基因导向华法林个体化治疗
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[摘要] 人体对药物的反应存在巨大的个体差异，体重相近的两个人给予相同剂量的药物，他们各自的血浆药物浓度水平可能相差10倍以上。药物相互作用、药物与食物相互作用、性别、年龄、疾病状态（即肾脏和肝脏的功能）以及妊娠都可能引发药物反应的个体差异。遗传因素也可能起到了重要作用，因为每个个体对药物的反应具有高度可再现性。药物基因组学是研究遗传性及获得性基因变异对药物反应作用的一门学科。证实影响药物吸收、代谢以及作用（在受体水平时）的遗传机制，使个体化治疗成为可能，使药物疗效最优化，药物的毒性最小化。本研究将以华法林为例，综述华法林药物基因组学的研究现状，为临床合理用药提供依据。
[关键词] 华法林；药物基因组学；基因多态性；细胞色素P450酶2C9；维生素K环氧化物还原酶复合物1
[中图分类号] R969.1 [文献标识码] B [文章编号] 2095-0616（2015）17-34-04
Warfarin individualize therapy based on genotype
CHENG Zhi1 ZHU Xueping1 ZHAO Ningmin2 LI Qiaoyan2 MA Yongcheng2
MA Ailing2 DUAN Hongfei2
1.The Fifth Affiliated Hospital of Zhengzhou University Fuhua Street Community Health Service Centers， Zhengzhou 450000， China；2.People's Hospital of Zhengzhou University， He'nan Province People's Hospital， Medicine Division， Zhengzhou 450002， China
[Abstract] There is tremendous interindividual variability in the response to pharmacologic agents. Plasma drug levels can vary more than 10-fold when the same drug dose is administered to two individuals having approximately the same weight. Drug-drug interactions， drug-food interactions， sex， age， disease state （ie， renal and hepatic function） and pregnancy can all influence variability in drug responses between patients. Genetic factors are also likely to play a major role， since the individual response to a given pharmacologic agent is highly reproducible. Pharmacogenomics is the study of the role of inherited and acquired genetic variation on drug response. The identification of genetic factors that influence drug absorption， metabolism， and action at the receptor level should allow for individualized therapy. This could optimize drug efficacy and minimize toxicity profiles. This article will take warfarin as an example， to review the research status of warfarin pharmacogenomics， and to provide the basis for clinical rational use of drugs.
[Key words] Warfarin；Pharmacogenomics；Gene polymorphism；CYP2C9；VKORC1
基于遗传药理学的个体化医学的发展已经受到很多国家的高度重视。美国心肺血液研究所（NHLBI）[1]认为心血管病的个体化治疗是一个必然的趋势，个体化治疗不仅仅意味着药物选择的个体化，也意味着药物剂量的个体化，华法林等药物个体差异较大，遗传多态性是产生这些差异的主要原因。遗传多态性主要体现在单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs），通过检测相关的基因，可以预测华法林的初始计量，规避不良反应，提高药物疗效。
1 华法林概况
华法林（warfarin）是一种双香豆素类口服抗凝血药，是治疗深静脉血栓、心房纤颤、心脏瓣膜置换
及肺栓塞等血栓性疾病的一线药物，在全世界应用非常广泛 [2]。华法林的个体差异较大，受食物药物影响大，给药剂量较难把握，即使很小的剂量也可能会导致出血，以至于它成为了1990～2009年美国严重不良事件报告最多的10种药物之一[3]。近年来，随着分子生物学的发展，对CYP2C9、VKORC1等相关基因多态性与华法林药动学和药效学个体差异性有了较深入的认识，并开始探索以相关基因检测指导华法林剂量调整的工作。
近来，涌现出很多新的药物，如直接靶向凝血酶（达比加群）及Xa因子（利伐沙班和阿哌沙班），有多项临床试验将他们与华法林进行了比较[1]。研究表明，所有这类药物至少与华法林的效果相当，且出血事件发生率类似[1]。这些药物可以作为那些不愿接受华法林治疗的患者或尽管进行剂量调整其治疗效果不佳的患者的替代治疗药物[2]。但这些药物价格昂贵，患者经济负担较大。
2 华法林的剂量调整策略
患者对华法林的药物反应差异极大，可以从无反应（随之而来的血栓栓塞）到发生出血。并且，其需求剂差异可以相差多达十倍[4-6]。一般华法林最初剂量基于人群的平均剂量（如3～5mg/d），以后根据实验室结果和有无出血症状调整，国际标准化比值（INR）为2～3时稳定剂量约为1～20mg/d。
对于华法林最佳疗法的预测：西方人群的目标INR多定为2～3之间，中国等亚洲人群多采用低抗凝标准，目标INR约为1.5～3之间，一般先给予10 mg/d的人均负荷剂量，随后西方血统患者给予5 mg/d的维持剂量，亚洲血统患者给予2～3 mg/ d [7]。然后根据目标INR值调整华法林剂量。
此外，华法林与多种药物和食物存在相互作用，因此，服用华法林达到稳定状态的患者，仍然需要频繁地监测凝血功能并调整华法林剂量。
经过数十年的临床实践，目前已经形成了比较完整的华法林剂量调整策略，但在临床实践中仍然存在较多的问题。随着药物基因组学的发展，华法林药动药效相关的基因逐渐得到阐明，建立药物基因组学指导下的华法林剂量调整策略已经成为新的方向。
3 基因多态性对华法林药效的影响
华法林在肝脏经细胞色素P450（CYP）代谢，不同形式的酶在不同途径影响华法林的代谢，这个过程被称为立体选择性代谢。代谢酶相关基因CYP2C9和作用靶点基因VKORC1（维生素K环氧化物还原酶）的多态性造成了个体对华法林敏感性的差异，影响了华法林的安全有效使用。CYP2C9和VKORC1的遗传变异大约能解释人群中一半的华法林剂量差异。
临床应用的华法林是R-异构体和S-异构体的外消旋混合物，S-异构体抗凝作用约是R-异构体的3～5倍，这也是“华法林剂量差异”的重要原因。不同厂家的华法林片剂可能会有较大的药效学差异，不同批号的华法林也有可能会有一定的差异，但这个问题只有待生产厂家改进药物合成路线，采用单一构型的合成工艺方可解决。
4 华法林作用靶点基因VKORC1和代谢酶相关基因CYP2C9
VKORC1编码维生素K环氧化物还原酶蛋白，是华法林发挥抗凝效应所需作用的靶蛋白。VKORC1催化维生素K的形成，是维生素K再循环的限速步骤。-1639G>A（rs9923231）多态性改变VKORC1转录因子结合位点，导致蛋白表达减少。VKORC1 -1639G>A多态性在种族间存在差异，部分解释了种群间华法林平均剂量需求的不同。有研究表明VKORC1的非编码突变-1639G>A与华法林的敏感性密切相关，-1639A携带者较-1639G携带者需要较低的华法林初始剂量[7]。Zhang等[8]研究发现INR值超标主要受VKORC1基因、CYP2C9基因、体表面积、年龄及药物相互作用影响。
我们体内代谢药物的最主要的酶是细胞色素P450超家族（Cytochrome P450，CYP），它是一类主要存在于肝脏、肠道中的单加氧酶，多位于细胞内质网上，催化多种内、外源物质的（包括大多数临床药物）代谢。CYP2C9为细胞色素 P450超家族酶的一个成员，并且是S-华法林的主要代谢酶。目前为止，CYP2C9基因已有30多个基因突变被发现。其中以CYP2C9*l（野生型）、CYP2C9*2、CYP2C9*3最为常见。与CYP2C9*1野生型患者比较，携带CYP2C9*2或*3变异等位基因的患者接受华法林治疗时出血危险性增加，并且需要更长的时间达到稳定的INR[8]。
5 基因检测指导下的华法林剂量调整策略
Medco研究院Epstein博士报道[9]，在美国每年大约有200万患者（如房颤或心脏瓣膜病换瓣术后患者）需接受华法林抗凝治疗，但是患者对华法林的敏感性差异很大，有时需花数周甚至数月时间频繁检测凝血功能来确定合适的剂量。为避免抗凝剂导致出血风险增加或抗凝效果不佳，患者常常需要住院治疗。药物基因检测可帮助临床医生确定较安全有效的抗凝剂剂量，并可以显著降低平均住院日。MM-WES（Medco-Mayo Warfarin Effectiveness study，Medco-Mayo华法林效应试验）研究是基因检测用于指导抗凝剂使用的前瞻性研究，目的为探讨基因检测是否可减少华法林副作用导致的高住院率。该研究患者来自美国49个州，896例患者接受华法林治疗后即留取标本进行CYP2C9和VKORC1基因检测，2688个平行对照者未进行基因型检测。当患者的VKORC1基因类型为华法林敏感型时，临床医生可考虑降低华法林剂量，并且更频繁的测定凝血功能；而患者基因类型为华法林不敏感型时，则需增加华法林剂量。6个月随访后，该研究发现，在接受六个月华法林治疗过程中，与对照组相比，接受该项基因检测可减少31%的任何原因所致的住院率，出血和血栓栓塞的发生率也降低29%[9]。华法林的靶点（维生素K环氧化物还原酶VCORK1、rs9934438和rs9923231）[10-13]和其主要代谢途径（CYP2C9、rs1799853或R144C和rs1057910或I135L）[14-17] 的多态性对于确定其初始剂量有重要意义，可以解释华法林高达一半的个体间用药剂量差异[18-21]。研究证实，与未考虑个体基因多态性的平行对照组相比，考虑CYP2C9 和 VCORK1基因多态性的算法可成功预测华法林剂量（INR值1个月时超出范围的比例分别为为31%和42%，3个月时分别为30%和42%；有效药物浓度时间分别为69%和58% 及71%和59%[22]）。
6 基因检测指导用药促进医学模式的发展
2007年，美国FDA批准更新抗凝药物华法林（Coumadin）的药品说明书，要求在警示信息中标明人的遗传差异（CYP2C9，VKORC1）可能影响其对该药物的反应。2009年，国际华法林药物遗传学会（IWPC）通过大量数据，制订了华法林的剂量运算法[23]，并且多项研究证明，它明显优于传统的剂量方案[24-25]。这一华法林初始计量公式被公布于官方网站 上，供医生免费使用。根据基因分型来计算个体化的华法林用量已成为可能，这种遗传药理学模型不仅可推动给药剂量的摸索，还令华法林的治疗更加安全、有效。
现代医学发展的模式正在从传统的“试误医学”走向包括预防性、预测性、个体化和参与性的“4P”医学模式。“4P”医学模式的核心是个体化医学，也就是根据每个人的疾病基因信息对已发生的疾病进行个体化治疗。现代医学认为疾病是由于基因等遗传物质和环境因素共同作用导致的，几乎所有疾病的发生都与基因有关。随着药效差异、药物不良反应等问题的日益严重，药物基因组学、蛋白组学等科学技术的迅速发展，国内外个体化药物治疗纷纷启动，标志着个体化用药时代已经到来。
[参考文献]
[1] 杨进刚. 描绘未来的研究―美国心肺和血液研究所10年科研规划[J]. 心血管病学进展， 2008，29（1）： 36-38.
[2] O'Dell KM，Igawa D，Hsin J. New oral anticoagulants for atrial fibrillation： a review of clinical trials[J]. Clin Ther， 2012，34（4）：894-901.
[3] Wysowski DK， Nourjah P， Swartz L. Bleeding complications with warfarin use： a prevalent adverse effect resulting in regulatory action[J]. Arch Intern Med，2007，167（13）：1414.
[4] Hillman MA，Wilke RA， Caldwell MD. Relative impact of covariates in prescribing warfarin according to CYP2C9 geno type[J]. Pharmacogenetics， 2004，14（8）：539-547.
[5] Caldwell MD， Berg RL， Zhang KQ， et al. Evaluation of genetic factors for warfarin dose prediction [J]. Clin Med Res， 2007，5（2）：8-16.
[6] Klein TE， Altman RB， Eriksson N， et al. Estimation of the warfarin dose with clinical and pharmacogenetic data [J]. N Engl J Med， 2009，360（16）：753-764.
[7] Yang L， Ge W， Yu F， et al. Impact of VKORC1gene poly-morphism on interindividual and interethnic warfarin dosage requirement-A systematic review and Meta analysis [J]. Thromb Res， 2010，125（4）：159-161.
[8] Zhang YN， Cui W， Han M， et al. Gene polymorphism of CYP450 2C9 and VKORC1 in Chinese population and their relationships to the maintaining dosage of warfarin[J]. Zhonghua Liu Xing Bing Xue Za Zhi， 2010，31（2）：218-222.
[9] Epstein RS， Moyer TP， Aubert RE， et al. Warfarin genotyping reduces hospitalization rates results from the MM-WES （Medco-Mayo Warfarin Effectiveness study [J]. J Am CollCardiol， 2010 ，55（25）：2804-2812.
[10] Furuya H， Fernandez-Salguero P， Gregory W， et al. Genetic polymorphism of CYP2C9 and its effect on warfarin maintenance dose requirement in patients undergoing anticoagulation therapy[J]. Pharmacogenetics， 1995，5（6）：389-392.
[11] Aithal GP， Day CP， Kesteven PJ， et al. Association of polymorphisms in the cytochrome P450 CYP2C9 with warfarin dose requirement and risk of bleeding complications[J]. Lancet， 1999，353（9154）：717-719.
[12] Rettie AE，Wienkers LC， Gonzalez FJ，et al. Impaired （S）-warfarin metabolism catalysed by the R144C allelic variant of CYP2C9[J]. Pharmacogenetics， 1994，4（1）：39-42.
[13] Lindh JD， Holm L，Andersson ML，et al. Influence of CYP2C9 genotype on warfarin dose requirements： a systematic review and meta-analysis[J]. Eur J Clin Pharmacol， 2009，65（4）：365-375.
[14] Cain D，Hutson SM，Wallin R. Assembly of the warfarin-sensitive vitamin K 2，3-epoxide reductase enzyme complex in the endoplasmic reticulum membrane[J]. J Biol Chem， 1997，272（46）：29068-29075.
[15] Rieder MJ，Reiner AP，Gage BF，et al. Effect of VKORC1 haplotypes on transcriptional regulation and warfarin dose[J]. N Engl J Med， 2005，352（22）：2285-2293.
[16] Rost S，Fregin A，Ivaskevicius V，et al. Mutations in VKORC1 cause warfarin resistance and multiple coagulation factor deficiency type 2[J]. Nature， 2004，427（6974）：537-541.
[17] Borgiani P， Ciccacci C， Forte V. Allelic variants in the CYP2C9 and VKORC1 loci and interindividual variability in the anticoagulant dose effect of warfarin in Italians[J]. Pharmacogenomics， 2007，8（11）：1545-1550.
[18] Wadelius M， Chen LY，Downes K，et al. Common VKORC1 and GGCX polymorphisms associated with warfarin dose[J]. Pharmacogenomics J， 2005，5（4）：262-270.
[19] Carlquist JF， Horne BD，Muhlestein JB，et al. Genotypes of the cytochrome p450 isoform， CYP2C9， and the vitamin K epoxide reductase complex subunit 1 conjointly determine stable warfarin dose： a prospective study[J]. J Thromb Thrombolysis， 2006，22（3）：191-197.
[20] Sconce EA，Khan TI，Wynne HA，et al. The impact of CYP2C9 and VKORC1 genetic polymorphism and patient characteristics upon warfarin dose requirements： proposal for a new dosing regimen[J]. Blood，2005，106（7）：2329-2333.
[21] Aquilante CL，Langaee TY， Lopez LM， et al. Influence of coagulation factor， vitamin K epoxide reductase complex subunit 1， and cytochrome P450 2C9 gene polymorphisms on warfarin dose requirements[J]. Clin Pharmacol Ther， 2006，79（4）：291-302.
[22] Anderson JL， Horne BD， Stevens SM， et al. A randomized and clinical effectiveness trial comparing two pharmacogenetic algorithms and standard care for individualizing warfarin dosing （CoumaGen-II）[J]. Circulation， 2012，125（16）：1997-2005.
[23] Lee MT， Chen YT， Wen MS， et al. Estimation of the warfarin dose with clinical and pharmacogenetic data [J]. New England Journal of Medicine， 2009， 360（8）： 753-764.
[24] Takeuchi F， Kashida M， Okazaki O， et al. Evaluation of Pharmacogenetic Algorithm for Warfarin Dose Requirements in Japanese Patients[J]. Circulation Journal， 2010， 74（5）： 977-982.
[25] Gao Lei， Luo Jin. Extremely low warfarin dose in patients with genotypes of CYP2C9*3/*3 and VKORC1-1639A/A[J]. Chinese Medical Journal， 2011， 124（17）： 2767-2770.
（收稿日期：2015-05-11）