs的发生率在不同人群、种族中各不相同。其原因是由于CYP基因的遗传多态性形成的，其代谢缺陷通过常染色体遗传。例如CYP2C19可催化一系列药物代谢，如S-美芬妥英、雷贝拉唑、去甲西泮、普萘洛尔、氯胍和三环类抗抑郁药等。美芬妥英在人体代谢过程中呈现出PMs和EMs二态分布，这种二态分布是由于CYP2C19基因的遗传多态性形成的。,药物相关基因和药物代谢,研

10、究的具体内容,大量研究表明，CYP2C19的表型多态性有明显的种族差异，在白种人中，弱代谢者(PMs)发生率仅为1-6%，中国人为18一25%，22.5%的日本人为弱代谢者，韩国人为13%。由CYP2C19代谢的药物在PMs中具有较高的血浆药物浓度，因此，CYP2C19代谢的药物是某些病人产生蓄积和毒性反应的原因之一。,药物相关基因和药物代谢,研究的具体内容,CYP2D6的慢代谢型在白人中为7%，尼日利亚黑人中为8%，中国人为0.7%，日本人为0.5%，而且，相同表型的代谢型其代谢速率也有差异，这都是因为不同的基因突变造成的代谢酶活力变化的结果。,药物相关基因和药物代谢,研究的具体内容,如果我

11、们找到药代动力学数据巨大差异的原因，就有可能避免一系列的连锁错误，包括：受试志愿者选择不当而得到片面的药动学数据；因片面的药动学数据而轻易淘汰了一个很有前途的化合物；因片面的数据而使一个并不合适的化合物上市成为新药。,药物相关基因和药物代谢,研究的具体内容,研究方法发现个体差异大的样本后，筛选候选基因，检索其多态性；重新扩大样本，检测基因型，建立药代动力学检测样本；检测样本的药代动力学参数，并作相关性分析；验证引起药代动力学数据差异的遗传因素，分析多态性规律和频率，并录入数据库。,药物相关基因和药物代谢,研究的具体内容,奥美拉唑野生纯合子(wt/wt)基因型和野生杂合子(wt/m)基因型均为强

12、代谢者(homEMs/hetEMs)，突变纯合子(m/m)基因型为弱代谢者(PMs)。HoEMs、heEMs和PMs组奥美拉唑口服给药3组的模型参数AUC分别为：,HoEMs、heEMs PMs,AUC（ghL-1）1644.6 1759.4 6827.8,Tl/2ke 1.99h 1.45h 2.42h,CL/F 13.5L/h 12.0L/h 3.8L/h,Cmax（gL-1）513.9、566.8 1152.0,奥美拉唑口服给药3组的模型参数,研究的具体内容,药物相关基因和药物代谢,研究的具体内容,奥美拉唑 PM组的曲线下面积(AUC)、峰值浓度(Cmax)、消除半衰期（Tl/2ke）显

13、著高于homEM组和hetEM组(P0.01)，口服清除率（CL/F）则显著低于homEM组和hetEM组(P0.01)。奥美拉唑对PM组的抑酸效果显著优于homEM组和hetEM组。因此，临床使用奥美拉唑时应针对不同基因型给予不同剂量。,药物相关基因和药物代谢,研究的具体内容,兰索拉唑野生纯合子(wt/wt)基因型和野生杂合子(wt/m)基因型均为强代谢者(homEMs/hetEMs);突变纯合子或突变杂合子(m/m)基因型为弱代谢者(PMs)。hoEMs和PMs组兰索拉唑口服给药两组的模型参数为：,HoEMs、PMs,AUC（ghL-1）3.23 11.05,Tl/2ke 1.96 h 4

14、.21h,CL/F 16.55 L/h 3.58L/h,Cmax（mg/L-1）1.10 1.73,兰索拉唑口服给药2组的模型参数,研究的具体内容,研究的具体内容,结果表明:两组受试者反映兰索拉唑消除的代谢参数AUC、Tl/2、CL/F、Cmax均值间差异有显著性(P0.05);表现为hoEMs个体对兰索拉唑代谢能力强，其消除半衰期（Tl/2ke）、口服清除率（CL/F）分别是PMs个体的2倍和5倍左右.,PMs个体具有较高的血浆药物浓度，弱代谢型较强代谢型个体对兰索拉唑的消除明显减慢。提示:对PMs患者应减少给药剂量就可获得与homEMs个体相同的疗效，同时减小药物的副作用。只需半量兰索拉唑

15、(15mg/d)即可达到与30mg/d(临床推荐剂量)相当的十二指溃疡愈合率。,研究的具体内容,药物相关基因检测和药物不良反应,据世界卫生组织调查，住院病人因用药不当引起的不良反应发生率为10%20%，其中5%造成死亡。我国老年病人药物不良反应发生率高达27%。全世界约1/3死亡病例的死因不是疾病本身，而是不合理用药。其原因是药物相关基因发生突变所至。,研究的具体内容,研究的具体内容,药物相关基因检测和药物不良反应研究方法,检测药物不良反应患者的药物相关基因，建立药物不良反应易感基因（药物相关代谢酶、转运体和受体基因多态性）数据库；统计分析携带药物不良反应易感基因对某些药物产生不良反应的发生频

16、率;通过对编码这些药物相关代谢酶、转运体和受体基因多态性进行的研究，从根本上阐明药物不良反应发生的原因，给临床以合理用药的依据。,CYP2D6的基因突变造成了去甲替林代谢的差别，约90%的抑郁症病人每天服用75150mg，可以达到治疗血药浓度。对于PM者，每天服用75mg，血药浓度可达1300nmol/l，出现头晕、疲劳、轻微迷糊等不良反应的症状。UM者则相反，服用常规剂量的去甲替林，血药浓度非常低，每天需服用300500mg或更大剂量才能获得同样治疗效果。,研究的具体内容,药物代谢酶与不良反应,药物转运体的基因差别也会导致严重不良反应。MDR-1基因的多态性就决定了不同的个体的P-糖蛋白具有

17、不同的转运能力，所以用药后，将出现个体用药差异。口服单剂量地高辛后，MDR-1基因的突变型纯合子血药浓度高出4倍，极易出现不良反应。,研究的具体内容,药物转运体与不良反应,抗高血压药物中的受体阻断药（如美托洛尔、卡维地洛等）作用于受体，如果受体为突变型，受体对药物的敏感性增高，就容易出现不良反应。H1受体阻滞剂如特非那丁和阿司咪唑引发室性心律失常而猝死。5-HT1受体124位的变化对舒巴坦(一种治疗偏头痛的药物)的亲和力增加2倍，导致药物的不良反应，使部分病人可以出现冠状动脉痉挛。,研究的具体内容,药物受体与不良反应,以上思路已在最新的美国FDA关于新药研究政策中有所体现，不久将可能成为新药开

18、发中的一个必要的研究项目。,研究的具体内容,药物相关基因检测平台,生物信息情报平台（临床病例搜集、血液样本建库、SNP搜集、文献支持系统等）,基因检测平台（基因芯片杂交扫描系统、基因测序系统、凝胶电泳系统等）,药物分析平台（液质联用色谱系统、紫外/荧光监测系统、体外酶活力检测系统等）,research,采用的技术和方法,采用的技术路线,采用的技术和方法,预期结果,建立药物相关基因检测技术平台，开展治疗药物相关基因检测，如高血药物、神精经神药物和消化药物等，从根本上解决“千人一药，千人一量”的不合理给药方式。收集发生药物不良反应个体的基因，对药物相关代谢酶和受体的基因（主要是突变基因）进行检测和研究，建立相关基因数据库。研究分析药物不良反应与基因变异的关系，为合理用药提供理论支持。,预期结果,在药代动力学研究的过程中对动力学参数出现的巨大差异的个体进行相关基因测定与研究，并建立数据库。该项目，可以从根本上提高医疗机构的合理化用药水平，减少或避免药物不良反应，提高医疗质量。能有效的促进合理用药，使我军的合理用药工作走在全国甚至世界领先水平。,请领导专家批评指正,