基因与个性化医疗基因与个性化医疗

卢大儒卢大儒复旦大学生命科学学院复旦大学生命科学学院上海市遗传学会上海市遗传学会

严峻的严峻的 ADRADR 现实现实

• 据报道，近年来在中国各级医院的住院病人中，每年至少有十九万二千人是死于药品不良反应（ ADR ），抗菌素占药物不良发应的第一位。中国每年有 8 万人死于抗生素滥用！中国已成为世界上滥用抗生素最为严重的国家之一。

• 美国每年因药物使用不当造成的死亡人数达到十万多人（两百万 ADR ）。

• 目前世界各国住院病人药物不良反应发生率为 10 ％ -20% ，其中的 5% 出现致残、致畸、致死、住院时间延长等严重后果。

• 住院死亡人数中有 3.6 ％ -25% 是吃药吃死的（药源性致死）

— 悲哀的是，许多患者家属还认为病人是生病致死的，而不知是“药”死的

无效用药和有害用药无效用药和有害用药

• 药物治疗希望解决安全和有效两个前提。实际上，很多人在有效性方面属于无效用药，或者疗效较差； 而在用药安全性方面，屡屡出现各种不良反应，不少为毒害作用，甚至导致死亡。

抗菌素导致耳聋

• 据调查，一九九零年中国有聋哑儿童一百八十二万多人，其中因滥用抗生素而引起药物中毒性耳聋的患儿就有逾百万之众，且这种态势仍以每年四万人的速度增长。药物性耳聋的遗传性非常明显，有人祖孙三代竟有１７人因抗菌素而致聋 ，然而他们仍然在重蹈覆辙。

抗肿瘤药物不能杀死肿瘤

肿瘤的治疗主要采用手术治疗、化学药物治疗、放射治疗和生物治疗等策略。其中大多数患者在进行手术切除肿瘤以后基本上要采用化疗。血液肿瘤则以化疗为第一手段。

同样的肿瘤，同样的化疗方案，一部分人有效，另外一些人无效，产生肿瘤耐药，有一部分人起初对化疗敏感，治疗一段时期后产生肿瘤耐药。肿瘤没杀死，而正常组织倒被摧跨了。

抗菌素难以抵抗耐药菌

自从青霉素发明以来，人类征服细菌感染有了强大的武器。可惜，道高一尺，魔高一丈，好景不长，抗菌素耐药菌很快就产生了，而且不断扩展。现在，人类虽然发明了越来越多的抗菌素，细菌危害人类的势头难以抑制。

喹诺酮类抗生素耐药率达 60%-70% ；肺炎链球菌，过去对青霉素、红霉素、磺胺等药品都很敏感，现在几乎“刀枪不入”；耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌除万古霉素外已经无药可治；

化疗药物引起的中毒和休克

苏州某著名医院最近引发了一场医疗纠纷：一位患有妇科肿瘤的病人在接受常规化疗时，突然死亡。经过检查，确定为化疗药物敏感中毒导致死亡。这种药物敏感中毒事情，文献记载比例约 0.1 。

如果该医院能够在患者化疗前进行药物代谢检查，或许就不会发生这样的悲剧了。

one drug fits all?one drug fits all?

对症下药的局限性 以病为本到以人为本

大方向的正确性与个人具体结合

中医的医疗价值观

Interindividual Variability in drug Reactions

Ageelderly

childrenneonates

Weight

Sex

Height 基因Genotype

Environmental Factors

diet / smoking / comedications

ConcomitantDisease

Disease Process

个体化医疗的相关因素个体化医疗的相关因素• 药物的质量、纯度、产地、剂型、厂家• 性别：男，女• 年龄：成人，儿童• 其他疾病：相互作用• 其他药物：药物相互作用及基因表达• 生理状态：怀孕？• 饮食状况，生活环境• 疾病分类：不同亚型• 遗传因素； 基因多态性 / 基因转录 / 基因突变

研究由于遗传背景的不同导致其对药物反应差异的学科称为药物遗传学（ pharmacogenetics ）。

研究群体间遗传变异所导致的药物反应的差异，通过研究遗传因素对药物代谢动力学的影响，重点研究与药物副作用相关的基因及其表达。

药物遗传学药物遗传学 ((pharmacogeneticspharmacogenetics))

• 70 年前， Synder 苯基硫脲（ PTC ）味盲；• 二战期间，抗疟疾药物喹啉导致溶血， G6

PDH 基因缺陷；• 异烟肼治疗肺结核失败源于 NAT 基因变异。• 50 年前，提出了 pharmacogenetics 概念。 个体的遗传差异对药物的安全和疗效影响。• HGP 发展， 延伸到： pharmacogenomics

Father of PharmacogeneticsFather of Pharmacogenetics

Sir Archibald Garrod (1858-1936)

Malignant Hyperthermia (MH)Malignant Hyperthermia (MH)

• 恶性高热（ malignant hyperthermia ） 是麻醉时发生的一种并发症。

• 当患者使用全身性吸入麻醉剂（乙醚、甲氯氟烷、黄丙烷等）或使用肌肉松弛剂（琥珀酰胆碱等）麻醉剂时，出现体温升高（可达摄氏 42 度）、肌肉强直、心动过速、呼吸困难、呼吸性和代谢性酸中毒、电解质紊乱（高钾血症、低钙血症）、了中出现肌蛋白、骨骼肌中磷酸激酶升高等变化

• Pharmacogenomics( 药物基因组学 ) – 是更为广义的概念，是在整个基因组层面上研究药物反应的差异；还包含将人类基因组学的技术（如基因序列分析、大规模的基因表达分析和生物信息学）用于临床药物的开发和试验，其目的是为了检测、诊断和治疗导致疾病的遗传因素。

EMEA1 definition: Pharmacogenomics applies genomic information to drug design, discovery and clinical development, reflecting the state or responses at cellular, tissue, individual or population levels.

Pharmacogenetics & PharmacogenomicsPharmacogenetics & Pharmacogenomics

PWG definition: Pharmacogenetics: the study of DNA sequence variation as it relates to differential drug response.

Pharmacogenomics: the study of the genome and its products (including RNA and protein) as it relates to drug discovery and development.

1- The European Agency for the Evaluation of Medicinal Products

Lilly Definitions:

Discovery Genetics utilizes genetic information to improve target identification/ verification and MOA testing.

Pharmacogenomics utilizes gene based information to predict, assess and evaluate drug response.

基因与疾病基因与疾病

• 基因与人类的疾病密切相关 .

• 遗传病、肿瘤、心脑血管多基因病、传染病等除外伤以外的疾病的发生发展和治疗均和基因有密切关系；

基因病的认识逐渐统一。

2002 年人类基因组计划(HGP 草图绘制已经成功，功能基因组研究将为疾病的预防，诊断和治疗奠定基础。

SNP (Single Nucleotide Polymorphism) 单核苷酸多态性 是人类基因组中最常见的基因多态性，是继 RFLP, STR 之后的第 3代遗传学标记 , 是个体差异的最基本因素，是功能基因组学、 疾病基因组学、药物基因组学和环境基因组学研究重要内容。

人基因 99 ％相同，人约有 300 万个 SNP

““HapMap”HapMap” 计划计划• 国际人类基因组单倍型图计划，简称“ Ha

pMap” 计划的实施（ 2003－ 2005 ）。该计划的目标是构建涵盖世界上各大种族的人类基因组 DNA序列中 SNP 多态性位点及其单倍型图。在 HapMap计划完成之际，它将成为当今最全面和最丰富的人类基因组 SNP资源库，将为疾病遗传易感性、个性化医疗研究提供丰富的信息 ,

药物的遗传因素药物的遗传因素• 基因转录组水平 直接从基因转录和蛋白表达水平，检测药物的有效性和毒副作用。具有直接的优点。如对肿瘤化疗，单抗药物的选择。 但是靶标复杂，常常无法通过外周血检测。

• 蛋白质组水平：基因转录翻译的延伸和发展 • 基因组水平 • 多态性：最早期、最根本的药物个性化预测。主

要由人基因组 SNP ， STR 等决定，能够预测。• 基因突变：肿瘤细胞的基因突变与靶向药物

遗传是药物疗效的主要决定因素

•0% •10% •20% •30% •40% •50% •60% •70% •80% •90% •100%

糖尿病 糖尿病 LOLO乳腺癌乳腺癌

心肌梗死 心肌梗死 (( 男男 ))

原发性高血压病原发性高血压病冠心病冠心病

糖尿病糖尿病 EOEO

二苯海因锂

水杨酸钠异戊巴比妥双香豆素阿司匹林安替匹林保泰松

遗传因素

非遗传因素

药物安全和有效性的影响因素药物安全和有效性的影响因素有效性： 药物前体因为代谢而激活； 药物与靶细胞的结合能力 药物与药靶的结合和活性 活性药物被代谢，降解和排出安全性 药物在体内的代谢，降解和排出 药物在体内的非特异性结合和活性

X= 药物

X

X

XX

X-OSG

X-OH

X

肝脏

靶细胞

信号转导

化学药物在体内的代谢和命运

输入泵

输出泵

代谢－多态性

药物受体

肠

药物的代谢和命运药物的代谢和命运：：

药物 膜蛋白转运吸收 与血清蛋白结合运输与靶细胞（受体）相互结合 一系列酶促反应生物转化（降解、解毒 -------）

排泄

大部

分

结构基因

1. 药物吸收要借助于膜蛋白质的转运，膜

蛋异常白会影响对药物的吸收。如胃粘膜缺乏

内因子（一种粘蛋白），影响 VB12 的吸收

2. 药物的分布借助于血清蛋白的运输，血

清蛋白缺乏影响药物在体内的分布。如遗传性

甲状腺素结合球蛋白缺乏症。

3. 药物作用于靶细胞要通过受体。受体的异常使

药物与靶细胞不能发生正常的药物反应，如华法林耐

受性。

4. 药物将节和生物转化要经过酶触反应，酶的异常会影响药物的生物转化。

LC

S/MS

Drug/metabolites

Drug

Measure drug metabolism

urine

blood

Ethnicity

GenesSocial

Cultural

Environment

INTRINSIC EXTRINSIC

遗传和地域形成不同的种族群体 . 也引起对药物反应性差异

美国研制适用于黑人心脏病药物美国研制适用于黑人心脏病药物 美国 FDA 最近批准针对黑人的心脏病药物，在美

国市场上出售 (拜迪尔（ BiDil ） , NitroMed 制药公司 ) ，这是人类医药史上一次里程碑性的事件，拜迪尔能够切实地降低黑人心脏病的死亡人数，成为首例获得国家认可的针对具体人种的药物。

药物发明者是明尼苏达大学科恩博士 ,曾因为该药物对白人无效， FDA拒绝发放许可证。他通过分析受试者的种族分布，发现黑人患者对此药的反应明显比白人患者要好。此后，他一共找了 1050名黑人心脏病患者，并给其中一半的人服用拜迪尔。结果服用拜迪尔的黑人患者死亡率减少了近一半！

在美国有近 500 万人患有心脏疾病，但是美国的黑人公民因心肌梗塞死亡的人数是白人公民的 2.5倍。目前常用的心脏病类的治疗药物对黑人不起作用。

目前还没有搞清拜迪尔为什么会对黑人的效果好。 有人分析黑人血液中使心脏正常工作的 NO含量就比其他人种低，是黑人心脏病死亡率高于其他人种的主要原因。新型药物能够提高血液中 NO含量并使心脏正常工作。

期待更多的种族特异的药物！

同一种族不同个体之间的差异 (intra-ethnic variations) 大于不同种族群体之间的差异 (Inter-ethnic differences)

Nu

mb

er

of S

ubje

cts

Plasma Concentration

Population AIncreased Risk

Therapeutic Failure

Population BIncreased Risk

Toxicity

Therapeutic Window

Inter-ethnic differences

Intra-ethnic differences

细胞色素 P450 Human P450sP450s 代谢毒物CYP1A1 Polycyclic aromatic hydrocarbonsCYP1A2 Heterocyclic amines, Food mutagensCYP1B1 Polycyclic aromatic hydrocarbonsCYP2A6* NitrosaminesCYP2B6CYP2C8, 9*, 19*CYP2D6*CYP2E1* Nitrosamines/low Mr toxinsCYP3A4 Aflatoxin B1

*Polymorphism

大多数药物通过 P450s 在体内代谢

人 P450s 细胞色素家族代谢酶

P450 代谢药物

CYP3A4 lprazolam, astemizole, auspirone, carbamazepine, cisapride,cyclosporine,

oxorubicin, erythromycin, etoposide, felodipine, fentanyl, ifosphamide, lovastatin, midazolam, nifedipine, pimozide, quinidine, quinine,

simvastatin, tacrolimus, terfenadine, triazolam

50 % 以上的临床用药通过 CYP3A4 酶代谢。

• CYP2D6

主要的药物代谢酶之一， 对抗高血压药物异奎胍、抗心律失常药物金雀花碱的氧化代谢及其精神病治疗药物有很大影响，存在强弱两种代谢类型， 5－ 10 ％的白人为弱代谢型， 使用这些药物可能引起毒副作用。目前，该基因的多态性包括 75 种。

CYP2D6的代谢药物或底物

3-methoxymorphinan (3-甲氧吗啡南 )

3-hydroxymorphinan (3-羟基吗啡南 )

alpha-naphthoflavone (α-荼黄酮 ) Dihydroxya

mphetamine ( 二羟蒽林 )

n-alkylnitrosamine (N-烃基亚硝胺 )

弱代谢者易发生红斑狼疮和帕金森氏病，而强代谢者易发生肺癌、膀胱癌、肝癌和胃肠癌。

EM人群发生肺癌的比值是 PM人群的 3倍。

肺癌、膀胱癌、肝癌和胃肠道癌病人的 CYP2D6的活性较高。可能机制。

CYP2D6 基因多态性与外源性物质引起的疾病易感性

Frequencies of CYP2D6 alleles

In Caucasians, 71% of 2D6 alleles code for normal enzyme, while 26% are non-functional.

In contrast, in Chinese, the frequency for the functional alleles is only 43%, while the reduced functional alleles mainly *10 consists of 50% pf the population

Functional Non-functional Reduced Duplications

Chinese 0.43 0.067 0.50 0.01(*2 2)

Japanese 0.553 0.045 0.381 0.010 (*1,*2 2)

Malays 0.36 0.079 0.533

Caucasians 0.71 0.26 0.033 0.07

CYP2D6-PolymorphismCYP2D6-Polymorphism

NATURE REVIEWS | GENETICS, 5:663, 2004

CYP3A 同工酶和药物转运蛋白 P糖蛋白（ P-gp ）在该类免疫抑制剂的吸收、代谢过程中起着至关重要的作用。 CsA 、 FK506 是 CYP3A酶及 P-gp共同的作用底物。在肝脏和肠道， CYP3A酶与 P-gp 之间的协同构成了外源性药物吸收的有效屏障，对药物产生首过清除效应。近期研究提示：

CYP3A ， MDR1 基因的遗传多态性影响代谢酶和药物转运蛋白的表达和功能，是引起 CsA 、 FK506口服效果变异的内在因素。

N-N- 乙酰化转移酶乙酰化转移酶 2 2 基因（基因（ NAT2NAT2 ））

• 主要分布在肝组织中，是一种肝细胞质的代谢酶，其显著的多态性对预测药物不良反应，指导临床用药和疾病易感性分析有重要意义。

• 很多药物表现有乙酰化的多态性，例如异烟肼，磺胺吡啶，磺胺二甲嘧啶，普鲁可卡因，去甲氨基比林等等。

• 从遗传角度看，发现了一些 NAT2 的遗传多态性能解释以上的药物乙酰化差异。该多态性在不同人种之间差异较大。通过遗传分型确定 NAT2 的分型对于知道用药和临床治疗有重要意义

异烟肼 + CH3CO~SCoA 乙酰化异烟肼 + HSCoA

异烟酸 + 乙酰肼

在肝脏中

乙酰化酶

对肝脏有毒害，可以产生肝坏死 。 异烟肼灭活过程

在体内 VB6 发生反应，是 V B6 失活，从而导致VB6 缺乏引起得神经损害。

药物 基因型 临床反应

异烟肼

普鲁可卡因

肼屈嗪

氨苯砜

柳氮磺胺吡啶

慢型

快型

慢型快型

慢型快型

慢型快型

慢型

快型

传统药物剂量容易引起外周性神经性疾病，同时服用利福平时，血浆胆红素和转氨酶浓度升高，肝中毒。日本人和中国人容易引起肝毒性，一周一次的剂量治疗开放性肺结核效果差易发生系统性红斑狼疮综合症常规剂量治疗心脏病患者是易产生早搏

产生核抗体，导致系统性红斑狼疮综合症治疗高血压时常规剂量效果不好，易采用大剂量

血液系统不良反应增多治疗疱疹性皮炎时需加大剂量

抗类风湿性关节炎效果好，血液系统和胃肠道不良反应严重高铁血红蛋白浓度增加

NAT 基因型快型与慢型及用药反应

人群中有两种类型：

快灭活者 ( rapid inactivator ) ： 半衰期 45 — 110 min

慢灭活者 ( slow inactivator ) ： 半衰期 2 — 4.5 hrs

乙酰化酶缺乏者为慢灭活者： r r

乙酰化酶正常者为快灭活者： R R

杂合子 ： R r 灭活速度中等

不同种族的人慢灭活者发生率不同： 埃及人： 83 %

白种人： 50 %

黄种人： 10 % ~ 30 %

爱斯基摩人： 5 %

慢代谢者肝脏毒性的发生率更高、更严重

神经毒性更严重 (但可用 vit B6预防 )

系统性红斑狼疮更多

结核治疗 Isoniazid 的耐受性和NAT2 表型

5,10-5,10- 二甲基四氢叶酸还原酶 二甲基四氢叶酸还原酶 MTHFMTHFRR

• MTHFR 可以催化甲基转移 , 该酶的 677C-T 遗传多态会严重的影响酶活性。

• 最重要的不良反应是氨甲喋呤MTX 药物的毒性反应。 (MTX 是白血病等肿瘤和风湿病的一线用药 ) 。677T 的纯合子对氨甲喋呤治疗的毒性反应比 677C 的基因型严重很多。

• 其他疾病包括类风湿关节炎、多发性肌炎或皮肌炎、牛皮癣关节炎等风湿性疾病

• 胃肠道肿瘤的化疗药物中 5-氟尿嘧啶 (5-Fu) 是常用药，治疗效果也与该基因多态性有关。

线粒体乙醛脱氢酶（线粒体乙醛脱氢酶（ ALDH2ALDH2）是属于人）是属于人

体内辅酶Ⅰ依赖酶超基因家族中的一员，对人体内辅酶Ⅰ依赖酶超基因家族中的一员，对人

体内乙醛的氧化起到主要的作用体内乙醛的氧化起到主要的作用 ， ，在线粒体在线粒体

乙醛脱氢酶（乙醛脱氢酶（ ALDH2ALDH2）第）第 1212个外显子存在个外显子存在

一个一个 G/AG/A（（ SNPSNP ），相对应在其编码的蛋白），相对应在其编码的蛋白

对其天然底物对其天然底物 -- 乙醛的酶活性的严重下降（缺乙醛的酶活性的严重下降（缺

陷型酶活性为正常酶活性的陷型酶活性为正常酶活性的 6 %6 %））

酒精在体内的代谢遗传学

Alcohol dehydrogenase ( 乙醇脱氢酶 ADH)ADH2 – 高活性等位基因频率 5-20% 高加索人85% 亚洲人

Aldehyde dehydrogenase ( 乙醛脱氢酶， ALDH)ALDH2 – 突变没有活性的等位基因频率50% 亚洲人高加索人中很少

CH3-COH CH3-CO CH3-COO-

ADH

ALDH CO2

刺激肾上腺、去甲肾上腺素分泌，从而引起面红耳赤、心律加快、皮温升高等线粒体毒性症状

Multifactorial Genetic Control of IndiviMultifactorial Genetic Control of Individual Response to Drugdual Response to Drug

代谢导致药物治疗的不同反应代谢导致药物治疗的不同反应

MTC = 最大耐受浓度

MEC = 最小有效浓度

MTC

MEC

TIME

BLOOD CONC

同一药物在不同个体内的效果和毒副作用的差异可以达到 300 倍

Strattera Strattera ((美国美国 FDAFDA批准的首个治疗注意缺陷批准的首个治疗注意缺陷 -- 多动障碍药多动障碍药

品品 )) • CYP2D6 status mentioned 7 times in label

– Pharmacokinetics section– Adverse events– Drug:drug interaction– Laboratory Testing

• Poor metabolizers (PMs) of CYP2D6 have a 10 fold higher AUC and a 5 fold higher peak concentration to a given dose of Strattera compared with extensive metabolizers (EMs). Approximately 7% of a Caucasian population are PMs. The higher blood levels in PMs lead to a higher rate of some adverse effects of Strattera (see adverse reactions).

StratteraStrattera and CYP2D6 Metabolism and CYP2D6 Metabolism

• Primarily metabolized by CYP2D6– Plasma clearance

• EM 0.35 L/hr/kg PM 0.03 L/hr/kg

– AUC PM:EM 10 fold difference– T1/2

• EM 5.2 hours PM 21.6 hours

• Safety vs Tolerability vs Efficacy

药靶与药物有效性药靶与药物有效性 许多药物是通过酶 (约 30%) ，膜受体 (50

%) 或离子通道（ 5% ）发挥作用。 如果药靶（例如为某受体）多，与药物结合能力强，那么，药物治疗效果就明显。

如果基因多态性影响到受体表达数量，或影响到受体的结构，那么该基因就影响了药物的疗效。

常用药物作用靶点和转运体的基因多态性常用药物作用靶点和转运体的基因多态性

基因 频率 药物 药物效应 多重耐药性基因 24% 地高辛 地高辛血药浓度增高 （ MDR1 ）β2受体基因 37% 沙丁胺醇 对 β2受体阻断剂反应降低

（ β2AR ） 磺脲受体基因 2~3% 甲苯磺丁脲 对胰岛素的反应性降低

（ SUR1 ） 心脏离子通道 1~2% 抗心律失常药 长 QT 间期综合症引起 基因（ 5 个） 特非那定及其 猝死 同类抗组胺药

• 研究最 多 药 物受体是 β2-AR ， 其突变体（如 Arg16Gly ）是 β2支气管扩张平滑肌反应的主要决定因素。

• 血管紧张素转换酶 (ACE) 基因突变被认为是 ACEI 反应差异的原因 .

• 两个高亲和力磺酰脲（ sulphonylurea ）受体基因突变的联合将导致胰岛素对甲苯磺丁脲的反应降低 40% ；

• 5-羟色胺受体 HTR2A 基因多态性与氯氮平在精神分裂症患者的反应有关

HerceptinHerceptin 与肿瘤治疗与肿瘤治疗• 单克隆抗体治疗疾病的特点是专一性识别独特的抗原，因此有生物导弹的称号。

• EGFR过量表达是肿瘤细胞的特征之一。以 EGFR 为靶点的人源化单克隆抗体 Herceptin能够特异性治疗一些肿瘤，目前在人乳腺癌治疗中有非常好的疗效，但是其疗效依赖于 EGFR 的表达量、

• 类似的实例： leptin 药物 与减肥

多药耐药（多药耐药（ MDRMDR ））• 多药耐药性（ MDR ）是指肿瘤细胞对一种抗癌药物耐药的同时，对其它结构和机制不同的药物也产生耐药性。 MDR 的发生机制很复杂，其中 P-糖蛋白（ P-gp ， mdr1 ）高表达为其主要机制。 P-gp 是一种能量依赖性药物排出泵，通过ATP供应能量，它可将抗肿瘤药物由细胞内泵出细胞外，使其细胞毒作用减弱或消失而出现耐药性，从而导致化疗或其他药物治疗的失败。

• 此外，存在基因多态性与药物耐受相关，往往3435 C携带者容易发生化疗药物耐受的现象。

在儿童急性淋巴细胞白血病的治疗中，具有嘌呤甲基转移酶（ TPMT ）缺陷的病人 (1/300)接受标准剂量的巯基嘌呤、硫鸟嘌呤和硫唑嘌呤时，其严重的和潜在致命的骨髓毒性（急性白细胞减少，贫血等）。这种具有嘌呤甲基转移缺陷的病人使用巯基嘌呤时需要减少 15倍剂量来防止致命的血液系统毒性。

葡萄糖醛酸转移酶（ UGT1A1 ）启动子多态性可引起遗传性葡萄糖醛酸缺陷；抑制拓朴酶的依立替康具骨髓抑制和腹泻。

基因突变导致受体结构改变

Gefitinib (Iressa)Gefitinib (Iressa) 与肿瘤治疗与肿瘤治疗• Gefitinib 是一种小分子的酪氨酸激酶抑制剂，这

种药物主要作用在表皮生长因子受体。在药物的二期实验过程中，发现绝大多数患有肺的非小细胞癌的患者对 Iressa 没有反应，然而有 10 ％的患者用药后出现快速显著的效果，这些肺癌患者体细胞中 EGFR 的酪氨酸激酶的结构域存在突变，集中在酪氨酸激酶的 ATP结合区的结构域上。体外实验表明 EGFR突变增强了酪氨酸激酶对表皮生长因子受体的活性，增加了 Iressa活性。

• 东方女性腺癌对 Iressa 敏感性较高。（ 54 ％）

IressaTarceva

突变发生位置决定癌细胞对 EGFR-I 的反应性

NSCLC 人群 EGFR 突变率 EGFR-I 有效率

白种人 2-8%(1/61, 2/25) ~10.4%(11/106)

日本人 26%(15/58) ~27.5%(28/102)

中国人 39%(39/101) ~50%

NSCLC 中 EGFR突变与 EGFR-I疗效

最新数据表明，中国人中 EGFR 突变主要集中在 19 ， 21 外显子中，突变治疗总有效率 92.3%, 其中 19 外显子突变的治疗有效率达到 100 ％。

药物敏感基因检测流程

非小细胞肺癌组织

基因组 DNA 提取

PCR 扩增目标片段

DNA 测序 (EGFR18,19,21 外显子 )

影响肺癌化疗疗效的相关基因影响肺癌化疗疗效的相关基因 肺癌化疗的有效率仅为 18-40% ，而影响化疗疗效的主

要原因是耐药性，其中又以铂类耐药占重要地位，铂类药物的药理作用就是通过引起 DNA交联或形成 DNA加合物，抑制 DNA复制而杀死肿瘤细胞。

个体对 DNA损伤的修复能力（ DRC ）将直接影响化疗的敏感性。 DRC 增高在 NSCLC 细胞系中确实可以导致顺铂抵抗， DNA修复基因 ERCC1 、 XPD 的 mRNA表达水平和错配修复 (MMR)相关蛋白的表达已被证明与非小细胞肺癌对顺铂的耐药有关。 如 ERCC-1 mRNA 的表达与顺铂耐药相关，且 ERCC1 mRNA表达低者 , 其中位生存期高于 ERCC1 表达高的患者； β-微管蛋白（ β-tubulin ）基因突变、 β微管蛋白的表达等可能与紫杉醇的耐药有关；stathmin mRNA 的表达水平可能与诺维本、紫杉醇的耐药有关；核苷酸还原酶亚单位 M1 （ RRM1 ） mRNA 的表达水平与健择 /顺铂组患者对化疗的反应及疾病进展时间密切相关 .

药物遗传学研究举例药物遗传学研究举例• 普法它汀降脂效果 HMGCoA ， APOE 基因• 乙肝特效药物拉米夫定 HBV YMDD突变• 结核杆菌耐药与基因突变• 5－ Fu 药敏与二氢嘧啶脱氢酶（ DPD ）基因• 幽门螺杆菌治疗耐药与白介素 11 基因• 高血压治疗药物疗效与相关基因• 肿瘤耐药与MDR ， MRP• 青霉素药物过敏？

葡萄糖 -6-磷酸脱氢酶缺乏症

葡萄糖 -6- 磷酸脱氢酶 ( glucose-6-phosphate d

ehydrogenease ， G6PD ) 缺乏是一种临床表现为溶

血性贫血的遗传病，平时一般没有症状，但是在吃

蚕豆，或者服用伯氨喹啉类药物后出现血红蛋白尿、

黄疸、贫血等急性溶血反应。

产生溶血的机理

G6PD ↓ NADPH 生成不足 GSH↓

H2O2 迅速分解GSH 破坏

过多 H2O2 氧化 Hb 表面的 -SH 基， Hb 的四条链不稳定而散开

Hb 内部的 -SH 也被氧化导致 Hb 变性，变性后形成珠蛋白小体附着于红细胞膜上， NADPH 的减少，本身也降低了红细胞对 H2O2 的抵抗作用。红细胞变形性降低，不易通过脾（或肝）窦，而遭遇阻牛破坏，引起血管内、或者血管外溶血。

遗传基础：

G6PD 基因定位于： Xq28 ，有 13 个外显子， 18 k

b 长，编码 515 个氨基酸。

G6PD缺乏遗传方式为： XR

G6PD 缺乏有基因突变产生，其变异型可以达 400

多种，我国有 300 多种。

酶活性严重缺乏： 检测不到酶的活性

酶活性中度 ~ 严重缺乏： 10 % ~ 60 %

酶活性轻度缺乏： ﹥ 60 %

G6PD 缺乏症的分布：

本病呈现世界性分布，但是比较集中于热带及亚

热带。据估计全球患者达 2亿人以上。

我国主要分布在黄河流域以南各省，尤其是以广

东、广西、海南、贵州、云南、四川的发生率较高。

G6PD 缺乏症患者禁用的药物：

抗疟药：伯氨喹啉、扑疟母星、氯喹。

磺胺类：磺胺、乙酰磺胺、磺胺吡啶、 TMP-SMZ 等。

砜类药：氨苯砜、普洛明。

止痛药：阿司匹林、非拉西丁。

杀虫药：萘酚、锑波酚、来锐达唑 ( nitridazole )

抗菌药：硝基呋喃类、氯霉素、对氨水杨酸

其 他：蚕豆、丙磺舒、 bal 、大量的 Vk 等

抗生素导致耳聋基因抗生素导致耳聋基因• Prezant 等 1993 年发现抗生素导致耳聋和线粒体

A1555G 的单核苷酸突变密切相关。几乎所有的耳聋母系遗传家系中都发现了该位点突变，且在东方人更为多见。因此特别是对于儿童，在小时候使用氨基糖甙类抗生素之前进行线粒体 A1555G突变的检测是十分必要的。

• 我们在上海周边地区筛查了 76 个耳聋儿童，找到5例 A1555G突变，并且发现耳聋前都服用过抗生素。

降糖药罗格列酮与糖尿病治疗降糖药罗格列酮与糖尿病治疗

韩国 Kang 等对 166例罗格列酮治疗的 2型糖尿病患者进行药物遗传学研究 , 脂联素基因变异可以影响罗格列酮的治疗效果 , 主要反映在对血清脂联素水平和血糖的控制方面。 脂联素 (SNP)45 中GG 基因型携带者 , 用药后空腹血糖水平和糖化血红蛋白值的下降幅度较小 , 同时血中脂联素浓度增加幅度也显著减少。同样 ,SNP276 中 GG 的携带者空腹血糖的降低程度也较其他基因型者小。　　 该发现可以帮助医生预测哪些患者对罗格列酮

反应最好 , 从而避免无效或效果不好的药物试验。

肿瘤化疗毒副作用相关基因多态性肿瘤化疗毒副作用相关基因多态性

相关基因和化疗药物 基因 (英文 )

基因 ( 中文名 ) 涉及药物 药物反应 药物动力学

DPYD 二氢嘧啶脱氢酶 5氟尿嘧啶

突变型纯合子对于 5氟尿嘧啶致死，杂合子有较强毒副作用 丧失酶活

GSTM1 谷胱甘肽 S转移酶M1紫杉醇顺氯氨铂(顺铂 )

突变型在紫杉醇和顺氯氨铂治疗后有较好的生存时间，降低急性粒系

白血病治疗时的复发丧失酶活

GSTP1 谷胱甘肽 S转移酶 Pi5氟尿嘧啶草酸铂 突变型有利患者在化疗中的生存 缬氨酸降低酶活

MTHFR5,10亚甲基四氢叶酸还

原酶甲氨喋呤(氨甲叶酸 )

氨甲叶酸对于突变型纯合子的患者有较强的毒副作用 纯合子酶活低

TPMT 巯嘌呤甲基转移酶 巯嘌呤类药物

突变型纯合子对于巯嘌呤类药物有很强的造血细胞毒副作用，杂合子

有中度毒性突变蛋白降低酶活

UGT1A1UDP葡萄糖醛酸转移

酶 CTP-11突变型纯合子和杂合子都有较严重

的毒副作用酶表达下降，降低 C

TP-11 的代谢

结核结核分枝杆菌分枝杆菌 (MTB)(MTB) 耐药及其相关基因耐药及其相关基因

耐利福平 (RFP)与 RNA聚合酶 β亚单位基因 (rpoB)突变有关 ;

• 耐异烟肼 (INH)与三种基因有关， (1)katG 基因　过氧化氢酶 -过氧化物酶基因， (2)inhA 基因　一种与分枝菌酸生物合成有关还原酶基因， (3)ahpC 基因　烯酰基还原酶编码基因 ;

• 耐链霉素 (SM) 是由于核糖体蛋白 S12 基因 (rpsL) 和 16S rRNA 基因 (rrs)突变所致 ;

• 耐乙胺丁醇 (EMB)与阿拉伯糖基转移酶基因 (emb)操纵子突变有关 ;

• 耐吡嗪酰胺 (PZA) 是由于 PZA酶编码基因 (pncA)突变所致 ;• 耐喹诺酮主要与 DNA旋转酶的 A亚单位和 ( 或 )B亚单位基

因突变有关

IFN-a 的临床应用及疗效

抗肿瘤 :

毛细胞白血病 90% (PR+CR)

慢性髓细胞白血病 71% (PR+CR)

淋巴瘤 25% (PR+CR)

……

抗病毒 :

慢性 HBV 感染 ~30%

慢性 HCV 感染 ~50%

Efficacy of IFN-a Treatment in CHC

Chronic HCV infection

Ribavirin + interferon-

~ 50%

effective

~ 50%

not effective

80% Effective

SNP 组分析

Efficacy of IFN-a Treatment in CHB

66% Effective

SNP 组分析

Chronic HBV infection

Interferon-

~ 25-35%

effective

~ 65-75%

not effective

Down-regulated

Up-regulated

慢性慢性 HCVHCV感染病人肝活检组织基因表达谱感染病人肝活检组织基因表达谱

STR-based Human Genome Scan

Marker MD— 400 STRs; HD— 800 STRs

生物信号通路研究 基因表达研究 STR 基因组扫描

DNA/RNA 分离自经 IFN 治疗的 CHC 病人

目标基因选择

SNP 基因分型及分析

模型创建与验证

19 个染色体区域

150 个基因

20 个基因

候选基因相关性研究候选基因相关性研究

360 个基因 300 个基因

神奇的 PCR ： 1 变成 1000 万，放大

基因检测和分型检测

基因芯片 ------- 生物芯片的先锋

高通量检测 SNP,未来的趋势之一

个体化医疗的前景个体化医疗的前景• 美国 <<财富 >>杂志描绘了一幅未来就

医图 : 如果你到了医院 , 经过医生和系列化验诊断为某种疾病 , 如何治疗呢 ?

• 您只要将带有自己遗传档案的软盘插入电脑 , 同时输入疾病和治疗相关信息 , 电脑就会提示您应该选择什么药 , 什么亚型 , 最佳剂量和剂型 , 服用的效果 .

建立和保管好您的遗传档案！

基因分型去除无效和有害人群

药物治疗安全有效人群

所有药物测试人群基因筛查

The Biotech/GenomicsRevolution:

Right Target

Right Drug & Dose

Right Patients

Right Timeline

个性化医疗的意义个性化医疗的意义• 患者安全和有效用药，指导用药• 减少医疗成本，杜绝浪费• 减少耐药菌和病毒的产生• 减少药物研究开发风险• 药物的个体差异与种族差异，为研究适合我国患者使用的药物提供依据，是我国医药研究的新的机遇。

药物基因组学与制药公司药物基因组学与制药公司• 一个全新药物的开发往往需要 7－ 8亿美元和十

多年的时间 , 不仅高成本和周期长 , 而且风险大。一旦药物在 III 期的推广中存在问题 , 就会终止 , 前期的投入付诸东流。

• 药物基因组学另外一个受益者是大型制药公司 , 可以帮助原来可能被“枪毙”的药物起死回生。

• 这类药虽然可能对于 50% 以上的人群无效 , 但是完全可能对其余 50% 的群体是有效的，对于 20％的患者特别有效 , 对于这类人群而言 , 其他广泛使用的药物效果可能反而不佳。 毒副作用也是这样。

Pharmacogenetics & Pharmacogenomics Pharmacogenetics & Pharmacogenomics in Publications in PubMedin Publications in PubMed

NATURE REVIEWS | GENETICS, 5:663, 2004

存在问题存在问题• SNP 、基因转录检测已经没有问题；• 单个 SNP 的贡献？• 药物代谢，药效指数影响因素多，涉及基

因和 SNP 数量多，很多没有明确。• 药物对代谢酶的影响，药物的竞争作用• 用药的复杂性和治疗的综合性• 我们可以用于临床的范例太少！ only about 100 cases!

机遇和挑战机遇和挑战• 完全自主知识产权的新药远水难解近渴。 • 从药物基因组学角度来看 , 进口洋药到了中

国可能水土不服 , 存在药效不明显甚至副作用可能，根据中国人群特异的基因变异设计出适合我们的相似药物 , 这样才能取得理想的治疗效果，至少在剂量上有可能不一致。 例如，干扰素治疗存在一定的种族差异，

• 部分外国公司之所以到中国收集 DNA 遗传资源，其目的之一开发出适用于治疗中国人疾病的药物来 , 获取最大的商业回报。

Re-defined Genetic TestingRe-defined Genetic Testing

(Roses, Nature, 405:865)

药物遗传学与基因隐私药物遗传学与基因隐私

• 基因隐私是人固有的最为神秘的隐私 , 从受精卵到人出生 , 从咿呀学语到寿终正寝 , 基因密码所携带的隐私就存在每个人生命之中 . 随着基因技术的发展 , 未来获取个人基因信息越来越容易 , 基因隐私很容易被检测 , 首要问题是我们当事人需要不需要知道这些基因隐私 ? 如何保护基因隐私不被泄漏？

线粒体乙醛脱氢酶基因对线粒体乙醛脱氢酶基因对

硝酸甘油代谢及疗效的影响硝酸甘油代谢及疗效的影响

随着人们生活水平的提高，冠心病逐渐随着人们生活水平的提高，冠心病逐渐成为威胁人类健康主要杀手之一，由于冠心成为威胁人类健康主要杀手之一，由于冠心病本身发病急重的特点，针对冠心病治疗的病本身发病急重的特点，针对冠心病治疗的

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ALDH2 基因缺陷

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