医学院校生物技术专业开设药物基因组学的必要性

医学院校生物技术专业开设药物基因组学的必要性医学院校生物技术专业开设药物基因组学的必要性

[中图分类号]R968[文献标识码]A[文章编号]1673-7210〔2022〕02〔a〕-0134-04

Thenecessityforbiotechnologymajorofmedicalcollegeforsetuppharmacogenomics

LIMeng1DUANRan2JIANGXinju2GUOYanhai1LUZifan1YUANYuan3

1.SchoolofPharmacy，theFourthMilitaryMedicalUniversity，ShaanxiProvince，Xi'an710032，China；2.Thebrigadeofundergraduates，theFourthMilitaryMedicalUniversity，ShaanxiProvince，Xi'an710032，China；3.DeparmentofVasculocardiology，XijingHospitalaffiliatedtotheFourthMilitaryMedicalUniversity，ShaanxiProvince，Xi'an710032，China

[Abstract]Pharmacogenomicsisanewdisciplinewhichintendtogodeepandextendofgenomicsinthefieldofpharmacy.Pharmacogenomicscannotonlyhelpspeoplebetterunderstandthecausesofdifferentindividualsdifferencesindrugreactions，butalsodirectsthedevelopmentandclinicaluseofnewdrugs.Withtheintroductionoftheconceptof"precisionmedicine"andthearrivaloftheeraof"personalizedmedicine"，pharmacogenomicsisbecomingmoreandmoreconcernedandisgraduallyenterclinicalapplication.Ontheotherhand，biotechnologyhasbeenwidelyusedindiagnosis，pharmaceuticalandotherfieldsinrecentyears，medicalandpharmaceuticalcollegesanduniversitieshavesetupbiotechnologymajor，withaviewtotrainingpharmaceuticalprofessionalsforlaboratory，pharmacyandnewdrugdevelopment.However，mostbiotechnologymajorscurrentlyhaveveryfewpharmacogenomics，whichisverybadforcultivatingtalentsintheeraof"individualizedmedicine".Basedontheresearchcontentandpracticalapplicationofpharmacogenomics，thispaperanalyzesthenecessityofpharmacogenomicsinthespecialtyofbiotechnologyinmedicalandpharmaceuticalcolleges，whichprovideinformationforimprovingthecurriculumsystemofbiotechnology.

[Keywords]Pharmacogenomics；Medicalbiotechnology；Curriculum；Individualizedmedicine

《物基因组学是一门新兴学科，它旨在帮忙人们更好地认识不同个体对同一药物反馈差别的原因，从而指导临床用药和新药研发。随着“精准医疗〞概念的提出和“个体化医疗〞时代的到来，药物基因组学越来越引发关注，并且逐渐走入临床应用。近年来生物技术尤其是生物诊断、生物制药等相关生物技术在医药领域广泛应用，我国医学和药学院校纷纷开设生物技术专业，以期为医院检验科，药剂科及新药研发领域培养专业生物技术人才。然而，大多数医学及药学院校的生物技术专业目前并未开设药物基因组学课程，这对于面向“个体化医疗〞时代的人才培养是一个较大的缺憾。本文首先介绍了药物基因组学的概念和开展概况，然后从就业方向出发，阐述了医学和药学院校生物技术专业开设药物基因组学的必要性。1药物基因组学

药物基因组学〔Pharmacogenomics〕是功能基因组学在药学临床实践与药物研究中的具体应用。药物基因组学主要通过对个体基因多态性的检测，发现不同人种以及相同人种的不同个体，在药物辨认靶点以及药物吸收、代谢、毒性反馈等方面的差异，进而指导个体化与合理化用药[1]。药物基因组学还借助全基因组测序分析，发现有价值的基因多态性与疾病的关联，实现对多病因复杂疾病的遗传易感预测[2-3]。此外，药物基因组学还能够结合特定疾病发现重要突变基因与蛋白，为新药研发提供有效靶点；药物基因组学也可以在药物临床实验中，根据患者的基因多态性和药物反馈状况，提供有效患者分类，提高药物研发成功率[4-5]。简言之，药物基因组学主要解决下列几个问题：为什么不同人群或个体对同一种药物的反馈有差别？能否在基因组水平上预测这些差别，进而指导临床有效和平安用药，并为新药研发提供有效受众人群？另外，个体基因多态性的检测能否和如何实现对多种疾病风险的预测？

2药物基因组学的开展历程

药物基因组学的诞生归功于遗传药理学和基因组学的开展，它的开展历程可分成两个主要阶段。第一阶段主要是基于遗传学表型分析的药物遗传学或遗传药理学研究，第二阶段那么是基于分子生物学的飞跃开展和人类基因组测序的完成，人们利用多种测序办法发展个体遗传多态性标志序列的检测，并通过这些标志物指导临床合理用药，推进新药靶点研究。

2.1遗传药理学阶段

1898年，英国内科医生ArchibaldGarrod致力于尿色素成分的研究，他发现个别患者服用某种镇静催眠药后可导致卟啉病和尿黑酸症，并且发现这种异常药物反馈在具有血缘关系的亲属身上发病率明显增高。1913年，英国生物学家BatesonW证实Garrod发现的药物反馈为隐性遗传，并首次对这一遗传药理学现象作出描述[6-7]。上世纪50年代，英国医生Alving发现伯氨喹治疗疟疾在白人中平安有效，却有高达10%的黑人服用相同剂量的伯氨喹后出现急性溶血危象。1956年，Carson等证实造成这种现象的原因是体内葡萄糖-6-磷酸-脱氢酶〔G6PD〕不足，全球约4亿人至少携带135个G6PD基因突变位点中的一个，面临伯氨喹药物性溶血风险。1957年，Kalow和Genest发现常染色体隐性遗传引起某些患者对于麻醉辅助药物琥珀酰胆碱反馈异常，维持几分钟肌肉麻痹的药量可以在个别人中引发呼吸暂停。这些对临床药物反馈事件的研究形成了遗传药理学的根本内容：查明药物代谢酶、转运体和受体等相关突变对药物疗效和毒性的影响[8]。

2.2个体遗传标志物阶段

上世纪80年代，分子生物学以及多种PCR，高通量基因芯片测序技术飞速开展，使得药物基因组学可以从基因水平寻找影响药物平安性和有效性的生物遗传标记。在这个阶段，药物基因组学真正开始走向临床，并且随着精准医学〔PrecisionMedicine〕时代的到来而引发广泛关注。2022年人类基因组方案又破译了全部基因序列，发现98%以上的非编码序列中存在大量的单核苷酸多态性〔SNP〕，SNP可以作为遗传标志用于研究基因型与药物反馈关系，成为药物基因组学的主要研究内容之一[9-10]。

人类基因组方案的目的是通过解读人类基因，认识生命奥秘与疾病发生的病理机制，从而把基因组的研究成果与发现更好地应用到人类医疗和健康效劳领域。而药物基因组学是基因组方案里距离为人类健康效劳目标最近的领域，也正因为如此，这门学科的研究更受到商业资本的垂青，也进一步加速了这门学科的开展步伐。

3药物基因组学对精准医学新时代的意义

精准医学是随着基因组测序技术快速进步以及生物信息与大数据科学的交叉应用而开展起来的新型医学概念与医疗模式。其本质是通过基因组、蛋白质组等组学技术和医学前沿技术，对于大样本人群与特定疾病类型进行生物标志物的分析与鉴定、验证与应用，从而精确寻找到疾病的原因和治疗的靶点，并对一种疾病不同状态和过程进行精确分类，最终实现对于疾病和特定患者进行个性化精准治疗的目的，提高疾病诊治与预防的效益[6]。

药物基因组学恰恰是实现精准医学和个体化医疗的根底学科。2022年，美国FDA批准了第一个遗传分子的检测，该检测根据CYP2C9和VKORC1基因多态性预测抗凝药华法林的敏感性[11-12]，预示药物基因组学由实验室研究走向实际应用。迄今为止，美国FDA要求70余种药物需要进行遗传标志物检测，以确保平安用药[13]。美国FDA还公布了?行业指南草案：药物基因组学数据报送》，要求新药申报时需提供遗传药理学数据。2022年，我国SFDA也效仿要求新药申报需提供遗传药理数据。除了药物平安性筛查之外，药物基因组学在药物有效性筛查方面也大量应用于临床。示例，治疗非小细胞肺癌的吉非替尼和埃罗替尼，只有在EGFR基因19和21号外显子突《患者中具有显着疗效；EGFR基因20号外显子T790M突变为二次突变，是继发性耐药的主要机制之一。无突变者和20号外显子T790M突变者不推荐使用这两种药物，该突变的检测目前已经在各大医院逐渐开始遍及[14-15]。通过以上应用实例可以看出药物基因组学的研究对于精准医学的开展必不可少，药物基因组学的开展将为推动个体化医疗提供有效的根底理论撑持。

4生物技术专业的开展应用和课程设置

现代生物技术是综合基因项目、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、免疫学、化学、物理学及计算机科学等多学科的技术体系，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会效劳。当今强国都把生物技术作为战略开展重点。我国制定的?国家中长期科学和技术开展规划纲要〔2022-2022年〕》也把生物技术作为科技开展的五个战略重点之一[16-17]。而生物技术在医药产业方面的应用最为广泛，以基因项目、细胞项目等为根底的生物技术使得生物医药成为最活泼、进展最快的高新技术产业之一。目前，60%以上的生物技术成果集中于医药工业，据有关专家预测，2022年全球生物技术药品及相关医疗效劳销售额将占同期世界药品市场总销售额的15%以上。此外，以生物技术为根底的基因诊断等也是未来医药领域开展的重中之重[18]。为了适应生物技术飞速开展，国内很多综合院校尤其是医学或者药学院校纷纷开设了生物技术专业。以陕西省为例，第四军医大学、西安交通大学医学院、西安医学院、陕西中医药大学、西北农林科技大学等均开设了生物技术专业。这些院校生物技术专业开设的专业根底课一般包括：生物化学、微生物学、细胞生物学等；开设的专业必修课一般包括：细胞项目、基因项目、发酵项目等。开设的实践课程根据院校类型差别较大，示例医学院主要发展的是细胞分子生物学根底实验、基因项目药物制备等；农林院校主要发展的是生物别离技术、仪器分析技术等。这些课程根本能够从理论到实践形成系统的课程体系，给予生物技术的本科生一个总体概念[19]。

然而，经过调查我们发现大局部院校生物技术专业目前没有设置药物基因组学课程。以陕西省为例，目前只有第四军医大学生物技术专业开设了药物基因组学。如果我们反观一下生物技术专业尤其是医学院校生物技术专业学生的就业方向，就会发现开设药物基因组学非常必要。

5生物技术专业学习药物基因组学的必要性

一般说来，医学或药学院校的生物技术专业学生毕业后会选择进入医院检验科，药剂科或者生物制药研发企业工作，或者考研进入高等院校生物制药等相关专业继续深造。下面我们就以上几种可能的就业方向来简单阐述一下学习或了解药物基因组学对生物技术专业学生的必要性。

5.1医院检验科或药剂科

个体化医疗为根底的精准医学时代的到来促使多种药物的使用需要对患者进行某些特定基因的检测以确保平安性或有效性。美国FDA要求300多种药物在使用表明中明确基因检测标志。我国SFDA在2022年也公布了?药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南》〔试行〕，明确要求了某些药物的使用需进行基因检测。因此，了解药物基因组学的概念，掌握一些药物基因组学的检测办法，对于即将进入医院检验科或药剂科工作的生物技术专业毕业生来说是必需的，这是适应迅速开展的个体化医疗方式的必备理论根底。

5.2药物研发企业

学习药物基因组学对于进入药企的学生来说，更为重要。这些重要性主要来源于药物基因组学对新药研发的指导意义：①药物的代谢性质不良，或者在不同遗传背景的人群之间差别过大是导致药物毒副作用的重要原因。及早淘汰代谢性质不良的药物，防止其进入临床，是节省新药开发本钱的重要伎俩。药物基因组学可以指导人们筛选出不被具有明显基因多态性的药物代谢酶代谢及转运体转运的药物，即所谓的“硬药〞进行持续开发，可使上市后药物更加平安，亦可能防止新药上市后被撤出市场的命运。②传统的新药临床试验对受试者的遗传背景不加辨别，其缺陷在于纳入了大量具有不同遗传背景的受试者，这些特异亚群中产生的疗效差和毒性大的数据极大影响了药物的平安性和有效性评价结果。药物基因组学的全基因组候选基因筛选技术〔GWAS〕可从大样本临床研究中发现影响药物毒性的候选基因，从而辨别特质人群，指导临床试验，防止药物被错误淘汰。这项技术也可实现上市后药物的平安性再评价。③2022年起，美国FDA公布了面向药厂的“药物基因组学资料呈递〞指南。该指南旨在敦促药厂在提交新药申请时必需或自愿提供该药物的药物基因组学资料，其目的是推进更有效的新型“个体化用药〞进程，最终到达视“每个人的遗传学状况〞而用药，使患者在获得最大药物疗效的同时，只面临最小的药物不良反馈危险。我国SFDA目前也已效仿，要求新药申报材料报送时增加药物基因组学资料。因此，进入药企工作对