药物基因组学的临床应用

1药物基因组学的临床应用Dr.KeithCandiottiProfessorAnesthesiologyandInternalMedicineChief,DivisionofPerioperativeMedicineViceChairmanofClinicalResearchUniversityofMiami2目的•讨论药物基因组学的基本概念和潜在用途•回顾SNPs的概念•通过回顾临床实验来观察基因变异产生的效应•——麻醉剂•——术后恶心呕吐•——疼痛•讨论临床应用以及测试•药物基因组学的前景3目前市场上的药物疗效有限心血管药物:%无效应者ACE-抑制剂10-30%Beta阻滞剂15-35%他汀类药物10-60%抗抑郁药:选择性5羟色胺再吸收抑制剂10-25%三环类抗抑郁药20-50%当前的医疗实践可能导致无效的治疗4不良药物反应大多数的主要药物仅对25-60%的病人有效在美国每年有超过200万例的不良药物反应，并有10万例死亡US医疗保健系统每年要因ADRs花费近一千亿美元1.MolMed2002;7:201-4;2.JAMA1998;279:1200-5;Ingelman-SundbergM.IntMed,2001;PirmohamedM,Park,BK,TrendsinPharmacologicalSciences,June20015不良药物反应的影响Meta-分析显示:1966-1996年间，严重ADR的发生率为6.7%，不包括用药错误ADRs使住院期平均延长1-4天，使每位病人多花费约$2300-5600据估计药物遗传学因素是10-20%的ADRs产生的主要原因，并且是另外15-40%的ADRs的引发因素之一。1LazarouJetal.JAMA1998;279:1200-5;2Rodriguez-MonguloretalPharmacoeconomics2003:21:623-50;PirmohamedM,Park,BK,TrendsinPharmacologicalSciences,June20016死亡风险率对照1in1071in1061in1051in1041in1031in102IncreasingFatalityRisk(annual)FatalreactiontoaprescribeddrugSource:ConsumerReports,9/99PharmacogeneticsLightningPlaneCrashMurderCarCrash7专用名称和术语•SNP-单核苷酸多态性。单碱基替换，如G到C，A到T等•特殊的碱基替换A118G•“-”表示在上游区或启动子所在区域•一种氨基酸替换另一种氨基酸Ser181Tyr•ＣＹＰ细胞色素P450(CYP2D6*2)•1A2,2D6,3A4等：不同的酶通路1A2表示CYP1的A亚型的第二种通道•*1,*2,*3等：多态性根据发现顺序不同而排序*1表示传统野生型81.缩窄治疗窗精确的药物水平临界可与药物治疗监测结合起来2.显著的副作用副作用可能带来重大的伤害副作用可能导致高额的治疗费用3.有效性问题无法快速的确定药物功能药效被其它作用掩盖4.非紧急应用（初步）充分的时间允许完成检测如果预期的基因分型标准化，则要避免非急诊用药使得基因分型有意义的标准9基因组学和麻醉剂10经典的麻醉剂药物基因组研究•拟胆碱酯酶不足•——适用于琥珀酰胆碱和美维库铵•——拟胆碱酯酶Asp70Gly多态性导致酶的低效。病人将多耗费3-8倍的时间才能从琥珀酰胆碱作用中恢复。纯合子病人则需要多耗费60倍的时间来恢复。•恶性高热•——儿童发生率1:15,000成人发生率1:50,000•——恶心高热的发生与RYR1基因的变异有关，约50%的病例涉及到这种基因变异11红发的人和MAC•有黑皮质素-1受体的小鼠与对照小鼠相比需要更高浓度的MAC1•人类的红发起因于MC1R基因的多态性•一项研究正在进行：对十个亮红色头发的妇女和十个深色头发妇女进行比较•白昼的周期，月经周期以及吸烟等众多因素都对此有影响2•应用Dixonup-and-down方法结合电刺激来观察地氟烷水平对运动的影响•也通过测量真黑素、褐黑素的浓度。1XingYetal.Anesthesiology2004;101:544-6;2LiemEetal.Anesthesiology2004;101:279-83;12红发的人和MACAnestheticrequirementforindividualparticipants(circles)withgroupmeans(squares)and95%confidenceintervals.1LiemEetal.Anesthesiology2004;101:279-83;13种族和MAC•入选90个ASA1和2的以色列患者.•实验对象来自三个犹太种群：欧洲人，东方人和高加索人•在切口之前令七氟烷的浓度为2%保持十分钟，观察3cm切口时病人的体动情况。根据体动情况以0.2%的幅度对气体浓度进行上下调整。•控制其他易混淆因素EzriTetal.Anesthesiology2007;107:9-1414种族和MAC通过两种不同的方法分析犹太种族个体内七氟烷P50的水平。数据置信区间为95%。不同方法所得p50含量都有显著不同。15细胞色素P-450(CYP2D6)•(CYP2D6)代谢与美国每年的1.89亿例处方有关。•已经有约100种遗传性变型被鉴定，其中大部分可能导致活性的降低。•也可能由于基因复制而提高活性•出现了4种表型：•微弱水平代谢；•中间水平代谢；•较强的代谢；•急速代谢•环境因素也可影响其活性16因基因型不同导致药物浓度的差别MetabolizerStatusGenotypeResponsetoaveragedailydosePoorIntermediateExtensiveUltrarapid=AdverseEvents=TherapeuticWindow=IneffectiveConc.Timenormalactivityreducedactivitynoactivity17OndansetronDolasetronGranisetronHydrodolasetron(activemetabolite)MMMCYP2D6CYP3A4,1A2flavinmonooxygenaseCarbonylreductaseCYP2D6(hydroxylation)CYP3AsubfamilyCYP3AMetabolismof5-HT3–ReceptorAntagonistsLargearrows:PredominantmetabolicpathwaySmallarrows:MinormetabolicpathwayPrescribinginformationzofraninjection(odansetronHCI).ResearchTrianglePark,NC:GlaxoSmithKline;2001.PrescribinginformationKytril®injection(granisetronHCI).Nutley,NJ:RocheLaboratories;2000.PrescribinginformationAnzemet®injection(dolasetronmesylate).KansasCity,MO:AventisPharmaceuticals;2002.18EffectofCYP2D6GenotypeonPKofTropisetroninHealthyKoreanSubjects目的：评估在健康的韩国受试者体内CYP2D6基因型对托吡西隆的药代动力学（PK）的影响方法：13个受试者单次口服含药量5mg的托吡西隆胶囊用HPLC法测定血药浓度在这个种群中有四个等位基因被鉴定CYP2D6*1,CYP2D6*2X2,CYP2D6*5,andCYP2D6*10Kimetal.EurJClinPharmacol.2003;59:111-116.19托吡西隆的血药浓度-时间曲线下面积与CYP2D6基因型的相关性050100150200250*1/*1*1/*10*10/10,*5/*10*1/*2X2CYP2D6GenotypesAUCinf(h•ng/mL)••300350400••AdaptedfromKimetal.EurJClinPharmacol.2003;59:111-116.20CYP2D6等位基因频率以及多态性对昂丹司琼预防术后呕吐的影响•按照标准的麻醉学方法，给250名女性患者每人4mg昂丹司琼•观察4小时内PONV的发生情况•如果PONV发生，对病人继续24h观察•基因拷贝数用FRET法进行分析•多态性和特殊的基因型用AmpliChip®确定。CandiottiKA,etal.Anesthesiology.2005;102:543-549.CandiottiKA,BirnbachDJ,LubarskyDA;Anesthesiology2005;102,3:543-921CYP2D6的多态性对PONV的影响*P0.05Patients(%)*CandiottiKA,etal.Anesthesiology.2005;102:543-549.**p0.05CandiottiKA,BirnbachDJ,LubarskyDA;Anesthesiology2005;102,3:543-922PONV发生患者中5-HT3B启动子区域的变异•93名女性患者实施全身麻醉•每人给药昂丹司琼4mg•35名患者呕吐(58名没有发生)•对3个5-HT3B启动子区域的多态性进行观测•-761GtoA•杂合子,16(17%)-381TtoC杂合子,39(42%)纯合子,12(13%)-102_-104AGA缺失杂合子,12(13%)纯合子,1(1%)CandiottiKA,CuriaL,LiuH,ZhangY,YangZ;IARS,Orlando,Florida2007(A-1436).5HT3Receptor23•与出现术后呕吐的患者相比，术后未出现呕吐的患者-381TC纯合子比例明显较高•未呕吐患者,18/58(34%)•呕吐患者,3/35(9%),p0.05•-381TC变异体显现出了保护作用，可能改变了5-HT3与受体的结合。CandiottiKA,CuriaL,LiuH,ZhangY,YangZ;IARS,Orlando,Florida2007(A-1436).PONV中5-HT3B启动子区域的变更24PONV的患者中5HT3B启动子区域的变异CandiottiKA,CuriaL,LiuH,ZhangY,YangZ;IARS,Orlando,Florida2007(A-1436).P0.05%Subjectswith-381TCPolymorphismn=18of58n=3of3525CYP2D6多态性与心脏药物（美托洛尔）•收集对美托洛尔有确切的不良反应的患者的血样。•24位患者登记参加了调查•在美托洛尔治疗中，9(38%)位患者表现为CYP2D6代谢弱，他们发生不良药物反应的风险比其他人高五倍(p.0001)WutteHetal.ClinPharmacolTher2002;72:429-3726CYP2D6基因多态性对术后吗啡消耗量的影响•人体内内源性类似于吗啡的化合物已经被鉴定•CYP2D6是吗啡生物合成途径中的关键步骤•对141名术后患者进行吗啡耗费量检测，CYP2D6的活性状况用AmplichipMicroarray来检测CandiottiKA,YangZ,RodriguezYetal.PainMed.2009Jul-Aug;10(5):799-80527CYP2D6基因多态性对于术后吗啡消耗量的影响4138210490550102030405060PMIMEMUMLMCHMCPM–PoorMetabolizerEM–Extens