药物基因组学与个体化给药
一、药物的疗效与不良反应因人而异
众所周知，不同患者对药物的疗效与不良反应不一样。研究表明，以选择性环氧化酶-2抑制剂为代表的新型抗炎镇痛药的疗效仅为80%，抗抑郁药的有效率为62%，抗哮喘药和抗心律失常药的有效率分别为60%，抗糖尿病药的有效率为57%，抗急性偏头痛药的有效率为52%，预防偏头痛药的有效率为50%，抗HCV药的有效率为47%，抗尿失禁药的有效率为40%，抗阿茨海默症药的有效率仅为30%，而抗肿瘤药的有效率更低，仅为25%；同时，各种药物不良反应的发生率也相差很大，有的人仅仅接触极微量青霉素即发生过敏反应性休克，有的甚至死亡，而更多的人则无不良反应。此外，更多的现象是同一剂量，有些人表现为无效，有的人甚至中毒。反之，如欲达有效治疗作用，不同人群服用华法林的剂量可相差20倍！
而接受同一剂量时的血药浓度则可相差30~50倍！
[1]众所周知，有许多因素可以影响到患者对药物的反应。内在因素诸如年龄、性别、种族/民族、心理状态、疾病、脏器功能不全以及其他生理学变化，如妊娠、哺乳等；外源性因素如吸烟、饮食、并用药物等亦可。此外，由基因编码的各种药物代谢酶、转运体、受体、离子通道等的多态变异性与其他因素如并用药物或疾病状态间的相互作用，均可显著影响到
个体患者用药后的利/弊比。如Phillips等[2]，早在2001年就对1995~2000年发表的18个
药物不良反应的研究和1997年1月至2000年8月发表的22个药物不良反应与药物代谢酶等位基因变异间关系的研究，进行了系统评价。发现在美国临床应用最多的、分属19个系统、55个类别的200个药物中，发生不良反应最多的有27个药物，其中16个(59%)所致不良反应与至少一种药酶的基因变异相关；此外，还分析鉴定出22种药酶、约250个等位基因参与了上述药物不良反应。可见，当应用基因组学的理论来处理上述问题时，即可实现真正意义的“量体裁衣”式的个体化给药，即予以“适当的患者，适当的药物，适当的剂量和适当的时间”，才能充分发挥药物的效应，减少不良反应及降低医疗费用。换言之，基因组学是实现个体化给药的核心支柱。 二、药物基因组学(Pharmacogenomics,PGx)的概念 首先要弄清楚什么是基因组(Genome)？基因组系指生物体内全部DNA的集成，或基因彼此间的巧妙组合，即称为人体基因组。那什么是药物基因组学呢？为加深理解其涵义，这里列举了多个诠释：美国FDA2006年10月25日发表的《药物基因组学的命名》，对PGx的定义
是“研究DNA和RNA特征的变异与药物反应相关性的科学”[3]。较为简单的定义是“研究一个
大的基因集成，乃至整个基因组的变异与药物作用不定之间的相关性”，或“药物(药理学)与基因组相结合的科学”，即称为药物基因组学；另也可以说是“基因功能学与分子药理学
有机结合的科学”[4]，
或是“以药物效应及安全性为目标，研究各种基因的突变与其相关性”。更为具体的诠释药物基因组学是“研究完整基因，包括基因特性、基因表达及基因功能在药物效应个体差异中的作用”。总而言之，就是从基因组水平出发，研究基因序列的多态性与药物效应多样性之间的关系，其宗旨是因人而异用药，以求获得最佳疗效和最少不良反应。它聚焦在多个基因的作用，强调个体化，因人制宜；而药物基因学(Pharmacogenetics，PGt)则是聚焦在单个基因。它是药物基因组学的子集(subset)，其定义是“研究基因(DNA序列)
的变异或单个基因对个体间药物反应差异的科学”[3]，经典病例如极少数人因基因变异而缺
乏葡萄糖6磷酸脱氢酶，当服用抗疟药伯氨喹或蚕豆时即发生溶血性贫血。因实际工作中常
将PGx与PGt交替使用,故可将药物基因组学与药物基因学的缩写词同用为PGx [5]。
药物基因组学是确定个体遗传基因差异，对药物效应的影响，它是在人类基因组计划完
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成后衍生的一门新型科学，未来对实现个体化治疗有很大的助益。如药物基因组学可为患者的选药决策提供更多信息，使之更好地进行靶向治疗、降低不良反应以及对疾病的早期干预成为可能，从而获得药物经济学的最佳效益/成本比。更为可贵的是，制药企业应用PGx理论，使开发新药有了具体而又明确的方向，不仅可大大加快开发新药的速度，而且还可节约大量资金，如过去开发一个新药平均需时15年，耗资8亿8千万美金，但从2001年起，应用基因组学技术后，仅需时2年，耗资3亿美金即可[6]。PGx为21世纪实现真正意义的个体化给药—从One size(or dose)fits all到Is this drug(dose)for you?打下了坚实的科学基础。体内外许多因素可使基因表达变异或失活，直接影响到人体的生理病理，药物的药理或治疗效果，尤其使药物的代谢显示出巨大的个体差异，而检测和评价这些差异的最佳指标就是一系列生物标记物(Biomarke)。基因组生物标记物的定义是；一种用于测定DNA或RNA特征以显示正常生理过程，病理过程，及/或对治疗或其他干预反应的指示物[3，7]，如以CYP450为代表的、众多的药物代谢酶(下简称药酶)，转运体(Transporters)，受体(Receptors)等。目前已确证可作为生物标记物(Valid Biomarke)的有CYP3A4，2C9，2C19，2D6，NAT2(N-乙酰基转移酶2)，UGT1A1(尿核苷二磷酸葡萄糖苷酰转移酶)，TPMT(硫嘌呤甲基转移酶)等等；转运体如P-糖蛋白(P-glycoprotein ，P-gp)，有机阴离子转运体(Organic anion transporter ，OAT)，有机阴离子转运多肽(Organic anion transporting polypeptide，OATP) ，有机阳离子转运体(Organic cation transporter，OCT) ，多药耐药辅助蛋白(Multidrug resistance-associated proteins，MRP)，乳腺癌耐药蛋白(Breast cancer resistant protein，BCRP) ；离子通道如钠通道以及受体中的β-肾上腺素能受体，血管紧张素Ⅱ受体，5-HT2A受体，人体白细胞抗原(HLA)等等。它们的变异均会直接显著影响到药物的药效学/药动学。为此，FDA要求企业在涉及上述药品的说明书中加以阐述或要求检测相关标记物[8]。
三、药物代谢机制与基因多态性 1.药物代谢机制 所有进入机体的药物均主要在肝脏(次为小肠)经过Ⅰ相反应(氧化还原、水解反应)和/或Ⅱ相反应(结合反应)代谢降解。Ⅰ相反应的形式有多种，包括脂肪酸化合物氧化，芳香族化合物羟化，磺氧化，N-氧化或N-羟化，N/O/S-去烷基化，去卤素化以及氧化或还原。Ⅰ相
反应的结果分别为代谢物失活；代谢物与母体等效，如氟伏沙明→去甲氟伏沙明；代谢物增效，如氯沙坦→E-3174；代谢物毒性增加，如对乙酰氨基酚→N-乙酰基苯醌亚胺(NAPQI)；以及前体药物转变为活性型，如可待因→吗啡。Ⅱ相反应的结果，主要是将非极性代谢物与甲基、乙酰基、磺基、葡萄糖醛酸以及谷胱甘肽等结合后，转变为极性代谢物而易从肾脏排泄。大多数药物是先经Ⅰ相反应再经Ⅱ相反应后消除，少数药物只经过Ⅰ相反应或Ⅱ相反应
后消除[9]。最终由非极性化合物转变为极性化合物排出体外。参与Ⅰ相反应最重要的酶是细胞色素氧化酶(CYP450)，这是一个超家族药酶，迄今已知人体有57个家族，17个亚族，约221种酶。其他还有环氧化酶、脂肪酶、水解酶、乙醇(醛)脱氢酶、氨基氧化酶等；Ⅱ相反应有N-乙酰基转移酶2(NAT2)、尿核苷二磷酸葡萄糖苷酰转移酶(UGT1A1)、硫嘌呤甲基转移酶(TPMT)、甲基转移酶、磺基转移酶、葡萄糖醛酸转移酶、谷胱甘肽转移酶等。因CYP450酶系既多又重要，故常将其作为所有酶系的代表而简称为药酶。
2.药酶催化强度的比较
参与Ⅰ相和/或Ⅱ相反应的全部药酶，在肝脏的分布与其功能并非完全呈正相关，如按重量比，CYP 3A 4在肝脏中约占29%，在全部药酶中发挥其功能占了34%，即临床常用药的45%~60%均为其所代谢；而CYP 2D 6虽在肝脏中仅占1%，但在全部药酶中发挥作用占了14%，可见此酶极为重要，许多作用于神经系统和心血管系统的药物均为此酶所代谢。此外，每种药中国执业药师协会w w w .c l p o n l i n e .c n
酶催化能力的变异程度也不尽相同，如最常见的CYP3A4在不同人群中，其代谢能力可相差20~90倍，CYP1A2可相差约40倍，CYP2E1仅相差20倍，而CYP2D6可相差高达>1000倍。无可置疑，代谢能力越强的药酶，对代谢性药物相互作用的影响越大，临床后果也越严重。 3、等位基因(Alleles)的概念 已知每一段具有专一遗传性状和功能的DNA 称为基因。一对染色体中两条染色单体上相同位置的DNA 片段，就是一对等位基因。故等位基因可定义为“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”；或定义为“一对相同基因中的一个来自亲代基因的序列改变”(Alternate sequences of the same gene， 1 inherited from each parent.)。为与原正常基因相区别，即在该基因左上角加一“*”号表示，如CYP2D6，其等位基因为CYP2D6*9。一般而言，等位基因所编码表达的药酶，除少数功能正常外，绝大多数的功能均被减弱或缺失。如在一个群体内，某些人的同源染色体的某个相同座位上的等位基因(因多次遗传拷贝或自我复制)超过2个以上，甚至有几十个基因时，就称为复等位基因(Multiple alleles)。简言之，同一基因中的不同变异称为复等位基因。迄今等位基因最多的是CYP2D6s，它有100多个，包括功能正常的CYP2D6*1、*2、*33、*35；功能降低的CYP2D6*9、*10、*17、*36、*41；功能增强的CYP2D6*1ⅹN、*2ⅹN、*35ⅹN，N= *1、*2、*33 、*41；(均为复等位基因)以及功能全无的CYP2D6*3 、* 4、 *5 、*6 、* 7、 *8、 *11 、*12 、*13、 *14 、*15 *、 *16、 *18、 *19 、*20 、*21 、*38、 *40、 * 42、 *43 、* 44等。其次是CYP2C9，它有30多个等位基因。 4.何谓基因多态性 基因DNA 序列的变异可使其编码的药酶缺失，表达与活性的增加或降低。药物基因组学的核心是药物反应(药酶)的遗传多态性，遗传多态性是药物基因组学的分子基础，即单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms， SNPs，念SniP)是药物基因组学的标志之一。药物遗传多态性表现为药物代谢酶的多态性(当然还有许多候补基因如药物转运体、受体、离子通道以及作用靶位的多态性)，在个体之间的这种SNPs 差异大约是1%到0.1%，故只要单基因变异在人群中发生率>1%，即可称为遗传多态性。它们的存在使变异等位基因之间有可能产生纯合子，杂合子等多种遗传多态性的形式：如由2个野生型(Wild-type，功能正常)或1个功能正常、1个部分正常的CYP2D6等位基因编码的“正常型”CYP450，前者可称为纯合子广泛(快)代谢型药酶(Homozygous extensive metabolizers; homozygous EM)，
后者称为杂合子快代谢型药酶，二者均可简称快代谢型，为正常人所具有，约占人群的75%~85%，这类人群在标准剂量时即有较好的反应；由1个野生型和1个变异型等位基因；或1个有活性、1个无活牲；或1个无活性，1个有部分活性的CYP2D6编码的CYPP450，功能稍欠完整或略有减弱，即为中间型代谢药酶(Intermediate metabolizers;IM)，又称杂合子代谢型药酶(Heterozygous metabolizers)，在人群中占30%~50%，这类人群在略低于平均标准剂量下，即可获最佳疗效，从临床意义看， 因IM 与EM 所致影响差别不大，故现在多将此合二为一；由2个变异型等位基因(Variant alleles，功能减弱或缺失)编码的“无活性或缺失的”CYP450，即称为纯合子慢代谢型药酶(Poor metabolizers;PM)；简称慢代谢型，约占人群的5%~10%。这类人群因代谢受阻，药物易蓄积体内而中毒，故必须适当减量。如由至少3个或更多、甚至几十个功能正常的野生型等位基因，通过一次复制或多次复制而成的基因，当然其所编码的CYP450功能极强，故称为超速代谢型药酶（Ultrarapid metabolizers， UM)，简称超快代谢型，在人群中占5%~10%。这类人群如仍给予标准剂量，则不能获得应有的效果，必须适当增加剂量。在PM 中，CYP2D6约占10%，2C9约占4%，2C19约占3%~21%;在IM 中，CYP2D6约占35%，2C9约占38%，2C19约占24%~36%;在EM 中，CYP2D6约占48%，2C9约占58%，2C19约占79%~97%；在UM 中CYP2D6约占7%，2C9与2C19暂无资料。
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图1. 基因多态性对剂量效应的影响 A： PM B：IM C：EM D：UM 图1所示，不同人群因药酶的多态性不同，即使在同一标准治疗剂量下，也会出现显著不同的效果，对于EM 和IM 者而言，其血药浓度无疑是在正常治疗范围内;然对PM 者而言，已经达到中毒范围，而对于UM 者而言，则仍处于无效范围内。由此可见，临床实施个体化给药所关注的对象，主要是那些PM 或UM 的患者。
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图2. 不同基因多态性对新型抗抑郁药给予剂量的影响
图2所示，临床常用的新型抗抑郁药，即5羟色胺重摄取抑制剂(SSRIs)在不同人群中应给剂量是完全不同的，以帕罗西汀为例，PM 与UM 患者的剂量相差52%，足见个体化给药的重要性。
四、药酶的诱导剂与抑制剂
1.药酶诱导剂
可诱导药酶数量或质量提高,活性增强,从而使其它药物或本身代谢加速，导致药效减弱的药物，称为药酶诱导剂；此反应称为酶促作用。酶促作用的特点是过程缓慢、复杂，难以预测;
2.药酶抑制剂
可抑制或减弱药酶活性,从而减慢并用药物的代谢、导致药效增强或不良反应增多的药物，称为药酶抑制剂；此反应称为酶抑作用。酶抑作用特点是立竿见影,过程迅速、简单,较易预测和防止。
3.药酶代谢的特点
一种药物可以是一种药酶的底物，也可以是多种药酶的底物；一种药酶可以代谢多种药物；一种药物既可以是某一药酶的底物，也可以是该药酶的诱导剂，如利福平、乙醇等。有些还可发生自身诱导(Autoinduction)而加快代谢，易发生耐受性，需增加剂量；反之，一种药物既可以是某一药酶的底物，也可以是该药酶的抑制剂，有些还可发生自身抑制(Autoinhibition)从而发生非线性动力学特点,最常见的是帕罗西汀、氟西汀、氟伏沙明及红霉素，需减少剂量；值得强调的是，不论是自身诱导还是自身抑制,都是药物的代谢物所起作用而不是其母体，例如帕罗西汀是CYP2D6的底物，去甲帕罗西汀则是CYP2D6的诱导剂。红霉素是CYP3A4的底物，而去甲红霉素则是CYP3A4的抑制剂。此外，个别药物可以是某药酶的抑制剂，但却不是该药酶的底物，如奎尼丁，是一重要的CYP2D6的抑制剂,但却是CYP3A4的底物。
4.临床常见CYP450的底物、抑制剂和诱导剂
表1 临床有意义的CYP450及其底物,抑制剂和诱导剂 CYP 底 物 抑制剂 诱导剂 1A2 茶碱、咖啡因、氯氮平 胺碘酮、西咪替丁、环丙沙星、
氟伏沙明、美西律、普罗帕酮、齐留通、阿昔洛韦、法莫替丁、诺氟沙星、维拉帕米
卡马西平、苯巴比妥
利福平、吸烟
2C9 卡维地洛、塞来昔布、格列吡
嗪、华法林、布洛芬、厄贝沙
坦、氯沙坦 胺碘酮、氟康唑、氧雄龙、氟西汀、磺吡酮、甲硝唑、利妥那韦、复方新诺明 卡马西平、苯巴比妥、苯妥英钠、利福平
2C19 奥美拉唑、兰索拉唑、潘托拉
唑、埃索拉唑、苯巴比妥、苯
妥英钠
奥美拉唑、氟伏沙明、利妥那韦、异烟肼 卡马西平、苯妥英钠、利福平 2D6 阿咪替林、卡维地洛、可待因、
多萘哌齐、氟哌啶醇、美托洛
尔、帕罗西汀、氟西汀、阿托
莫西汀、曲马多、利培酮、右
美沙芬
氟西汀、帕罗西汀、胺碘酮、西咪替丁、苯海拉明、奎尼丁、杜洛西汀、利妥那韦、特比奈芬、舍曲林 地塞米松、利福平
3A4/3A5 阿普唑仑、氨氯地平、左氨氯红霉素、克拉霉素、地尔硫卓、卡马西平、苯巴比妥、中国执业药师协会w w w .c l p o n l i n e .c n
地平、阿托伐他丁、环孢素、
地西泮、雌二醇、辛伐他汀、
西地那非、维拉帕米、左吡坦葡萄柚汁、伊曲康唑、氟康唑、萘法唑酮、酮康唑、阿扎那韦、利妥那韦、茚地那韦、沙喹那
韦、维拉帕米、泰利霉素、阿
普那韦、呋山那韦、阿瑞匹坦、
西咪替丁
苯妥英钠、利福平、圣约翰草 2C8 胺碘酮、吡格列酮、罗格列酮、
瑞格列奈、维甲酸、紫杉醇 克霉唑、吉非贝齐、酮康唑、孟鲁司特、扎鲁司特、甲氧苄
啶、莫米松 地塞米松、利福平 苯巴比妥
5.CYP3A4/5抑制剂的分类 表2 CYP3A4/5抑制剂的分类 强效抑制剂 中效抑制剂 弱效抑制剂 使AUC 增加≥5倍 使AUC 增加≥2倍但<5倍 使AUC 增加≥1.25倍但<2倍 阿扎那韦、克拉霉素、泰利霉素、茚地那韦、沙喹那韦、伊曲康唑、酮康唑、萘法唑酮 阿普那韦、呋山那韦、阿瑞匹坦、地尔硫卓、氟康唑、葡萄柚汁、红霉素、维拉帕米 西咪替丁
6.其他CYP450抑制剂的分类 表3 其他CYP450抑制剂的分类 强效CYP1A2抑制剂 中效CYP1A2抑制剂 弱效CYP1A2抑制剂 氟伏沙明 环丙沙星、美西律、 普罗帕酮、齐留通 阿昔洛韦、西咪替丁、法莫替丁、诺氟沙星、维拉帕米 强效CYP2C8抑制剂 中效CYP2C8抑制剂 弱效CYP2C8抑制剂 吉非贝齐 孟鲁司特、扎鲁司特 甲氧苄啶 强效CYP2C9抑制剂 中效CYP2C9抑制剂 弱效CYP2C9抑制剂 胺碘酮、氟康唑、氧雄龙 磺吡酮 中效CYP2C19抑制剂 弱效CYP2C19抑制剂 奥美拉唑
强效CYP2D6抑制剂 中效CYP2D6抑制剂 弱效CYP2D6抑制剂
氟西汀、帕罗西汀、奎尼丁 杜洛西汀、特比奈芬
胺碘酮、舍曲林 五、药酶基因多态性在临床的重要性
欲实现临床真正意义上的个体化给药，就必须高度关注人群中的UM 和PM 型的患者，同时还要了解在并用药时哪些是低治疗指数的药物。因低治疗指数的药物如地高辛、华法林等，一旦发生在基因多态性的患者，其后果更加严重，因其血药浓度的轻微变化，就会招致药效与不良反应的巨大改变！
第一次证实药物代谢酶的基因多态性，对临床治疗的影响是1960年异烟肼的乙酰化，具有NAT-2PM患者多发生肝毒性；第一次强有力的支持药物反应与CYP 450基因多态性密切相关的是20年后，1997年证实的地贝奎林的慢羟基化人群的存在；第一次认识到基因多态性与严重不良反应的关系，是1979年发现丁基胆碱酯酶的PM者，在麻醉中使用肌松剂琥珀酰胆
碱致呼吸麻痹死亡的惨痛事件[12]！
早在2003年11月3日，FDA 就预见到药物基因学的重要性并及时发表公告，要求企业、科研单位将药物基因组学的论据作为开发新药和指导临床合理用药的指南：①将为特殊人群用药的利/弊提供更大的自信，为患者实现“Fine-tuning ”个体化治疗；②药物基因组学
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将大大促进个体化治疗的发展，最大限度地发挥药物的有效性和安全性； ③药物基因组学将有助于捕捉到那些罕见而又严重的不良反应；④药物基因组学最突出的进展就是药物代谢领域，FDA 将其用于药物的评价；⑤药物基因组学必将顺利地整合到新药开发过程之中，从而大大提高成功率。 基因多态性对药物作用的影响极大，研究发现，每15个白人或黑人中就有1个人对标准剂量的β阻滞剂如美托洛尔产生剧烈反应，而对镇痛剂曲马多则无效，其原因是个体的CYP 450代谢酶发生基因多态性所致。如7%的白人和2%~7%的黑人的CYP2D6代谢酶为PM型(其遗传基因是由2个变异型等位基因组成，其表型酶基本无活性)；另还有20%黄种人的CYP 2C 19代谢酶为PM型。 由于不断有报告或报导因基因多态性而发生严重ADR，有些甚至致死，为此，FDA 根据目前收集的资料，确定并要求企业在说明书中添加有关药物基因组学与药物相互作用信息20余种，主要有:硫唑嘌呤和6-巯嘌呤、华法林、卡马西平、托莫西汀、伊立替康、苯妥英、伏立康唑、他莫昔芬以及可待因(哺乳期妇女用)等。 CYP2D6为一低容量高亲和力药酶(注：CYP3A4，CYP1A2为高容量低亲和力药酶)，在较低浓度时即可发挥催化代谢作用。其在肝脏的含量虽仅约占1%，但它在全部酶系发挥作用中却占了14%，可代谢临床常用药物的25%。其底物多系高亲脂性盐基，包括β受体阻滞剂、抗抑郁药、抗精神病药、抗心律失常药以及阿片类镇痛剂。CYP2D6在欧洲白人的7%~10%，中国人、日本人和韩国人的1%为PM者，因为他们携带的基因是无功能的CYP2D6*3、CYP2D6*4和CYP2D6*5等位基因，其中2D6*4最为多见，约占PM人群的21%。众所周知，抗抑郁药的不良反应较多，尤其是住院患者。据Rau等回顾性研究报告，其中29%是因为患者为CYP2D6的PM型，而在无效的患者中19%为UM型[14]。以下介绍几种既是CYP2D6底物，又是治疗指数较低的药物，值得临床高度关注。 1.5-羟色胺重摄入抑制剂(SSRIs) [13]氟西汀：为一手性药物，即有R 型和S 型，二者均有抑制5-羟色胺重摄入作用，但以S 型为主，R 型只占1/20。S 型主经(60%)CYP2D6代谢为S-去甲氟西汀，CYP3A4参加部分；R 型的代谢除CYP2D6外，还有CYP2C9参与。当口服20mg 时，PM 者的AUC 是EM 者的0.5~3.9倍;如口服60mg，对PM 者而言，S 型与R 型去甲氟西汀的平均AUC 分别高于EM 的11.5倍和2.4倍。其结果可想而知。
帕罗西汀：主由(80%)CYP2D6代谢，还有其他酶参与。当口服30mg 时，PM 者的AUC 高于EM 者7倍，如长期应用则仅高出1.7倍；另一报告口服30mg、12小时后，PM 者的AUC 高于EM 者3.3倍;另一报告以稳态谷浓度为指标，杂合子EM 者高于纯合子EM 者2倍。 氟伏沙明：主由CYP1A2代谢，还有CYP2D6,2C19参与，单剂量研究报告，PM 者的AUC 高于EM 者1.3倍；而另一些报告则认为二者区别不大。
文拉法辛：为多途径代谢，CYP2D6部分参与， PM 者与EM 者的母体与代谢物的比例差异较大，提示该药受基因多态性影响较小，但由 CYP2D6代谢的R-型文拉法辛，抑制去甲肾上腺素(NA)重摄入的作用较S-型文拉法辛显著更强，提示PM 者因重摄入5-HT 和NA 作用增强而有可能引发严重心脏毒性的风险。
2.抗精神病药
此类药物的特点是，具有中至高的治疗指数，极高的脂溶性，以及高清除率和代谢排泄率。一项较小样本(100例)的研究表明，门诊精神病人服用氟哌啶醇、奋乃静、利培酮及TCAs，结果，CYP2D6PM 者与UM 者相比，不良反应呈显著增加趋势，且效/价比也较高。另一项应用传统抗帕金森症药物与迟发性缓动症相关性的Meta 分析表明，PM 者的不良反应发生率是EM 者的1.4倍。
氯丙嗪：为典型的第一代抗精神病药，约50%经代谢，其代谢物较多，主要为7-羟氯丙
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嗪。韩国一项研究表明，杂合子CYP2D6*10者较纯合子者的氯丙嗪的AUC 分别高约1.7倍和1.3倍，但无统计学意义。 氟哌啶醇：主要由CYP2D6和CYP3A4代谢，代谢物很复杂。一项单剂量研究显示，给予氟哌啶醇后10~72小时检测，EM 者比PM 者的清除率高2倍，平均血药浓度降低2~4倍。但中国人(18例)服用氟哌啶醇10mg/day，未见CYP2D6与抗精神病药疗效之间有相关性；而8例白种人应用贮存型氟哌啶醇后，其中PM 者的氟哌啶醇的血浓度最高。 奋乃静：主要经CYP2D6代谢为N-去烷基奋乃静，奋乃静砜化合物及7-羟奋乃静，体内外试验表明，单剂量口服后，PM 者较EM 者的AUC 高约4倍。相似的研究显示，PM 者平均AUC 高约2倍，清除率降低约3倍。如与强效CYP2D6抑制剂帕罗西汀同用，EM 者的AUC 增加7倍，显著增加中枢神经系统的不良反应。另一组老年痴呆患者给予奋乃静0.005~0.1mg/kg/day，结果EM 者(40例)与PM 者(5例)的疗效无显著区别，但不良反应(主要是锥体外症状和镇静作用)却明显更多。 利培酮：此药系非典型抗精神病药，主要经CYP2D6代谢，次为CYP3A4，主要代谢产物是具有活性的9-羟利培酮，然后再进一步代谢为N-去烷基利培酮；利培酮与9-羟利培酮的比例在EM 者<1， 而在PM 者>1。一项较大型(500例)研究表明，PM 者发生中至严重不良反应的风险是EM 者的3倍，但在所有病例中，PM 者较少，只占16%，其中还有9%因发生中毒反应而停药。结果，有力提示基因—浓度间相关的重要性。
六、典型病例 例1：男性患者，62岁，诊断：慢性淋巴系白血病CLL，化疗3个月后，因发热、疲劳、呼吸困难入院;同时因几年前发生创伤后癫痫而长期服用丙戊酸1,500mg/d；入院后检查双侧肺部有感染，还发现酵母菌，遂给予头孢曲松、克拉霉素、伏立康唑和可待因25mg/tid，4天后患者病情迅速恶化，意识丧失，呼吸抑制。末次服用可待因是昏迷前12h。神经学检查(Glasgow 昏迷评分)为6分；经分析丙戊酸血浓度为62.4mg/L(正常范围50.4~101mg/L)；可待因血浓度为114μg/L(正常范围13~75μg/L)；吗啡80μg/L (预期范围1~4μg/L)；吗啡-3-葡醛酸酯580μg/L (预期范围8~70μg/L)；吗啡-6-葡醛酸酯136μg/L (预期范围1~13μg/L)；诊断为吗啡中毒，经iv 纳洛酮0.4mg/bid，后0.4mg/q6h；2天后恢复正常。 该例患者为什么服用正常剂量可待因却引起了吗啡中毒？经检示，此患者的CYP2D6等
位基因为UM 多态性。
众所周知，可待因为前体药物，即无活性，正常人口服可待因后，仅有推荐剂量的10%被CYP2D6代谢，失去甲基后变为吗啡，方具有止咳镇痛作用；而此患者的CYP2D6是UM 多态性，可使>80%的可待因变成吗啡，使其血浓度为正常人的20倍而中毒；同时，克拉霉素、伏立康唑均为CYP3A4的强效抑制剂，可显著减少可待因的代谢和排泄，使更多的可待因被CYP2D6代谢为吗啡。
例2：近期(Lancet 2006；368:704)加拿大学者，报告1例产妇因外阴切开术止痛而给予可待因60mg/q12h，产后10天喂养不佳改用母乳泵喂养，到第12天婴儿皮肤呈灰色，第13天死亡；监测血浓度吗啡为70ng/ml；而第10天时母亲的吗啡血浓度为87ng/ml。经基因酶谱检查，该产妇为CYP2D6基因多态性的UM 者。一般正常母亲口服可待因60mg/q6h，多次服用后吗啡血浓度为1.9~20.5ng/ml；新生儿为0~2.2ng/ml；曾经已有多次报告和实验证实，UM 者与EM 者服用同等剂量可待因后，血清吗啡浓度至少增加50%，严重中毒者可致死，因此应慎用并进行监测。为安全用药FDA 于2008年初通告医务人员和患者并要求企业修改说明书，哺乳期妇女服用可待因前应检查药酶的基因多态性。 例3：瑞士籍某男性患者，在冬季发作抑郁症时，即使服用正常剂量的三环类抗抑郁药也发生较严重的不良反应，在了解患者病史时，医师得知其母亲对多种三环类抗抑郁药很敏中国执业药师协会w w w .c l p o n l i n e .c n
感(实际是一位CYP2D6基因多态性的PM 者)，因此，嘱其检查药酶的基因多态性。结果为CYP2D6*1/*4，提示该患者从其父亲身上拷贝了一个功能正常的CYP2D6*1；而从其母亲身上却拷贝了一个无功能的*4，构成了一个杂合子CYP2D6*1/*4的表型━IM，其代谢三环类抗抑郁药的能力较正常人即大多数为EM 型明显减慢，所以该患者即使服用正常剂量也易发生中毒！ 为推动药物基因组学与个体化给药的具体落实，FDA 巳批准了两台检测药酶基因多态性的微型仪器，分别是AmpliChip CYP450和TestTaqMan?药物代谢基因分型试剂盒，主要用于检测CYP2C19和CYP2D6及其常见等位基因，集中先解决抗精神病药、抗癫痫药、抗抑郁药、β受体阻滞剂以及质子泵抑制剂等安全风险较大药物的个体化给药问题。 结束语:：药物基因组学的发展与应用，既为准确、快速开发新药打造了一把金钥匙，又为21世纪从微观分子水平引导个体化给药提供了一盏指路明灯，突出解决了一个多世纪以来，因用药的盲目性而造成的疗效不高，毒副反应不少的尴尬局面，那种“千人—药，千人一剂(量)”的历史将一去不复返，其巨大经济效益无可估量!为迎接这一天的早日到来，我们更应与时俱进，学习为先！ 参考文献 1.Hong-Guang Xie，Frueb FW.pharmacogenomics steps toward Personalized Medicine Personalized Medicine 2008;2:325~327 2.Phillips KA，Veenstra DL，Oren E，etal.Potential Role of pharmacogenomics in Reducing Adverse Drug Reactions-A Systematic Review JAMA 2001;286:2270~2279 3.FDA. E15 Terminology in pharmacogenomics October 25，2006 4.FDA Consumer magazine: Genomics and Personalized Medicine November-December 2005 Issue 5.Frueh FW， Gurwitz D. from pharmacogenetics to Personalized Medicine:a vital need for educating health professionals and the community pharmacogenomics 2004;5:571~579 6.Qureshi SY ， Qureshi N. Genetic profiling in primary care can enhance Personalized drug therapy:reality pr myth? Personalized Medicine 2008;5:311~316 7.Ingelman-Sundberg M pharmacogenetic Biomakers for prediction of Severe Arverse
Drug Reactions N Engl J Med 2008;358:637~839
8.Huang S-M， Goodsaid F，Rahman A，etal. Application of pharmacogenetics in Clinical Pharmacology Toxicology Mechanisms and Methods 2006;16:89~99
9.孙忠实 朱珠.药物代谢性相互作用研究进展 药物不良反应杂志 2000;2:6~14
10.Lynch T，Price A， The Effect of Cytochrome P450 Metabolism on Drug Response，Interactions，and Advers Effects Americam family Physician 2007;76:391~396
11.Torio A. Studies on CYP2C8-Mediated Drug Interactions University of Helsinki 2008 1~77
12.FDA:Guidance for Industry Drug Interaction Studies 2006 september 1~51
13.Gardiner SJ，Begg EU. Pharmacogenetics，Drug-Metabolizing Enzymes，and Clinical Practice
Pharmacol Rev 2006;58:521~590
14.Rau T，Wohlleben G，Wuttke H etal. CYP2D6 genotype impact on adverse effects and sponse during tretment with antidepressants—a pilot study Clin Pharmacol Ther 2004;75:386~393 （孙忠实） 中国执业药师协会w w w .c l p o n l i n e .c n
第四章基因与基因组学（答案） 一、选择题 （一）单项选择题 1.关于DNA分子复制过程的特点，下列哪项是错误的? A.亲代DNA分子双股链拆开，形成两条模板链 B.新合成的子链和模板链的碱基互补配对 C.复制后新形成的两条子代DNA分子的碱基顺序与亲代的DNA分子完全相同 D. 以ATP、UTP、CTP、GTP和TDP为合成原料 E.半不连续复制 *2.建立DNA双螺旋结构模型的是： A.Mendel B.Morgan C.Hooke D.Watson and Crick E.Sthleiden and Schwann *3.下列哪个不属于基因的功能? A.携带遗传信息 B.传递遗传信息 C.决定性状 D.自我复制 E.基因突变 4.DNA分子中核苷酸顺序的变化可构成突变，突变的机制一般不包括： A.颠换 B.内复制 C.转换 D.碱基缺失或插入 E.不等交换 5.下列哪一种结构与割(断)裂基因的组成和功能的关系最小? A.外显子 B.内含子 C.TATA框 D.冈崎片段 E.倒位重复顺序 *6.在一段DNA片段中发生何种变动，可引起移码突变? A.碱基的转换 B.碱基的颠换 C.不等交换 D.一个碱基对的插入或缺失 E.3个或3的倍数的碱基对插入或缺失 7.从转录起始点到转录终止点之间的DNA片段称为一个： A.基因 B.转录单位 C.原初转录本 D.核内异质RNA E.操纵子 8.在DNA复制过程中所需要的引物是； A.DNA B.RNA C.tRNA D.mRNA E.rRNA 9.下列哪一项不是DNA自我复制所必需的条件? A.解旋酶 B.DNA多聚酶 C.RNA引物 D. ATP、GTP、CTP和TTP及能量 E.限制性内切酶 10.引起DNA形成胸腺嘧啶二聚体的因素是 A.羟胺 B.亚硝酸 C.5-溴尿嘧啶 D.吖啶类 E.紫外线 11.引起DNA发生移码突变的因素是 A.焦宁类 B.羟胺 C.甲醛 D.亚硝酸 E.5-溴尿嘧啶 12.引起DNA分子断裂而导致DNA片段重排的因素 A.紫外线 B.电离辐射 C.焦宁类 D.亚硝酸 E.甲醛 13.可以引起DNA上核苷酸烷化并导致复制时错误配对的因素 A.紫外线 B.电离辐射 C.焦宁类 D.亚硝酸 E.甲醛 14.诱导DNA分子中核苷酸脱氨基的因素 A.紫外线 B.电离辐射 C.焦宁类 D.亚硝酸 E.甲醛 15.由脱氧三核苷酸串联重复扩增而引起疾病的突变为 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 16.在突变点后所有密码子发生移位的突变为 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 *17.异类碱基之间发生替换的突变为 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 18.染色体结构畸变属于 A.移码突变 B.动态突变 C.片段突变 D.转换 E.颠换 *19.由于突变使编码密码子形成终止密码，此突变为 A.错义突变 B.无义突变 C.终止密码突变 D.移码突变 E.同义突变 *20.不改变氨基酸编码的基因突变为 A.同义突变 B.错义突变 C.无义突变 D.终止密码突变 E.移码突变 21.可以通过分子构象改变而导致与不同碱基配对的化学物质为 A.羟胺 B.亚硝酸 C.烷化剂 D.5-溴尿嘧啶 E.焦宁类 *22.属于转换的碱基替换为 A.A和C B.A和T C.T和C D.G和T E.G和C *23.属于颠换的碱基替换为 A.G和T B.A和G C.T和C D.C和U E.T和U （二）多项选择题
专业进展——药物基因组学 一、药物基因组学 药物基因组学：是研究人类基因变异和药物反应的关系，利用基因组学信息解答不同个体对同一药物反应存在差异的原因。 基因组（genome）：是指生物体单倍细胞中一套完整的遗传物质，包括所有的基因和基因间区域（即编码区和非编码区）。 人类基因组计划是由序列（结构）基因组学向功能基因组学的转移。开启了人类的“后基因组时代”。 后基因组时代研究的重要方向： 功能基因组学 比较基因组学 结构基因组学 蛋白质组学 药物基因组学 …… 二、基因多态性 基因多态性是指在一个生物群体中，呈不连续多峰曲线分布的一个或多个等位基因发生突变而产生的遗传变异。 CYP450酶超大家族 共涉及1000种药物的代谢（拓展） 12种亚型：CYP1、CYP2、CYP3…… 15个亚家族：A～Q 如：CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A5等 药物转运蛋白－MDR1（多药耐药基因）（拓展） 调控许多药物吸收、分布和排泄过程 与胆红素、抗癌化疗药物、强心苷、免疫抑制剂、糖皮质激素、HIVⅠ型蛋白抑制剂有关 药物靶蛋白－ADRB2 编码人β2肾上腺受体 人类白血球抗原－HLA－B HLA－B变异，将引起某些药物的严重皮肤反应 内容： 1.药物代谢酶的多态性 同一基因位点上具有多个等位基因引起，其多态性决定表型多态性和药物代谢酶的活性，造成不同个体间药物代谢反应的差异。是产生药物毒副作用、降低或丧失药效的主要原因之一。 细胞色素P450酶（CYP）是药物代谢的主要酶系。在细胞色素P450的亚群中，CYP2D6、CYP2C9和CYP2C19对许多药物的效应非常重要。（拓展） 例： 奥美拉唑、兰索拉唑和泮托拉唑等质子泵抑制剂由P450酶代谢，主要由CYP2C19，部分由CYP3A4代谢。 因此，CYP2C19的基因多态性会影响质子泵抑制剂的药动学，从而影响后者治疗相关疾病的临床效果。 埃索美拉唑仅经CYP3A4代谢。 2.药物转运蛋白 在药物的吸收、排泄、分布、转运等方面起重要作用，其变异对药物吸收和消除具有重要意义。 药物进入体内方式除被动扩散外，细胞的主动转运发挥着非常重要的作用。 例：
问:基因组学、转录组学、蛋白质组学、结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学研究有哪些特点? 答:人类基因组计划完成后生物科学进入了人类后基因组时代,即大规模开展基因组生物学功能研究和应用研究的时代。在这个时代,生命科学的主要研究对象是功能基因组学,包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。以功能基因组学为代表的后基因组时代主要为利用基因组学提供的信息。 基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学(struc tural genomics和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段,以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段,是利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能,它以高通量、大规模实验方法以及统计与计算机分析为特征。 功能基因组学(functional genomics又往往被称为后基因组学(postgenomics,它利用结构基因组所提供的信息和产物,发展和应用新的实验手段,通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能,使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。 基因的功能包括:生物学功能,如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰;细胞学功能,如参与细胞间和细胞内信号传递途径;发育上功能,如参与形态建成等采用的手段包括经典的减法杂交,差示筛选,cDNA代表差异分析以及mRNA差异显示等,但这些技术不能对基因进行全面系统的分析。新的技术应运而生,包括基因表达的系统分析,cDNA微阵列,DNA芯片等。鉴定基因功能最有效的方法是观察基因表达被阻断或增加后在细胞和整体水平所产生的表型变异,因此需要建立模式生物体。 功能基因组学
个体化医疗的现状与未来 43209307 徐慧 【摘要】 现阶段，个体化医疗渐渐成为人们谈论的重点，什么是个体化医疗，怎么实现个体化医疗也牵动了不少人的心。通俗的来说，就是考虑个体的差异，对于不同患者，或是同一患者的不同阶段，采取最合适的治疗方法。研究个体化医疗主要有两个方向，即基因组学和蛋白质组学。基因组学又包括以全基因组测序为目标的结构基因组学和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学。而蛋白质组学集中于动态描述基因调节，对基因表达的蛋白质水平进行定量的测定，鉴定疾病、药物对生命过程的影响，以及解释基因表达调控的机制。但是在现阶段，个体化医疗的理论意义大于实际意义。现在就利用这些基因进行疾病的诊断和预测，显然为时过早。尽管如此，个体化医疗还是被匆匆推向了市场，这样造成了许多不利的影响。 【关键词】个体化医疗基因组学蛋白质组学基因检测生物芯片 【参考文献】 王哲，个体化医疗，万里长征才走了一步[J]，健康管理，2010（10）：37-43 童岱，中国基因歧视第一案[N]，北京科技报，2010-8-11（05） 刘冲，个体化医疗[J]，日本医学介绍，2006（02）：22-28 李德良，基因芯片技术在药物研究中的应用[J]，国外医学.药学分刊，2003（01）：13-20 李峰，季绍良，记忆卡—个性化医疗的通行证[J]，医药世界，2001（5）:33-37 【正文】 现阶段，“个体化医疗”这一个词越来越流行，这一学期我也选修了“个体化医疗的现状与未来”这一研讨课程，以下就我自己的理解与学习发表一些观点。 一、个体化医疗的基本概念 从定义上来说，个体化治疗(individualized drug therapy) 是以每个患者的信息为基础决定治疗方针，从基因组成或表达变化的差异来把握治疗效果或毒副作用等应答的个性，对每个患者进行最适宜药物疗法的治疗。通俗的来说，就是考虑个体的差异，对于不同患者，或是同一患者的不同阶段，采取最合适的
药物基因组学数据库 1、Drugbank .drugbank.ca/ 2、dgidb https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,/ 3、pharmGKB https://https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,/ 4、cancercommon cancercommon./ 5、ChEMBL https://https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,/chembldb/ 6、mycancergenome https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,/ 7、TTD https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,.sg/group/cjttd/ 8、guidetopharmcology https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,/ 9、clearityfoundation https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,/ 10、CIViC https://https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,/#/home 11、DoCM https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,/ 1 Drugbank 药物和药物靶标资源库。DrugBank是一个独特的生物信息学/化学信息学资源，它结合了详细的药物（例如化学制品）数据和综合的药物靶点（即：蛋白质）信息。该数据库包含了超过4100个药物条目，包括超过800个FDA认可的小分子和生物技术药物，以及超过3200个试验性药物。此外，超过1.4万条蛋白质或药物靶序列被到这些药物条目。每个DrugCard条目包含超过80个数据域，其中一半信息致力于药物/化学制品数据，另一半致力于药物靶点和蛋白质数据。许多数据域超到其他数据库（KEGG、PubChem、ChEBI、Swiss-Prot和GenBank）和各种结构查看小应用程序。该数据库是完全可搜索的，支持大量的文本、序列、化学结构和关系查询搜索。DrugBank的潜在应用包括模拟药物靶点发现、药物设计、药物对接或筛选、药物代谢预测、药物相互作用预测和普通药学教育。DrugBank可以在www.drugbank.ca使用。广泛应用于计算机辅助的药物靶标的发现、药物设计、药物分子对接或筛选、药物活性和作用预
有关药物基因组学的看法 药物基因组学是以药物效应和安全性为主要目标 ,研究药物体内过程差异 的基因特性，以及基因变异所致的不同病人对药物的不同反应 ,从而研究开发新的药物和合理用药方法的一门新学科。它是基于功能基因组学与分子药理学，从基因水平研究人类个体对药物效应不同的分子机理的学科。药物基因组学的创立,为研究高效、特效药物开辟了新的途径,为患者或特定人群寻找合适的药物及适宜的用药方法。随着1997法国成立了世界第一家独特基因与制药公司和2003 完成了人类历史上每个人的基因都是来自于父母，除了少部分的变异，大部分是一成不变的，由于很多人都会存在某些地方的基因缺陷，所以患上某些疾病的几率会比正常人大很多。而药物基因组学就是针对某个人或某类人专门设计出的药物，从而治疗这些人得上的特有的疾病。王老师曾在课堂上说过有关于东亚人种和欧美人种对于消化牛奶上的区别，并认为东亚人缺少充分消化牛奶的基因，并且以自身举例说喝了牛奶以后特别不舒服。我认为这就是关于基因组差异的一个具体体现。第一个人类基因组序列的测定和图谱的绘制。药物基因组学也走上了快速发展之路。 下面，我想说两点，一是药物基因组学其他科学的关系。二是药物基因组学和新药开发的关系。 一、药物基因组学其他科学的关系 药物基因组学与药物遗传学。药物基因组学虽然起源于药物遗传学,但两者在诸多方面有所不同,要表现在:1研究范畴:尽管两者都是研究基因的遗传学变异与药物反应关系的学科, 但药物遗传学主要集中于研究单基因变异, 特别是药物代谢酶基因变异对药物作用的影响。而药物基因组学除了覆盖药物遗传学研究范畴外,还包括与药物反应有关的所有遗传学标志,药物代谢靶受体或疾病发生链上诸多环节。2应用领域:一般来说,药物基因组学可应用于从药物发现、开发到临床应用的各个领域,较药物遗传学更广。 药物基因组学与基因组学相关学科。人类基因组学研究包括系统地测定和鉴别所有人类基因及基因产品,分析人类基因遗传学变异及不同基因在不同健康或疾病状态下的表达等。药物基因组学利用基因组学研究技术和方法,研究具有不同基因特征人群对药物治疗的反应,它是基因组学在药物开发和药物治疗学领域
药物基因组学 PART 01 药物基因组学 一、药物基因组学 药物基因组学：是研究人类基因变异和药物反应的关系，利用基因组学信息解答不同个体对同一药物反应存在差异的原因。 基因组（genome）：是指生物体单倍细胞中一套完整的遗传物质，包括所有的基因和基因间区域（即编码区和非编码区）。 人类基因组计划是由序列（结构）基因组学向功能基因组学的转移。开启了人类的“后基因组时代”。 后基因组时代研究的重要方向： 功能基因组学 比较基因组学 结构基因组学 蛋白质组学 药物基因组学 …… PART 02 基因多态性 二、基因多态性 基因多态性是指在一个生物群体中，呈不连续多峰曲线分布的一个或多个等位基因发生突变而产生的遗传变异。 CYP450酶超大家族 共涉及1000种药物的代谢（拓展） 12种亚型：CYP1、CYP2、CYP3…… 15个亚家族：A～Q 如：CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A5等 药物转运蛋白－MDR1（多药耐药基因）（拓展） 调控许多药物吸收、分布和排泄过程 与胆红素、抗癌化疗药物、强心苷、免疫抑制剂、糖皮质激素、HIVⅠ型蛋白抑制剂有关 药物靶蛋白－ADRB2 编码人β2肾上腺受体 人类白血球抗原－HLA－B HLA－B变异，将引起某些药物的严重皮肤反应 内容： 1.药物代谢酶的多态性 同一基因位点上具有多个等位基因引起，其多态性决定表型多态性和药物代谢酶的活性，造成不同个体间药物代谢反应的差异。是产生药物毒副作用、降低或丧失药效的主要原因之一。 细胞色素P450酶（CYP）是药物代谢的主要酶系。在细胞色素P450的亚群中，CYP2D6、CYP2C9和CYP2C19对许多药物的效应非常重要。（拓展） 例： 奥美拉唑、兰索拉唑和泮托拉唑等质子泵抑制剂由P450酶代谢，主要由CYP2C19，部分由CYP3A4代谢。 因此，CYP2C19的基因多态性会影响质子泵抑制剂的药动学，从而影响后者治疗相关疾病的临床效果。 艾司奥美拉唑仅经CYP3A4代谢。 2.药物转运蛋白 在药物的吸收、排泄、分布、转运等方面起重要作用，其变异对药物吸收和消除具有重要意义。
国家自然科学奖推荐书 ( 2016年度) 一、项目基本情况 二、推荐单位意见
三、项目简介 基因变异不但是个体传统表现型千差万别的重要原因，也是长期以来导致临床药物不良反应、疗效不好乃至治疗失败的重要原因。针对这一重大实践课题，项目展开了系统深入研究，历时30余年获得以下成果。。 一、通过万人以上样本查明了７个细胞色素P450药物代谢酶活性群体分布特征。对30多种相关基因变异及相关单倍型的群体分布及其对活性影响规律、不同CYP450代谢酶的基因构型对３０多种药物的代谢动力学特征及其相关在体与临床实践意义进行了全面系统的阐述。克隆了一个新的药物代谢酶功能多态基因，提出了“基因剂量效应”理论。这些成果为我国现代药物个体化精准治疗提供了重要的科学基础。 二、查明了药物转运体BCRP、ABCC1和OATP1B1基因型在中国人群中的分布特征及对重要药物瑞苏伐他汀、普伐他汀、那格列奈药代和药效动力学的影响；发现乳腺癌耐药蛋白BCRP 421C>A基因多态性可显著影响瑞苏伐他汀的血药浓度，是乳腺癌耐药蛋白基因变异对药物反应性差异影响的首篇报道，为他汀类调脂药物的“胆固醇逃逸”现象提供了新的解释。 三、以β1肾上腺素受体（β1-AR）、核转录因子7类似物2基因（TCF7L2）和ATP敏感性钾通道 (KATP) 亚单位基因 (KCNJ11) 为代表，查明了中国人群中上述药物作用靶点基因型的分布特征，发现这些基因的遗传多态性可显著影响美托洛尔或瑞格列奈的药物效应，为阐明药物作用靶点基因多态性导致药物反应个体差异的遗传机制提供了科学依据。 所列8篇代表性论文被他引423次（SCI他引313次），其中５篇发表于药理学领域权威期刊Clin Pharmacol Ther；20篇核心论文被他引1331次（SCI他引895次），单篇最大他引172次，并被JAMA、Physiol Rev和Nat Genet等国际权威期刊引用和高度评价；出版教材和专著5部，填补了我国药物基因组学的学科空白；在理论成果支撑下成功研制了我国第一张针对具体疾病的“高血压个体化用药基因芯片”并获得专利授权，被CFDA批准为III类医疗器械；应邀成为国际遗传药理学倡导组织（PGENI）全球7大中心之一；在中华医学检验分会的倡导下，国家卫计委在项目完成单位建立了全国首批（共3家）个体化医学检测试点单位和唯一个体化医学检测培训基地。 研究成果奠定了我国药物基因组学的基础，开创了我国个体化医学的时代，同时也引领了我国药物基因组学和转化医学的发展。
药物基因组学与个体化用药 王晓会12生A 124120035 （云南师范大学生命科学学院，云南昆明650500） 摘要:药物基因组学是人类开始功能基因组学研究后出现的一门新兴的交叉学科,它阐述了从基因水平研究基因序列的多态性与药物效应多样性之间的关系.药物基因组学应用于临床药学是一个必然的趋势。将药物基因组学应用于临床药学是合理用药深入发展乃至实现个体化用药的必经之路. 对于深入解释药物治疗的个体差异、减少药物不良反应、提高药物疗效等有重大意义。药物基因组学作为一门新兴的学科, 致力于研究药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性与药物作用, 包括疗效和毒副作用之间的关系。其在药学研究中, 特别是药物作用机制、药物代谢、提高药物疗效及新药研发等方面发挥重要作用。本文通过阅读并分析近年国内公开发表的有关药物基因组学的相关文章，根据有关文献, 综合分析、归纳总结了药物基因组学的定义、研究方法、发展和与个体用药的关系，同时阐述了实现个体化用药的基本条件、优点以及个体化用药现阶段的概况、面临的挑战等。 关键词:药物基因组学;个体化用药 1 药物基因组学 1.1 药物基因组学的概念
药物基因组学是基因功能学与分子药理学的有机结合，是研究基因序列变异及其药物不同反应的科学，以药物效应及安全性为目标，运用已知的基因理论研究各种基因突变与药效及安全性的关系，药物基因组学强调个体化。通过它可为患者或者特定人群寻找合适的药物及恰当的剂量，改善病人的治疗效果[1]。药物基因组学的核心是药物反应(药酶)的遗传多态性，宗旨是实现用药个体化，以求得到最佳疗效和最少不良反应。由此可见，药物基因组学研究方法有别于一般的基因组学，它并不是通过研究新的基因来寻找疾病的发病机理，是通过已知基因组学理论来探讨基因因素对药物效应的影响，以明确药物作用靶点，从而准确预测患者对临床治疗反应[2]. 1.2 药物基因组学研究 药物遗传学研究发现人体对药物的反应性与基因多态性存在极大关联，参与编码药物代谢酶、转运体、受体等基因的多态性能明显影响药物不良反应发生的概率，并改变药物疗效，导致药物“低代谢”或“超速代谢”表型发生，并在群体中构成一定比例。例如细胞色素酶P450(CYP)参与了B受体阻滞剂、抗抑郁药、抗癌药等重要药物代谢途径，其基因多态性与个体问药物反应有极显著的相关性。以药物遗传学和人类基因组学为基础发展起来的药物基因组学，整合基因分型、DNA测序等完善的分析技术和生物信息学方
Pharmacogenetics in Anesthesia Evan D. Kharasch, M.D., Ph.D. St. Louis, Missouri 302 Page 1 Pharmacogenetics (or pharmacogenomics) aims to understand the inherited basis for variability in drug response. The promise of pharmacogenetics has been a change from “one drug and dose fits all” to individualized predictive medicine, or “the right drug at the right dose in the right patient”. Anesthesiology as a specialty played a key role in developing pharmacogenetics. Prolonged apnea after succinylcholine, thiopental-induced acute porphyria, and malignant hyperthermia were clinical problems of the 1960’s whose investigation helped craft the new science of pharmacogenetics. Today we perhaps take for granted the knowledge that they are genetically-based problems, due to variants in pseudocholinesterase, heme synthesis and the ryanodine receptor, respectively. This review will address basic principles of pharmacogenetics and their application to drugs used in anesthetic practice. The term pharmacogenetics was originally defined (1959) as “the role of genetics in drug response”. Since the science of pharmacokinetics (drug absorption, distribution, metabolism, excretion) evolved earlier than pharmacodynamics, early pharmacogenetic studies addressed mainly pharmaco-kinetics. Application (fusion) of the genomic revolution and associated technologies to pharmaco-genetics spawned pharmacogenomics. Pharmacogenetics has been used by some in a more narrow sense, to refer only to genetic factors which influence drug kinetics and dynamics (drug receptor actions), while pharmacogenomics has been used more broadly to refer to the application of genomic technologies (whole-genome or individual gene changes) to drug discovery, pharmacokinetics and pharmacodynamics, pharmacologic response, and therapeutic outcome. Nonetheless, many consider this distinction unimportant and use the two terms interchangeably, as will this review. BASIC CONCEPTS A polymorphism is a discontinuous variation in a population (a bimodal or trimodal distribution). It is different than simple continuous variability (i.e. a unimodal population distribution, even if quite wide). A genetic polymorphism is the presence of multiple discrete states (i.e. for a particular trait) within a population, which has an inherited difference. The complete human genome consists of approximately 3 billion base pairs, which encode approximately 30,000 genes. A single nucleotide polymorphism (SNP) is a variation in the DNA sequence which occurs at a specific base. Polymorphisms are relatively common, occurring by definition in ≥1% of the population, while mutations are less common, occurring in <1%. Only 3% of DNA consists of sequences which code for protein (exons). Other portions of the DNA include promoter regions (near the transcription initiation site), enhancer regions (which bind regulatory transcription factors), and introns (DNA sequences which do not code for protein). After exons and introns are transcribed, the intronic mRNA is excised and the exonic mRNA is spliced together to form the final mature mRNA, which then undergoes translation into protein. SNPs are frequent, occurring in approximately 1:100-1:1000 bases. SNPs and mutations may occur in the coding or noncoding regions of the DNA. Since most occur in the latter, they are usually synonymous (or silent, having no effect on proteins), although intronic changes and promoter variants can change protein expression. Non-synonymous SNPs result in a change in an amino acid. A conservative change results in a similar amino acid that does not alter protein function, while a non-conservative change yields an amino acid which alters protein structure or function. These latter SNPs may be clinically significant. SNPs are not the only events which can cause RNA and protein changes; others are deletions, insertions, duplications, and splice variants, however these are not inherited. Multiple SNPs can occur in the DNA which encodes a particular protein. A haplotype is a set of closely linked alleles or DNA polymorphisms which are inherited together. While SNPs are important, haplotypes are more clinically relevant. Polymorphisms can be classified at the DNA locus (which depicts the normal “wild-type” and the altered base pair; for example the mu opioid receptor gene polymorphism at base pair 118 which codes for changing an adenine nucleotide to a guanine is abbreviated as A118G, or 118 A>G); at polymorphism changes the amino acid at position 40
药物基因组学浅析 药学系曾邦国陈曦 摘要：药物基因组学是以药物效应及安全性为目标，研究各种基因变异与药效及安全性的关系。它是一门研究影响药物吸收、转移、代谢、消除、效应等个体差异的基因特性，即决定药物行为和敏感性的全部基因的新学科。本文综述了药物基因组学的研究方法和手段以及在合理用药、新药开发等多方面的应用情况，并介绍了药物基因组学产品。 关键词：药物基因组学；合理用药；新药开发。 2011年11月17-18日，第一届全国药物基因组学大会暨中国药理学会药物基因组学专业委员会举行了第一次全体会议。这标志着标志着我国药物基因组学和个体化医疗的研究和应用迈入一个新的发展阶段。 1 药物基因组学的定义及其由来 药物基因组学区别于一般意义上的基因学，它不是以发现人体基因组基因为主要目的，而是相对简单地运用已知的基因理论改善病人的治疗。也可以这么说，药物基因组学是以药物效应及安全性为目标，研究各种基因变异与药效及安全性的关系。它是一门研究影响药物吸收、转移、代谢、消除、效应等个体差异的基因特性，即决定药物行为和敏感性的全部基因的新学科；主要阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性与药物效应及不良反应之间的关系，并在此基础上研制新的药物或新的用药方法。 2 药物基因组学的研究方法和手段 目前药物基因组学的研究方法有：第一，构建全基因组基因多态性图谱；第二，发现各种疾病和各种药物反应表现型差异与基因多态性的统计关联；第三，根据基因多态性对人群或患者进行疾病易感性和药物反应分类，并开发这种诊断试剂盒；第四，在临床上，针对易感人群进行疾病防治，针对不同药物反应的患者进行个性化治疗。[3]药物基因组学通常采用两种研究手段。第一种即“候选基因”策略，第二种是基因组范围内遗传标志物和药物反应表型之间的关联研究。“候选基因”策略，主要是在给定某一药物的条件下，比较有反应者及无反应者靶基因多态性出现的频率。该方法的一个局限性是候选基因的选择需以给定药物的假定作用机制和(或)所治疗疾病的病理生理学为根据。因此，该方法的成功建立在上述假设的真实性上，且不能鉴定那些根据药物作用或疾病生物学难以预测的新基因。基因组范围内遗传标志物和药物反应表型之间的关联研
药物基因组学与个体化给药 一、药物的疗效与不良反应因人而异 众所周知，不同患者对药物的疗效与不良反应不一样。研究表明，以选择性环氧化酶-2抑制剂为代表的新型抗炎镇痛药的疗效仅为80%，抗抑郁药的有效率为62%，抗哮喘药和抗心律失常药的有效率分别为60%，抗糖尿病药的有效率为57%，抗急性偏头痛药的有效率为52%，预防偏头痛药的有效率为50%，抗HCV药的有效率为47%，抗尿失禁药的有效率为40%，抗阿茨海默症药的有效率仅为30%，而抗肿瘤药的有效率更低，仅为25%；同时，各种药物不良反应的发生率也相差很大，有的人仅仅接触极微量青霉素即发生过敏反应性休克，有的甚至死亡，而更多的人则无不良反应。此外，更多的现象是同一剂量，有些人表现为无效，有的人甚至中毒。反之，如欲达有效治疗作用，不同人群服用华法林的剂量可相差20倍！ 而接受同一剂量时的血药浓度则可相差30~50倍！ [1]众所周知，有许多因素可以影响到患者对药物的反应。内在因素诸如年龄、性别、种族/民族、心理状态、疾病、脏器功能不全以及其他生理学变化，如妊娠、哺乳等；外源性因素如吸烟、饮食、并用药物等亦可。此外，由基因编码的各种药物代谢酶、转运体、受体、离子通道等的多态变异性与其他因素如并用药物或疾病状态间的相互作用，均可显著影响到 个体患者用药后的利/弊比。如Phillips等[2]，早在2001年就对1995~2000年发表的18个 药物不良反应的研究和1997年1月至2000年8月发表的22个药物不良反应与药物代谢酶等位基因变异间关系的研究，进行了系统评价。发现在美国临床应用最多的、分属19个系统、55个类别的200个药物中，发生不良反应最多的有27个药物，其中16个(59%)所致不良反应与至少一种药酶的基因变异相关；此外，还分析鉴定出22种药酶、约250个等位基因参与了上述药物不良反应。可见，当应用基因组学的理论来处理上述问题时，即可实现真正意义的“量体裁衣”式的个体化给药，即予以“适当的患者，适当的药物，适当的剂量和适当的时间”，才能充分发挥药物的效应，减少不良反应及降低医疗费用。换言之，基因组学是实现个体化给药的核心支柱。 二、药物基因组学(Pharmacogenomics,PGx)的概念 首先要弄清楚什么是基因组(Genome)？基因组系指生物体内全部DNA的集成，或基因彼此间的巧妙组合，即称为人体基因组。那什么是药物基因组学呢？为加深理解其涵义，这里列举了多个诠释：美国FDA2006年10月25日发表的《药物基因组学的命名》，对PGx的定义 是“研究DNA和RNA特征的变异与药物反应相关性的科学”[3]。较为简单的定义是“研究一个 大的基因集成，乃至整个基因组的变异与药物作用不定之间的相关性”，或“药物(药理学)与基因组相结合的科学”，即称为药物基因组学；另也可以说是“基因功能学与分子药理学 有机结合的科学”[4]， 或是“以药物效应及安全性为目标，研究各种基因的突变与其相关性”。更为具体的诠释药物基因组学是“研究完整基因，包括基因特性、基因表达及基因功能在药物效应个体差异中的作用”。总而言之，就是从基因组水平出发，研究基因序列的多态性与药物效应多样性之间的关系，其宗旨是因人而异用药，以求获得最佳疗效和最少不良反应。它聚焦在多个基因的作用，强调个体化，因人制宜；而药物基因学(Pharmacogenetics，PGt)则是聚焦在单个基因。它是药物基因组学的子集(subset)，其定义是“研究基因(DNA序列) 的变异或单个基因对个体间药物反应差异的科学”[3]，经典病例如极少数人因基因变异而缺 乏葡萄糖6磷酸脱氢酶，当服用抗疟药伯氨喹或蚕豆时即发生溶血性贫血。因实际工作中常 将PGx与PGt交替使用,故可将药物基因组学与药物基因学的缩写词同用为PGx [5]。 药物基因组学是确定个体遗传基因差异，对药物效应的影响，它是在人类基因组计划完 中国执业药师协会w w w .c l p o n l i n e .c n
药物基因组学相关数据 库 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
药物基因组学数据库1、Drugbank 2、dgidb 3、pharmGKB 4、cancercommon 5、ChEMBL 6、mycancergenome 7、TTD 8、guidetopharmcology
9、clearityfoundation 10、CIViC https://https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,/#/home 11、DoCM https://www.doczj.com/doc/a712481994.html,/ 1 Drugbank 药物和药物靶标资源库。DrugBank是一个独特的生物信息学/化学信息学资源，它结合了详细的药物（例如化学制品）数据和综合的药物靶点（即：蛋白质）信息。该数据库包含了超过4100个药物条目，包括超过800个FDA认可的小分子和生物技术药物，以及超过3200个试验性药物。此外，超过1.4万条蛋白质或药物靶序列被链接到这些药物条目。每个DrugCard条目包含超过80个数据域，其中一半信息致力于药物/化学制品数据，另一半致力于药物靶点和蛋白质数据。许多数据域超链接到其他数据库（KEGG、PubChem、ChEBI、Swiss-Prot和GenBank）和各种结构查看小应用程序。该数据库是完全可搜索的，支持大量的文本、序列、化学结构和关系查询搜索。DrugBank的潜在应用包括模拟药物靶点发现、药物设计、药物对接或筛选、药物代谢预测、药物相互作用预测和普通药学教育。DrugBank可以在http://www.drugbank.ca使用。广泛应用于计算机辅助的药物靶标的发现、药物设计、药物分子对接或筛选、药物活性和作用预测等。
基因组学与蛋白质组学之间的关系 1 基因组学概述 基因组学，研究生物基因组和如何利用基因的一门学问。用于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用，试图解决生物，医学，和工业领域的重大问题。 基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学，又被称为后基因组研究，成为系统生物学的重要方法。 基因组学能为一些疾病提供新的诊断，治疗方法。例如，对刚诊断为乳腺癌的女性，一个名为“Oncotype DX”的基因组测试，能用来评估病人乳腺癌复发的个体危险率以及化疗效果，这有助于医生获得更多的治疗信息并进行个性化医疗。基因组学还被用于食品与农业部门。 基因组学的主要工具和方法包括：生物信息学，遗传分析，基因表达测量和基因功能鉴定。 2 蛋白质组学概述 蛋白质组学（Proteomics）一词，源于蛋白质（protein）与基因组学（genomics）两个词的组合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识，这个概念最早是由Marc Wilkins 在1995年提出的。 3 两者之间的关系 90年代初期开始实施的人类基因组计划，在经过各国科学家近10年的努力下，已经取得了巨大的成就。不仅完成了十余种模式生物（从大肠杆菌、酿酒酵母到线虫）基因组全序列的测定工作，还有望在2003年提前完成人类所有基因的全序列测定。那么，知道了人类的全部遗传密码即基因组序列，就可以任意控制人的生老病死吗？其实并不是这么简单。基因组学虽然在基因活性和疾病的相关性方面为人类提供了有力根据,但实际上大部分疾病并不是因为基因改变所造成。并且，基因的表达方式错综复杂，同样的一个基因在不同条件、不同时期可能会起到完全不同的作用。关于这些方面的问题，基因组学是无法回答的。所以，随着人类基因组计划的逐步完成，科学家们又进一步提出了后基因组计划，蛋白质组研究是其中一个很重要的内容。 目前，在蛋白质功能方面的研究是极其缺乏的。大部分通过基因组测序而新发现的基因编码的蛋白质的功能都是未知的，而对那些已知功能的蛋白而言，它们的功能也大多是通过同源基因功能类推等方法推测出来的。有人预测，人类基因组编码的蛋
近年来，随着分子生物学、分子遗传学与分子药理学，特别是基因组学的发 展，人们逐渐认识到，不同个体对同一药物的不同反应，大多源于基因的差异。 由此，在药物遗传学的基础上，发展形成了药物基因组学这一新学科，在分子和 基因水平上研究揭示个体对药物不同反应的机理，为科学合理用药开拓了新的思 路和途径。 1、什么是药物基因组学 药物基因组学是以药物效应和安全为主要目标，研究药物体内过程差异的基 因特性，以及基因变异所致的不同患者对药物的不同反应，从而研究开发新的药 物和合理用药方法的一门新学科。这个学科以与药物效应有关的基因为靶点，以 基因多态性与药效多样性为平台，研究遗传基因及基因变异对药物效应的影响。 它是基于功能基因组学与分子药理学，从基因水平研究人类个体对药物效应不同 的分子机理的学科。 药物基因组学的创立，为研究高效、特效药物开辟了新的途径，为患者和特 定人群寻找合适的药物及适宜的用药方法展现了新的前景。 2、药物基因组学的诞生 药物基因组学是在药物遗传学基础上发展起来的新学科。早在20世纪50年代，人们就发现，不同的遗传背景会导致药物反应的差异，特别是药物代谢酶基因的 差异可引起药物的不良反应。例如，由胆碱酯酶基因引起的胆碱酯酶缺乏，可使 琥珀胆碱的肌松作用时间延长；抗疟药物治疗时的溶血现象与红细胞中编码葡萄 糖－6－磷酸脱氢酶的基因有关，葡萄糖－6－磷酸脱氢酶活性降低时可引起抗疟 药的溶血作用；外周神经病变的病人，对异烟肼的反应差异与编码药物乙酰代酶 的基因有关。这些发现表明，由于编码药物代谢酶基因的多态性，可导致它所编 码的酶具有不同活力，从而引起相关药物的不同反应。20世纪70年代开始分子遗 传变异的研究，杰弗里提出基因中每100个碱基中就有1个呈现变异；到20世纪80 年代后期，科学家们把这些差异引进药物遗传学。 第一个被阐明具有基因多态性的酶是细胞色素P450酶系中CYP2D6。编码此酶的基因具有多态性，导致病人对药物呈现快代谢和慢代谢两种不同的代谢方式， 慢代谢型病人的CYP2D6酶不能很快地分解药物，使病人血液中的活性药物浓度升高，易导致体温过低、惊厥或肾衰。 20世纪末，随着分子生物学、分子遗传学的发展和人类基因组计划的顺利实施，人类基因的多态性不断被发现和证实，人们认识到人体的许多基因参与药物 的体内过程，某一药物在体内的反应和代谢涉及到多个基因的相互作用。所以， 基因的多态性导致药物反应的多样性，从而为从基因组水平研究药物反应的个体 差异奠定了基础，药物基因组学随之从药物遗传学基础上脱颖而出。 3、基因多态性与药效 基因的多态性，最常见的形式是单核苷酸多态性（SNP）。SNP是指同一位点 的不同等位基因之间个别核苷酸的差异或只有小的插入、缺失等。 SNP主要从两个方面导致人类个体的多样性，一是编码区SNP（cSNP），cSNP 可以改变基因的编码，使得基因表达的蛋白质中某些氨基酸发生变化而影响其功能；二是调节区SNP（rSNP），它往往影响基因的表达和调控，使得基因的表达 量产生变化。 阐明SNP与药物反应之间的关系已成为目前后基因组学的一个重要研究方向。快速、准确的基因多态性检测对药物的开发研究、药物的毒理实验、改善药物的 临床实验、监测药物的有效性和安全性都具有重要的作用。目前，全球范围内广