1、1为什么药物疗效不一样为什么药物疗效不一样?2问题的提出问题的提出分析分析19912000年年18个药物个药物ADR报告报告,发现发生发现发生率最高的率最高的27个个药物药物中中(包括包括Carbamazepine,fluoxetine,Ibuprofen,Imipramine,Isoniazid,Naproxen,Rifampin,Teophylline,Phenytoin,Verapamil,Warfarin等等),有有16个个(57%)药物的药物的ADR发生发生至少与一至少与一种药酶基因多态性种药酶基因多态性(主要与主要与poor metabolism)有关有关;反反之之,随机抽查药物中
2、随机抽查药物中,也有也有712%的药物与基因相关的药物与基因相关,提提示我们示我们,如依据患者个体的基因多态性给药即可大大如依据患者个体的基因多态性给药即可大大减少减少ADR的发生的发生!JAMA 2001;286:2270-2279 3个体化安全用药的钥匙个体化安全用药的钥匙药物基因学与药物基因组学药物基因学与药物基因组学4 Pharmacogenetics:研究单个基因与个体研究单个基因与个体药物药物 反应差异的相关性反应差异的相关性Pharmacogenomics:研究多个基因或整个研究多个基因或整个基因基因 组与个体药物反应差异的相关性组与个体药物反应差异的相关性目前已将二者统一称为目
3、前已将二者统一称为PGx.药物基因组学与药物基因学的区别药物基因组学与药物基因学的区别520世纪世纪:千人一药一量千人一药一量!One drug fits all!One dose fits all!621世纪世纪:一人一药一量一人一药一量“量体裁衣量体裁衣”给药给药7 What is Personalized Medicine?“5R”To the Right patient Give the Right drug At the Right timeIn the Right doseBy the Right route 努力做到努力做到个体化给药个体化给药8FDA19452005要求要求12
4、1个药品标明个药品标明药物基因组生物标记物相关信息药物基因组生物标记物相关信息Pharmacotherapy 2008;28(8):9929989药物基因学的临床应用药物基因学的临床应用Enzyme/Disease Gene Glucose-6-PhosphateDehydrogenaseG6PDDeficiency(G6PD Def)N-Acetylation&Tuberculosis NAT2Cytochrome P450 Enzyme CYP2D6Drug Metabolism Warfarin&Coagulation CYP2C9 VKORC1Thiopurine S-Methyltr
5、ansferase TPMT&Cancer ACE Inhibitors,Antidepressants,Diabetes,Asthma,etc10参与药物代谢的主要酶系参与药物代谢的主要酶系11药药物物代代谢途径谢途径Phase Phase Phase 12I 相反应相反应（Phase I reaction）主要使原形药物降解或前体药物活化主要使原形药物降解或前体药物活化氧化（氧化（Oxidation）vCytochrome P450 monooxygenase system vFlavin-containing monooxygenase system vAlcohol dehydroge
6、nae and aldehyde dehydrogenase vMonoamine oxidase vCo-oxidation by peroxidases 还原（还原（Reduction）vNADPH-cytochrome P450 reductase vReduced cytochrome P450 水解（水解（Hydrolysis)vEsterasesvEpoxide hydrolase 13相反应相反应(Phase II reaction)主要是结合反应主要是结合反应,增加极性增加极性,易于排出易于排出v甲基化甲基化(Methylation)methyltransferase v磺化磺
7、化SulphationGlutathione S-transferases Sulfotransferases v乙酰化乙酰化AcetylationN-acetyltransferases(NAT)Amino acid N-acyl transferase v葡萄糖醛酸化葡萄糖醛酸化GlucuronidationUDP-glucuronosyltransferases(UGT)Mercapturic acid biosynthesis 14CYP450的命名的命名15CYP450主要家族与其同工酶主要家族与其同工酶16主要被主要被CYP2C19CYP2C19代谢的药物代谢的药物1 1v抗惊厥药
8、抗惊厥药 美芬妥英美芬妥英 （4氧化）氧化）苯妥英苯妥英 （4氧化，微量）氧化，微量）乙苯妥因乙苯妥因（4氧化）氧化）地西泮地西泮 （N去甲基）去甲基）苯巴比妥苯巴比妥（3氧化）氧化）海索比妥海索比妥（3氧化）氧化）甲苯比妥甲苯比妥（3氧化）氧化）17主要被主要被CYP2C19代谢的药物代谢的药物2 2v抗溃疡药抗溃疡药 奥美拉唑（奥美拉唑（5 5氧化氧化,8080）兰索拉唑（兰索拉唑（5 5氧化氧化,50%,50%）泮托拉唑泮托拉唑 （5 5氧化氧化,50%,50%）埃索拉唑（埃索拉唑（5 5氧化氧化,50%,50%）雷贝拉唑雷贝拉唑 （5 5氧化氧化,1020%,兰索拉唑兰索拉唑 埃索拉唑
9、埃索拉唑 潘托拉唑潘托拉唑 雷贝拉唑雷贝拉唑(最弱最弱););抗抑郁药抗抑郁药:氟西汀、氟伏沙明、帕罗西汀氟西汀、氟伏沙明、帕罗西汀(弱弱)、舍曲林、舍曲林(弱弱););抗癫痫药抗癫痫药:丙戊酸、奥卡西平、非氨酯、托吡酯丙戊酸、奥卡西平、非氨酯、托吡酯(弱弱););调脂药调脂药:氟伐他汀、洛伐他汀氟伐他汀、洛伐他汀 其他其他:氟康唑、酮康唑、胺碘酮、吲哚美辛、口服避孕氟康唑、酮康唑、胺碘酮、吲哚美辛、口服避孕药、西咪替丁、氯雷他定药、西咪替丁、氯雷他定。20CYP450的基因组学的基因组学21为什么药效不一样为什么药效不一样?22 23什么是什么是基因多态性基因多态性?(Genetic Pol
10、ymorphisms)基因多态性是指一个基因位点上存在一种以上基因多态性是指一个基因位点上存在一种以上的等位基因的等位基因(alleleallele),),最常见的形式为单核苷酸多态性最常见的形式为单核苷酸多态性(Single Nucleotide Genetic Polymorphisms,(Single Nucleotide Genetic Polymorphisms,SNPs SNPs)和重和重复序列多态性复序列多态性;单核苷酸多态性单核苷酸多态性(SNP;(SNP;念念Snip)Snip)是指在基因组上单是指在基因组上单个核苷酸的变异个核苷酸的变异,包括置换、缺失、置换和插入包括置换、
11、缺失、置换和插入;一般而言一般而言,SNP,SNP是指变异频率是指变异频率大于大于1%的单核苷酸的单核苷酸变异。变异。24基因基因 基因变异基因变异 药酶的多样性药酶的多样性基因多态性示意图基因多态性示意图(主要有四种形式主要有四种形式)(主要有四种形式主要有四种形式)药物作用的差异性药物作用的差异性2526基因的表型基因的表型基因多态性基因多态性v由由2 2个野生型个野生型(wild-type)(wild-type)等位基因等位基因(alleles)(alleles)编码的编码的“正常正常|型型”CYP450,CYP450,又称为纯合子广泛又称为纯合子广泛(快快)代谢型酶代谢型酶(homoz
12、ygous extensive metabolizers(homozygous extensive metabolizers;homozygous;homozygous EM)EM)v由由2 2个变异型等位基因个变异型等位基因(variant alleles)(variant alleles)编码的编码的“无活无活性或缺失的性或缺失的”CYP450,CYP450,即称为纯合子慢代谢型酶即称为纯合子慢代谢型酶(Poor(Poor metabolizers;PMmetabolizers;PM););又称为慢代谢型又称为慢代谢型;v由由1 1个野生型和个野生型和1 1个变异型等位基因编码的个变异型等
13、位基因编码的P450,P450,功能欠功能欠完整完整,即为中间型代谢酶即为中间型代谢酶(intermediate(intermediate metabolizers;IMmetabolizers;IM),),又称为杂合子代谢型酶又称为杂合子代谢型酶(heterozygous EM);(heterozygous EM);一般人群中一般人群中IMIM与与EMEM常常不分常常不分;v由至少由至少3 3个野生型等位基因编码的个野生型等位基因编码的CYPP450,CYPP450,功能极强功能极强,故故称超速代谢型酶（称超速代谢型酶（Ultrarapid metabolizerUltrarapid met
14、abolizer,UM);,UM);27基因多态性的发生机制基因多态性的发生机制28C A G C G C A A C T53Chromosome10q24.2CYP2C9 geneNucleotide position 430CYP2C9*1CYP2C9*2TSingle nucleotide polymorphisms(SNP).G G T A A C T T G.G G C A A C T T G.,Most common,Incidence 1 per 300-600bpNormal Normal enenzyme me activitactivityDecreased Decreas
15、ed enenzyme me activitactivityExample:Example:29(同义同义SNP)30基因多态性表现在何处基因多态性表现在何处?vv药物代谢酶药物代谢酶;如影响药物代谢的细胞色素如影响药物代谢的细胞色素450450等等的多态性的多态性;vv药物转运蛋白药物转运蛋白:如影响药物吸收、分布和排泄的如影响药物吸收、分布和排泄的-糖蛋白的多态性糖蛋白的多态性;vv受体或靶位受体或靶位:如如 肾上腺素能受体的多态性肾上腺素能受体的多态性;vv离子通道离子通道;如钙离子通道的多态性如钙离子通道的多态性;vv信息通路的靶点信息通路的靶点:如酪氨酸激酶等如酪氨酸激酶等;这些都是
16、这些都是生物标记物生物标记物(Biomarkers),(Biomarkers),它们的多态它们的多态性导致了药物治疗中的药效和不良反应的多样性性导致了药物治疗中的药效和不良反应的多样性。31 药酶的基因多态性药酶的基因多态性 P450的基因多态型（的基因多态型（Genetic polymorphism）使药物）使药物代谢存在着种族和个体差异，尤其是代谢存在着种族和个体差异，尤其是CYP2C19CYP2C19和和2D62D6。目前分为目前分为4 4种表型：种表型：vv 正常代谢型正常代谢型EM,又称快代谢又称快代谢（Extensive MetabolizerExtensive Metaboliz
17、er，占，占75-85%75-85%）;vv活性缺乏型活性缺乏型PM,又称慢代谢型又称慢代谢型（Poor metabolizerPoor metabolizer,占占5-10%5-10%）;vv超速代谢型超速代谢型UM（Ultrarapid MetabolizerUltrarapid Metabolizer,占占1-1-10%);10%);vv中间代谢型中间代谢型IM（Intermediate MetabolizerIntermediate Metabolizer,占占10-15%)(10-15%)(此型介于此型介于EMEM与与PMPM之间）之间）。32什么是等位基因什么是等位基因(Allel
18、es)?Alternate forms of a gene or chromosomal locus that differ in DNA sequence.33A:A:为显性基因为显性基因;a:a:为隐性基因为隐性基因34从基因型到表型从基因型到表型3536药酶基因多态性对药物浓度的影响药酶基因多态性对药物浓度的影响(PM)(IM)(EM)(UM)37药酶基因多态性与抗抑郁药的剂量药酶基因多态性与抗抑郁药的剂量Roots,I et al,Drub Meta Review 2004 Oct;36(3-4):617-3838M/M(慢代谢者慢代谢者,PM)W/W(强强/正常代谢者正常代谢者,EM
19、W/M(中间代谢者，中间代谢者，IM)nW/W(超快代谢者超快代谢者,UM)血药浓度血药浓度药酶基因多态性对其功能影响药酶基因多态性对其功能影响酶活性酶活性39 不同种族人群不同种族人群CYP2C19PM的分布的分布Racial groupPM frequency(%)Turks1.0Dutch1.8All Caucasians2.8Blacks3.9Indians14.2Chinese14.3Koreans14.0Japanese21.3Vanuatu,Pacific Islands61P.J.Wedlund,Pharmacology 61:174-183,200040 药酶基因多态性对代谢
20、结果的影响药酶基因多态性对代谢结果的影响v 扩大药理作用扩大药理作用;vv 产生不良反应产生不良反应;vv 増加药物毒性増加药物毒性;vv 改变药物剂量改变药物剂量;vv 前体药不能活化前体药不能活化;vv 代谢方式改变代谢方式改变;vv 増加药物相互作用。増加药物相互作用。41临床典型病例临床典型病例42 药物基因组学对药物作用影响例证药物基因组学对药物作用影响例证SSRIs SSRIs43 FDA关于关于PPIs干扰干扰氯氯吡格雷吡格雷代谢代谢,引发心血管事件增加的引发心血管事件增加的最新警戒最新警戒!44氯氯吡格雷是一个前药吡格雷是一个前药Clopidogrel is a prodrug
21、45两类药物代谢的不同结果两类药物代谢的不同结果46氯吡格雷与普拉格雷的代谢机制氯吡格雷与普拉格雷的代谢机制47奥美拉唑为什么使奥美拉唑为什么使氯吡格雷氯吡格雷减效减效?1,氯吡格雷为一前体药物氯吡格雷为一前体药物(Prodrugs);2 奥美拉唑是奥美拉唑是CYP2C19的强效抑制剂的强效抑制剂;3,奥美拉唑也是奥美拉唑也是CYP2C19的底物的底物,与氯吡格雷同服与氯吡格雷同服,可可发生竞争性抑制发生竞争性抑制CYP2C19,从而大大减少了氯吡格雷从而大大减少了氯吡格雷代谢为有活性的产物代谢为有活性的产物;4,某些患者携带某些患者携带CYP2C19的等位基因的等位基因CYP2C19*2或或
22、 CYP2C19*3,这两种由变异的等位基因所表达的药这两种由变异的等位基因所表达的药酶并无活性酶并无活性,故这些人群称为慢代谢型故这些人群称为慢代谢型(Poor Metabonism,PM),5,转运蛋白转运蛋白P-糖蛋白糖蛋白(permeability glycoprotein)变异变异48氯吡格雷抵抗氯吡格雷抵抗/相互作用相互作用的对策的对策1,1,增加剂量增加剂量;2,2,改用雷贝拉唑改用雷贝拉唑,消除不良的药物相互作用消除不良的药物相互作用;3,3,加用糖蛋白加用糖蛋白b/ab/a受体阻滞剂受体阻滞剂,如依替非巴肽等如依替非巴肽等;4,4,适当调整治疗方案。适当调整治疗方案。5,5,
23、更换新药更换新药:如普拉格雷如普拉格雷(Prasugrel(Prasugrel););49为什么要特别关注华法林的合理应用为什么要特别关注华法林的合理应用?因为基因多态性的影响显著因为基因多态性的影响显著:v欲达到有效治疗效果欲达到有效治疗效果,可使不同患者的服用剂量相可使不同患者的服用剂量相差差2020倍倍!v而当服用同一剂量时的血药浓度则可相差而当服用同一剂量时的血药浓度则可相差30503050倍倍!v使患者对华法林的有效率下降至使患者对华法林的有效率下降至25%80%;25%80%;更有更有20%20%的患者几乎无效的患者几乎无效!Personalized Medicine 2005;2
24、:325337Personalized Medicine 2005;2:32533750VKORC-1 PolymorphismAt least 10 different single-nucleotide-polymorphisms(SNPs)were identifiedvvHaplotype A(-1639GA,1173CT):lower maintenance dose vv Haplotype B(9041GA):higher maintenance dose VKORC1 A/A:2.7 0.2 mg/d VKORC1 A/B:4.9 0.2 mg/d VKORC1 B/B:6.2
25、 0.3 mg/dMean maintenance dose:5.1 0.2 mg/d 51522D6基因多态性对药物疗效的影响基因多态性对药物疗效的影响53可待因必须活化才有药效可待因必须活化才有药效54病例病例:为什么会发生吗啡中毒为什么会发生吗啡中毒?6262岁岁,CLL,CLL男性患者男性患者,化疗化疗3 3个月后个月后,因发热、疲劳、呼吸困因发热、疲劳、呼吸困难入院难入院;同时因几年前发生创伤后癫痫而长期服用丙戊酸同时因几年前发生创伤后癫痫而长期服用丙戊酸1,500mg/d;1,500mg/d;入院后检查双侧肺部有感染入院后检查双侧肺部有感染,还发现酵母菌还发现酵母菌,遂给予遂给予罗
26、氏芬、克拉霉素、伏立康唑和罗氏芬、克拉霉素、伏立康唑和可待因可待因25mg/tid,425mg/tid,4天后患者天后患者病情迅速恶化病情迅速恶化,意识丧失意识丧失,呼吸抑制呼吸抑制,末次可待因是昏迷前末次可待因是昏迷前12h12h服服用用,神经学检查神经学检查(Glasgow(Glasgow昏迷评分昏迷评分)为为6 6分分;经分析丙戊酸血浓度经分析丙戊酸血浓度为为62.4mg/L(62.4mg/L(正常范围正常范围50.4101mg/L);50.4101mg/L);可待因血药浓度为可待因血药浓度为114114g/L(g/L(正常范围正常范围13751375g/L);g/L);吗啡吗啡8080
27、g/L(g/L(预期范围预期范围1414g/L);g/L);吗啡吗啡-3-3-葡醛酸酯葡醛酸酯580580g/L(g/L(预期范围预期范围870870g/L);g/L);吗啡吗啡-6-6-葡醛酸酯葡醛酸酯136136g/L(g/L(预期范围预期范围113113g/L);g/L);诊断为吗啡中毒诊断为吗啡中毒,经经iv iv纳络酮纳络酮0.4mg/bid,0.4mg/bid,后后0.4mg6/h10.4mg6/h1次次;2;2天天后恢复正常。后恢复正常。为什么小剂量可待因却引起了吗啡中毒为什么小剂量可待因却引起了吗啡中毒?该患者为该患者为CYP2D6CYP2D6为等位基因为等位基因-UMUM多态
28、性多态性;同时克拉霉素、伏立康唑抑同时克拉霉素、伏立康唑抑制制CYP3A4,CYP3A4,减少其肾功能和排泄。减少其肾功能和排泄。N Engl J Med 2004;351:2872283155病例病例 ;哺乳妇女服用可待因为什么导致婴儿死亡哺乳妇女服用可待因为什么导致婴儿死亡?近期近期,加拿大学者报告加拿大学者报告1 1例产妇因外阴切开术止痛例产妇因外阴切开术止痛而给予而给予可待因可待因60mg/Q12h60mg/Q12h,产后产后1010天喂养不佳改用母天喂养不佳改用母乳泵喂养乳泵喂养,到第到第1212天婴儿皮肤呈灰色天婴儿皮肤呈灰色,第第1313天死亡天死亡;监监测血浓度吗啡为测血浓度吗
29、啡为70ng/ml;70ng/ml;而第而第1010天时母亲的吗啡血天时母亲的吗啡血浓度为浓度为87ng/ml87ng/ml。经酶谱检查。经酶谱检查,此产妇为此产妇为CYP2D6CYP2D6的基的基因多态性因多态性UMUM者。者。一般正常母亲口服一般正常母亲口服可待因可待因60mg/Q6h60mg/Q6h,多次服用后多次服用后吗啡血浓度为吗啡血浓度为1.920.5ng/ml;1.920.5ng/ml;新生儿为新生儿为02.2ng/ml;02.2ng/ml;曾经己有多次报告和实验与证实曾经己有多次报告和实验与证实,UM,UM者与者与EMEM者服用同剂者服用同剂量可待因血清吗啡浓度至少增加量可待因血清吗啡浓度至少增加50%,50%,严重中毒者可致死严重中毒者可致死,因此因此应慎用并进行监测。应慎用并进行监测。Lancet 2006;368:70456为什么要学习药物基因组学为什么要学习药物基因组学?三大目的三大目的v获取最大治疗效果获取最大治疗效果;v避免治疗失敗避免治疗失敗;v泧减少不良反应和毒性泧减少不良反应和毒性最终目标最终目标个体化用药个体化用药57人人持有人人持有基因身份证基因身份证58药物基因组学的重大作用药物基因组学的重大作用59謝谢诸位参与謝谢诸位参与!
