遗传药理学与临床用药课稿.ppt

第第10章章 遗传药理学与临床用药遗传药理学与临床用药 主要内容主要内容遗传药理学的基本概念 遗传因素对药动学的影响 药物氧化代谢酶的基因多态性药物氧化代谢酶的基因多态性 药物代谢转移酶基因多态性药物代谢转移酶基因多态性 药物转运体基因多态性药物转运体基因多态性 遗传因素对药效学的影响 药物效应酶的基因多态性药物效应酶的基因多态性 药物受体基因多态性药物受体基因多态性 遗传药理学（Pharmacogenetics）定义研究内容 探讨药物反应个体差异与遗传的关系；探讨药物反应个体差异与遗传的关系；阐明遗传变异的分子基础和临床意义；阐明遗传变异的分子基础和临床意义；建立药物引起异常反应的预测方法；建立药物引起异常反应的预测方法；分析药物对遗传基因的影响；分析药物对遗传基因的影响；研究遗传病的药物治疗和基因治疗。研究遗传病的药物治疗和基因治疗。第一节遗传药理学的基本概念遗传多态性（genetic polymorphismgenetic polymorphism）单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms,SNPssingle nucleotide polymorphisms,SNPs）单倍体（haplotypehaplotype）连锁不平衡（linkage disequilibrium,LD）限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism,RFLPrestriction fragment length polymorphism,RFLP）单基因遗传 常染色体显性遗传；常染色体隐性遗传；X连锁显性遗传；X连锁隐性遗传。多基因遗传 基因分型检测原理基因分型检测原理将等位基因辨别原理（杂交，引物延伸，连接或限制性）之一与四种不同的检测技术（化学发光，荧光偏振，共振能量转移和质谱）之一相互结合。基因分型检测技术之基因分型检测技术之DNA测序测序Eg：华大基因优点：高精度，引物定位有一定的灵活性，高通量（10min内能实时测定50多bp，不需要电泳和片段分离，可以提供少量临近的碱基序列信息，能在一定程度上对DNA模板中小的插入与缺失，以及新多态性位点进行检测。缺点：样本制备过程耗时，难以确定5个以上相同脱氧核苷酸掺入时的确切数目，因为这种情况超出了荧光反应的线性范围。基因分型检测技术之质谱基因分型检测技术之质谱Eg：优点：所需样本量小，检测准确，自动化数据收集和高通量缺点：仪器昂贵，对样本纯度要求高，样本需严格的杂质净化。基因分型检测技术之基因分型检测技术之微阵列分析微阵列分析用杂交技术分析等位基因-前景较好优点：高速，高通量缺点：灵活性低，成本高，无法区分纯合子和杂合子以及缺失和插入突变，芯片杂交的敏感性受靶序列影响，包括分子间和分子内部结构，以及重复序列元件因而仍需提高敏感性和准确性，降低假阳性率。基因分型检测技术之基因分型检测技术之5核酶分析核酶分析Taqman探针探针Eg：Applied Biosystems公司优点：错误率低，用户界面友好，适合在大样本中分析有限数量的SNP，投资比质谱低缺点：需要对探针的荧光和淬灭特性进行修饰所需成本高，探针的设计和检测体系优化费时费力基因分型检测技术之基因分型检测技术之光纤微珠芯片光纤微珠芯片目前最先进的对全基因组SNP位点进行扫描分析的技术之一Illumina公司产品高通量一次实验完成15万次检测，一天完成100多万次检测高精度比直接测序准确度高第二节 遗传因素对药动学的影响 吸收：内因子缺乏与幼年型恶性贫血；内因子缺乏与幼年型恶性贫血；分布：遗传性甲状腺素结合球蛋白缺陷与甲亢；遗传性甲状腺素结合球蛋白缺陷与甲亢；代谢：CYP2C19CYP2C19的遗传多态性与抗溃疡治疗；的遗传多态性与抗溃疡治疗；排 泄：有有 机机 阴阴 离离 子子 转转 运运 肽肽 基基 因因 突突 变变 与与 新新 生生 儿儿 高胆红素血症。高胆红素血症。概概 述述常见引起药物代谢和转运缺陷的酶或蛋白药物氧化代谢酶的基因多态性药物氧化代谢酶的基因多态性CYP2C9CYP2C9、CYP2C19CYP2C19、CYP2D6CYP2D6、CYP3A4/5 CYP3A4/5 药物代谢转移酶药物代谢转移酶的的基因多态性基因多态性UGTUGT、GSTGST、NAT NAT 药物转运体药物转运体的的基因多态性基因多态性OATPOATP、P-gpP-gp一、药物氧化代谢酶的基因多态性一、药物氧化代谢酶的基因多态性1.CYP2C9l l基因定位：基因定位：10q24.2 10q24.2。l l基因结构：基因结构：9 9个外显子、个外显子、8 8个内含子，全长个内含子，全长55kb55kb，编码编码490490个氨基酸个氨基酸的蛋白的蛋白 。l l功能：催化约功能：催化约12%12%临床常用药物，临床常用药物，包括药物（华包括药物（华法林、甲苯磺丁脲）、前药（如环磷酰胺）和前法林、甲苯磺丁脲）、前药（如环磷酰胺）和前致癌物致癌物 、激素和内源性物质（如孕酮、睾酮。）、激素和内源性物质（如孕酮、睾酮。）等位基因多态性：等位基因多态性：CYP2C9*2*12CYP2C9*2*12 。对药物作用的影响：对药物作用的影响：CYP2C9*3CYP2C9*3、CYP2C9*2 CYP2C9*2 华法林；华法林；CYP2C9*3 CYP2C9*3 甲苯磺丁脲、格列吡嗪。甲苯磺丁脲、格列吡嗪。2.CYP2C19l l基因定位：基因定位：10q24.110q24.1 24.324.3。l l基因结构：基因结构：9 9个外显子和个外显子和5 5个内含子，全长约个内含子，全长约55kb55kb。l l代谢底物：药物（代谢底物：药物（S S-美芬妥英、奥美拉唑、普萘洛美芬妥英、奥美拉唑、普萘洛尔、地西泮、氯胍、丙米嗪、黄体酮等）。尔、地西泮、氯胍、丙米嗪、黄体酮等）。等位基因等位基因 ：1818种种 人群分型为强代谢型（人群分型为强代谢型（EMsEMs）、弱代谢型（）、弱代谢型（PMsPMs）。）。对药物作用的影响：对药物作用的影响：PMPM与抗溃疡病药物疗效；与抗溃疡病药物疗效；CYP2C19*2CYP2C19*2可导致特罗地林可导致特罗地林 。3.CYP2D6l l基因定位：基因定位：22q13.122q13.1。l l基因结构：基因结构：全全长长9432 bp9432 bp，编码编码497497个氨基酸个氨基酸的蛋白。的蛋白。l l代谢底物：代谢底物：多达多达8080余种。余种。l l突变基因突变基因 ：70 70 多种。多种。人群分型为人群分型为超强代谢者超强代谢者(UM)(UM)、强代谢者、强代谢者(EM)(EM)、中、中强代谢者强代谢者(IM)(IM)、弱代谢者、弱代谢者(PM)(PM)。l l对药物作用的影响：对药物作用的影响：PM PM 氟西汀、氟西汀、抗精神病类药物抗精神病类药物 。经经CYP2D6代谢的药物代谢的药物类类 别别药药 物物受体阻断受体阻断药药烯烯丙洛丙洛尔尔、丁、丁呋呋洛洛尔尔、美托洛、美托洛尔尔、布尼洛、布尼洛尔尔、受体阻断受体阻断药药卡卡维维洛洛尔尔抗心律失常抗心律失常药药奎尼丁、恩卡尼奎尼丁、恩卡尼、司巴丁、氟卡胺、普、司巴丁、氟卡胺、普罗罗帕帕酮酮、阿普林定、阿普林定降降压药压药异异喹喹胍、胍生、胍、胍生、吲哚吲哚拉明拉明抗心抗心绞绞痛痛药药哌哌克昔林、特克昔林、特罗罗地林地林镇镇痛痛药药曲曲马马多多抗精神病抗精神病药药奋奋乃静、氟乃静、氟哌啶哌啶醇、利螺醇、利螺环酮环酮、硫利达、硫利达嗪嗪、珠、珠氯噻氯噻醇醇止咳平喘止咳平喘药药可待因、甲氧苯丙胺、右美沙芬可待因、甲氧苯丙胺、右美沙芬降血糖降血糖药药苯乙双胍苯乙双胍三三环类环类抗抑郁抗抑郁药药阿米替林、丙米阿米替林、丙米嗪嗪、氯氯丙米丙米嗪嗪、地昔帕明、去甲替林、地昔帕明、去甲替林其他抗抑郁其他抗抑郁药药阿米夫胺、溴法阿米夫胺、溴法罗罗明、明、马马普替林、帕普替林、帕罗罗西汀、托莫西汀西汀、托莫西汀5-HT拮抗拮抗剂剂托托烷烷司司琼琼4.CYP3Al l基因定位：基因定位：q21.3q21.3 22.1 22.1。l l代代谢谢底底物物：介介导导5050经经CYP450CYP450代代谢谢的的药药物物作作用用，如咪达唑仑、如咪达唑仑、芬太尼、洛伐他汀、辛伐他汀。芬太尼、洛伐他汀、辛伐他汀。l l等位基因：等位基因：CYP3A4CYP3A4：3030余种，余种，CYPCYP3A4*1B 3A4*1B CYP CYP3A4*193A4*19。CYP3A5CYP3A5：CYPCYP3A5*1A 3A5*1A CYP CYP3A5*73A5*7。l l对药物作用的影响对药物作用的影响 CYPCYP3A5*3 3A5*3：咪达唑仑咪达唑仑 。二、药物代谢转移酶基因多态性二、药物代谢转移酶基因多态性 1.尿苷二磷酸-葡糖醛酸转移酶（UDP-glucuronosyltransgerase,UGTUDP-glucuronosyltransgerase,UGT）家族成员：家族成员：1919种，种，UGT1UGT1和和UGT2UGT2最重要。最重要。UGT1UGT1基因定位：基因定位：2q37 2q37。基因结构：基因结构：1313种不同外显子和种不同外显子和4 4个共同外显子。个共同外显子。亚家族亚家族成员成员：UGT1A1UGT1A1、1A3101A310。对药物作用的影响：对药物作用的影响：UGT1A1*28 UGT1A1*28 伊立替康；伊立替康；UGT1A9*3UGT1A9*3 霉酚酸酯。霉酚酸酯。UGT2UGT2基因定位：基因定位：4q13 4q13。亚家族成员：亚家族成员：UGT2AUGT2A、UGT2B UGT2B。2.谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase,GSTglutathione S-transferase,GST）GST类类型型GST亚亚型型染色体定位染色体定位GST-GSTA1、A2、A3、A46p12GST-GSTM1、M2、M3、M4、M51p13.3GST-GSTP111q13GST-GSTT1、T222q11.2GST-GSTS114q24.3 基因多态性：GSTM1、GSTT1、GSTP1。对药物作用的影响：GSTP1：氟尿嘧啶-奥沙利铂治疗。人类人类GST分型及染色体定位分型及染色体定位3.3.N-乙酰基转移酶（N N-acetyltransferase,NAT-acetyltransferase,NAT）亚型：亚型：NAT1NAT1、NAT2NAT2。基因定位：基因定位：8p21.18p21.1 23.123.1，87%87%同源性。同源性。等位基因多态性：等位基因多态性：NAT1NAT1：野生型：野生型：NAT1*4NAT1*4；突变型：突变型：NAT1*3NAT1*3、NAT1*10NAT1*10、NAT1*11NAT1*11 NAT1*14 NAT1*14、NAT1*15NAT1*15、NAT1*17NAT1*17 。NAT2NAT2：野生型：野生型：NAT2*4NAT2*4；突变型：突变型：NAT2*5ANAT2*5A、NAT2*5BNAT2*5B、NAT2*5CNAT2*5C NAT2*6A NAT2*6A、NAT2*6BNAT2*6B、NAT2*7BNAT2*7B NAT2*13 NAT2*13、NAT2*14ANAT2*14A。药物药物表型表型临临 床床 意意 义义异烟肼异烟肼慢乙酰化慢乙酰化常规剂量时易发生外周神经炎常规剂量时易发生外周神经炎 快乙酰化快乙酰化亚洲人肝毒性作用甚为普遍亚洲人肝毒性作用甚为普遍一周一次异烟肼的治疗方案用于开放性结核时疗效较差一周一次异烟肼的治疗方案用于开放性结核时疗效较差肼屈嗪肼屈嗪慢乙酰化慢乙酰化可发生抗核抗体和系统性红斑狼疮样综合征可发生抗核抗体和系统性红斑狼疮样综合征快乙酰化快乙酰化治疗高血压时需较大剂量治疗高血压时需较大剂量柳氮磺吡啶柳氮磺吡啶慢乙酰化慢乙酰化治疗风湿性关节炎患者的疗效较好治疗风湿性关节炎患者的疗效较好特别是血液、消化系统的不良反应发生率增高特别是血液、消化系统的不良反应发生率增高快乙酰化快乙酰化高铁血红蛋白浓度升高高铁血红蛋白浓度升高氨苯砜氨苯砜慢乙酰化慢乙酰化血液系统不良反应较多血液系统不良反应较多快乙酰化快乙酰化需较大剂量治疗疱疹样皮炎需较大剂量治疗疱疹样皮炎普鲁卡因胺普鲁卡因胺慢乙酰化慢乙酰化易发生系统性红斑狼疮样综合征，或发生较早易发生系统性红斑狼疮样综合征，或发生较早快乙酰化快乙酰化用标准剂量治疗心脏患者时，易发生室性期前收缩用标准剂量治疗心脏患者时，易发生室性期前收缩乙酰化代谢多态性与药物效应乙酰化代谢多态性与药物效应 三、药物转运体基因多态性三、药物转运体基因多态性1.有机阴离子转运肽（organic anion-transporting polypeptide,OATPorganic anion-transporting polypeptide,OATP）家族成员：家族成员：1111个。个。功能：转运功能：转运多种内源物（如甲状腺激素多种内源物（如甲状腺激素 、类前列、类前列腺素）和外源物（如心血管系统药、非甾体类肌松腺素）和外源物（如心血管系统药、非甾体类肌松药）。药）。基因多态性对药物作用的影响：基因多态性对药物作用的影响：OATP1B1OATP1B1：OATP1B1*5OATP1B1*5普伐他汀、伊立替康；普伐他汀、伊立替康；OATP2B1OATP2B1：GG1564T1564T突变突变磺溴酞钠。磺溴酞钠。2.2.P-糖蛋白（P-glycoprotein,P-gpP-glycoprotein,P-gp）基因定位：基因定位：7q21.17q21.1，由，由MDR1MDR1基因编码。基因编码。相对分子质量：相对分子质量：170 000170 000。作用底物：作用底物：较为广泛，包括多种抗肿瘤药、抗生素、较为广泛，包括多种抗肿瘤药、抗生素、心血管系统药、强心苷类、心血管系统药、强心苷类、-受体阻滞药等受体阻滞药等 。基因多态性：基因多态性：4848个个SNPsSNPs，有种族差异。，有种族差异。对药物作用的影响：对药物作用的影响：MDR1MDR13435 TT3435 TT基因型基因型 地高辛地高辛 ；MDR1*2 MDR1*2 伊立替康。伊立替康。第三节第三节 遗传因素对药效学的影响遗传因素对药效学的影响一、药物效应酶的基因多态性一、药物效应酶的基因多态性 1.葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶（glucose-6-phosphate dehydrogenase,G-6-PD）磷酸戊糖旁路代谢与谷胱甘肽保护作用磷酸戊糖旁路代谢与谷胱甘肽保护作用 等等位位基基因因：在在X染染色色体体长长臂臂，长长20 kb，含含一一个个长长1548 bp的的编编码码序序列列，表表现现多多态态性性，有有种种族族差异；差异；对对药药物物的的影影响响：服服用用某某些些药药物物（如如抗抗疟疟药药、解解热热镇镇痛痛药药、抗抗菌菌药药）和和食食物物后后，可可出出现现急急性性溶溶血（血（X连锁不完全显性遗传）。连锁不完全显性遗传）。2.维生素K环氧化物还原酶(vitamin K epoxide reductase,VKORvitamin K epoxide reductase,VKOR)香豆素类药物的抗凝作用香豆素类药物的抗凝作用VKORC1基因（主要亚单位）基因（主要亚单位）基因定位：基因定位：16q11.2，全长约4 kb。基因多态性：基因多态性：常见：C1173T、G3730A、G-1639A G1639A与C1173T存在连锁不平衡效应 有种族和个体差异。对药物作用的影响：对药物作用的影响：影响华法林的用药剂量；可出现香豆素类耐受（属常染色体显性遗传）。二、药物受体基因多态性二、药物受体基因多态性 1.1.1 1肾上腺素受体（1 1 adrenergic adrenergic receptorreceptor）基因定位：基因定位：10q2410q24 2626，全长全长2.4 kb 2.4 kb。SNPs SNPs 位点：位点：1818个个，1111个置换，个置换，7 7个颠换个颠换 。基因多态性：基因多态性：A145GA145G、G1165C G1165C。对药物作用的影响：对药物作用的影响：1 1受体受体阻滞剂阻滞剂抗高血压病抗高血压病的治疗效果；的治疗效果；与与Ser49GlySer49Gly及及Gly389ArgGly389Arg多多态性的单倍体有关；态性的单倍体有关；1 1肾上腺素受体单倍体可作为美托洛尔抗高肾上腺素受体单倍体可作为美托洛尔抗高血压疗效的预测指标血压疗效的预测指标 。2.血管紧张素1型受体（angiotensin type receptor,AT1）基因定位：基因定位：3q213q21 2525，有有5 5个外显子，编码含个外显子，编码含359359个个氨基酸残基的受体蛋白氨基酸残基的受体蛋白 。SNPsSNPs位点：位点：5 5个个T573CT573C、A1062GA1062G、A1166CA1166C、G1517TG1517T、A1878GA1878G。与与高血压发病和药物作用的关系高血压发病和药物作用的关系 A1166CA1166C突变突变血管紧张素血管紧张素反应性；反应性；A1166CA1166C多态性多态性 洛沙坦抑制高血压性心脏病胶洛沙坦抑制高血压性心脏病胶原蛋白形成原蛋白形成 。遗传药理学的应用之遗传药理学的应用之改进药物的研发过程改进药物的研发过程以整体人群为对象的新药开发以特定基因型群体为对象的新药开发遗传药理学的应用之遗传药理学的应用之提高药物的安全性和有效性提高药物的安全性和有效性指导I期临床试验设计“拯救”具有严重不良反应的药物开发针对特定人群的药物遗传药理学的应用之遗传药理学的应用之提高被批准药物的使用率提高被批准药物的使用率扩大被限制药物的使用鉴别高风险人群上市后再评价筛选最适人群市场推广eg：约5%的人对艾滋病治疗药物阿巴卡韦高敏，临床试验可以确定高风险人群，鉴定出这些人后，更多的病人可以从这种药物治疗中受益。遗传药理学引发的潜在的社会、遗传药理学引发的潜在的社会、伦理和法律问题伦理和法律问题原则主义生命伦理学领域最有影响力的理论Beauchamp and Childress有利原则研究不仅仅是为了增加科学知识，还必须对患者有明确的潜在回报自主原则具有完全民事能力的人决定自己的命运，他人不能代替其做出决定或限制其决定权公正原则在相关方面平等的人应该一视同仁 问题是：标准？Eg：英国的心外科大夫不愿意为吸烟的患者进行搭桥手术Eg：器官移植的时候是否应该考虑年龄因素无害原则遗传药理学应用的遗传药理学应用的社会、伦理和法律问题社会、伦理和法律问题临床试验的重新设计Eg：根据基因型排除一些人群试验人群的偏差及代表性，试验的公正性，稀有不良反应概率降低被排除治疗新“孤岛人群”稀有基因型高成本未按药物标示开具处方的风险治疗标准和责任根据疾病分层的社会后果遗传药理学测试与疾病易感性测试的关联性遗传药理学与种族、民族