1、華法林藥物遺傳學基因華法林藥物遺傳學基因CYP2C9和和VKORC1與個體化給藥與個體化給藥楊小英楊小英寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院寧夏醫(yī)科大學總醫(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，準確識別高危患者是進行干預的前提。 -美國心臟病學雜志，2011 “我知道每個患者都不一樣，而且需要個體化治療，但我更需要知道他們有何不一樣，如何根據(jù)這些不一樣來實現(xiàn)個體化治療。” -一位中國臨床醫(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，嚴重危害患者生命生活質量； 醫(yī)生依據(jù)臨床試

2、驗報告預測毒性發(fā)生-病例有限病例有限； 典型人群，難以預測罕見毒性反應-數(shù)據(jù)失真數(shù)據(jù)失真； 措施只針對已發(fā)生的毒性反應-措施被動、滯后措施被動、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 標準治療方案產(chǎn)生無效治療和毒性治療，即部分人群標準劑量高于或低于產(chǎn)生最大或最優(yōu)效應的劑量； 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)驗基礎之上； 未提醒、指導或采取針對性預防措施；未實現(xiàn)、實施個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個體差異藥物反應個體差異基因多態(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的個體因素未充分考慮決定藥物效應的個體因素基因突變導致藥物濃度的差異基因突變導致藥物濃度的差異藥物作用受藥物代謝、轉運、靶點多態(tài)性控制藥物作用受藥物代謝、轉運、靶點多態(tài)性控制藥代動力學藥代動力學藥效動力學藥效動力學藥物療效和毒性的個體差異藥物療效和毒性的個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) )藥物靶點藥物靶點藥物轉運體藥物轉運體藥物代謝酶藥物代謝酶藥物代謝酶基因多態(tài)性 細胞色素細胞色素P450P450酶酶(CYP)(CYP)根據(jù)

4、酶活性強弱將根據(jù)酶活性強弱將CYP CYP 分為超強、強、中等及弱代謝型分為超強、強、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%的的相代謝反應由相代謝反應由CYPCYP催化催化, , 有報道的由于基因多態(tài)性引起的不有報道的由于基因多態(tài)性引起的不良反應中良反應中, , 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個個CYPCYP基因和基因和2424個假基因個假基因, , 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。藥物轉運基因多態(tài)性藥物轉運基因多態(tài)性l 藥物進入體內方式除被動擴散外，細胞的主動藥物進入體內方式除被動擴散外，細胞的主動轉運發(fā)揮著非常重要的作用。某些藥物通過細轉運發(fā)揮著非常重要的作用。某些藥物通過細胞必須經(jīng)過膜載體的轉運，這種作用在腸道吸胞必須經(jīng)過膜載體的轉運，這種作用在腸道吸收過程中有著重要的意義。藥物的進一步轉運，收過程中有著重要的意義。藥物的進一步轉運，如重新分泌至腸道、膽汁或尿液，進入腦內和如重新分泌至腸道、膽汁或尿液，進入腦內和睪丸，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、腫瘤細胞及感染微生物組織中也與主動轉運有著密細胞及感染微生物組織中也與主動轉運有著密切的關系。切的關系。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，可從細胞內向外泵出某些藥物或其代謝物，這從細胞內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、理學效大多數(shù)藥物作用于藥物靶蛋白，使其產(chǎn)生藥理學效應，如受體、酶或涉及信號轉導、細胞周期調控或其應，如受體、酶或涉及信號轉導、細胞周期調控或其他細胞功能的蛋白質。許多編碼藥物靶蛋白的基因具他細胞功能的蛋白質。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)性對于藥物作用可有多態(tài)性。藥物靶蛋白的基因多態(tài)性對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。異能影響藥物效應。l阿片類藥物的主要作用位點阿片類藥物的主要作用位點 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位點具有多

8、態(tài)性，其變異的發(fā)生位點具有多態(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突變后的阿片受體蛋白對-內啡肽的結合能力比天內啡肽的結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，受體基因調節(jié)部位的多態(tài)性對于應激、疼身突變外，受體基因調節(jié)部位的多態(tài)性對于應激、疼痛的耐受以及對藥物的成癮性等方面均具有重要作用。痛的耐受以及對藥物的成癮性等方面均具有重要作用。 生物標記生物標記檢測檢測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(抗逆轉錄病抗逆轉錄病毒藥毒藥) 2EGFR 表達等表達等1Panitumab （EGFR單抗）、吉非替尼單抗）、吉非替尼（大腸癌）（大腸癌）3Her2/neu 過表達過表達1西妥昔單抗西妥昔單抗4費城染色體陽性反應等費城染色體陽性反應等1達沙替尼達沙替尼 b FDAFDA批準藥品說明書中的遺傳變異批準藥品說明書中的遺傳變異要求檢測要求檢測推薦檢測推薦檢測有報告有報告生物標記生物標記檢檢測測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批準藥品說明書中的遺傳變異批準藥品說明書中的遺傳變異2*. 在危險人群中檢測在危險人群中檢測華法林（華法林（Warfarin）抗凝機制）抗凝機制 雙香豆素類抗凝藥；口服，長期服用 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 可用于治療和預防

11、： 心房顫動（心率紊亂） 中風 心臟病發(fā)作 深靜脈血栓（DVT）或肺動脈栓塞 心臟瓣膜疾病或更換。運用華法林抗凝治療的同時，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。據(jù)估計，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特點是其穩(wěn)定劑量在不同種族間及個體間存在著較大差異。與歐洲人相比，中國人對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，而不同個體間穩(wěn)定劑量的差異可達20倍以上。華法林的藥動學華法林的藥動學 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酶活性下降會導致華法林在體內的清除減慢。華法林的藥效學華法林的藥效學 通過抑制維生素K在肝臟細胞內合成凝血因子F2、F7、F9、F10，從而發(fā)揮抗凝作用。 體內環(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基因突變導致其對華法林的敏感性發(fā)生變化。基因檢測指導個體化用藥基因檢測指導個體化用藥 2007年8月16日，美國FDA批準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明人的遺傳差異可能影響其對該藥物的反應。基因檢測指導個

13、體化用藥基因檢測指導個體化用藥 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)被認為與小劑量華法林引起較高的出血多態(tài)性已經(jīng)被認為與小劑量華法林引起較高的出血并發(fā)癥的發(fā)生率相關并發(fā)癥的發(fā)生率相關11。 VKORC1:VKORC1:華法林的作用靶點，華法林的作用靶點，VKORC1VKORC1的基因多態(tài)性的基因多態(tài)性已顯示出對華法林的治療效果有很大影已顯示出對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 華法林體內代謝的關鍵酶 CYP2C9占P450酶總量的20%，僅次于CYP3A。 基因全長55kb，含9個外顯子和8個內含子。 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、酶復合體 1，基因全長約11kb，有3個外顯子，2個內含子。 VKORC1*2為亞洲人中的主要單倍體。SNP包括：內含子1173CT和5上游區(qū)的-1639GA目前研究已經(jīng)證實-1639GA和1173CT兩個位點是完全連鎖的 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 如何調整劑量？如何調整劑量？ 基因型預測起始劑量基因型預測起始劑量 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)學模型預測起始劑量綜合數(shù)學模型預測起始劑量 國際華法林藥物基因組學聯(lián)合會（The International Warfarin Pharmaeogenetics Consortium）通過大量數(shù)據(jù)，制訂了華法林的劑量運算法，它明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的固定劑量方案。 聯(lián)合會由4大洲9個國家的21個研究組組成 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改進后的綜合數(shù)學模型預測起始劑量改進后的綜合數(shù)學模型預測起始劑量 http:/www.WarfarinD將來模式將來模式 CYP2C9、VKORC1