个体化治疗与基因诊断的现状、挑战和对策-张伟

中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心全国第四届个体化医学培训班，长沙，2011-6-个体化医学长沙论坛中南大学湘雅医学检验所卫生部临床药理国家培训中心张伟中南大学临床药理研究所个体化治疗与基因诊断的现状、挑战和对策中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心第一部分：国内外现状第二部分：目前存在的问题第三部分：对策与展望中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心药物不良反应（ADRs，AdverseDrugReactions）已成为危害人类健康的重要公共卫生问题6.7%的住院病人产生严重药物不良反应；全部床位总数的4%；0.32%的病人死于严重的药物毒副作用；居全部死亡原因第4位，仅次于心脑血管疾病、癌症和肺部疾病；儿童的药物不良反应发生率高达9.5%；美国每年约10万病人死亡；第一部分：国内外现状中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心英国卫生部门医疗资源耗费约每年5亿英镑；美国药物不良反应造成的致残和致死（包括初级医疗和次级医疗）所造成的总费高达每年1000亿美元；Ref:ClassenDC,etal.JAMA1997;277:301-17LazarouJ,etal.JAMA.1998Apr15;279(15):1200-5Needetal.NatureGenetics37:671,2005中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心我国由于医疗条件相对低下，形势更为严峻！我国每年500-1000万人因发生ADR住院；住院病人ADR发生率为10-20%，其中5%发生严重ADR；老年人发生率为22-50%；药源性死亡率占住院病人的3.6-25%；死亡人数为每年20万人。中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心药物临床试验和新药开发的损失同样严重一种药物上市平均耗费8亿美元和10年左右时间；约35%的新药由于安全性问题而不能上市；过去20年期间约4%的上市药物因安全性问题被撤出欧美市场，共计34种；中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心最近20年美国FDA从市场撤出的部分药品被撤出市场的药物适用症毒性相关基因突变阿洛司琼肠道综合症缺血性结肠炎SLC6A4(羟色胺转运体)阿司咪唑变态反应QT延长CYP2J2,西立伐他汀高脂血症横纹肌溶解CYP2C8,SLCO1B1西沙必利胃十二指肠返流QT延长SCN5A(钠离子通道α亚单位基因),KCNQ1右芬氟拉明肥胖肺动脉高压CYP2D6,BMPR2(骨形态发生蛋白II型受体)罗非考昔疼痛心血管毒性UDP-葡萄糖苷酸转移酶:UGT2B7,UGT2B15特非那定变态反应QT,扭转型室速KCNQ1(钾离子通道基因)地来洛尔高血压肝毒性UGT(2001,UK)舍吲哚精神分裂症QT,扭转型室速KCN(1998,UK)特罗地林尿失禁扭转型室性心动过速CYP2C19(1991,UK)西布曲明肥胖心脑血管终极事件CYP2B6中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心年龄性别体重/身高合并症病程决定药物反应的因素器官功能遗传环境因素药物反应老年，儿童，新生儿肝脏,肾脏,心脏食物/吸烟/合并用药中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心《医疗机构临床检验项目目录》——2007年国家卫生部发布中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心过去5年中基因组学、蛋白组学及纳米科技等的迅速发展已实现分子诊断水平的快速升级，并且开始在新药开发和个体化治疗中得到广泛应用。随着技术平台的不断升级，人类遗传标志的不断发现，基因型-用药表型关联的不断揭示，传统用药必将产生新变革。卫生部2007年公布的国家《医疗机构临床检验项目目录》已经远远不能适应国民卫生健康事业发展的需要。现在的问题不再是我们能否实现个体化治疗，而是我们将在何时、以何种方式实现个体化治疗。中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心个体化医学发生了一系列里程碑性事件构建出未来个体化治疗的蓝图1.2003年，美国药品食品监督管理局（FDA）颁布了GuidanceforIndustry:PharmacogenomicDataSubmissions，中文翻译为《行业指南草案：药物基因组学数据报送》，2005年即成为正式文件，要求新药临床试验完毕进行申报时需提供病人遗传分子诊断方面数据。中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心2.2003年，由美国、加拿大、日本、中国、尼日利亚和英国共同参与的人类单倍体型计划（HapMap）对数以百万计的SNPs进行归类，阐明了大量统计学意义十分明确的基因型-药物表型相关性。什么是HapMap？HapMap是人类基因组中常见遗传多态位点的目录，它描述了这些变异的形式、在DNA上存在的位置、在同一群体内部和不同人群间的分布状况。HapMap计划并不是利用HapMap中的信息来建立特定的遗传变异与某一疾病之间的联系，而是为其他研究者提供相关信息使之能够将遗传多态位点和特定疾病风险联系起来，从而为预防、诊断和治疗疾病提供新的方法。药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心3.2004年，“人类单核苷酸突变协会”完成超过180万单核苷酸突变特征鉴定，期间共有150余种药物或新药化合物向FDA呈交了药物基因组学资料。药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心4.2005年，NIH资助的“遗传药理学研究网络”（PGRN）和“遗传药理学与药物基因组学知识库”（PharmGKB）成立，旨在为全人类的个体化用药实现资源共享。药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心5.2006年，FDA批准了首个体外诊断化验分子检测：（GeneSearchBLN检测）应用于乳腺癌转移的诊断。该化验通过分子手段检测在乳腺组织中丰富而正常淋巴结很少的一些细胞，以此判断乳癌是否发生了淋巴结转移。GeneSearchBLN检测比目前最快的同类诊断手段更加准确和快速，该检测能够降低乳腺癌患者二次手术的风险。药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心6.2007年，FDA批准了第一种遗传分子检测，该检测根据CYP2C9和VKORC1基因多态性预测抗凝药华法林的敏感性。药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心7.2008年，由美国国立卫生院（NIH）和“比尔盖茨基金”资助的“国际遗传药理学倡导组织（PGENI）”成立，旨在资助全球多民族人群中的个体化用药事业，并将遗传药理学信息整合到国家公共卫生和药政管理的决策之中。药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心70余种药物经美国FDA批准贴上了遗传标签，用于指示不同基因型的患者在应用该药物时对疗效和毒性的指示作用表.美国FDA已批准药物标签的有效基因组生物标志物信息表（节选）生物标记功能意义药物CYP2C19基因变异毒性预测伏立康唑CYP2C9基因变异毒性预测塞来昔布CYP2C9基因变异毒性预测华法林CYP2D6基因变异毒性预测托莫西汀CYP2D6基因变异毒性预测盐酸氟西汀5q(del(5q))染色体缺失毒性预测雷利度胺DPD缺乏毒性预测卡培他滨EGFR表达疗效预测埃罗替尼EGFR表达疗效预测西妥昔单抗家族性高胆固醇血症基因疗效预测阿托伐他汀G6PD缺失毒性预测拉布立酶注：1.必须检查；2.推荐检查，针对风险人群检查；3.供参考中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心生物标记功能意义药物G6PD缺失毒性预测伯氨喹Her2/neu过度表达疗效预测曲妥单抗HLA-B*1502等位基因毒性预测卡马西平HLA-B*5701等位基因过敏反应/乳酸酸中毒和严重的肝肿大阿巴卡韦NAT基因变异毒性预测利福平，异烟肼和吡嗪酰胺费城染色体的阳性反应疗效预测马利兰PML/RARalpha表达疗效预测维甲酸ProteinC缺失毒性预测华法林TPMT基因变异毒性预测硫唑嘌呤UGT1A1基因变异毒性预测伊立替康UGT1A1基因变异毒性预测尼罗替尼尿素循环障碍毒性预测丙戊酸续上表：注：1.必须检查；2.推荐检查，针对风险人群检查；3.供参考70余种药物经美国FDA批准贴上了遗传标签，用于指示不同基因型的患者在应用该药物时对疗效和毒性的指示作用中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践1.St.Jude’s儿童医院和梅奥诊所等将TPMT遗传检测列为对病人进行ALL化疗前的常规急性淋巴细胞性白血病（ALL）的化疗组合均包括6-巯基嘌呤、6-硫代鸟嘌呤或硫唑嘌呤，这些药物具有共同的消除通路是经硫代嘌呤甲基转移酶（TPMT）代谢失活。因编码TPMT的基因突变而导致TPMT酶代谢活性的人群可产生严重毒性反应甚至死亡，唯有大幅降低药物剂量方可避免毒性的同时获得疗效。w/w:100%剂量w/m:65%剂量m/m:6-10%剂量中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心2.UGT1A1基因型可用于指示伊利替康的毒性反应伊利替康是一种前药，它在体内转化为活性产物SN-38后发挥抗癌作用，SN-38的抗癌活性是其母药伊利替康的100-1000倍，同时也被发现它与应用伊利替康所出现的严重不良反应密切相关。伊利替康的活性代谢产物SN-38在肝细胞内通过葡萄糖醛酸转移酶（UGT）的作用与葡萄糖醛酸结合，形成β-葡萄糖苷酸SN-38（SN-38G）而丧失抗癌活性。药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心2.UGT1A1基因型可用于指示伊利替康的毒性反应UGT1A1*28突变型杂合子（6/7）产生4级粒细胞减少，4级血样便腹泻或脱水，3级水样便腹泻等毒副作用的几率为12.5％，突变型纯合子（7/7）则有50％产生毒副作用的可能性，而野生型UGT1A1（6/6）在接受伊立替康治疗时产生毒副作用风险极低。2005年，美国FDA要求在伊立替康药品标签上加入警示，建议患者在使用伊立替康前先检测是否带有UGT1A1*28突变。在中国人中，UGT1A1*28野生型纯合子（6/6）、杂合子（6/7）和突变型纯合子（7/7）的发生频率分别为70.2%、27.7%和2.1%。UGT1A1*28、UGT1A1*28*6与UGT1A1*6基因型患者的毒副作用风险相近，UGT1A1*6突变频率在东亚人群中(日本、韩国和中国)约为13％。药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践中南大学临床药理研究所湘雅医学检验所临床药理国家培训中心国家GCP培训中心3.EGFR信号通路及通路上各靶标基因突变与结直肠癌化疗急性表皮生长因子受体（EpidermalGrowthFactorReceptor，EGFR）位于细胞膜上，介导细胞迁移、黏附、增殖、分化和凋亡。EGFR下游的信号转导通路主要有两条（如图）：一条是Ras/Raf/MEK/ERK-MAPK通路，而另一条是PI3K/Akt/mTOR通路2。研究表明，在许多实体肿瘤中存在EGFR信号转导通路上的基因发生体细胞突变及