藥物基因組學(xué)PPT課件.ppt

1、,概述 藥物相關(guān)基因的分類 藥物基因組學(xué)的研究方法 藥物基因組學(xué)的應(yīng)用 基因芯片技術(shù)在藥物基因?qū)W研究中的應(yīng)用,藥物基因組學(xué)的研究及應(yīng)用進(jìn)展,1,概述,1.藥物基因組學(xué)的定義 藥物基因組學(xué)（pharmacogenomics）是研究基因序列的多態(tài)性與藥物效應(yīng)多樣性之間關(guān)系，即基因本身及其突變體與藥物效應(yīng)相互關(guān)系的一門科學(xué)。,2,概述,個(gè)體對藥物的反應(yīng)在分子水平存在差異 （人們通常稱之為“個(gè)體差異”），這個(gè)概念人 們已知道很久了，但近幾年藥物基因組學(xué)的研 究給人們留下了非常深的印象。藥物基因組學(xué) 可以說是基因功能學(xué)與分子藥理學(xué)的有機(jī)結(jié)合。,3,概述,藥物基因組學(xué)區(qū)別于一般意義上的基因?qū)W，它 不是以發(fā)

2、現(xiàn)人體基因組基因?yàn)橹饕康模?相對簡單地運(yùn)用已知的基因理論改善病人的治 療。也可以這么說，藥物基因組學(xué)是以藥物效 應(yīng)及安全性為目標(biāo)，研究各種基因變異與藥效 及安全性的關(guān)系。,4,概述,基因工程藥物是先確定對某種疾病有預(yù) 防和治療作用的蛋白質(zhì)，然后將控制該蛋白 質(zhì)合成過程的基因取出來，經(jīng)過基因重組， 將該基因植入可以大量生產(chǎn)的受體細(xì)胞中去， 使其在受體細(xì)胞不斷繁殖，大規(guī)模生產(chǎn)具有 預(yù)防和治療這些疾病的蛋白質(zhì)，即基因工程 藥物。,5,概述,2.藥物基因組學(xué)的誕生 早在20世紀(jì)50年代，人們就發(fā)現(xiàn)不同的遺 傳背景會(huì)導(dǎo)致藥物反應(yīng)的差異， 而這些差異 是由基因多態(tài)性造成的?；蚪M中每100 個(gè)堿 基

3、就有1 個(gè)呈現(xiàn)變異，但是直到20世紀(jì)80年代 這差異才引入藥物遺傳學(xué)。此后，人們發(fā)現(xiàn)了 許多具有基因多態(tài)性的酶，在此基礎(chǔ)上建立了 藥物基因組學(xué)。,6,概述,它是一門研究影響藥物吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝、清 除、效應(yīng)等個(gè)體差異的基因特性即決定藥物行 為和敏感性的全部基因的新學(xué)科。主要闡明藥 物代謝、藥物轉(zhuǎn)運(yùn)、和藥物靶分子的基因多態(tài) 性與藥物效應(yīng)及不良反應(yīng)之間的關(guān)系，并在此 基礎(chǔ)上研制新的藥物或新的用藥方法。,7,概述,3.國外藥物基因組學(xué)的研究動(dòng)態(tài) 1997年6月28日,金賽特（巴黎）可伯特 實(shí)驗(yàn)室宣布成立世界上第一個(gè)獨(dú)特的基因與 制藥公司研究藥物基因組學(xué)，隨后已有幾十 家公司已涉及此領(lǐng)域。目前，藥物基

4、因組學(xué) 已涉及的研究領(lǐng)域包括：,8,概述,實(shí)驗(yàn)室和（或）公司 研究領(lǐng)域 1. Aeiveos Sciences Group 年齡相關(guān)的基因及基因作用 (Seattle, WA) 2. Avitech Diagostics 酶基因突變檢測方法 (Malvern, PA) 。 3. Eurona Medical, AB 藥物效應(yīng)與遺傳學(xué)關(guān)系 (Upsala 瑞典) 4. Gemini Research, Ltd 根據(jù)表型發(fā)現(xiàn)新的基因，孿生 (Cambridge, 英國) 子研究 5. Genaissance 遺傳多態(tài)性的相關(guān)、發(fā)現(xiàn)同源 Pharaceeuticals, Inc 基因、乳腺癌基因、血

5、管損 傷基因等,9,概述,實(shí)驗(yàn)室和（或）公司 研究領(lǐng)域 6. Genome Therapeutics 人類高分辨的基因多態(tài)性數(shù)據(jù)庫 Crop,(Waltham, MA) 7. 金塞特 高密度的、等位基因圖，6萬個(gè)標(biāo) 識物 8. Variagenics, Inc 根據(jù)雜合型缺失型設(shè)計(jì)的抗癌治療， (Gambrige, MA) 抗癌藥物基因組學(xué) 9. Lion Bioscience, AG 以藥物為目標(biāo)的個(gè)人基因序列鑒定、 (Aeidelberg, 德國 ） 分析軟件、不同情況下的表達(dá)數(shù)據(jù) 10. 策內(nèi)卡 人類基因多態(tài)性分析 11. SmithKine Beecham 診斷與藥物基因組學(xué)試劑盒、

6、人類基因圖譜,10,概述,實(shí)驗(yàn)室和（或）公司 研究領(lǐng)域 12. GuraGen 整合基因與藥物基因組學(xué)的 平臺多樣性分析 13. Epidauros Biotechnologie 目的基因多態(tài)性分析 14. Hexagen 單連核苷酸多態(tài)性分析 15. Janssen Pharmaceutica 線粒體基因多樣性分析 16. Millenium 預(yù)防醫(yī)藥公司 用于藥物基因組學(xué)的單連核 苷酸 17. Nova Mollecular 中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病圖 18. MitoKor 線粒體的基因分析 19. Rosetta Inpharmatics 基于核苷酸研究的試劑盒 20. Sequanna Th

7、erapeutics 高通量基因型,11,藥物相關(guān)基因的分類,藥物從進(jìn)人體內(nèi)到發(fā)揮作用直至被清除， 是一個(gè)較為復(fù)雜的過程。在這個(gè)過程中的任何 一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能引起藥物效應(yīng)的各種 異常。藥物作用的差異可以是藥物動(dòng)力學(xué)或藥 效學(xué)差異。,12,藥物相關(guān)基因的分類,藥代動(dòng)力學(xué)指的是將藥物轉(zhuǎn)運(yùn)至介導(dǎo)藥物 的效果和（或）毒性的關(guān)鍵分子部位或自該部 位除去的差異。涉及這些過程的分子包括藥物代謝 酶（如細(xì)胞色素P450酶超家族成員）和介導(dǎo)藥物攝入 和排出的細(xì)胞內(nèi)部的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)分子。,13,藥物相關(guān)基因的分類,藥效學(xué)差異指的是等量藥物轉(zhuǎn)運(yùn)到分子作 用部位但出現(xiàn)不同的藥物療效。這反映了藥物 取得療效的靶分子功

8、能的差異，或是各種藥物 與分子靶位間的相互作用存在的廣泛病理生理 上的差異。,14,藥物相關(guān)基因的分類,基于目前的認(rèn)識，藥物相關(guān)的基因大致可分為 四類： 1）藥物代謝相關(guān)的酶 2）藥物結(jié)合相關(guān)的受體 3）藥物轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的膜通道 4）信號傳導(dǎo)相關(guān)的蛋白質(zhì)等的編碼基因,15,藥物相關(guān)基因的分類,1.藥物代謝酶相關(guān)基因 細(xì)胞色素P450酶（CYP）是一個(gè)很大的酶 系。它包含大量的與藥物代謝有關(guān)的酶，也 是藥物代謝的主要酶系。在細(xì)胞色素P450的 亞群中，CYP2D6、CYP2C9和CYP2C19對許多藥 物的效應(yīng)非常重要。對作用于神經(jīng)系統(tǒng)或需 要通過血腦屏障的親脂性藥物而言，腎臟排 出的方式只有分泌，

9、而且分泌量很小。,16,藥物相關(guān)基因的分類,這樣一來，細(xì)胞色素P450的代謝作用就顯得尤其重要，而非功能性等位基因純合子攜帶者不能代謝和分泌許多藥物，如異喹呱、美托洛爾、去甲替林、普羅帕酮等。這種病人對這些藥物不能進(jìn)行正常的代謝，故對這類藥物非常敏感。這種基因型的發(fā)生率在不同的種族中有很大的差異，如日本人的發(fā)生率約為1%，而尼日利亞人的發(fā)生率為5%。這就要求臨床用藥中要特別注意藥物的用量。,17,藥物相關(guān)基因的分類,CYP2C19基因缺陷的病人對于一些藥物如 苯妥英、環(huán)已烯巴比妥等高度敏感。研究發(fā) 現(xiàn)其第外顯子上單個(gè)堿基的突變（AG） 就可以導(dǎo)致功能的喪失。目前已被制成相應(yīng) 的生物芯片，但尚未

10、投入臨床應(yīng)用。,18,藥物相關(guān)基因的分類,在臨床治療一例深靜脈血栓患者，用華法 林（5mg/日）治療一周后，發(fā)生顱內(nèi)出血?；?者使用的華法林為消旋體，它的活性對映體S- 華法林的消除幾乎只限于CYP2C9介導(dǎo)的氧化 作用。已經(jīng)明確CYP2C9的變異會(huì)削弱其催化 能力，僅極少數(shù)變異體的純合子個(gè)體表現(xiàn)為S- 華法林血濃度的明顯升高，因此，在標(biāo)準(zhǔn)劑量 下CYP2C9變異的個(gè)體，通常表現(xiàn)為華法林抗 凝作用的顯著增強(qiáng)。,19,藥物相關(guān)基因的分類,這一病例闡述了如下“高風(fēng)險(xiǎn)藥物動(dòng)力學(xué)” 概念：有效濃度和中毒濃度相近的藥物經(jīng)單一 途徑消除時(shí)，這條途徑的遺傳變異將導(dǎo)致藥物 清除、血藥濃度和效應(yīng)的較大（有時(shí)大幾

11、個(gè)數(shù) 量級）改變。這種高風(fēng)險(xiǎn)藥物動(dòng)力學(xué)也成為藥 物相互作用致藥效大幅度變化的基礎(chǔ)，如奎尼 丁加地高辛或特非那丁加酮康唑。,20,藥物相關(guān)基因的分類,CYP2C19基因多態(tài)性藥物影響臨床療效的另 一實(shí)例是質(zhì)子泵抑制劑。奧美拉唑、蘭索拉唑 和潘托拉唑等質(zhì)子泵抑制劑由P450酶代謝，主 要由S-美芬妥英羥化酶（S-mephenytoin 4- hydroxylase, CYP2C19）,部分由CYP3A4代謝。 因此，CYP2C19的基因多態(tài)性會(huì)影響質(zhì)子泵抑制 劑的藥動(dòng)學(xué)，從而影響后者治療酸相關(guān)疾病的 臨床效果。,21,藥物相關(guān)基因的分類,CYP2C19分弱代謝型（poor metabolisher

12、, PM） 和強(qiáng)代謝型(extensive metabolisher, EM)。 白種人、美國黑人PM基因型約占3%5%，亞洲 人為12%100%，其中中國人為15%，日本人 19%23%，朝鮮人13%，均遠(yuǎn)高于白種人。最 基本的PM基因型是在CYP2C19外顯子5的1個(gè)單 堿基突變（CYP2C19m1），另一種在外顯子4的 突變（CYP2C19m2）可能只在亞洲人中出現(xiàn)。,22,藥物相關(guān)基因的分類,根據(jù)對CYP2C19的基因型分析，PM有3種基因型， 也就是m1/m1，m2/m2或m1/m2。而EM包括2種基因 型，純合子（即wt/wt）雜合子型（wt/m1或 wt/m2）。對健康自愿者的研

13、究表明，CYP2C19是 奧美拉唑、蘭索拉唑、潘托拉唑和雷貝拉唑 （rabeprazole）的代謝酶，其基因多態(tài)性對它們 影響的程度為：奧美拉唑潘托拉唑蘭索拉唑雷 貝拉唑。在低劑量給藥時(shí)，PM型患者質(zhì)子泵抑制 劑的效果要優(yōu)于EM型。,23,藥物相關(guān)基因的分類,對于治療白血病藥物巰嘌呤來說，多數(shù)人 可以通過藥物代謝酶腺嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶（PTMT） 的作用很快將其代謝，因此常需要使用較高劑 量。某些病人對這種藥物的代謝較慢，其用藥 量就要相對減少，以降低其毒性作用。另一些 病人對這種藥物的代謝率非常低，即使用很小 劑量治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎或白血病也會(huì)引起致死 性粒細(xì)胞缺乏。,24,藥物相關(guān)基因的分類,有

14、研究表明，TPMT至少存在四種等位基因的 變異，從而導(dǎo)致藥物代謝的多態(tài)性。如果在 治療前進(jìn)行藥物代謝類型檢測，對確定用藥 劑量無疑有重要意義。,25,藥物相關(guān)基因的分類,藥物代謝酶相關(guān)基因多態(tài)性與藥物反應(yīng) 藥物 基因 相關(guān)的報(bào)道 1.華法林 CYP2C9 功能不良的等位基因 使抗凝作用增強(qiáng) 2.氯沙坦、厄貝沙坦 CYP2C9 功能不良的等位基因 使降壓作用增強(qiáng) 3.美托洛爾、噻嗎咯爾 CYP2D6 弱代謝者表現(xiàn)為較弱 普羅帕酮 的阻斷作用 4.奧美拉唑等質(zhì)子泵 CYP2C19 代謝加速，多差異， 抑制劑 療效變化,26,藥物相關(guān)基因的分類,藥物代謝酶相關(guān)基因多態(tài)性與藥物反應(yīng) 藥物 基因 相關(guān)的

15、報(bào)道 5.巰嘌呤（6MP） 二氧嘧啶脫氫酶 毒性增加 6.巰嘌呤（6MP） 胸腺嘧啶甲基 骨髓毒性，肝臟損傷 轉(zhuǎn)移酶 7.降酯藥物 肝臟脂酶 降脂作用不同 8.普魯卡因胺 NAT2 慢性乙?；咚幵葱?痕瘡的風(fēng)險(xiǎn)更大,27,藥物相關(guān)基因的分類,2藥物受體相關(guān)的基因 藥物受體變異與藥物作用之間有著密切 的關(guān)系。關(guān)于鴉片類藥物的主要作用位點(diǎn) 鴉片受體，已研究顯示鴉片受體基因的118 位點(diǎn)具有多態(tài)性，其變異的發(fā)生率約為10， 在不同的種族中這種多態(tài)性有很大差別。突 變后的鴉片受體蛋白對-內(nèi)啡肽的結(jié)合能力 比天然受體的親和力大3倍。,28,藥物相關(guān)基因的分類,不難想象，除該受體基因本身突變外，受體基

16、因調(diào)節(jié)部位的多態(tài)性對于應(yīng)激、疼痛的耐受以 及對藥物的成癮性等方面均具有重要作用。,29,藥物相關(guān)基因的分類,臨床醫(yī)生在治療高血壓時(shí)發(fā)現(xiàn)1例46歲非裔 美國男性，血壓170mmHg/120mmHg以賴諾普列治 療1周后，血壓沒有變化，說明ACEI類藥物對非 裔美國人高血壓患者并不適合作為首選藥物。 這是種族背景如何用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療方案選擇 的例子。非裔美國人高血壓患者對ACEI沒有反 應(yīng)并不奇怪。然而，這不是嚴(yán)格的法則，更確 切的說法是非裔美國人高血壓患者不象白人那 樣對ACEI有效。,30,藥物相關(guān)基因的分類,種族因素是否可能或必須用于現(xiàn)代基因組學(xué)研 究已成為爭論的焦點(diǎn)。深入了解決定高血壓發(fā)

17、病機(jī)理及其對藥物治療反應(yīng)的遺傳因素，似乎 能解決這個(gè)問題。人們可以根據(jù)種族間特異多 態(tài)性頻度的差異來選擇治療方法，而不僅僅按 種族劃分。,31,藥物相關(guān)基因的分類,血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑（ACEI）是常用 的降藥物。如果病人ACE基因的第16位內(nèi)含子出 現(xiàn)一種刪除變后，其轉(zhuǎn)化活性就比出現(xiàn)一種插 入突變明顯加強(qiáng)。另一研究表明，如果病人攜 帶插入ACE等位基因，對6個(gè)月療程的依那普利 治療有較好療效，而有雜合子刪除突變的等位 基因，則對該藥幾乎不起反應(yīng)。,32,藥物相關(guān)基因的分類,哮喘是由多種因素引起的。臨床上通過5- 脂氧酶（ALOX-5）途徑進(jìn)行治療,其實(shí)就是依 據(jù)病人對ALOX-5的反應(yīng)來判

18、斷其所患哮喘是否 為白三烯依賴性的。 Silverman等人在ALOX-5 基因的啟動(dòng)子區(qū)發(fā)現(xiàn)多態(tài)性，認(rèn)為這種多態(tài)性 與體外條件下報(bào)告的基因的轉(zhuǎn)錄有關(guān)。,33,藥物相關(guān)基因的分類,Drazen等人發(fā)現(xiàn)這些序列的變異可以引起基 因轉(zhuǎn)錄減慢，ALOX-5基因表達(dá)產(chǎn)物減少，以 致病人對相應(yīng)治療不敏感。這種情況表明， 受體基因的啟動(dòng)子與藥物的治療反應(yīng)之間同 樣有著重要的關(guān)系。,34,藥物相關(guān)基因的分類,藥物受體相關(guān)基因的變異與藥物反應(yīng) 藥物 基因 相關(guān)報(bào)道 受體阻斷劑 1和2腎上 改變心率減慢程度 腺素受體 或血壓下降幅度 雌激素 雌激素受體 雌激素治療期間高密度 脂蛋白升高程度不同 降壓藥物 AT1

19、受體 與降壓效果有關(guān) 苯二氮卓類 多巴胺D3受體 形成遲發(fā)性運(yùn)動(dòng)障礙 精神分裂癥,35,藥物相關(guān)基因的分類,3.藥物轉(zhuǎn)運(yùn)基因 藥物進(jìn)入體內(nèi)方式除被動(dòng)擴(kuò)散外，細(xì)胞的 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)揮著非常重要的作用。某些藥物通 過細(xì)胞必須經(jīng)過膜載體的轉(zhuǎn)運(yùn)，這種作用在腸 道吸收過程中有著重要的意義。藥物的進(jìn)一步 轉(zhuǎn)運(yùn)，如重新分泌至腸道、膽汁或尿液，進(jìn)入 腦內(nèi)和睪丸，分布到靶組織如心血管系統(tǒng)組織、 腫瘤細(xì)胞及感染微生物組織中也與主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)有 著密切的關(guān)系。,36,藥物相關(guān)基因的分類,在高血壓的實(shí)驗(yàn)治療中，鹽敏感性高血 壓大鼠的發(fā)病與好幾種基因有關(guān)，其中一個(gè) 基因是編碼骨架蛋白的ADD1基因，其表達(dá)出 的蛋白質(zhì)異源二聚體存

20、在于腎小管中，可以 調(diào)節(jié)離子轉(zhuǎn)運(yùn)。在運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，ADD1基 因的突變可增強(qiáng)細(xì)胞對離子轉(zhuǎn)運(yùn)能力，進(jìn)而 導(dǎo)致相關(guān)的高血壓，但人類中只有一部分出 現(xiàn)高血壓。,37,藥物相關(guān)基因的分類,它的突變體所引起的高血壓是鹽敏感性的，因 而對利尿劑治療敏感。人們從這個(gè)基因突變后 引起對離子的轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)中得到啟示是可以將某 個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)基因進(jìn)行人工突變，利用這種突變后對 某種藥物轉(zhuǎn)運(yùn)能力增強(qiáng)而將某種藥物定向地集 中到某一組織，如腫瘤組織、微生物感染組織 及受傷的組織，以加強(qiáng)藥物療效，同時(shí)降低藥 物用量，減少發(fā)生藥物毒性的可能。,38,藥物相關(guān)基因的分類,藥物轉(zhuǎn)運(yùn)基因的變異與藥物的反應(yīng) 藥物 基因 相關(guān)報(bào)道 氫氯噻嗪

21、-骨架蛋白 影響對原發(fā)性高血壓 的治療 比柔比星 多種藥物抵抗載體 藥物低抗 氟伐他汀 ABCA1轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 對氟伐他汀耐藥,39,藥物相關(guān)基因的分類,4疾病通路基因 除藥物代謝過程中出現(xiàn)的基因突變外，導(dǎo) 致疾病的致病基因本身發(fā)生突變，也同樣可以 導(dǎo)致機(jī)體對藥物的反應(yīng)發(fā)生變化。例如在 Alzheimers?。ˋD）時(shí)病人的基因表型為 ApoE4等位基因，出現(xiàn)這種基因通常預(yù)示著可 能患AD，且預(yù)后很差。,40,藥物相關(guān)基因的分類,美國進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，ApoE4基因也與機(jī) 體對他可林（tacrine）的治療反應(yīng)相關(guān)，即 如果病人攜帶ApoE4基因，則經(jīng)過他可林治療 后80的病人的病情會(huì)得到改善。

22、反之，如果 病人不攜帶該基因，經(jīng)過他可林治療后則有 60的病人病情出現(xiàn)惡化，但是到目前為止其 具體機(jī)制尚不清楚。,41,藥物相關(guān)基因的分類,另外，Kuivenhoven等在研究中發(fā)現(xiàn)，機(jī) 體對可以降低血中膽固醇的藥物普伐他汀的反 應(yīng)與體內(nèi)的膽固醇酯酶轉(zhuǎn)移蛋白（CETP）相關(guān)。 B1等位基因與高CETP濃度相關(guān)聯(lián)，脂肪沉積性 動(dòng)脈硬化形成的速度很快的病人，對普伐他汀 的治療也很敏感。,42,藥物相關(guān)基因的分類,在對攜帶B1B2表型的病人進(jìn)行同樣的治療時(shí) 發(fā)現(xiàn)盡管血液中的膽固醇水平下降的程度與 B1等位基因攜帶者類似，但是其硬化血管的 平均直徑卻沒有明顯的增加。目前人們認(rèn)為 B1B2基因表型可能只

23、是病人對該藥物反應(yīng)的 一種中間類型。,43,藥物基因組學(xué)的研究方法,1藥物基因組學(xué)的研究大致分為三個(gè)階段。 第一，對一些相關(guān)基因進(jìn)行研究以期發(fā)現(xiàn) 它們是否存在一些有害的等位基因，并對其可 能造成的結(jié)果進(jìn)行預(yù)防。 第二，應(yīng)用各種現(xiàn)代技術(shù)對一些不是很清 楚的相關(guān)基因進(jìn)行研究。 第三，對整個(gè)基因組范圍內(nèi)相關(guān)基因的關(guān) 系進(jìn)行研究。,44,藥物基因組學(xué)的研究方法,藥物基因組學(xué)的重點(diǎn)并不是疾病發(fā)生的內(nèi) 在分子機(jī)理，而是個(gè)體遺傳差異對藥物反應(yīng)的 不同作用，因此藥物基因組學(xué)著重于遺傳差異 （即基因多態(tài)性）的快速測定。,45,藥物基因組學(xué)的研究方法,2藥物基因組學(xué)的研究方法 第一，構(gòu)建全基因組基因多態(tài)性圖譜；

24、第二，發(fā)現(xiàn)各種疾病和各種藥物反應(yīng)表現(xiàn)型 差異與基因多態(tài)性的統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)； 第三，根據(jù)基因多態(tài)性對人群或患者進(jìn)行疾 病易感性和藥物反應(yīng)分類，并開發(fā)這種診斷試劑 盒； 第四，在臨床上，針對易感人群進(jìn)行疾病防 治，針對不同藥物反應(yīng)的患者進(jìn)行個(gè)性化治療。,46,藥物基因組學(xué)的研究方法,3藥物基因組學(xué)研究手段 藥物基因組學(xué)通常采用兩種研究手段。第 一種即“候選基因”策略，第二種是基因組范圍 內(nèi)遺傳標(biāo)志物和藥物反應(yīng)表型之間的關(guān)聯(lián)研究。,47,藥物基因組學(xué)的研究方法,“候選基因”策略，主要是在給定某一藥物的 條件下，比較有反應(yīng)者及無反應(yīng)者靶基因多態(tài) 性出現(xiàn)的頻率。該方法的一個(gè)局限性是候選基 因的選擇需以給定藥物

25、的假定作用機(jī)制和(或) 所治療疾病的病理生理學(xué)為根據(jù)。因此，該方 法的成功建立在上述假設(shè)的真實(shí)性上，且不能 鑒定那些根據(jù)藥物作用或疾病生物學(xué)難以預(yù)測 的新基因。,48,藥物基因組學(xué)的研究方法,基因組范圍內(nèi)遺傳標(biāo)志物和藥物反應(yīng)表型 之間的關(guān)聯(lián)研究。單核苷酸多態(tài)性（SNP）是基 因組關(guān)聯(lián)研究最常用的標(biāo)志之一。SNP是指基因 組DNA雙等位基因上單核苷酸的多態(tài)性，這些等 位基因的豐度(abundance）不小于1,有時(shí)豐 度1%的等位基因也會(huì)被錯(cuò)誤的標(biāo)為SNP，但這 些偶發(fā)的改變應(yīng)稱為“稀有突變”。,49,藥物基因組學(xué)的研究方法,據(jù)推測，人類整個(gè)基因組序列約有100萬個(gè)SNP， 它們可分布在編碼區(qū)、

26、內(nèi)含子和啟動(dòng)子等區(qū)域， 因此，進(jìn)行多基因藥理學(xué)特性相關(guān)研究時(shí)， SNP可作為涵蓋整個(gè)基因組的有用標(biāo)志物。另 外，SNP因具有雙等位特性亦適合高通量的基 因型測定。該手段的一個(gè)重要優(yōu)勢，即并非建 立在藥物作用機(jī)制的推測上，因此可以幫助發(fā) 現(xiàn)那些與藥物反應(yīng)相關(guān)的全新基因。,50,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,一）在合理用藥中的應(yīng)用 合理用藥的核心是個(gè)體化給藥，而不能 用統(tǒng)一模式給藥。目前，主要的方法是測定 血藥濃度，以藥代動(dòng)力學(xué)原理計(jì)算藥代動(dòng)力 學(xué)參數(shù)，設(shè)計(jì)個(gè)體化給藥方案，這對于血液 濃度與藥效相統(tǒng)一的藥物是可行的；但對于 血藥濃度與藥效不一致的藥物如何達(dá)到個(gè)體 化給藥，目前并沒有比較可靠的方法。,51,藥

27、物基因組學(xué)的應(yīng)用,一些臨床上經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象，例如兩病 人診斷相同、一般癥狀相同、同一藥物治療、 血藥濃度相同，但療效卻大相徑庭。這是用 傳統(tǒng)的藥代動(dòng)力學(xué)原理無法解釋的。這時(shí)應(yīng) 考慮到與藥物作用相關(guān)的位點(diǎn)（如受體等） 是否發(fā)生了變異？是什么水平的變異？藥物 作用位點(diǎn)的變異可能發(fā)生在基因水平，也可 能發(fā)生在轉(zhuǎn)錄、翻譯等水平，基因水平的變 異相對比較容易鑒定。,52,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,也有研究表明，基因的變異與藥物效應(yīng)的差異 更具相關(guān)性。研究基因變異與藥學(xué)關(guān)系的藥物 基因組學(xué)正是適應(yīng)了這一要求，因此藥物基因 組學(xué)在臨床合理用藥中的應(yīng)用前景是非常之好 的。,53,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,藥物基因組學(xué)應(yīng)用

28、到臨床合理用藥中，彌補(bǔ) 了只根據(jù)血藥濃度進(jìn)行個(gè)體化給藥的不足，為 以前無法解釋的藥效學(xué)現(xiàn)象找到了答案，為臨 床個(gè)體化給藥開辟了一個(gè)新的途徑。這樣用藥 物基因組學(xué)的原理為特定人群設(shè)計(jì)最為有效的 藥物，不僅提高了療效，縮短了病程，而且減 少了毒副反應(yīng)和治療成本，真正達(dá)到了“價(jià)廉物 美”的要求。,54,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,可以設(shè)想，再過一二十年每個(gè)人都將擁有一張“基 因身份證”，上面詳細(xì)記錄了你所有的遺傳信息和 基因缺陷，預(yù)測將來可能會(huì)患上哪些疾病以及如何 進(jìn)行防治等等。就診時(shí)，無論是去醫(yī)院或在互聯(lián)網(wǎng) 上就診，經(jīng)過一系列的檢查，確診為某一種疾病時(shí)， 只要把“基因身份證”插入電腦，同時(shí)輸入疾病和檢 查

29、的相關(guān)信息，電腦就會(huì)提示你該選擇什么藥物、 什么劑型、最佳劑量和注意事項(xiàng)，既快捷又準(zhǔn)確。,55,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,藥物基因組學(xué)的根本目的是運(yùn)用遺傳信息進(jìn)行 個(gè)性化用藥，將正確的藥物、正確的劑量在恰 當(dāng)?shù)臅r(shí)間給予合適的患者。,56,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,二）在新藥開發(fā)中的應(yīng)用 藥物基因組學(xué)根據(jù)不同的藥物效應(yīng)對基因 分類，有可能大大加速新藥開發(fā)的進(jìn)程。 1.藥物基因組學(xué)可以直接加速新藥的發(fā)現(xiàn)。 2.增加新藥的通過率。 3.重新估價(jià)未通過藥審的新藥。 4.影響新化學(xué)實(shí)體的作用。 5.減少參試人群數(shù)量。,57,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,由于基因組學(xué)規(guī)模大、手段新、系統(tǒng)性 強(qiáng)，藥物基因組學(xué)可以直接加速新藥的發(fā)

30、現(xiàn)。 另外，由于新一代遺傳標(biāo)記物的大規(guī)模發(fā)現(xiàn)， 以及將其迅速應(yīng)用于群體，流行病遺傳學(xué)也可 以大大推進(jìn)多基因遺傳病和常見病（往往是多 基因?。C(jī)理的基礎(chǔ)研究。其研究成果可以為 制藥工業(yè)提供新的藥物作用靶點(diǎn)。,58,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,總而言之，在新藥的設(shè)計(jì)、發(fā)現(xiàn)及成功應(yīng)用 中，充分認(rèn)識到基因變異對藥物效應(yīng)及生物 效應(yīng)的影響是非常重要的。用藥物基因組學(xué) 原理開發(fā)新藥，生產(chǎn)更有效的診斷和治療藥 品已經(jīng)引起有關(guān)部門和企業(yè)的高度重視。,59,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,2. 增加新藥的通過率。對于每一個(gè)藥物來 說，大約有10%40%對人無效，對百分之幾或 更多的人有副作用。如果制藥公司利用藥物基 因組學(xué)理論可以

31、事先預(yù)見結(jié)果或篩選試驗(yàn)人群 的話，其成功率就會(huì)高得多。,60,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,重新估價(jià)未通過藥審的新藥。所有在臨床 試驗(yàn)中失敗的藥物都有可能“推倒重來”。已被淘 汰的或未被批準(zhǔn)的藥物中，可能存在對某些病人 有很好療效的藥物。如果對這類藥物配上基因標(biāo) 簽，表明對某類人群有效，那那么應(yīng)用基因芯片 技術(shù)對特定人群的前期基因診斷，可能有助于新 藥的開發(fā)。,61,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,如果歷史上在臨床試驗(yàn)中失敗的80%化合物中任 何一小部分獲得批準(zhǔn)的話，即使僅適用于選擇 的人群，這也將對這種藥品開發(fā)的全部費(fèi)用的 分?jǐn)偖a(chǎn)生重大影響。通過基因檢測鑒定一種特 殊產(chǎn)品對某類病人將是安全而有效的，可能為 該產(chǎn)品

32、在市場上提供競爭優(yōu)勢。,62,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,在新藥臨床前研究中，由于遺傳的變 異可能影響新化學(xué)實(shí)體（New Chemical Entities, NCE）的作用。美國FDA已起草有關(guān) 條款規(guī)定NCE臨床前的研究應(yīng)包括遺傳效應(yīng)對 藥物代謝的影響。,63,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,減少參試人群數(shù)量。設(shè)計(jì)臨床試驗(yàn)時(shí)可 以篩選代表性人群，甚至改變現(xiàn)有的臨床試驗(yàn) 模式。期臨床試驗(yàn)是新藥臨床試驗(yàn)過程中花 銷最大的階段，上千人的臨床試驗(yàn)，如果能事 先知道他們可能對藥物反應(yīng)的話，如代謝酶的 基因型，試驗(yàn)的時(shí)間表就可以大大縮短。,64,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,藥物基因組學(xué)在新藥臨床試驗(yàn)中的應(yīng)用同樣引 人注目，即對藥

33、物有效或毒性變異的預(yù)測試驗(yàn) 中，用以篩選病人。經(jīng)過藥物效應(yīng)基因突變篩 選的受試者可以加強(qiáng)臨床試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義， 可以用更少的病例數(shù)達(dá)到所需的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義， 這樣可以大大節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用。,65,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,三）藥物基因組學(xué)產(chǎn)品的預(yù)測 據(jù)Marker Letter報(bào)道，預(yù)測全世界藥 物基因組學(xué)產(chǎn)品和服務(wù)市場從1998年的4700萬 美元將增至2005年的7.95億美元，年增長率超 過50%。1997年6月愛博特與金塞特聯(lián)盟建立后， 28個(gè)該領(lǐng)域的合作項(xiàng)目中已有20個(gè)將它用于藥 物開發(fā)，其中大部分是在臨床開發(fā)后期。,66,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,目前利用藥物基因組學(xué)研究的產(chǎn)品有支氣管擴(kuò) 張藥沙丁胺

34、醇（salbutamol,舒喘靈）、治療冠 狀動(dòng)脈粥樣硬化的普伐他汀、脂肪氧合酶（5- lipoxygenase, ALOX5），非典型性抗精神活性 的氯氮平（clozapine）和6個(gè)反義寡核苷酸、 肽核酸和多氨基化合物。1998年和預(yù)測2005年 在此領(lǐng)域的產(chǎn)品和服務(wù)市場，見下表。,67,藥物基因組學(xué)的應(yīng)用,1998年和2005年藥物基因組產(chǎn)品和服務(wù)市場（百萬美元） 適應(yīng)證 1998年 2005年 心血管疾病 8.2 139.1 傳染病 7.3 123.3 中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病 4.3 72.30 癌癥 2.4 41.30 其他 24.8 419.0 合計(jì) 47.0 795.0,68,基因芯片

35、技術(shù)在藥物基因?qū)W研究中的應(yīng)用,1基因芯片制作技術(shù) 基因芯片又稱 DNA 芯片（gene chip） 或DNA微集陣列，是將大量 DNA片段通過一定 方式固定于某種固相載體（如含硅玻片或硅 芯片）表面，形成致密、有序的DNA分子點(diǎn)陣。,69,基因芯片技術(shù)在藥物基因?qū)W研究中的應(yīng)用,2基因芯片的技術(shù)基本原理 基因芯片技術(shù)原理即DNA探針與靶基因 堿基雜交形成DNA雙鏈或DNA/RNA雙鏈。其主 要內(nèi)容包括以下四項(xiàng)： ）DNA芯片制作； ）樣品DNA或RNA的制備，利用常規(guī)方 法，純化DNA或RNA待測樣品，并用熒光分子 予以標(biāo)記。,70,基因芯片技術(shù)在藥物基因?qū)W研究中的應(yīng)用,3)分子雜交，標(biāo)記后的樣品與芯片上的 核酸陣列均經(jīng)變性后進(jìn)行雜交； ）雜交信號檢測分析，DNA芯片上的探 針與樣品DNA雜交后，互補(bǔ)序列之間結(jié)合，大 量雜交信號被平行采集，通過其聚焦熒光或激 光掃描儀，將采集的信號傳遞至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn) 行分析，從而鑒定樣品中的基因成分。,71,基因芯片技術(shù)在藥物基因?qū)W研究中的應(yīng)用,3.基因芯片在藥物基因組學(xué)研究中的應(yīng)用 基因芯片技術(shù)已被用于新基因發(fā)現(xiàn)和基因 表達(dá)的研究，也進(jìn)一步用于疾病診斷、藥物篩 選、藥理研究及藥物基因組學(xué)研究。藥物A與 受體B受體結(jié)合對C產(chǎn)生作用,這一藥理學(xué)研究 模式看似簡單，但臨床上遠(yuǎn)非如此