閆美玲，劉立瑋，張弋（天津市第一中心醫(yī)院藥學(xué)部，天津 300192）

藥物基因組學(xué)（pharmcogenomia， PG）是基于分子藥理學(xué)與功能基因組學(xué)的新興學(xué)科，在基因水平上研究藥物在體內(nèi)的處置過程和效應(yīng)個體差異的遺傳特征，并以藥物效應(yīng)及安全性為目標(biāo)，結(jié)合患者的遺傳學(xué)差異為個體化藥物治療提供理論依據(jù)。隨著藥物基因組學(xué)的發(fā)展，研究藥物代謝動力學(xué)（pharmacokinetics， PK）和藥物效應(yīng)動力學(xué)（pharmacodynamics， PD）個體差異的分子遺傳機(jī)制備受關(guān)注，同時眾多研究者認(rèn)為藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運(yùn)體和作用靶點(diǎn)的基因多態(tài)性是引起藥物個體差異的主要原因［1］。免疫抑制劑是一類廣泛應(yīng)用于器官移植受者抗排斥反應(yīng)的藥物，主要包括鈣調(diào)磷酸酶抑制劑（calcineurin inhabitor， CNI）：他克莫司（FK506）和環(huán)孢素A（CsA）、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）抑制劑：西羅莫司（SIR，或稱為雷帕霉素rapamycin）、細(xì)胞增殖抑制劑：霉酚酸酯（MMF）和硫唑嘌呤（AZA）以及皮質(zhì)類固醇等［2］。但是這些藥物往往具有治療窗窄、藥物代謝動力學(xué)個體差異大、不良反應(yīng)多等特點(diǎn)，因此，有必要對不同患者制定個體化的用藥方案以達(dá)到最佳的治療效果［3］。因此，結(jié)合個體基因遺傳多態(tài)性研究藥物體內(nèi)處置過程、效應(yīng)和安全性的個體差異，成為實(shí)現(xiàn)免疫抑制劑個體化用藥的關(guān)鍵。本文通過總結(jié)藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和受體基因多態(tài)性對免疫抑制劑個體差異的影響，以期為實(shí)現(xiàn)個體化用藥提供依據(jù)。

1 藥物基因組學(xué)與個體化用藥

藥物基因組學(xué)是在基因水平上研究基因序列的多態(tài)性與藥物體內(nèi)處置過程、藥物效應(yīng)及安全性之間的關(guān)系。藥物基因多態(tài)性主要表現(xiàn)為：① 藥物代謝酶的多樣性，如催化Ⅰ相反應(yīng)酶系細(xì)胞色素 P450（CYP 或 P450） 中 的CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A4和CYP3A5等，以及催化Ⅱ相反應(yīng)酶系如巰嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶（TPMT）、N-乙酰基轉(zhuǎn)移酶 （NAT）、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）等。如果代謝酶的基因多態(tài)性影響到酶的活性時，就會影響藥物在體內(nèi)的代謝過程、藥物效應(yīng)和不良反應(yīng)；② 藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白多樣性，如多藥耐藥基因（MDR1）編碼的P-糖蛋白（P-gP）是一種重要的三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）依賴性跨膜外流泵，可從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外泵出某些藥物或其代謝物，在藥物的吸收和消除過程中具有重要作用，是目前藥物基因多態(tài)性研究的新方向。另外，攝取性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽（OATP）、陽離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（OCT）、寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（PEPT）的多態(tài)性研究近年來也得到快速發(fā)展，這些基因多態(tài)性可能導(dǎo)致治療過程中藥物體內(nèi)處置、藥效和不良反應(yīng)的個體差異；③ 藥物靶標(biāo)和受體的基因多態(tài)性：多數(shù)藥物需要與特殊靶蛋白結(jié)合而發(fā)揮藥理作用，這些靶蛋白包括受體、酶或與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞周期控制相關(guān)的蛋白質(zhì)等。分子遺傳學(xué)研究表明，許多編碼這些藥物作用靶位的基因表現(xiàn)為基因多態(tài)性，這些基因多態(tài)性會影響藥物治療的敏感性［4］。

2 基因多態(tài)性與個體差異

從藥物基因多態(tài)性的表現(xiàn)可見編碼藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、靶標(biāo)和受體的基因多態(tài)性往往會影響這些酶和蛋白的活性，從而導(dǎo)致藥物體內(nèi)處置過程、效應(yīng)和安全性的個體差異。FK506、CsA和SIR等免疫抑制劑主要的體內(nèi)處置過程是：口服給藥后經(jīng)胃腸道吸收，藥物進(jìn)入小腸后，被小腸吸收的同時也被分布于腸壁的P-gP從小腸上皮細(xì)胞中排出到腸腔，限制了部分藥物的吸收。而已吸收入小腸的藥物經(jīng)分布于此的CYP代謝為親水化合物排出到腸道中，余下的藥物經(jīng)肝門靜脈進(jìn)入肝臟時又進(jìn)一步被CYP代謝。所以代謝酶CYP和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白P-gP活性和功能的差異將引起藥物血藥濃度的差異，進(jìn)而影響PK、PD和安全性的個體差異［4］。

基因多態(tài)性是CYP和P-gP活性及功能差異的決定因素。細(xì)胞色素P450是一大類藥物代謝酶，參與許多藥物、生物異源物質(zhì)和內(nèi)源性物質(zhì)的代謝，其中CYP3A亞家族在肝臟和小腸中表達(dá)最豐富，臨床中約有60%的藥物需要經(jīng)過CYP3A催化代謝。CYP3A主要由CYP3A4、CYP3A5、CYP3A7和CYP3A43組成。CYP3A7主要在胎兒的肝組織中表達(dá)，而CYP3A43在成人及胎兒組織中的表達(dá)較低。50%以上臨床常用藥物的氧化、還原反應(yīng)都通過CYP3A4和CYP3A5催化。研究發(fā)現(xiàn)，中國漢族人中CYP3A活性個體間差異最大可達(dá)14倍［5］。因此，個體間CYP活性的差異可能是造成其代謝底物藥代動力學(xué)不同的主要原因。P-gP亦稱為ATP-結(jié)合盒B亞家族轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（ABCB1）是多藥耐藥基因（MDR1）編碼的膜蛋白，ATP依賴性地將作用底物由細(xì)胞膜內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜外，即ATP依賴性跨膜外流泵。P-gP表達(dá)在小腸上皮細(xì)胞、肝膽管、脈絡(luò)叢、近曲小管表面的腎細(xì)胞等許多正常組織，因而它對許多外源性物質(zhì)和藥物在尿道、膽汁和腸道的轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌過程中發(fā)揮重要作用。P-gP的作用底物包括膽紅素、免疫抑制劑、糖皮質(zhì)激素和許多結(jié)構(gòu)不同的抗癌藥物。當(dāng)P-gP活性增加時，大量底物將被轉(zhuǎn)運(yùn)至膜外，反之亦然。因此，其編碼基因MDR1的多態(tài)性會影響P-gP的活性和功能，從而造成其作用底物的藥代動力學(xué)、藥物效應(yīng)和安全性的個體差異［6］。

3 基因多態(tài)性對免疫抑制劑的影響

3.1 CNI

3.1.1 FK506：FK506是從鏈球菌屬培養(yǎng)物中分離得到的大環(huán)內(nèi)酯類CNI，在細(xì)胞內(nèi)能夠與免疫嗜素家族成員FK結(jié)合蛋白（FKBP）結(jié)合，通過阻止鈣調(diào)磷酸酶的功能而抑制T淋巴細(xì)胞活化信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)。FK506目前已廣泛應(yīng)用于實(shí)體器官移植或造血干細(xì)胞移植后的抗排斥反應(yīng)治療［7］。但其口服吸收率低，平均生物利用度僅為25%（波動范圍為5%～93%），個體間血藥濃度變異較大，當(dāng)FK506血藥濃度較高時，會出現(xiàn)相應(yīng)的不良反應(yīng)，如腎毒性和神經(jīng)毒性。不同個體間藥效的差異與CYP3A和P-gP的作用有關(guān)，編碼這些蛋白相關(guān)的基因多態(tài)性則與不同個體間藥物代謝的差異密切相關(guān)。FK506是CYP3A酶和藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白P-gP的底物， 其中CYP3A4、CYP3A5參與FK506的代謝過程，P-gP則主要與藥物轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)。

有研究報(bào)道顯示，CYP3A4*1B（rs2740574）、CYP3A4*18B（rs12333983）的多態(tài)性與CYP3A4酶活性和FK506血藥濃度及不良反應(yīng)相關(guān)［8］。最近研究發(fā)現(xiàn)，腎移植受者攜帶CYP3A4*22（rs3599367）等位基因突變體具有更低的FK506清除率和更高的血藥濃度［9］。CYP3A4*1/*22患者中 FK506濃度明顯高于CYP3A4*1/*1，CYP3A4*22雜合體患者的相對等效劑量為CYP3A4*1/*1攜帶者劑量的0.67 倍［10］。CYP3A5*3（rs776746） 多 態(tài) 性 對FK506的劑量調(diào)整也發(fā)揮重要作用［11］。最近的研究發(fā)現(xiàn)，CYP3A5*3和CYP3A4*22突變純合子的攜帶者需要的藥物劑量是（4.8±3.1） mg，而野生型攜帶者需要的FK506為（12.5±7.7） mg，是平均劑量的165%。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，這可以解釋FK506谷濃度/劑量比18.3%的個體差異［12-13］。此外，研究發(fā)現(xiàn)肝移植供者白細(xì)胞介素-18（interleukin-18，IL-18）的基因多態(tài)性（rs5744247）也與FK506的劑量調(diào)整相關(guān)，其突變可增加肝移植早期FK506的濃度/劑量比［14］。但P-gP編碼基因MDR1基因多態(tài)性對FK506的影響尚存在分歧［8］。

3.1.2 CsA：CsA是由11個氨基酸組成的中性環(huán)狀多肽化合物，其進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后與免疫嗜素家族成員嗜環(huán)蛋白（CyP）結(jié)合，CsA-CyP復(fù)合物競爭性結(jié)合信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的鈣調(diào)磷酸酶，抑制T淋巴細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子活化T細(xì)胞核因子（NFAT）的激活與轉(zhuǎn)位，抑制T淋巴細(xì)胞的活化，達(dá)到免疫抑制作用［8］。早期研究證實(shí)CYP3A4和CYP3A5參與CsA代謝，而P-gP在CsA的吸收和分布中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，CYP3A4*1B（rs2740574）等位基因攜帶者口服CsA后其清除率可增加9%［15］，CYP3A4*18B（rs2242480）等位基因攜帶者CsA的濃度/劑量比降低，這就需要增加CsA的劑量以達(dá)到最適靶濃度［16］。而研究發(fā)現(xiàn)，CYP3A5*3（rs776746） 和CYP3A5*6（rs10264272） 這 2個位點(diǎn)的突變對CsA的藥代動力學(xué)特點(diǎn)并無影響。研究P-gP編碼基因ABCB1基因多態(tài)性發(fā)現(xiàn)，ABCB1 rs1045642位點(diǎn)并未影響CsA的藥代動力學(xué)特點(diǎn)，而ABCB1 rs2032582和rs1128503突變位點(diǎn)僅在腎移植術(shù)后生存時間大于8年的患者中CsA生物利用度增加1.3～1.6倍，肝提取率降低［17］。此外，另有研究發(fā)現(xiàn)著色性干皮病偶聯(lián)蛋白（XPC）rs2228001、CYP2C9 rs1057910和配對盒同源基因4（RAX4）rs712704的基因突變會增加CsA的腎毒性［18］。

3.2 SIR：SIR是一種新型的三烯大環(huán)內(nèi)酯類化合物，其結(jié)構(gòu)與FK506相似，但兩者的免疫作用機(jī)制截然不同，SIR不影響鈣調(diào)磷酸酶的活性。SIR與相應(yīng)的免疫嗜素FK506結(jié)合蛋白12（FKBP12）結(jié)合形成復(fù)合物后可結(jié)合mTOR激酶，阻止mTOR激酶對真核啟動因子4E結(jié)合蛋白1（4E-BP1）的去磷酸化作用，阻斷白細(xì)胞介素（IL-2、IL-4和IL-6）受體啟動的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，抑制T淋巴細(xì)胞的生長，從而達(dá)到免疫抑制目的。SIR在體內(nèi)主要被CYP3A代謝，同時也是P-gP的作用底物。其PK特征表現(xiàn)出較大的個體間和個體內(nèi)變異［8］。研究發(fā)現(xiàn)，CYP3A4*1B（rs2740574）或CYP3A5*1（rs776746）等位基因攜帶患者具有更低的濃度/劑量比，因此，需要更高的劑量才能達(dá)到最適靶濃度［19］。CYP3A4*22（rs35599367）可降低 SIR 的代謝速率，但是并未影響其藥代動力學(xué)特點(diǎn)［20］。研究表明，ABCB1基因多態(tài)性與SIR的劑量和濃度并不相關(guān)，仍需大量臨床研究證實(shí)［8］。

3.3 細(xì)胞增殖抑制劑

3.3.1 MMF：MMF是目前器官移植應(yīng)用較為廣泛的一類免疫抑制劑。其在體內(nèi)可代謝為霉酚酸（MPA）來發(fā)揮活性作用。MPA是選擇性的肌苷-磷酸脫氫酶抑制劑，可高效、選擇性、非競爭性和可逆性地抑制次黃嘌呤單核苷酸脫氫酶，阻斷細(xì)胞內(nèi)鳥嘌呤核苷酸的合成途徑，進(jìn)而阻斷DNA合成，抑制T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的增殖。尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶（UGT）是MMF代謝的重要限速酶，因此，其多態(tài)性對MMF的個體差異具有重要意義。研究較多的藥物代謝相關(guān)基因多態(tài)性位點(diǎn)包括UGT1A8、UGT2B7和UGT1A7。這些位點(diǎn)的突變可能并不影響MPA的血藥濃度，但是會影響MPA的不良反應(yīng)。例如，UGT1A8野生型患者服用MMF后腹瀉風(fēng)險明顯高于突變型患者，UGT2B7野生型患者的貧血風(fēng)險和胃腸道不良反應(yīng)均高于突變型患者［21-22］。另有研究發(fā)現(xiàn)，CYP2C8（rs11572076）突變型患者M(jìn)MF的貧血風(fēng)險增加［23］。

3.3.2 AZA：AZA主要干擾細(xì)胞周期中S期的嘌呤代謝，抑制中性粒細(xì)胞通行和免疫活性細(xì)胞的細(xì)胞毒性，從而發(fā)揮免疫抑制作用?？诜嗀ZA吸收后，在體內(nèi)可迅速轉(zhuǎn)化為6-巰基嘌呤（6-MP）而起作用，6-MP可被TPMT催化為6-甲基巰嘌呤。因此，TPMT的活性差異會影響AZA在體內(nèi)的代謝過程，從而引起藥物效應(yīng)和不良反應(yīng)的個體差異。AZA主要的不良反應(yīng)是可逆性的骨髓抑制，研究發(fā)現(xiàn)，TPMT活性缺失的患者在給予常規(guī)劑量的AZA后會出現(xiàn)骨髓抑制，中等TPMT活性的患者在高劑量AZA治療時骨髓毒性的發(fā)生率增加。TPMT基因多態(tài)性研究發(fā)現(xiàn)，中等以下活性人群中TPMT*2（rs1800462）、TPMT*3A（rs1142345和rs1800460）和TPMT*3C（rs1142345）變異共占80%～95%，其等位基因攜帶患者可出現(xiàn)不同程度的骨髓抑制和白細(xì)胞減少［24］。因此，在AZA用藥前檢測TPMT基因多態(tài)性對個體化用藥具有重要意義，對變異型患者應(yīng)相應(yīng)減少AZA的用量從而避免嚴(yán)重不良反應(yīng)的發(fā)生。FK506、CsA、SIR、MMF和AZA及與其代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)、藥效和安全性相關(guān)的基因多態(tài)性如表1所示。

4 結(jié)論與展望

免疫抑制劑個體化用藥目的是希望針對不同個體達(dá)到最少用藥、最佳免疫耐受與最少的不良反應(yīng)，但實(shí)現(xiàn)其個體化用藥除了進(jìn)行常規(guī)的治療藥物監(jiān)測、計(jì)算藥代動力學(xué)參數(shù)和觀察臨床表現(xiàn)外，另一個重要支撐是進(jìn)行藥物基因組學(xué)研究。

表1 常用免疫抑制劑及與其代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)、藥效和安全性相關(guān)的基因多態(tài)性

目前，對免疫抑制劑的藥物基因組學(xué)已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，但仍有許多問題亟待解決。現(xiàn)有基因多態(tài)性研究結(jié)果仍存在差異性，不同實(shí)驗(yàn)室在不同人群中得到的基因多態(tài)性結(jié)果往往差異較大，甚至存在分歧。目前多數(shù)研究只圍繞基因組上單個核苷酸的變異與藥物體內(nèi)藥代動力學(xué)、藥物效應(yīng)和安全性的關(guān)系，較少從基因與基因間的相互作用對藥物體內(nèi)過程的影響進(jìn)行研究?，F(xiàn)在所知靶基因較少，真正能用于臨床檢測的基因還很少，而且選擇合適的靶基因進(jìn)行臨床檢測仍存在爭議［25］。因此，如何將藥物基因組學(xué)研究結(jié)果應(yīng)用于臨床個體化治療仍需要更加深入細(xì)致的探索和研究。但藥物基因組學(xué)研究的快速發(fā)展為個體化治療提出了一個新的研究方向，同時基于基因?qū)用娴膫€體化診療為實(shí)現(xiàn)免疫抑制劑個體化用藥提供了一種新的思路與方法。