华法林药物遗传学基因CYP2C9和VKORCI与个体化给药课件

华法林药物遗传学基因CYP2C9和VKORC1与个体化给药

杨小英

宁夏医科大学总医院

华法林药物遗传学基因CYP2C9和VKORC1与个体化给药1药物治疗现状---医生的困惑和希望房颤患者服用华法林后发生出血是困扰医生的临床难题，准确识别高危患者是进行干预的前提。-----《美国心脏病学杂志》，2011“我知道每个患者都不一样，而且需要个体化治疗，但我更需要知道他们有何不一样，如何根据这些不一样来实现个体化治疗。”-----一位中国临床医生，2009药物治疗现状---医生的困惑和希望房颤患者服用华法林后发生出2药物治疗现状---病例有限、数据失真、措施滞后药物存在毒性，严重危害患者生命生活质量；医生依据临床试验报告预测毒性发生---病例有限；典型人群，难以预测罕见毒性反应---数据失真；措施只针对已发生的毒性反应---措施被动、滞后药物治疗现状---病例有限、数据失真、措施滞后药物存在毒性，3药物治疗现状---传统治疗方案存在不足标准治疗方案产生无效治疗和毒性治疗，即部分人群标准剂量高于或低于产生最大或最优效应的剂量；药物选择或治疗方案、给药次数、疗程建立在某些成功治疗经验基础之上；未提醒、指导或采取针对性预防措施；未实现、实施个体化治疗药物治疗现状---传统治疗方案存在不足标准治疗方案产生无效治4年龄老年人儿童新生儿

性别身高/体重

并发症病程

脏器功能肝,肾,心环境因素饮食

/吸烟/合并用药药物反应个体差异基因多态性(遗传)药物治疗现状---未充分考虑决定药物效应的个体因素年龄性别身高/体重并发症病程脏器功能环境因素药物反应个5基因突变导致药物浓度的差异基因突变导致药物浓度的差异6药物作用受药物代谢、转运、靶点多态性控制药代动力学药效动力学药物疗效和毒性的个体差异基因组基因变异(单核苷酸多态性)药物靶点药物转运体药物代谢酶药物作用受药物代谢、转运、靶点多态性控制药代动力学药效动力学7药物代谢酶基因多态性细胞色素P450酶(CYP)根据酶活性强弱将CYP分为超强、强、中等及弱代谢型4种表型,每种表型在不同的种族人群中分布不同。临床所用的药物中,有近80%的Ⅰ相代谢反应由CYP催化,有报道的由于基因多态性引起的不良反应中,有80%是被CYP催化的药物。目前已发现至少有53个CYP基因和24个假基因,其中有显著意义的基因多态性的酶有CYP3A4，CYP2D6，CYP2C19，CYP2C9等。药物代谢酶基因多态性细胞色素P450酶(CYP)根据酶活性强8药物转运基因多态性

药物进入体内方式除被动扩散外，细胞的主动转运发挥着非常重要的作用。某些药物通过细胞必须经过膜载体的转运，这种作用在肠道吸收过程中有着重要的意义。药物的进一步转运，如重新分泌至肠道、胆汁或尿液，进入脑内和睾丸，分布到靶组织如心血管系统组织、肿瘤细胞及感染微生物组织中也与主动转运有着密切的关系。P-糖蛋白(重要的膜载体)是MDR-1基因(也称ABCB1基因)编码的，ATP依赖跨膜外流泵，可从细胞内向外泵出某些药物或其代谢物，这些药物包括抗肿瘤药、地高辛、环孢素A等。药物转运基因多态性药物进入体内方式除被动扩散外，细胞的主动9药物受体基因多态性

大多数药物作用于药物靶蛋白，使其产生药理学效应，如受体、酶或涉及信号转导、细胞周期调控或其他细胞功能的蛋白质。许多编码药物靶蛋白的基因具有多态性。药物靶蛋白的基因多态性对于药物作用可有明显的影响。已发现25种以上药物靶蛋白的遗传变异能影响药物效应。阿片类药物的主要作用位点µ阿片受体，已研究显示阿片受体基因的118位点具有多态性，其变异的发生率约为10％，在不同的种族中这种多态性有很大差别。突变后的阿片受体蛋白对β-内啡肽的结合能力比天然受体的亲和力大3倍。不难想象，除该受体基因本身突变外，受体基因调节部位的多态性对于应激、疼痛的耐受以及对药物的成瘾性等方面均具有重要作用。药物受体基因多态性大多数药物作用于药物靶蛋白，使其产生药理10生物标记检测药物或代表药1CC趋化因子受体5(CCR-5)1马拉维若(抗逆转录病毒药)2EGFR表达等1Panitumab（EGFR单抗）、吉非替尼（大肠癌）3Her2/neu过表达1西妥昔单抗4费城染色体阳性反应等1达沙替尼bFDA批准药品说明书中的遗传变异要求检测推荐检测有报告生物标记检测药物或代表药1CC趋化因子受体5(CCR-5)11生物标记检测药物或代表药5C蛋白缺损(遗传性或获得性）2华法林6TPMT变异2硫唑嘌呤7UGT1A1变异2伊立替康8HLA-B*1502等位基因2*卡马西平9尿素循环障碍(UCD)2丙戊酸10CYP2C9突变等2华法林11VitK环氧化还原酶(VKORC1)变异2华法林12家族性高脂蛋白血症

LDL受体缺损或突变2阿托伐他汀13G6PD缺损2拉布立酶14HLA-B*5701等位基因2阿巴卡韦FDA批准药品说明书中的遗传变异2*.在危险人群中检测生物标记检测药物或代表药5C蛋白缺损(遗传性或获得性）2华12华法林（Warfarin）抗凝机制双香豆素类抗凝药；口服，长期服用通过抑制维生素K依赖性凝血因子的合成起到抗凝作用。华法林（Warfarin）抗凝机制双香豆素类抗凝药；口服，长13华法林用途可用于治疗和预防：

•心房颤动（心率紊乱）

•中风

•心脏病发作

•深静脉血栓（DVT）或肺动脉栓塞

•心脏瓣膜疾病或更换。华法林用途可用于治疗和预防：14运用华法林抗凝治疗的同时，也成倍地增加了患者出血的发生率，甚至是危及生命，尤其是在治疗初期的数周到数月内。据估计，服用华法林的患者中，每年每100人中，平均有15.2人次发生出血副作用，其中致命性的大出血有3.5人次。使用华法林的另一个特点是其稳定剂量在不同种族间及个体间存在着较大差异。与欧洲人相比，中国人对华法林的抗凝作用更为敏感，所需的稳定剂量比欧洲人要低40％-50％，而不同个体间稳定剂量的差异可达20倍以上。运用华法林抗凝治疗的同时，也成倍地增加了患者出血的发生率，甚15华法林的药动学S-华法林的活性为R-华法林的3倍以上。S-华法林主要由CYP2C9代谢，其代谢产物仅有微弱的抗凝作用。CYP2C9酶活性下降会导致华法林在体内的清除减慢。华法林的药动学S-华法林的活性为R-华法林的3倍以上。16华法林的药效学通过抑制维生素K在肝脏细胞内合成凝血因子F2、F7、F9、F10，从而发挥抗凝作用。体内环氧型维生素K被还原为氢醌型维生素K由维生素环氧化物还原酶复合体（VKORC）完成，华法林主要是抑制该酶而产生作用。VKORC1基因突变导致其对华法林的敏感性发生变化。华法林的药效学通过抑制维生素K在肝脏细胞内合成凝血因子F2、17基因检测指导个体化用药

2007年8月16日，美国FDA批准更新抗凝药物华法林（Coumadin）的产品说明书，要求在警示信息中标明人的遗传差异可能影响其对该药物的反应。基因检测指导个体化用药2007年8月16日，美国FD18基因检测指导个体化用药

CYP2C9:与野生型CYP2C9代谢酶相比，该酶的基因多态性已经被认为与小剂量华法林引起较高的出血并发症的发生率相关[1]。VKORC1:华法林的作用靶点，VKORC1的基因多态性已显示出对华法林的治疗效果有很大影响[2,3]。CaldwellMD,BergRL,etal.Evaluationofgeneticfactorsforwarfarindoseprediction[J].ClinMedRes,2007,5(1):8-16.2.D’AndreaG,D’AmbrosioRL,PernaPDetal.ApolymorphismintheVKORC1geneisassociatedwthaninterindividualvariabilityinthedose-antociagulanteffectofwarfarin[J].Blood,2005,105:645-9.3.RostS,FreginA,IvaskviciusV,etal.MutationsinVKORC1causewarfarinresistanceandmultiplecoagulationfactordeficiencytype2[J].Nature,2004,427(6974):537-41.基因检测指导个体化用药CaldwellMD,Berg19CYP2C9华法林体内代谢的关键酶CYP2C9占P450酶总量的20%，仅次于CYP3A。基因全长55kb，含9个外显子和8个内含子。CYP2C9基因具有多于50多种单核苷酸多态性，最常见的等位基因型是CYP2C9*1型（野生型）、CYP2C9*2型和CYP2C9*3型。CYP2C9华法林体内代谢的关键酶20VKORC1维生素K物还原酶复合体1，基因全长约11kb，有3个外显子，2个内含子。VKORC1*2为亚洲人中的主要单倍体。SNP包括：内含子1173C>T和5’上游区的-1639G>A目前研究已经证实-1639G>A和1173C>T两个位点是完全连锁的VKORC1维生素K物还原酶复合体1，基因全长约11kb，21华法林药物遗传学基因CYP2C9和VKORCI与个体化给药课件22携带CYP2C9*2，*3基因型的患者使用华法林更容易出现出血事件，因此需要的华法林剂量较小。VKORC1-1693AA（1173TT）基因型患者需要的华法林剂量显著低于-1639GA或GG（1173TC或CC）。

CYP2C9+VKORC1如何调整剂量？携带CYP2C9*2，*3基因型的患者使用华法林更容易出现23基因型预测起始剂量华法林钠(Coumadin)药品说明书中给出根据CYP2C9和VKORC1基因型可供选择的华法林初始剂量。基因型预测起始剂量华法林钠(Coum24综合数学模型预测起始剂量国际华法林药物基因组学联合会（TheInternationalWarfarinPharmaeogeneticsConsortium）通过大量数据，制订了华法林的剂量运算法，它明显优于传统的固定剂量方案。联合会由4大洲9个国家的21个研究组组成共搜集5700例使用华法林治疗的病人，其中5052例INR值在2到3之间的用于本研究的数据分析综合数学模型预测起始剂量国际华法林药物基因组学联合会（The25Legendforuseofalgorithms:•Ageindecades=1for10-19,2for20-29,etc…•VKORC1G/A=1ifheterozygousforrs9923231,otherwisezero•VKORC1A/A=1ifhomozygousforAatrs9923231,otherwisezero•VKORC1genotypeunknown=1ifrs9923231genotypemissingorunknown,otherwisezero•CYP2C9*1/*2=1ifCYP2C9genotypeis*1/*2,otherwisezero•CYP2C9*1/*3=1ifCYP2C9genotypeis*1/*3,otherwisezero•CYP2C9*2/*2=1ifhomozygousforCYP2C9*2allele,otherwisezero•CYP2C9*2/*3=1ifCYP2C9genotypeis*2/*3,otherwisezero•CYP2C9*3/*3=1ifhomozygousforCYP2C9*3allele,otherwisezero•CYP2C9genotypeunknown=1ifCYP2C9genotypeunknown,otherwisezero•AsianRace=1ifself-reportedraceisAsian,otherwisezero•Black/AfricanAmerican=1ifself-reportedraceisBlackorAfricanAmerican,otherwisezero•MissingorMixedrace=1ifself-reportedraceisunspecifiedormixed,otherwisezero•Enzymeinducerstatus=1ifpatienttakingcarbamazepine,phenytoin,rifampin,orrifampicin,otherwisezero•Amiodaronestatus=1ifpatienttakingamiodarone,otherwisezeroLegendforuseofalgorithms:26改进后的综合数学模型预测起始剂量

http://www.WarfarinD改进后的综合数学模型预测起始剂量http://www.Wa27将来模式CYP2C9、VKORC1基因检测华法林初始剂量计算INR监控调整维持剂量快速确定华法林剂量范围，保证疗效，减少出血风险用药3-5天后首次验血，初期每周2次，稳定后每月1次。将来模式CYP2C9、华法林初始INR监控调整维持剂量快28结论个体化医学是根据个体对特定疾病的易感性的基因变异而施行的早期预警、预防和一旦发病后根据药物相关基因的变异实行个体化药物治疗。个体化治疗是根据每个病人的遗传结构实行分子诊断，选择合适的药物和剂量，优化治疗方案，是个体化医学的先行领域；药物安全性是病人从个体化用药首先受益的领域；当前，虽然不是所有的药物都能实行基因导向的个体化治疗，对于前药、安全药物浓度范围窄、以及作用靶点是重要分子或途径的药物个体化治疗已经有显著临床应用意义；个体化用药还是处于初始阶段，为了推进个体药物治疗，在技术层面上需要更多大样本、多中心、多因素、多基因的临床试验；同时也需要更精确、方便、低廉、快速的分子诊断技术和检测方法。结论个体化医学是根据个体对特定疾病的易感性的基因变异而施行的29Thankyou!Thankyou!30

华法林药物遗传学基因CYP2C9和VKORC1与个体化给药

杨小英

宁夏医科大学总医院

华法林药物遗传学基因CYP2C9和VKORC1与个体化给药31药物治疗现状---医生的困惑和希望房颤患者服用华法林后发生出血是困扰医生的临床难题，准确识别高危患者是进行干预的前提。-----《美国心脏病学杂志》，2011“我知道每个患者都不一样，而且需要个体化治疗，但我更需要知道他们有何不一样，如何根据这些不一样来实现个体化治疗。”-----一位中国临床医生，2009药物治疗现状---医生的困惑和希望房颤患者服用华法林后发生出32药物治疗现状---病例有限、数据失真、措施滞后药物存在毒性，严重危害患者生命生活质量；医生依据临床试验报告预测毒性发生---病例有限；典型人群，难以预测罕见毒性反应---数据失真；措施只针对已发生的毒性反应---措施被动、滞后药物治疗现状---病例有限、数据失真、措施滞后药物存在毒性，33药物治疗现状---传统治疗方案存在不足标准治疗方案产生无效治疗和毒性治疗，即部分人群标准剂量高于或低于产生最大或最优效应的剂量；药物选择或治疗方案、给药次数、疗程建立在某些成功治疗经验基础之上；未提醒、指导或采取针对性预防措施；未实现、实施个体化治疗药物治疗现状---传统治疗方案存在不足标准治疗方案产生无效治34年龄老年人儿童新生儿

性别身高/体重

并发症病程

脏器功能肝,肾,心环境因素饮食

/吸烟/合并用药药物反应个体差异基因多态性(遗传)药物治疗现状---未充分考虑决定药物效应的个体因素年龄性别身高/体重并发症病程脏器功能环境因素药物反应个35基因突变导致药物浓度的差异基因突变导致药物浓度的差异36药物作用受药物代谢、转运、靶点多态性控制药代动力学药效动力学药物疗效和毒性的个体差异基因组基因变异(单核苷酸多态性)药物靶点药物转运体药物代谢酶药物作用受药物代谢、转运、靶点多态性控制药代动力学药效动力学37药物代谢酶基因多态性细胞色素P450酶(CYP)根据酶活性强弱将CYP分为超强、强、中等及弱代谢型4种表型,每种表型在不同的种族人群中分布不同。临床所用的药物中,有近80%的Ⅰ相代谢反应由CYP催化,有报道的由于基因多态性引起的不良反应中,有80%是被CYP催化的药物。目前已发现至少有53个CYP基因和24个假基因,其中有显著意义的基因多态性的酶有CYP3A4，CYP2D6，CYP2C19，CYP2C9等。药物代谢酶基因多态性细胞色素P450酶(CYP)根据酶活性强38药物转运基因多态性

药物进入体内方式除被动扩散外，细胞的主动转运发挥着非常重要的作用。某些药物通过细胞必须经过膜载体的转运，这种作用在肠道吸收过程中有着重要的意义。药物的进一步转运，如重新分泌至肠道、胆汁或尿液，进入脑内和睾丸，分布到靶组织如心血管系统组织、肿瘤细胞及感染微生物组织中也与主动转运有着密切的关系。P-糖蛋白(重要的膜载体)是MDR-1基因(也称ABCB1基因)编码的，ATP依赖跨膜外流泵，可从细胞内向外泵出某些药物或其代谢物，这些药物包括抗肿瘤药、地高辛、环孢素A等。药物转运基因多态性药物进入体内方式除被动扩散外，细胞的主动39药物受体基因多态性

大多数药物作用于药物靶蛋白，使其产生药理学效应，如受体、酶或涉及信号转导、细胞周期调控或其他细胞功能的蛋白质。许多编码药物靶蛋白的基因具有多态性。药物靶蛋白的基因多态性对于药物作用可有明显的影响。已发现25种以上药物靶蛋白的遗传变异能影响药物效应。阿片类药物的主要作用位点µ阿片受体，已研究显示阿片受体基因的118位点具有多态性，其变异的发生率约为10％，在不同的种族中这种多态性有很大差别。突变后的阿片受体蛋白对β-内啡肽的结合能力比天然受体的亲和力大3倍。不难想象，除该受体基因本身突变外，受体基因调节部位的多态性对于应激、疼痛的耐受以及对药物的成瘾性等方面均具有重要作用。药物受体基因多态性大多数药物作用于药物靶蛋白，使其产生药理40生物标记检测药物或代表药1CC趋化因子受体5(CCR-5)1马拉维若(抗逆转录病毒药)2EGFR表达等1Panitumab（EGFR单抗）、吉非替尼（大肠癌）3Her2/neu过表达1西妥昔单抗4费城染色体阳性反应等1达沙替尼bFDA批准药品说明书中的遗传变异要求检测推荐检测有报告生物标记检测药物或代表药1CC趋化因子受体5(CCR-5)41生物标记检测药物或代表药5C蛋白缺损(遗传性或获得性）2华法林6TPMT变异2硫唑嘌呤7UGT1A1变异2伊立替康8HLA-B*1502等位基因2*卡马西平9尿素循环障碍(UCD)2丙戊酸10CYP2C9突变等2华法林11VitK环氧化还原酶(VKORC1)变异2华法林12家族性高脂蛋白血症

LDL受体缺损或突变2阿托伐他汀13G6PD缺损2拉布立酶14HLA-B*5701等位基因2阿巴卡韦FDA批准药品说明书中的遗传变异2*.在危险人群中检测生物标记检测药物或代表药5C蛋白缺损(遗传性或获得性）2华42华法林（Warfarin）抗凝机制双香豆素类抗凝药；口服，长期服用通过抑制维生素K依赖性凝血因子的合成起到抗凝作用。华法林（Warfarin）抗凝机制双香豆素类抗凝药；口服，长43华法林用途可用于治疗和预防：

•心房颤动（心率紊乱）

•中风

•心脏病发作

•深静脉血栓（DVT）或肺动脉栓塞

•心脏瓣膜疾病或更换。华法林用途可用于治疗和预防：44运用华法林抗凝治疗的同时，也成倍地增加了患者出血的发生率，甚至是危及生命，尤其是在治疗初期的数周到数月内。据估计，服用华法林的患者中，每年每100人中，平均有15.2人次发生出血副作用，其中致命性的大出血有3.5人次。使用华法林的另一个特点是其稳定剂量在不同种族间及个体间存在着较大差异。与欧洲人相比，中国人对华法林的抗凝作用更为敏感，所需的稳定剂量比欧洲人要低40％-50％，而不同个体间稳定剂量的差异可达20倍以上。运用华法林抗凝治疗的同时，也成倍地增加了患者出血的发生率，甚45华法林的药动学S-华法林的活性为R-华法林的3倍以上。S-华法林主要由CYP2C9代谢，其代谢产物仅有微弱的抗凝作用。CYP2C9酶活性下降会导致华法林在体内的清除减慢。华法林的药动学S-华法林的活性为R-华法林的3倍以上。46华法林的药效学通过抑制维生素K在肝脏细胞内合成凝血因子F2、F7、F9、F10，从而发挥抗凝作用。体内环氧型维生素K被还原为氢醌型维生素K由维生素环氧化物还原酶复合体（VKORC）完成，华法林主要是抑制该酶而产生作用。VKORC1基因突变导致其对华法林的敏感性发生变化。华法林的药效学通过抑制维生素K在肝脏细胞内合成凝血因子F2、47基因检测指导个体化用药

2007年8月16日，美国FDA批准更新抗凝药物华法林（Coumadin）的产品说明书，要求在警示信息中标明人的遗传差异可能影响其对该药物的反应。基因检测指导个体化用药2007年8月16日，美国FD48基因检测指导个体化用药

CYP2C9:与野生型CYP2C9代谢酶相比，该酶的基因多态性已经被认为与小剂量华法林引起较高的出血并发症的发生率相关[1]。VKORC1:华法林的作用靶点，VKORC1的基因多态性已显示出对华法林的治疗效果有很大影响[2,3]。CaldwellMD,BergRL,etal.Evaluationofgeneticfactorsforwarfarindoseprediction[J].ClinMedRes,2007,5(1):8-16.2.D’AndreaG,D’AmbrosioRL,PernaPDetal.ApolymorphismintheVKORC1geneisassociatedwthaninterindividualvariabilityinthedose-antociagulanteffectofwarfarin[J].Blood,2005,105:645-9.3.RostS,FreginA,IvaskviciusV,etal.MutationsinVKORC1causewarfarinresistanceandmultiplecoagulationfactordeficiencytype2[J].Nature,2004,427(6974):537-41.基因检测指导个体化用药CaldwellMD,Berg49CYP2C9华法林体内代谢的关键酶CYP2C9占P450酶总量的20%，仅次于CYP3A。基因全长55kb，含9个外显子和8个内含子。CYP2C9基因具有多于50多种单核苷酸多态性，最常见的等位基因型是CYP2C9*1型（野生型）、CYP2C9*2型和CYP2C9*3型。CYP2C9华法林体内代谢的关键酶50VKORC1维生素K物还原酶复合体1，基因全长约11kb，有3个外显子，2个内含子。VKORC1*2为亚洲人中的主要单倍体。SNP包括：内含子1173C>T和5’上游区的-1639G>A目前研究已经证实-1639G>A和1173C>T两个位点是完全连锁的VKORC1维生素K物还原酶复合体1，基因全长约11kb，51华法林药物遗传学基因CYP2C9和VKORCI与个体化给药课件52携带CYP2C9*2，*3基因型的患者使用华法林更容易出现出血事件，因此需要的华法林剂量较小。VKORC1-1693AA（1173TT）基因型患者需要的华法林剂量显著低于-1639GA或GG（1173TC或CC）。

CYP2C9+VKORC1如何调整剂量？携带CYP2C9*2，*3基因型的患者使用华法林更容易出现53基因型预测起始剂量华法林钠(Coumadin)药品说明书中给出根据CYP2C9和VKORC1基因型可供选择的华法林初始剂量。基因型预测起始剂量华法林钠(Coum54综合数学模型预测起始剂量国际华法林药物基因组学联合会（TheInternationalWarfarinPharmaeogeneticsConsortium）通过大量数据，制订了华法林的剂量运算法，它明显优于传统的固定剂量方案。联合会由4大洲9个国家的21个研究组组成共搜集5700例使用华法林治疗的病人，其中5052例INR值在2到3之间的用于本研究的数据分析综合数学模型预测起始剂量国际华法林药物基因组学联合会（The55Legendforuseofalgorithms:•Ageindecades=1for10-19,2for20-29,etc…•VKORC1G/A=1ifheterozygousforrs9923231,otherwisezero•VKORC1A/A=1ifhomozygousforAatrs9923231,otherwisezero•VKORC1genotypeunknown=1ifrs9923231genotypemissingorunknown,otherwisezero•CYP2C9*1/*2=1ifCYP2C9genotypeis*1/*2,otherwisezero•CYP2C9*1/*3=1ifCYP2C9genotypeis*1/*3,otherwisezero•CYP2