NAT2基因多态性与异烟肼个体化用药
治疗药物检测和药物基因检测对结核病精准治疗的作用
13 Journal of China Prescription Drug Vol.19 No.2·综述·尽管自国际推荐的结核病控制策略（directly observed treatment ＋short course chemotherapy， DOTS）广泛实施以来，全球结核病防治取得了重大进展。
但由于上述相关药物的代谢及转运酶的基因存在多态性，由此所导致的INH的毒性反应以及抗结核药物的多药耐药现象依然广泛存在，进而导致治疗药效的失败和不良反应的发生。
因此，寻找并建立基于药物基因多态性的抗结核药物治疗策略，对于结核病的精准药物治疗具有重要的学术意义和社会价值。
1 药物基因多态性分析及治疗药物监测是实现疾病精准药物治疗的有效途径2015年1月20日，美国前总统奥巴马在国情咨文中提出“精准医学计划”，希望精准医学可以引领一个医学新时代。
同年2月26日，美国国立卫生研究院主任弗朗西斯·柯林斯在N Engl J Med发表了《精准医疗时代的兴起》，详细阐述了精准医疗内涵[1]。
精准药物治疗也称个体化治疗，是指医生根据患者的基因型和表型的个体化差异（多态性）而完成的诊断和药物治疗过程。
其中，医生根据药物基因测试或/和治疗药物监测（therapeutic drug monitoring， TDM）结果而做出的诊断，是为个体化差异的患者选择最佳治疗方案和最合适的药物种类及剂量的关键[2]，也是实现精准医疗的有效途径之一。
自Koch-Weser首次提出药物的疗效取决于个体患者血液中的药物浓度而不是给药剂量以来，药物在患者体内的暴露量已成为医生在疾病药物治疗过程中的关注核心[3]。
药物在人体内的暴露量及治疗效果与不良反应不仅仅受环境、饮食、胃肠组治疗药物检测和药物基因检测对结核病精准治疗的作用刘占中1，闫家微2，王亮3，谢士宁1，王春颖4＊（1 徐州医科大学附属徐州传染病医院药剂科，江苏徐州221004；2 徐州医科大学附属徐州传染病医院检验科，江苏徐州221004；3 徐州医科大学医学信息学院，江苏徐州221004；4徐州医科大学附属徐州传染病医院院办，江苏徐州221004）【摘要】据WHO推荐的标准治疗方案，初治结核病患者2个月的强化期采用利福平（rifampin， RIF）＋异烟肼（isoniazid， INH）＋吡嗪酰胺（pyrazinamide， PZA）＋乙胺丁醇（ethambutol， EMB）的四联法则进行治疗。
药物基因组学与个体化给药
药物转 运体的 基因差 别也会 导致严 重不良 反应
35
药物受体与不良反应
β受体阻断药（如美托洛尔、卡维地洛 等）作用于β受体，如果突变受体对药 物的敏感性增高，就容易出现不良反应。
抑郁症 25mg/次,3次/日
强迫症 75mg/次,3次/日
5mg /日
5mg /日
25 mg/日 25 mg/ 次 ,1 次 / 日
200mg/日
推荐剂 量(%) 60% 80% 90%
90%
80% 90% 80% 100% 901%6
代谢酶 /受体
药 物 代 谢 酶
CYP2D6在药物治疗中的作用
Gly389 纯合子
低敏 感性
比索洛尔 美托洛尔 阿替洛尔 比索洛尔
5mg/次,1日/次
25mg/次,2次/ 日
50mg/次,1日/ 次
5mg/次,1日/次
150%
建议改用其他 药物
建议改用其他 药物
建议改用其他 药物
20
受体
药 物 代 谢 酶 和 受 体
β2受体相关基因在药物治疗中的作用
基因型
Gly49 纯合子
ABCA1转运蛋白 对氟伐他汀耐药
24
目前在做的抗高血压药物相关基因检测项目
25
药物相关基因与药动学研究
奥美 拉唑.
泮托 拉唑.
CYP2C19
雷贝 拉唑.
兰索 拉唑.
基因多态性对它们影响的程度 26
药物相关基因与药动学研究
奥美拉唑
野生纯合子 (wt/wt)基因型
野生杂合子 (wt/m)基因型
突变纯合子 (m/m)基因型
8%，中国人为0.7%，日本人为0.5%，这都是因为不同的基
(整理)药物反应的遗传基础
第十章药物反应的遗传基础药物遗传学(pharmacogenetics)是药理学与遗传学相结合发展起来的边缘学科，属于生化遗传学范畴。
药物遗传学研究机体的遗传因素对药物代谢和药物反应的影响，尤其是遗传因素引起的异常药物反应。
图9-1 对不同药物的各种反应方式不同个体对同一药物的反应不同，有的疗效明显，有的疗效不明显，有的甚至出现严重的不良副作用。
例如，1913年Hanzlik调查了300例男性对服用水扬酸钠的药物反应，约有2/3的个体在水扬酸钠摄入量达到65~130克时有不良反应，但少数个体在摄入总量仅为3.25克时即出现不良反应，也有少数人在摄入总量达到130.0左右时才有不良反应。
不同个体间引起药物反应的量相差约10倍。
这种现象称为个体对药物的特应性(idiosyncracy)，特应性的产生主要取决于个体的遗传背景。
即个体遗传组成的差异构成了对药物的吸收、代谢、排出速率和反应性等的差异。
1959年，Vogel提出了药物遗传学的术语，主要从单基因角度研究对药物与遗传之间关系乾，认为药物代谢过程中涉及各种酶和受体，它们都是在基因控制下合成的蛋白质，如果基因突变造成蛋白质功能异常或缺乏，药物代谢过程就要发生改变，从而引起异常的药物反应。
到了20世纪90年代，随着人类基因组计划的提出和不断实施，人们对药物与遗传之间的关系的研究也在不断深化，认为不能仅用单个基因的方法进行研究，而是要从整个基因组的整体角度考虑，因此于1997年提出了药物基因组学(pharmacogenomics)的概念。
药物基因组学以药物效应安全性为目标，研究各种基因突变与药效及安全性之间的关系，利用基因组学的知识，根据不同人群不同个体的遗传特征来设计、制造药物，指导临床用药，最终达到个体化治疗的目的。
第一节药物遗传学一、药物代谢的遗传研究1．药物代谢机体摄入药物后，在体内经过吸收、分布，在靶细胞内发生效应，然后经酶促反应发生生物转化，排出体外的过程称药物代谢过程，也即药物的解毒过程。
异烟肼个体化用药手册
1、《药物基因组学与个体化治疗用药决策》 P220-222； 2、《精准医学：药物治疗纲要》P179-180。
达100-200倍。 异烟肼在体内主要由N-乙酰基转移酶2（NAT2）代 谢，NAT2酶代谢能力存在多态性，若该酶对异烟肼 的代谢快，则异烟肼的血药浓度降低，可能会降低
异烟肼的疗效；若该酶对异烟肼的代谢慢，则异烟
该患者属于慢乙酰化型，对异烟肼代谢较慢，发 生肝毒性的风险较高，可按照常规剂量的50%给 药。
1、《药物基因组学与个体化治疗用药决策》 P220-222； 2、《精准医学：药物治疗纲要》P179-180
异烟肼疗效、肝毒性的个体差异。因此，NAT2基因 多态性检测有助于预测异烟肼的疗效和肝毒性。 NAT2位于人类第8对染色体短臂2区2带（8p22）， NAT2的多态性就是由此区决定的。根据乙酰化代谢
现，不同患者服用异烟肼后两小时血药浓度差异可
NAT2*5为CT 基 因 型 的 患 者 与TT 基 因 型 的 患 者 相 比，对异烟肼的代谢减慢，清除率减慢，体内异烟肼 及其代谢产物酰肼的浓度较高，发生肝毒性的风险较 高。
该患者属于中间乙酰化型，对异烟肼代谢较慢， 发生肝毒性的风险较高，可给予常规剂量治疗。
该患者属于快乙酰化型，对异烟肼代谢较快，发 生肝毒性的风险较低，但治疗失败的可能性增 加，可按照常规剂量的150%给药。
1、《药物基因组学与个体化治疗用药决策》 P220-222； 2、《精准医学：药物治疗纲要》P179-180
致疗效降低；中间乙酰化型（如*4/*5、*4/*6、 *4/*7、*12/*5、*12/*6、*12/*7、*4/*13、*4/*13、 *4/*13）患者对异烟肼代谢速率中等，服用异烟肼 后，体内异烟肼及其代谢产物酰肼的浓度中等，发
基因组学在药学中的应用基因多态性与药物反应的关系研究
基因组学在药学中的应用基因多态性与药物反应的关系研究基因组学在药学中的应用——基因多态性与药物反应的关系研究近年来，基因组学的快速发展为药学领域带来了巨大的机遇和挑战。
基因多态性作为一种遗传变异的形式，对药物代谢、药效和药物反应等方面具有重要影响。
本文将探讨基因多态性与药物反应之间的关系以及基因组学在药学中的应用。
I. 基因多态性的定义和类型基因多态性指的是基因座在人群中存在的多种等位基因。
根据其作用机制，基因多态性可分为SNP（单核苷酸多态性）、STR（短串联重复多态性）、CNV（拷贝数变异）等类型。
II. 基因多态性与药物反应的关系基因多态性可以影响药物的代谢过程、药物的靶点作用以及药物的药效和不良反应。
下面将重点讨论基因多态性与药物代谢酶、药靶蛋白以及药物反应之间的关系。
1. 基因多态性与药物代谢酶药物代谢酶是药物在体内代谢和清除的重要环节。
一些药物代谢酶的基因存在多态性，这会导致药物的代谢速度和药物浓度的变化，进而影响药物的疗效和安全性。
例如，CYP2D6基因的多态性与氨氮平、去甲环孢素等药物的代谢速度相关；CYP2C9基因的多态性影响华法林等药物的剂量调整。
2. 基因多态性与药靶蛋白药靶蛋白是药物与人体相互作用的关键环节，基因多态性可以导致药靶蛋白结构和功能的改变，从而影响药物的作用机制和效果。
例如，β受体基因ADRB2的多态性与β受体阻断剂药物治疗哮喘的疗效相关。
3. 基因多态性与药物反应基因多态性可以影响个体对药物治疗的反应以及药物的不良反应。
个体基因差异导致药物在体内的处理方式不同，从而使得治疗效果出现个体间差异。
一些药物的不良反应也与基因多态性密切相关，如乙酰化酶基因NAT2多态性与异烟肼引起的肝脏毒性反应相关。
III. 基因组学在个体化药物治疗中的应用随着基因组学的不断发展，个体化药物治疗正逐渐成为现实。
通过基因组学技术，可以对个体患者的基因信息进行分析，从而更好地预测和优化药物治疗效果，减少药物不良反应。
药物性肝损伤
2
DILI发病率逐年增高，西药制剂中以 抗生素（特别是抗结核药物）、解热镇痛 药、抗肿瘤药引发肝损害居多。值得注意 的是中药引起的肝损害比率逐年升高。 在已上市的各类药物中，目前已知有 1100多种药物具有肝毒性，引发DILI的 各种药物所占比例国内外有差异，国外报 道，过量服用对乙酰氨基酚是导致DILI及 急性肝衰竭的首位原因，其次为抗生素及 神经系统药物。
Байду номын сангаас14
三、导致药物性肝损伤的相关因素 药物性肝损伤不是单纯的药源性肝病， 医生还应结合药物、遗传背景和基础疾病加 以分析和处理。 1.药物本身的因素：有些药物本身就具有 肝脏毒性。如抗生素（尤其抗结核药物）、 抗肿瘤药物、中枢神经系统药物、非甾体抗 炎药是常见的引起DILI的药物 。 国外导致DILI的药物主要为抗炎镇痛药， 国内中药发生DILI居各种药物之首。近些年 减肥、保健、美容的时尚风行，也导致肝损 害的增加。
3
在我国通过总结 2003年-2007年国内 发表的DILI相关文献，发现抗结核药物是 导致我国DILI的首要病因（常见药物有异 烟肼、利福平、吡嗪酰胺），在抗结核药 物治疗中肝毒性发生率为8%-30%，而且 以老年人多见。有报道所有因为DILI行肝 移植患者中，14%由异烟肼导致。DILI的 实际临床发生率远高于报道率。
6
一、药物性肝损害的发病机制 药物在肝脏的代谢 药物代谢大致分为3相：第Ⅰ相为非极性 （脂溶性）药物通过氧化、还原和水解等反应 生成极性基团；第Ⅱ相是极性基团与内因性高 极性化合物结合，生成水溶性高且易于排泄的 代谢产物；第Ш相为药物或代谢产物经肝细胞 运转分泌，再由胆汁排泄，也有人将药物向肝 细胞内运转称为0相。
药物性肝损伤
1
药物性肝损害（Drug-induced liver injury , DILI）
遗传药理学--
2019/10/19
18
编码人类CYPlA2的基因位于15号染色体上， 全长7.8kb，包括7个外显子和6个内含子。
CYPlA2基因具有遗传多态性。 现已发现15种突变等位基因，其中四种具有功
能意义，其中CYPlA2*1F可引起CYPlA2诱导 性增强，其发生率在中国人群中约为0.67。其 他均导致CYPlA2活性降低。
2019/10/19
35
以异烟肼治疗结核时，慢乙酰化者易发生外周 神经病，可因异烟肼蓄积引起肝细胞混合功能 氧化酶抑制。
肼屈嗪和普鲁卡因铵在慢乙酰化者中可引起系 统性红斑狼疮，可能与自然界产生的胺和肼化 合物代谢不全引起。
2019/10/19
36
乙酰化表型和某些自发性疾病的发生有关。
2019/10/19
13
细胞色素P450(CYP450)酶
CYP450
2019/10/19
14
是一类亚铁血红素-硫醇盐蛋白的超家族，是 参与内源性物质和包括药物、环境化合物在内 的外源性物质氧化代谢的主要酶系。在人类有 功能意义的同工酶有约50种。
其中有三种酶系作用最强：P450 1，2和3系， 即CYP1，CYP2和 CYP3系。
2019/10/19
22
细胞色素P4502C19 ( CYP2C19）
CYP2C19 亦是多态性表达的P450酶。为代 谢S-美芬妥英的氧化酶，也称S-美芬妥英4’羟化酶。
CYP2C19基因定位在10号染色体(10q24．110q24.3)，至少存在14种突变基因。
2019/10/19
23
16
2019/10/19
17
细胞色素P4501A2 ( CYP1A2）
临床药理学PPT课件 药物基因组学与个体化用药
(%)
(μM)
Vmax (pmol·min-1·mg1pro)
Clint (μl·min-1·mg-1pro)
CYP3A4*1G(20230G>A)
*1A/*1A
65 61.9
1.75 (0.44~8.39)
747.7 (69.4~5035.0) 473.9 (8.27~1673.5)
检测 1 1
1 1 2 2 2 2* 2 2 2 2 2 2
药物或代表药 马拉维若(抗逆转录病毒药) Panitumab （EGFR单抗）、吉非 替尼（大肠癌） 西妥昔单抗 达沙替尼 华法林 硫唑嘌呤 伊立替康 卡马西平 丙戊酸 华法林 华法林 阿托伐他汀 拉布立酶 阿巴卡韦
6
15 C-KIT 表达
CYP3A5：多种突变
参与临床上约50%药物的代谢
CYP3A
The effect of gene polymorphism on Km, Vmax, and CLint of CYP3A isoforms in HLMs (n=105, median,
range)
Genotype
n Frequency Km
Eradication rate (%)
p = 0.0005 p = 0.042
p = 0.031
100
90
80
70 60
60.0%
50
40
28.6%
30
20
10
0
EM
IM
n=28
n=25
100.0%
PM n=9
Furuta T, et al. Ann Intern Med 1998; 129:1027-30
生物标记
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ClicNkAToTE2d基 it T因 itle多Sty态le 性与血药浓度
研究表明：NAT2酶活性与血药浓度及代谢产物浓度具有明确的相关性。
结论：NAT2是异烟肼代谢的关键基因，其多态 性于异烟肼及其产物的浓度有明确的相关性。
Fukino K, et al. J Toxicol Sci. 2008 May;33(2):187-95.
CNlicAk TTo2E基dit因Titl多e S态 tyle性检测相关指南
FDA Table of Pharmacogenomic Biomarkers in Drug Labeling
（2016年12月版）
FDA药物标签信息：异烟肼在肝脏中主要通过乙酰化和水解通路代谢，其乙 酰化代谢速率由基因决定。约50%的非裔美国人和高加索人为慢代谢型，大多数 爱斯基摩人和亚洲人为快代谢型。慢乙酰化型会造成血液中异烟肼浓度升高，导 致毒性反应的增加。
ClickNToAETd2it慢Ti乙tle 酰Sty化le与肝损伤易感性
Jing Shi, et al. Pharmacogenomics , 2015 Dec;16(18):2083-97.
慢代谢者服用标准剂量的异烟肼发生肝损伤的风险增高， 检测NAT2基因型将有助于防止肝损伤的发生。
n 包含27个研究，涉及1289个病例和5426个对照的Meta 分析
CNlicAk TTo2E基dit因Titl多e S态 tyle性与异烟肼用药
n 剂量与毒性／治疗 效果的关系：
ü 随着剂量增加，治 疗效果和毒性指数均 增加。
ü 对于慢型，剂量减 少为标准剂量的一半。 疗效与毒性，与中间 型标准剂量相似。
Cordes H, et al. Antimicrob Agents Chemother. 2016 Sep 23;60(10):6134-45. （德国）
第二部分
NAT2基因多态性检测
ClicNk TAoTE2di基t Ti因tle 多 Styl态e 性检测试剂盒
厦门致善生物科技股份有限公司研制的“MeltPro® NAT2基因多态性检 测试剂盒（荧光PCR熔解曲线法）“可以检测NAT2基因上4个位点多态性 [分别为: c.341T>C、c.481C>T、c.590G>A、c.857G>A ]，从而判断乙酰化代 谢类型。
CNlicAk TTo2E基dit因Titl多e S态 tyle性检测相关指南
《药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南（试行）》
国卫医医护便函〔2015〕240号附件1
c.590G>A c.857G>A c.191G>A
c.341T>C
致善NAT2试剂盒检测位点为：341T>C、590G>A、857G>A和 481C>T 指南推荐检测位点：341T>C、590G>A、857G>A和 c.191G>A
【异烟肼代谢最快，导致患者体内血药浓度偏低，影响疗效，增加耐药风险】
n IA：快代谢等位基因与慢代谢等位基因的杂合型（占49.72 %） n SA：两个等位基因均为慢代谢等位基因 （占18.21 %）
【异烟肼代谢最慢，导致患者体内血药浓度偏高，易发生不良反应】
当前基于NAT2基因型的异烟肼剂量研究大多建议： pRA 患者使用1.5倍标准剂量 (7.5mg/kg) ； pIA 患者使用标准剂量 (5mg/kg)； pSA 患者使用一半的标准剂量 (2.5mg/kg) ，减少不良反应发生。
ClicNkAToTE2d基 it T因 itle多Sty态le 性与血药浓度
异烟肼清除速率与携带的快代谢等位基因数呈正相关。
NAT2 *4 型为 野生型等位基 因，属于快型 等位基因。
Kinzig-Schippers M, et al. Antimicrob Agents Chemother. 2005 May;49(5):1733-8.
C异lick烟To肼Ed与it T肝itle毒Sty性le ：两条代谢通路
n 异烟肼不良反应中 肝毒性损害最常发
异烟肼 （INH）
生。 n 发生率1-36%。
酰胺酶 （AcHz）水解
n 有一定致死率。
酰肼 （Hz）
N-乙酰基转移酶2 （NAT2）乙酰化
×
50～90%
乙酰异烟肼 （AcINH）
N-乙酰基转移酶2 NAT2
实施个体化用药剂量，可显著降低慢代谢者发生肝损伤的发生率，并显著提高快代 谢者的治疗效果。
研究内容：研究NAT2基因型指导的异烟肼用药剂量是否可增强药物耐受性和疗效。N=172名日本结核病人， 根据基因型将其分为快、中、慢三种乙酰化代谢类型（分别占53.5%、37.2%、9.3.%），每种代谢类型均 设置常规用药组别（STD）和个体化剂量组别（PGx，中间型服用标准剂量的异烟肼（5mg/kg），快型服 用7.5mg/kg剂量，慢型服用2.5mg/kg剂量），8周后评估各剂量组别的肝损伤情况以及治疗效果。
×
酰胺酶 （AcHz）
乙酰烟肼 （AcHz）
构成肝毒性的主要物质
基 it T因 itle多Sty态le 性与代谢表型
根据NAT2基因多态性的携带情况，可将人群的乙酰化代谢表型分为 快乙酰化（RA）、中间乙酰化（IA）和慢乙酰化（SA）三种类型。
n RA：两个等位基因均为快代谢等位基因（占32.07%）
ClickNToAETd2it基Titl因e S多 tyle态性与肝损伤
NAT2慢乙酰化代谢是异烟肼导致肝损伤风险的强预测因子。
根据CliNckATTo2E基d因it T型itl指e S导ty异le烟肼个体化抗结核治疗： 肝损伤与疗效差异分析
Azuma J, et al. Eur J Clin Pharmacol. 2013 May;69(5):1091-101.
NAT2基因多态性与异烟肼
个体化用药
第一部分
研究背景
Click To Edit结Tit核le S病tyl与 e 异烟肼
异烟肼 （ Isoniazid, INH ）
1952年被用于临床治疗，具有成本低廉、杀菌力强、可以口服的 优点，能抑制结核菌DNA的合成，并阻碍细胞壁的合成，是常用的一 线抗结核药，但由其引发的不良反应不可忽视。