药物基因组学的研究及应用进展

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CYP2家族
亚家族: 2A、2B、2C、2D、2E CYP2C亚家族:使安定、三环类抗抑郁药 (阿米替林、丙米嗪)去甲基,氧化奥美拉 唑。 2C9的底物是苯妥英、甲苯磺丁脲 (tolbutamine)和双氯芬酸(diclofenec)。 2C10酶参与甲苯磺丁脲和环已巴比妥的羟化。 苯磺唑酮(sulfinpyrazone)和硫苯拉唑 (sulfaphenaxole)可抑制这两种酶。 2C19参与环已巴比妥、安定和S-美芬妥英(Smephenytoin)的代谢。
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Nehert在常见氨基酸序列的基础上提出了 通用的系统命名法,将同工酶及基因分 为家族和亚家族,CYP命名所有物种的细 胞色素P450同工酶
17家族:所有来源的细胞色素P450蛋白 的氨基酸若有40%以上的同源性,则归于 同一家族,并以阿拉伯数字来标示, CYP2
亚家族:氨基酸序列有55%以上同源性, 以大写字母标示,字母后面阿拉伯数字 表示不同的酶, CYP2C、CYP2D、CYP2E
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肝脏代谢:细胞色素P450系统和肝脏代 谢有关。CYP1,2,3家族占总肝P450含 量的70%,负责大多数药物的代谢。 CYP3A占总肝P450的30%,CYP2约占20%, CYP1A2占13%,CYP2E1占7%,CYP2A6占 4%,CYP2D6占2%。 小肠、胰、脑、肺、肾上腺、肾、骨髓、 肥大细胞、皮肤、卵巢及睾丸均发现细 胞色素P450
Crop,(Waltham, MA) 7. 金赛特 8. Variagenics, Inc
(Gambrige, MA) 9. Lion Bioscience, AG
(Aeidelberg, 德国 ) 10. 策内卡 11. SmithKine Beecham
研究领域 人类高分辨率基因多态性数据库
高密度的等位基因图,6万个标识物 根据杂合型缺失型设计的抗癌治疗, 抗癌药物基因组学 以药物为目标的个人基因序列鉴定、 分析软件、不同情况下的表达数据 人类基因多态性分析 诊断与药物基因组学试剂盒、人类基因图谱
目前已被制成相应的生物芯片, 即将投入临床应用。
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CYP2C9:介导S-华法林消除
临床用华法林(5mg/日)治疗深静脉血栓 患者
一例:治疗一周后,发生颅内出血。
患者使用的华法林为消旋体,它的活性对 映体S-华法林的消除依赖于CYP2C9,几乎只限 于CYP2C9的氧化作用。
CYP2C9的变异削弱其催化能力,仅极少数 变异体的纯合子个体表现为S-华法林血浓度的 明显升高,因此,在标准剂量下 CYP2C9变异 的个体,通常表现为华法林抗凝作用的显著增 强。
某些病人对这种药物的代谢较慢,其用药量就要相对 减少,以降低其毒性作用。
另一些病人对这种药物的代谢率非常低,即使用很小 剂量治疗类风湿关节炎或白血病也会引起致死性粒细 胞缺乏。
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TPMT至少存在四种等位基因的变异,从 而导致药物代谢的多态性。 在治疗前进行药物代谢类型检测,对确 定用药剂量无疑有重要意义。
病人对这些药物不能进行正常的代谢,故对这 类药物非常敏感。
这种基因型的发生率在不同的种族中有很大的 差异,如日本人的发生率约为1%,而尼日利 亚人的发生率为5%。这就要求临床用药中要 特别注意药物的用量。
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CYP2C19基因缺陷的病人对于一些 药物如苯妥英、环已烯巴比妥等高度敏 感。
其第5外显子上单个碱基的突变 (A→G)就可以导致功能的丧失。
药物代谢酶相关基因多态性与药物反应
药物
基因
相关的报道
5.巯嘌呤(6MP) 二氧嘧啶脱氢酶 Biblioteka Baidu性增加
6.巯嘌呤(6MP) 胸腺嘧啶甲基转移酶 骨髓毒
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实验室和(或)公司
研究领域
12. GuraGen
整合基因与药物基因组学的平台多样性分析
13. Epidauros Biotechnologie 目的基因多态性分析
14. Hexagen
单链核苷酸多态性分析
15. Janssen Pharmaceutica 线粒体基因多样性分析
16. Millenium 预防医药公司 用于药物基因组学的单链核苷酸
的差异,或是各种药物与分子靶位间的 相互作用存在的广泛病理生理上的差异。
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基于目前的认识,药物相关的基因大 致可分为四类编码基因:
1)药物代谢相关的酶 2)药物结合相关的受体 3)药物转运相关的膜通道 4)信号传导相关的蛋白质
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1. 药物代谢酶相关基因
细胞色素P450酶(CYP)--血红蛋白超级家族,大 的酶系统,包含大量与药物代谢有关的酶,是药物 代谢的主要酶系 与一氧化碳结合和还原时,分光光度法测得的吸收 峰在450nm附近 普遍存在于细菌、真菌及动植物中 催化内源性和外源性化合物的代谢。 参与外源性物质(如药物、酒精、抗氧化剂、有机 溶剂、麻醉药、染料、环境污染物质、化学制品) 的代谢,产生的代谢产物可能有毒性或致癌性
奥美拉唑、兰索拉唑和潘托拉唑等质子泵 抑制剂(抗酸及抗溃疡药)由P450酶代谢, 主要由S-美芬妥英羟化酶(S-mephenytoin 4’-hydroxylase, CYP2C19),部分由CYP3A4 代谢。
CYP2C19的基因多态性会影响质子泵抑制 剂的药动学,从而影响后者治疗相关疾病的 临床效果。
药物基因组学
2008-4-20
➢概述 ➢药物相关基因的分类 ➢药物基因组学的研究方法 ➢药物基因组学的应用 ➢基因芯片技术在药物基因组学
研究中的应用
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概述
1. 药物基因组学的定义
Pharmacogenomics 是研究基因序列多态性与药物效应多 样性之间关系,即基因本身及其突变体与 药物效应相互关系的一门科学。
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“高风险药物动力学” :有效浓度和中 毒浓度相近的药物经单一途径消除时, 这条途径的遗传变异将导致药物清除、 血药浓度和效应的较大(有时大几个数 量级)改变。 高风险药物动力学也成为药物相互 作用致药效大幅度变化的基础,如奎尼 丁加地高辛或特非那丁加酮康唑。
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奎尼丁和地高辛:经常合用,成功治愈了多 种心脏疾患。地高辛的半衰期无明显变动
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药效个体差异:个体对药物的反应在分子水
平存在的差异。 个体差异早就为人所知 基因组学的开展与深入 药物基因组学是基因功能学与分子药理学的有 机结合
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药物基因组学与一般意义上基因组学的 区别
它不以发现人体基因组基因 为主要目的 相对简单地运用已知的基因理论改善病人 的治疗,
药物基因组学是以药物效应及安全性为 目标,研究各种基因变异与药效及安全 性的关系。
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CYP2C19分弱代谢型(poor metabolisher, PM) 和强代谢型(extensive metabolisher, EM)。
白种人、美国黑人PM基因型约占3%~5%,亚 洲人为12%~100%,其中中国人为15%,日本人 19%~23%,朝鲜人13%,均远高于白种人。
最基本的PM基因型是在CYP2C19外显子5的1 个单碱基突变(CYP2C19m1),另一种在外显子4的 突变(CYP2C19m2)可能只在亚洲人中出现。
药物作用的差异是药物动力学/药效学差异。
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药代动力学差异:将药物转运至介导药
物的效果和(或)毒性的关键分子部位或自 该部位除去的差异。
涉及这些过程的分子 药物代谢酶:细胞色素P450酶超家族成员 药物转运分子:介导药物摄入和排出
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药效学差异:等量药物转运到分
子作用部位但出现不同的药物疗效。 反映了药物取得疗效的靶分子功能
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实验室和(或)公司
研究领域
1. Aeiveos Sciences Group 年龄相关的基因及基因作用
(Seattle, WA)
2. Avitech Diagostics
酶基因突变检测方法
(Malvern, PA) 。
3. Eurona Medical, AB
药物效应与遗传学关系
(Upsala 瑞典)
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腺嘌呤甲基转移酶TPMT :嘌呤类抗肿瘤药物体内 代谢关键酶。减少嘌呤类药物在代谢中生成的巯 基鸟嘌呤磷酸盐(导致造血系统毒性)。TPMT活性 降低或缺失的患者,在接受标准剂量的嘌呤类药 物治疗时,极易造成骨髓抑制。
对于治疗白血病药物巯嘌呤来说,多数人可以通过药 物代谢酶腺嘌呤甲基转移酶(PTMT)的作用很快将 其代谢,常需要使用较高剂量。
17. Nova Mollecular
中枢神经系统疾病图
18. MitoKor
线粒体的基因分析
19. Rosetta Inpharmatics
基于核苷酸研究的试剂盒
20. Sequanna Therapeutics 高通量基因型
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药物相关基因的分类
复杂过程 药物进入人体内 到发挥作用 被清除。
在这个过程中的任何一个环节出现问题都可能 引起药物效应的各种异常。
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PM3种基因型:m1/m1,m2/m2或m1/m2。
EM 2 种 基 因 型 : 纯 合 子 wt/wt 和 杂 合 子 型 wt/m1或wt/m2。
对健康自愿者的研究表明,CYP2C19是奥美 拉唑、兰索拉唑、潘托拉唑和雷贝拉唑 (rabeprazole)的代谢酶
其基因多态性对它们影响的程度为:奥美 拉唑>潘托拉唑>兰索拉唑>雷贝拉唑。在低 剂量给药时,PM型患者质子泵抑制剂的效 果要优于EM型。
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基因变异
药效 安全性
6
大家有疑问的,可以询问和交流
可以互相讨论下,但要小声点
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2. 药物基因组学的诞生
早在20世纪50年代,人们就发现不同的遗传 背景会导致药物反应的差异,而这些差异是 由基因多态性造成的 基因组中每500-1000bp就有1个呈现变异, 但是直到20世纪80年代这些差异才引入药物 遗传学。 人们发现了许多具有基因多态性的酶,在此 基础上建立了药物基因组学。
特非那丁:季节性、常年性过敏性鼻炎、急 慢性荨麻疹、过敏性花粉症
酮康唑:治疗浅表和深部真菌病,如皮肤和 指甲癣、阴道白色念珠菌病、胃肠真菌感 染
特非那丁加酮康唑:头晕加重, 头痛,继 而意识丧失,摔倒撞伤头部,四肢抽搐, 小便失禁
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CYP2C19基因多态性影响临床疗效的另一 实例是质子泵抑制剂。
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CYP2D6:异喹胍(debrisoquine)羟化酶,研 究很多,参与大量药物的代谢,如异喹胍 (抗高血压)、三环类抗抑郁药、镇痛药 (可待因、右美沙芬)、抗心律失常药。奎 尼丁和选择性5-羟色胺 为抑制剂 CYP2E1(二甲基亚硝胺、N-去甲基酶): 负责许多挥发性麻醉药(如七氟醚、安氟 醚、甲氧氟烷、异氟醚、乙醚、三氯乙烯 和氯仿、乙醇及芳香类化合物,如苯、扑 热息痛及亚硝基二甲胺)的代谢 CYP3A4酶:参与多种麻醉药物的代谢
4. Gemini Research, Ltd 根据表型发现新的基因,孪生
(Cambridge, 英国)
子研究
5. Genaissance
遗传多态性、发现相关同源
Pharaceeuticals, Inc 基因、乳腺癌基因、血管损
伤基因等
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实验室和(或)公司 6. Genome Therapeutics
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药物代谢酶相关基因多态性与药物反应
药物
基因
1.华法林
CYP2C9
2.氯沙坦、厄贝沙坦 CYP2C9
3.美托洛尔、噻吗咯尔 CYP2D6
普罗帕酮
4.奥美拉唑等质子泵 CYP2C19 抑制剂
相关的报道
使抗凝作用增强 使降压作用增强 弱代谢者表现为 较弱的β阻断作用 代谢加速,多差 异,疗效变化
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研究影响药物吸收、转运、代谢、清除、效应 等个体差异的基因特性,即决定药物行为和敏 感性的全部基因的新学科。 基因多态性与药物效应及不良反应之间的关系, 并在此基础上研制新的药物或新的用药方法
药物代谢 药物转运 药物靶分子
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3.国外药物基因组学的研究动态
1997年6月28日,金赛特(巴黎)可伯特 实验室宣布成立世界上第一个独特的基因与 制药公司研究药物基因组学,随后已有几十 家公司已涉及此领域。目前,药物基因组学 已涉及的研究领域包括:
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CYP2D6 、CYP2C9和CYP2C19对许 多药物的效应非常重要。
对作用于神经系统或需要通过血脑 屏障的亲脂性药物而言,肾脏排出 的方式只有分泌,而且分泌量很小。 细胞色素P450的代谢作用就显得尤 其重要
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CYP2D6非功能性等位基因纯合子携带者不 能代谢和分泌许多药物,如异喹呱、美 托洛尔、去甲替林、普罗帕酮等。
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