1个体化医学与分子诊断

个体化医学与分子诊断周宏灏中南大学，长沙分子诊断质量保证会议,2013,10,22长沙人类个体的遗传变异31.6亿个碱基对2-2.5万个基因300万变异疾病相关药物反应差异相关不同个体DNA序列99.9%相同0.1%基于基因组的个体化医学罕见疾病风险查出孟德尔疾病致病基因早期疾病预测孕前/胚胎植入前筛查药物基因组学风险分层药物效应和剂量不良反应预测常见疾病风险风险预测风险分层查出早期的行为异常风险显现1发病易感遗传缺陷早期查出针对性预防疾病发展预测对药物的可能反应监测药物反应和发病反复健康状态无症状疾病状态慢病治疗有症状疾病状态个体化医学和个体化药物治疗个体化医学当今医疗保健重点病人分层/治疗未来医疗保健重点个体化药物治疗疾病基因组学药物基因组学药物临床研究和应用的相悖临床试验对象群体用药对象个体基因人数药物代谢酶遗传变异引起疗效和毒性个体差异使用相同剂量后体内药物总量酶活性过高酶活性适中酶活性过低无效毒性血内药物浓度?均有哮喘急性发作受体遗传变异引起疗效和安全性个体差异哮喘发作终止均吸入2肾上腺素受体激动药沙丁胺醇(Albuterol)沙美特罗(Salmeterol)死亡2肾上腺素受体基因变异(Arg/Arg16)正常细胞无融合蛋白CML细胞融合基因BCR-ABL正常细胞Her2+乳腺癌细胞融合蛋白伊马替尼特异性靶点伊马替尼抑制BCR-ABL络氨酸激酶，用于bcr-abl融合基因阳性的慢性粒细胞性白血病过表达靶点赫赛汀是人源化Her-2单克隆抗体，对Her-2有高亲合力，用于Her-2受体过表达的乳腺癌赫赛汀Her2+受体个体化治疗应用之1：作用于特异性或过表达靶点维生素K（减少）氯比格雷华法林肠吸收代谢CYP2C9CYP4F2CYP2C19肝氯比格雷GPlla/lllP2Y12受体受体华法林肝细胞NADHNAD+主动循环药VKORCI维生素K（氧化）功能性凝血因子次功能性凝血因子血小板细胞药物效应动力学血小板膜糖蛋白(GP)IIa/III和膜蛋白P2Y12受体基因多态性：氯比格雷VitK环氧化还原酶基因多态性：华法林药物代谢动力学氯比格雷(前药)：CYP2C19基因多态性华法林：CYP2C9基因多态性个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量CYP2D6弱代谢者乳腺癌复发显著增加,生存率降低,CYP2D6抑制剂合用,高活性代谢产物去甲他莫昔芬血浆水平减少65-75%欧洲药品管理局药物警戒工作组（PhVWP）认定:̶CYP2D6弱代谢者对他莫昔芬的治疗应答可能降低避免合用CYP2D6抑制剂̶他莫昔芬活性:100X4-OH-N-去甲他莫昔芬(Endoxifen)个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量-他莫昔芬:选择性雌激素受体调节剂;女性乳腺癌CellularTGNCellularTGN个体化治疗应用之2：预估药物效应和0102030001020300421086*2,*3A,*3C*1TPMTActivity010203006-10%65%Conventionaldose基于TPMT基因型的剂量5000500基因检测常规剂量毒性风险高5000剂量毒性风险低500个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量根据TPMT基因型确定6-MP剂量剂量（%）ABCD依据:PK值−AUC−CL常规剂量基因型特异性剂量m/mw/mw/ww/nw常规相同剂量个体化剂量个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量-单因素250-200-150-100-50-0-ABCD理想药物浓度理想药物浓度理想药物浓度理想药物浓度药物清除率（％）药理学差异MolecularPsychiatry(2012),1--15个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量药物清除率（％）药理学差异MolecularPsychiatry(2012),1--15个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量NEnglJMed.2009,19;360(8):753–764.68.613.37.26.72.61.6UnknownVKORC1CYP2C9AgeHigh+BWOthers各因素解释华Factors药剂量差异原因百分比法林用forwarfarindosingVKORC1A/GCYP2C9*1/*3VKORC1A/ACYP2C9*3/*3ClinicalalgorithmNogeneticvariationPersonalizedmedicationapplication2:predictionofdrugeffectanddosage-MultiplefactorPharmacogeneticdosingalgorithm(internationalmultiplecentercontaining9contriesand4043subjectsWarfarindose（mg/d）=[5.6044−0.2614(age)+0.0087(heightincm)+0.0128(weightinkg)−0.8677(VKORC1-1639A/G)−1.6974(VKORC1-1639A/A)−0.4854(VKORC1genotypeunknown)−0.5211(CYP2C9*1/*2)−0.9357(CYP2C9*1/*3)−1.0616(CYP2C9*2/*2)−1.9206(CYP2C9*2/*3)−2.3312(CYP2C9*3/*3)−0.2188(CYP2C9genotypeunknows)−0.1092(Asianrace)−0.2760(Blacks)−0.1032(Mixedrace)+1.1816(Enzymeinduces)−0.5503(Amidarone)]2/7TheInternationalWarfarinPharmacogeneticsConsortium,NEnglJMed2009;360:753-64.PercentageofpredictionXYGageIWAndPCeTarokasnhashiWenHuangYouMiaoOhnoKimChoZhScuoWncadeelius100500underidealoverAlgorithmsThedosingcalculatedviaXiangYadosingalgorithmismoreclosetotheactualrequiredfortheindividualpatientfromSouthCentralareaofChinaPersonalizedmedicationapplication2:predictionofdrugeffectanddosage-MultiplefactorXiang-YaPGxdosingalgorithmWarfarinstabledose(mg/d)=[2.140–0.370×(VKORC1-1639GA)–0.332×(CYP2C9*3)+0.324×(BSA)–0.004×(ageindecades)–0.231×(numberofincreasingINRdrugs)+0.105×(smokinghabit)–0.135×(preoperativestrokehistory)–0.108×(hypertension)]2Personalizedmedicationapplication2:predictionofdrugeffectanddosagePGxresearchofTCMTianqihypoglycemiccapsule184ADMET-relatedlociSNPrs1142345GeneTPMTAlleleA/GMAF0.229p0.001FDRP0.038rs2306168SLCO2B1T/C0.3050.0030.114rs2231142rs717620ABCG2ABCC2A/CC/T0.2600.2300.0210.0230.7980.874rs1799931NAT2A/Grs4244285CYP2C19A/Grs4124874UGT1A1G/T0.1530.3440.3370.0240.0270.0440.91211LiX,Evidence-BasedComplementaryandAlternativeMedicine,2013(%)Percentageofeachgroupinrs1142345heterozygote(AG)andwild-type(AA)patients.LiX,Evidence-BasedComplementaryandAlternativeMedicine,2013:predictionofdrugeffectanddosage0.7-0.6-0.5-HelthyMaintenlanceDeterioration0.4-0.3-0.20.1-0-结肠癌病人(n=59)4～5级嗜中性白血球低下Innocentietal,JClinOncology22:1-7,200450%减少剂量或换药*28/*2810%12.5%减少剂量或换药Wt/*280%常规剂量Wt/Wt个体化治疗应用之3：预测和预防药物毒性伊立替康毒性发生率与UGT1A*28基因型卡马西平(Cabamazepine)癫痫性发作,神经痛等神经性疾病HLA-B*1502疱、紫癜、坏死；死亡率30~40%多形糜烂性红斑(Stevens-JohnsonSyndrome，SJS)多形性红斑，发热、小别嘌呤醇(Allopurinol)原发性和继发性痛风病人，控制高尿酸血症HLA-B*5801个体化治疗应用之3：预测和预防药物毒性卡马西平和别嘌呤醇引起的SJSAllopurinolPrimaryandsecondarygoutpatients,hyperuricemiaHLA-B*5801Allelepositive:85/90(94.4%)Rs9263726AAllelepositive:82/90(91.1%)Personalizedmedicationapplication3:predictionandpreventionofdrugtoxicityHLA-B*5801andsurrogateSNPrs9263726areassociatedwithallopurin-SCARinmainlandChinesePatientsAllelepositive/total(%)OR(95%CI)399.5(74.6~2139.4)HLA-B*5801Allopurinol-SCARAllopurinol-Tolerated85/90(94.4%)2/49(4.1%)Rs9263726A240.9(49.1~1181.7)Allopurinol-SCARAllopurinol-Tolerated82/90(91.1%)2/49(4.1%)ADR发生率Individualrisk1000010001001010.11E-101E-091E-081E-070.0000010.000010.00010.0010.010.115000不良反应突变基因频率引起ADRs的药物59%经多态性DME代谢个体化治疗应用之3：预测和预防药物毒性药物不良反应发生率与突变基因频率相关100000在下列情况下，药厂必需提供药物基因组学资料(这些必需提交的药物基因组学资料会影响FDA对这些药物的决策);1.对药物标签上的剂量、安全性或有效性有重要参考价值的资料2.在有遗传学标志物的亚组人群中进行的药物临床试验资料3.已知遗传变异与药物反应相关的资料，如细胞色素CYP2D6基因。对于大多数其他的药物基因组学资料，例如这些资料并非作为临床试