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　　摘要

　　心血管疾病嚴重威脅人類健康，發(fā)病率也越來越高，抗血小板、他汀類、β 受體阻滯劑及血管緊張素轉換酶抑制劑等治療心血管疾病的藥物得到了廣泛應用。由于個體基因型不同，藥物療效和安全性存在較大的個體差異。藥物基因組學主要研究基因多態(tài)性等遺傳特性對藥效、藥動學和藥物不良反應的影響。本文綜述了藥物基因組學在心血管疾病常用藥個體化治療及新藥開發(fā)中的應用研究進展，為基于基因檢測的個體化用藥和新藥開發(fā)提供參考。

　　關鍵詞：藥物基因組學 心血管藥物 個體化治療 新藥開發(fā)

　　引言

　　心血管疾病嚴重威脅人類健康，其發(fā)病率也越來越高。大量循證醫(yī)學的證據(jù)已表明，合理應用抗血小板、他汀類、β 受體阻滯劑及血管緊張素轉換酶抑制劑等藥物能夠明顯降低患者不良心血管事件風險，改善患者預后。但不同心血管疾病患者對上述藥物治療存在明顯的個體差異。個體差異由多種原因造成，其中遺傳因素是引起個體差異最主要的原因，主要體現(xiàn)在藥物代謝酶、受體、轉運蛋白及作用靶點的基因多態(tài)性上，與藥物療效、不良反應的個體間差異關系密切。藥物基因組學以功能基因組學和分子藥理學為基礎，通過研究藥物代謝酶基因、藥物受體基因、藥物轉運蛋白基因多態(tài)性與藥效學、藥動學、藥物安全性之間的關系，闡明基因多態(tài)性對不同個體藥物反應的影響，旨在為新藥研發(fā)、臨床試驗、注冊上市、個體化藥物治療提供科學依據(jù)。針對不同基因多態(tài)性個體，藥物基因組學有助于建立具有個體化差異的臨床用藥方案，通過選擇適當?shù)乃幬飫┬图坝盟巹┝?，使患者不僅能獲得藥物的最佳療效，還能避免藥物的不良反應，真正達到合理用藥的目的。本文對基因多態(tài)性與心血管疾病發(fā)生發(fā)展及心血管常用藥物的關系進行了綜述，并闡述了藥物基因組學在個體化用藥和新藥開發(fā)中的應用，為指導臨床個體化用藥、減少藥物不良反應以及為新藥開發(fā)提供參考。

　　基因多態(tài)性與心血管疾病的關系

　　多種遺傳因素和環(huán)境因素及其兩者間的相互作用共同參與了心血管疾病的發(fā)生發(fā)展。脂質代謝紊亂是心血管疾病的重要危險因素。近年來研究發(fā)現(xiàn)，載脂蛋白 E（ApoE） 基因具有遺傳多態(tài)性，由3 種等位基因E2、E3和E4 產生6 種基因型：E2/2、E3/3、E4/4、E2/3、E2/4 和E3/4， 編碼三種異構體ApoE2（E2/2 和E2/3）、ApoE3（E3/3和E2/4） 和ApoE4（E3/4 和E4/4）。由于等位基因堿基序列的差異會導致氨基酸排列順序及蛋白質構象的改變，從而使得三種異構體與低密度脂蛋白受體的親和力不同， 最終導致不同表型ApoE 在脂質代謝及心血管疾病中發(fā)揮不同的作用^[1]。已有研究表明，ApoE 基因多態(tài)性與血脂異常、動脈粥樣硬化、心肌梗死、高血壓、心力衰竭等心血管疾病的發(fā)生發(fā)展關系密切。B 類Ⅰ型清道夫受體作為高密度脂蛋白受體，其基因的遺傳突變會造成選擇性攝取膽固醇能力降低及高密度脂蛋白升高，進而可能增加動脈粥樣硬化甚至冠心病的發(fā)病風險^[2]。腎素- 血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)在血壓調節(jié)與維持體液平衡中起著重要的作用， 已有研究報道， 血管緊張素轉化酶基因 rs4340、rs1799752、r s 1 3 4 4 7 4 4 7 、r s 4 6 4 6 9 9 4 、rs4762 和rs5051 位點的基因多態(tài)性與酶活性密切相關，可能與原發(fā)性高血壓易感性相關^[3] ；血管緊張素原基因 rs699、rs7079和rs943580 位點的基因多態(tài)性與原發(fā)性高血壓負向調節(jié)有關^[4]；腎素基因rs12721226 位點以及血管緊張素Ⅱ受體1 基因rs2275651 和rs5182 位點的基因多態(tài)性與原發(fā)性高血壓的發(fā)生密切相關^[5]；CYP11B2 基因rs1799998 位點的基因多態(tài)性可能與冠心病的發(fā)生發(fā)展相關^[6]。通過基因多態(tài)性研究，不僅可用于預測心血管疾病的發(fā)病風險，從而識別高?；颊?，還可以在臨床上針對高?；蛐瓦x擇個體化防治方案，從而更好地防治心血管疾病。

　　基因多態(tài)性與心血管常用藥物的關系

　　1. 基因多態(tài)性與氯吡格雷的關系

　　聯(lián)合使用氯吡格雷和阿司匹林雙重抗血小板是目前臨床上治療急性冠脈綜合征和冠狀動脈介入手術（PCI）術后血栓再形成的重要措施之一。氯吡格雷為前藥， 在體內先轉化為二氧基氯吡格雷， 再轉化成活性代謝產物， 其中CYP2C19、C Y P 3 A 4 、C Y P 2 B 6 、CYP1A2、CYP2B9、對氧磷酶1（PON1） 和羧酸酯酶1（CES1）等代謝酶可能參與其活性轉化。有研究報道，使用氯吡格雷后出現(xiàn)主要心血管不良事件與CYP2C19 等位基因的功能缺失有關。CYP2C19*1 攜帶者酶功能正常，為快代謝型；CYP2C19*2、3、4、5、6、7、8 攜帶者酶功能缺失，為慢代謝型；而CYP2C19*17 攜帶者酶功能增強，為超快代謝型，出血風險增加，需要時刻觀察是否出現(xiàn)出血事件^[7]。PON1 GG 純合基因型攜帶者氯吡格雷活性代謝產物較多，抑制血小板活性程度高，幾乎不存在氯吡格雷抵抗的風險；PON1 AG 雜合基因型攜帶者，氯吡格雷活性代謝產物中等，抑制血小板活性程度中等，存在部分氯吡格雷抵抗的風險；而PON1 AA 純合基因型攜帶者，氯吡格雷活性代謝產物較少，抑制血小板活性程度低，存在氯吡格雷抵抗的風險^[8]。CES1 的突變會導致酶功能缺失，酶活性降低，氯吡格雷水解成無活性代謝物作用降低，導致氯吡格雷活性代謝產物增加，使氯吡格雷的抗血小板作用增強^[9]。此外，氯吡格雷的轉運體多藥耐藥基因1（ABCB1）的基因多態(tài)性與冠心病患者用氯吡格雷治療時的出血風險相關^[10]，而氯吡格雷的作用靶點血小板ADP 受體（P2Y12）的基因多態(tài)性與不良心血管事件風險發(fā)生率相關^[11]。除了CYP2C19、PON1、ABCB1和P2Y12 的基因多態(tài)性作用得到明確證實外，其余代謝酶對氯吡格雷的效應是否有影響尚缺乏明確的理論依據(jù)。

　　2. 基因多態(tài)性與阿司匹林的關系

　　阿司匹林是臨床最常用的抗血小板藥物，用于預防和治療心血管疾病。阿司匹林通過抑制環(huán)氧化酶COX-1 和COX-2 發(fā)揮作用，編碼COX-1 的前列腺素內過氧化物合酶PTGS1 的基因多態(tài)性與阿司匹林抵抗有關。研究發(fā)現(xiàn)，PTGS1 GG 攜帶者的阿司匹林抵抗風險和主要不良心血管事件發(fā)生率較高，AG 基因型攜帶者阿司匹林抵抗風險中等，而AA 基因型攜帶者幾乎無阿司匹林抵抗，主要不良心血管事件發(fā)生率較低^[12]。糖蛋白（GP）IIIa是血小板纖維蛋白原受體GPIIb /GP IIIa 的亞基，是阿司匹林作用的靶點，GP IIIa 的基因多態(tài)性與阿司匹林耐藥風險以及早期支架內血栓形成有關^[13]。血小板內皮細胞凝集素受體1（PEAR1）是一種血小板跨膜蛋白，在血小板聚集過程中起重要作用。研究表明，PEAR1 GG 基因型攜帶者對阿司匹林抗血小板作用的應答效果好，而攜帶AA 或AG 基因型的PCI 患者心肌梗死的風險顯著增加^[14]。

　　3. 基因多態(tài)性與華法林的關系

　　華法林是香豆素類口服抗凝血藥， 在需進行長期抗凝治療的患者中有非常重要的作用，臨床上常作為一線藥物用于心血管疾病的治療。但在臨床上使用華法林時發(fā)現(xiàn)藥物效應和不良反應的個體差異很大?？茖W家們研究了華法林的臨床效應與基因多態(tài)性之間的相關性。結果發(fā)現(xiàn)， 華法林的劑量個體差異與維生素 K 環(huán)氧化物還原酶復合體 1（VKORC1）、CYP2C9、CYP4F2 以及CYP2Crs12777823 的基因多態(tài)性存在相關性。VKORC1 作為華法林作用靶點，其基因啟動子區(qū)的-1639G > A 是影響華法林劑量個體差異的主要因素，表現(xiàn)為-1639GG 和AG 基因型啟動子活性高，導致VKORC 活性增加，從而使凝血因子生成增多，相比較-1639AA 基因型患者所需華法林劑量增多^[15]。臨床使用的華法林通常是S- 華法林和R-華法林的外消旋混合物，其中S-華法林提供了70% 的抗凝活性，而S- 華法林主要由 CYP2C9 酶代謝。研究表明，CYP2C9*2 和CYP2C9*3 會導致CYP2C9 酶活性降低，進而使S- 華法林代謝率降低，從而降低華法林平均日劑量，且相比CYP2C9*1，攜帶有 CYP2C9*2 或CYP2C9*3的患者更容易發(fā)生出血不良反應^[16]。CYP4F2 是維生素K 的單氧酶，可將華法林氧化為ω- 羥基衍生物。研究發(fā)現(xiàn)，CYP4F2*3突變會導致 CYP4F2 酶活性降低，維生素K 代謝減少、濃度升高，從而導致法華林抗凝作用下降^[17]。此外， 有研究發(fā)現(xiàn)， 位于CYP2C18 附近的CYP2Crs12777823 使華法林清除發(fā)生了改變，進而影響了華法林劑量。

　　4. 基因多態(tài)性與β 受體阻滯劑的關系

　　β 受體阻滯劑常用于治療高血壓、冠心病和心力衰竭等心血管疾病，包括阿替洛爾、美托洛爾和鹽酸索他洛爾等。β 受體阻滯劑能選擇性地與β 腎上腺素受體結合，從而拮抗神經遞質和兒茶酚胺對β 受體激動作用。β 受體阻滯劑的作用靶點β1 腎上腺素受體（ADRB1）和β2 腎上腺素受體（ADRB2）的基因多態(tài)性與藥物效應有密切關系。研究報道，ADRB1 CC 基因型攜帶者對β 受體阻滯劑的舒張壓和收縮壓降壓效果最好，CG 和GC 基因型攜帶者降壓效果依次降低^[18]。ADRB2 Gln27Glu 基因多態(tài)性與心衰患者的β 受體阻滯劑作用效果顯著相關，且與冠心病的眾多危險因素如血壓、血脂和血糖相關，進而在一定程度上影響了冠心病患者的藥物療效^[19]。此外，CYP2D6 作為β 受體阻滯劑的主要代謝酶，也存在基因多態(tài)性。其中CYP2D6*1 和CYP2D6*2為快代謝基因型，CYP2D6*3、CYP2D6*4 和CYP2D6*5 為慢代謝基因型，而CYP2D6*9、CYP2D6*10 和CYP2D6*41 為中間代謝基因型。CYP2D6 慢代謝基因型攜帶者β 受體阻滯劑的清除時間延長，導致血藥濃度增加，發(fā)生毒副作用的風險顯著增加^[20]。

　　藥物代謝酶、轉運體、藥物作用受體基因多態(tài)性的不同導致了藥物治療效果和毒副反應的個體差異。因此，研究各種基因突變與藥效及安全性的關系有助于開發(fā)新藥、指導臨床合理用藥。

　　藥物基因組學在心血管藥物個體化治療中的作用

　　1. 藥物基因組學在氯吡格雷個體化治療中的作用

　　阿司匹林或氯吡格雷抑制血小板聚集的作用存在很大的個體差異，抑制血小板程度不足則導致主要不良心血管事件風險增加，而過度抑制則又使出血風險增加。因此，在使用阿司匹林或氯吡格雷進行治療時，應考慮患者相關基因型，避免不良反應的發(fā)生。2010 年3 月， FDA 發(fā)布了氯吡格雷抵抗的黑框警示，提示使用氯吡格雷后出現(xiàn)主要心血管不良事件與CYP2C19 等位基因的功能缺失有關。美國心臟病學會基金會和美國心臟協(xié)會針對黑框警示提出了以下建議：基因檢測結果為慢代謝型的患者，建議考慮其他抗血小板藥物，如普拉格雷和替格瑞洛，或者增加氯吡格雷的使用劑量，但將明顯增加主要心血管不良事件的發(fā)生率；或者在氯吡格雷與阿司匹林聯(lián)合使用的基礎上再使用第三種藥物，如西洛他唑、ω- 脂肪酸、雙嘧達莫，對于后兩種，建議應注意監(jiān)測血小板功能。在根據(jù)基因型指導的個體化用藥中應綜合考慮引起心血管事件風險增高的各種因素，以取得最佳的藥物治療效果。

　　2. 藥物基因組學在華法林個體化治療中的作用

　　目前已經報道了四十多種華法林藥物基因組學給藥算法，其中國際華法林藥物基因組學聯(lián)合會建議的算法最為準確。國際華法林藥物基因組學聯(lián)合會建議， 根據(jù)臨床數(shù)據(jù)、CYP2C9、VKORC1、CYP4F2 和CYP2Crs12777823 基因變異與華法林劑量間的相關性，根據(jù)藥物遺傳學算法計算華法林劑量，能獲得更好的臨床效果^[21]。此外，美國心臟病協(xié)會最近將華法林藥物遺傳學檢測指南從不推薦升級到可考慮。而在我國，已將華法林藥物基因組學檢測納入到醫(yī)保項目，此舉有助于臨床檢測基因型的推廣，有助于華法林個體化治療的實現(xiàn)，能極大地提高華法林治療的安全性。

　　3. 藥物基因組學在美托洛爾個體化治療中的作用

　　美國 FDA 批準的美托洛爾藥物說明書指出，CYP2D6 慢代謝或中間代謝基因型患者在使用CYP2D6 抑制劑進行治療時，會成倍增加美托洛爾的血漿濃度，從而降低美托洛爾對心臟β1 受體的選擇性。荷蘭藥物遺傳學工作組提出了基于CYP2D6 基因型的美托洛爾給藥方案建議，即CYP2D6 慢代謝基因型患者，如果需要逐步降低心率或出現(xiàn)癥狀性心動過緩，建議不超過標準劑量25% 條件下以較小的劑量逐漸增加；對于中間代謝型患者，在不超過標準劑量的50% 條件下以較小的劑量逐漸增加；對于超快代謝型患者，使用美托洛爾的最大劑量，如果通過調整劑量仍然達不到理想的療效，則換用比索洛爾、卡維地洛或阿替洛爾等其他藥物進行治療^[22]。但目前FDA未提出使用β 受體阻滯劑前需要進行基因型檢測。

　　目前，臨床藥物基因組學實施聯(lián)盟、加拿大藥物基因組學藥品安全網組織、荷蘭皇家藥學藥物基因組學工作組促進協(xié)會已經在PharmGKB 網站發(fā)布了關于華法林、氯吡格雷、他汀類藥物、美托洛爾等心血管藥物的基因型給藥劑量指南。在指南的指導下，醫(yī)生可根據(jù)患者基因型檢測結果給出更為合適的用藥劑量。藥物基因組學的發(fā)展開啟了個體化藥物治療的新模式，通過測定患者已知的藥物代謝酶、轉運體、受體基因及其活性，就可以根據(jù)基因型制定相對應的臨床給藥方案，從而提高藥物療效、避免藥物的毒副作用。

　　藥物基因組學在新藥開發(fā)中的應用

　　藥物臨床前研究和臨床試驗是新藥開發(fā)過程中的兩個瓶頸階段。基因多態(tài)性與疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關，因此可以從基因的角度去分析疾病的發(fā)病機制， 并從基因的角度尋找潛在的藥物靶點，藥物基因組學的發(fā)展促進了這種基于基因組的新藥研發(fā)工作，通過研究藥物與基因組相互作用的關系，從而在基因水平上實現(xiàn)高通量的新藥篩選工作。而在臨床試驗階段，對于藥物治療的反應，個體患者相對于人群的平均值來說存在一定的差異，而藥物基因組學揭示了導致這種差異的真正原因。因此，在臨床開發(fā)中充分考慮試驗藥物在不同基因多態(tài)性個體中的差異，可以極大地節(jié)約研究成本，縮短新藥研發(fā)周期，提高新藥研發(fā)成功率。

　　Ⅰ期臨床試驗可以獲得多個劑量下人體對于新藥的耐受程度和藥代動力學特征，但由于臨床前試驗存在種屬差異，Ⅰ期臨床試驗中的血藥濃度- 時間曲線數(shù)據(jù)以及受試者人數(shù)存在局限性且受試者中極可能存在代謝酶、轉運體的基因突變個體， 從而導致藥代動力學特征的改變。研究發(fā)現(xiàn)，影響β 受體阻滯劑藥動學的主要代謝酶CYP2D6 基因多態(tài)性在中國人和歐美人中存在較大差異， CYP2D6*10 在中國人中突變頻率高達70%，而 CYP2D6*3、*4 和*5 突變頻率小于3% ；而在歐美人中，CYP2D6*3、*4、*5 和*6 是主要的突變基因型^[23]?？梢?，基因突變可能存在種族差異，因此，Ⅰ期臨床試驗應充分考慮藥物代謝酶、轉運體、受體基因變異對藥物體內代謝和作用過程的影響，及早發(fā)現(xiàn)可能存在影響的基因多態(tài)性。

　　在已知藥物代謝酶、轉運體、受體的基因多態(tài)性基礎上，對Ⅱ、Ⅲ期臨床試驗受試者進行不同基因型分層分析，以及在試驗中調整劑量，可以提升平均藥效，避免藥物不良反應。2001 年西立伐他汀因引發(fā)31 例嚴重橫紋肌溶解事件而被撤市，但后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)藥物轉運體SLCO1B1 521T>C基因多態(tài)性是引發(fā)其嚴重不良反應的原因^[24]。因此，受試者中剔除SLCO1B1 基因突變個體，或對接受他汀類藥物治療的患者進行基因型分層，可大大降低肌毒性風險?？梢?，通過評價基因多態(tài)性與藥物毒性和治療效應的關系，不僅有望實施以基因多態(tài)性為基礎的個體化藥物治療，還可以節(jié)省臨床研發(fā)成本。

　　此外，藥物基因組學為新藥研究開辟了新的領域。一方面，利用基因型對臨床試驗對象進行篩選，可以使一些原認為無效或因毒副反應大而被淘汰的藥物重新用于臨床；另一方面，對已上市但因毒副作用而較少使用的藥物，通過藥物基因組學篩選出對此藥無毒副作用的基因型患者，可增加臨床使用安全性，避免毒副反應。

　　展望

　　藥物基因組學在指導心血管疾病藥物治療和新藥開發(fā)方面具有重要的應用前景，可指導臨床用藥選擇、調整給藥劑量，提高藥物療效的同時避免藥物的毒副反應，同時為新藥開發(fā)開辟了新的領域，為新藥臨床試驗提供科學依據(jù)。但目前藥物基因組學的應用尚未廣泛開展，原因可能有以下幾點：①藥物個體間的差異并非是單個基因的多態(tài)性導致的，未來研究應該關注多個基因對藥物的藥動學和藥效學的共同作用。② 有關藥物基因組學的新藥注冊、臨床使用指南及法規(guī)尚未出臺。③雖然2015 年衛(wèi)計委醫(yī)政醫(yī)管局頒布了《藥物代謝酶和藥物作用靶點基因檢測技術指南（試行）》，但由于成本昂貴，使得目前高通量的藥物基因檢測儀器和技術難以大規(guī)模在臨床推廣應用。④我國尚未將任何藥物基因檢測納入到醫(yī)保范圍。⑤雖然證實部分基因與藥物效應存在相關性，但基因多態(tài)性與藥物效應的關聯(lián)性尚需進一步研究，仍需通過大規(guī)模的臨床證據(jù)進一步佐證。⑥即使已證明了基因多態(tài)性與藥物效應有關聯(lián)性，但如何根據(jù)患者基因型調整給藥方案仍然需要更加充分的證據(jù)?；谀壳暗臓顩r，藥物基因組學的開展應側重于治療重大疾病、治療窗窄且價格相對高昂的藥物，以相對明確的基因多態(tài)性位點作為切入點，以指導臨床合理用藥為目的，深入研究基因多態(tài)性對藥物的藥效學和藥動學的影響。隨著基因檢測技術的發(fā)展、國家“精準醫(yī)學計劃”的不斷推進，相信藥物基因組學在臨床應用和新藥開發(fā)中將會有更為廣闊的前景。未來，根據(jù)藥物基因組學，評估基因多態(tài)性對藥物療效的影響，不僅有望實現(xiàn)藥物個體化治療，還能極大提高新藥研發(fā)成功率。

　　基金項目

　　國家自然科學基金資助項目（81770459）

　　西安交通大學研究生創(chuàng)新自主實驗（YJSCX-2018-019）

　　作者簡介

　　姚鳳，西安交通大學醫(yī)學部在讀博士，研究方向：心腦血管藥物篩選及作用機制研究

　　王維蓉，藥理學博士，西安交通大學醫(yī)學部基礎醫(yī)學院醫(yī)學實驗動物學系副教授，研究方向：心血管疾病的發(fā)病機制及藥物防治

　　林蓉（通訊作者），藥理學博士，西安交通大學醫(yī)學部基礎醫(yī)學院藥理學系教授，博士生導師，研究方向：心腦血管藥物的篩選及作用機制研究，抗炎免疫藥理學等

　　來源：姚鳳，王維蓉，林蓉.藥物基因組學在心血管藥物個體化治療及新藥開發(fā)中的應用[J].中國食品藥品監(jiān)管.2018.10（177）：50-56.

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