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1、,全国第四届个体化医学培训班，长沙，2011-6-,个体化医学长沙论坛,中南大学湘雅医学检验所 卫生部临床药理国家培训中心,张伟 中南大学临床药理研究所,个体化治疗与基因诊断的现状、挑战和对策,第一部分：国内外现状 第二部分：目前存在的问题 第三部分：对策与展望,药物不良反应（ADRs，Adverse Drug Reactions）已成为危害人类健康的重要公共卫生问题,6.7% 的住院病人产生严重药物不良反应； 全部床位总数的4% ； 0.32%的病人死于严重的药物毒副作用； 居全部死亡原因第4位，仅次于心脑血管疾病、癌症和肺部疾病； 儿童的药物不良反应发生率高达9.5%； 美国每年约10万病
2、人死亡；,第一部分：国内外现状,英国卫生部门医疗资源耗费约每年5亿英镑； 美国药物不良反应造成的致残和致死（包括初级医 疗和次级医疗）所造成的总费高达每年1000亿美元；,Ref: Classen DC, et al. JAMA 1997; 277:301-17 Lazarou J, et al. JAMA. 1998 Apr 15;279(15):1200-5 Need et al. Nature Genetics 37: 671, 2005,我国由于医疗条件相对低下，形势更为严峻！,我国每年500-1000万人因发生ADR住院； 住院病人ADR发生率为10-20%，其中5%发生 严重ADR
3、； 老年人发生率为22-50%； 药源性死亡率占住院病人的3.6-25%； 死亡人数为每年20万人。,药物临床试验和新药开发的损失同样严重,一种药物上市平均耗费8亿美元和10年左右时间； 约35%的新药由于安全性问题而不能上市； 过去20年期间约4%的上市药物因安全性问题被撤出欧美市场，共计34种；,最近20年美国FDA从市场撤出的部分药品,年龄,性别,体重/身高,合并症,病程,决定药物反应的因素,器官功能,遗传,环境因素,药物反应,老年，儿童，新生儿,肝脏, 肾脏, 心脏,食物 /吸烟 / 合并用药,医疗机构临床检验项目目录 2007年国家卫生部发布,过去5年中基因组学、蛋白组学及纳米科技等
4、的迅速发展已实现分子诊断水平的快速升级，并且开始在新药开发和个体化治疗中得到广泛应用。 随着技术平台的不断升级，人类遗传标志的不断发现，基因型-用药表型关联的不断揭示，传统用药必将产生新变革。 卫生部2007年公布的国家医疗机构临床检验项目目录已经远远不能适应国民卫生健康事业发展的需要。,现在的问题不再是我们能否实现个体化治疗，而是我们将在何时、以何种方式实现个体化治疗。,个体化医学发生了一系列里程碑性事件 构建出未来个体化治疗的蓝图,1. 2003年，美国药品食品监督管理局（FDA）颁布了Guidance for Industry : Pharmacogenomic Data Submiss
5、ions，中文翻译为行业指南草案：药物基因组学数据报送，2005年即成为正式文件，要求新药临床试验完毕进行申报时需提供病人遗传分子诊断方面数据。,2. 2003年，由美国、加拿大、日本、中国、尼日利亚和英国 共同参与的人类单倍体型计划（HapMap）对数以百万计的 SNPs进行归类，阐明了大量统计学意义十分明确的基因型 -药物表型相关性。,什么是HapMap？HapMap是人类基因组中常见遗传多态位点的目录，它描述了这些变异的形式、在DNA上存在的位置、在同一群体内部和不同人群间的分布状况。HapMap计划并不是利用HapMap中的信息来建立特定的遗传变异与某一疾病之间的联系，而是为其他研究者
6、提供相关信息使之能够将遗传多态位点和特定疾病风险联系起来，从而为预防、诊断和治疗疾病提供新的方法。,药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件,3. 2004年，“人类单核苷酸突变协会”完成超过180万单核苷酸突变特征鉴定，期间共有150余种药物或新药化合物向FDA呈交了药物基因组学资料。,药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件,4. 2005年，NIH资助的“遗传药理学研究网络”（PGRN）和“遗传药理学与药物基因组学知识库”（PharmGKB）成立，旨在为全人类的个体化用药实现资源共享。,药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件,5. 2006年，FDA批准了首个体外诊断化验分子检测：（GeneSea
7、rch BLN检测）应用于乳腺癌转移的诊断。该化验通过分子手段检测在乳腺组织中丰富而正常淋巴结很少的一些细胞，以此判断乳癌是否发生了淋巴结转移。 GeneSearch BLN检测比目前最快的同类诊断手段更加准确和快速，该检测能够降低乳腺癌患者二次手术的风险。,药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件,6. 2007年，FDA批准了第一种遗传分子检测，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。,药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件,7. 2008年，由美国国立卫生院（NIH）和“比尔盖茨基金”资助的“国际遗传药理学倡导组织（PGENI）”成立，旨在资助全球多民族人群中的
8、个体化用药事业，并将遗传药理学信息整合到国家公共卫生和药政管理的决策之中 。,药物基因组学与个体化治疗的里程碑事件,70余种药物经美国FDA批准贴上了遗传标签，用于指示不同基因型的患者在应用该药物时对疗效和毒性的指示作用,表. 美国FDA已批准药物标签的有效基因组生物标志物信息表（节选）,注：1.必须检查；2.推荐检查，针对风险人群检查；3.供参考,续 上 表 ：,注：1.必须检查；2.推荐检查，针对风险人群检查；3.供参考,70余种药物经美国FDA批准贴上了遗传标签，用于指示不同基因型的患者在应用该药物时对疗效和毒性的指示作用,药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践,St.Judes儿童医
9、院和梅奥诊所等将TPMT遗传检测列 为对病人进行ALL化疗前的常规,急性淋巴细胞性白血病（ALL）的化疗组合均包括6-巯基嘌呤、6-硫代鸟嘌呤或硫唑嘌呤，这些药物具有共同的消除通路是经硫代嘌呤甲基转移酶（TPMT）代谢失活。 因编码TPMT的基因突变而导致TPMT酶代谢活性的人群可产生严重毒性反应甚至死亡，唯有大幅降低药物剂量方可避免毒性的同时获得疗效。,w/w : 100% 剂量 w/m : 65% 剂量 m/m : 6-10% 剂量,2. UGT1A1基因型可用于指示伊利替康的毒性反应,伊利替康是一种前药，它在体内转化为活性产物SN-38后发挥抗癌作用，SN-38的抗癌活性是其母药伊利替康
10、的100-1000倍，同时也被发现它与应用伊利替康所出现的严重不良反应密切相关。 伊利替康的活性代谢产物SN-38在肝细胞内通过葡萄糖醛酸转移酶（UGT）的作用与葡萄糖醛酸结合，形成-葡萄糖苷酸SN-38（SN-38G）而丧失抗癌活性。,药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践,2. UGT1A1基因型可用于指示伊利替康的毒性反应,UGT1A1*28突变型杂合子（6/7）产生4 级粒细胞减少，4 级血样便腹泻或脱水，3 级水样便腹泻等毒副作用的几率为12.5，突变型纯合子（7/7）则有50产生毒副作用的可能性，而野生型UGT1A1（6/6）在接受伊立替康治疗时产生毒副作用风险极低。 2005年
11、，美国FDA要求在伊立替康药品标签上加入警示，建议患者在使用伊立替康前先检测是否带有UGT1A1*28突变。 在中国人中，UGT1A1*28 野生型纯合子（6/6）、杂合子（6/7）和突变型纯合子（7/7）的发生频率分别为70.2%、27.7%和2.1%。 UGT1A1*28、UGT1A1*28*6与UGT1A1*6基因型患者的毒副作用风险相近 ， UGT1A1*6突变频率在东亚人群中(日本、韩国和中国)约为13。,药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践,3. EGFR信号通路及通路上各靶标基因突变与结直肠癌化疗,急性表皮生长因子受体（Epidermal Growth Factor Rece
12、ptor，EGFR）位于细胞膜上，介导细胞迁移、黏附、增殖、分化和凋亡。 EGFR下游的信号转导通路主要有两条（如图）：一条是Ras/ Raf/ MEK/ ERK-MAPK 通路，而另一条是PI3K/ Akt/ mTOR通路2。 研究表明，在许多实体肿瘤中存在EGFR信号转导通路上的基因发生体细胞突变及表达异常，从而导致肿瘤细胞无限制的扩增和迁移。,药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践,针对EGFR所开发的分子靶向药物主要分两类: 1）小分子酪氨酸激酶抑制剂(TKI)， 如吉非替尼（也称为易瑞沙）和厄罗 替尼（也称为特罗凯)，抑制EGFR胞内区酪氨酸激酶活性； 2）单克隆抗体(mAb)，如
13、西妥昔（也称为爱必妥）和帕尼单抗（也称为维克替比)，与EGFR胞外区结合，阻断依赖于配体的EGFR活化。 EGFR突变，尤其是外显子19缺失突变者吉非替尼的有效率高达80以上； KRAS基因突变与肺癌患者的吉非替尼、厄罗替尼原发性耐药有关；使结直肠癌患者对抗EGFR抗体类药物如西妥昔单抗产生耐药； BRAF 基因V600E突变造成 EGFR靶向药物产生耐药性； PI3K亚单位上的外显子9和20突变的细胞会对药物拉帕替尼产生耐药性。,药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践,3. EGFR信号通路及通路上各靶标基因突变与结直肠癌化疗,4. 综合数学模型用于华法林的剂量分析,由于人口老龄化，全球房
14、颤发病率不断走高。美国的房颤患者人数达250万人，欧盟的患者人数达450万人，中国成人房颤发生率约455万，低强度抗凝有助于避免心脑血管终极事件； 华法林在临床上应用广泛，作为预防房颤病人栓塞并发症和心脏瓣膜置换术后的首选药物； 主要不良反应是出血，发生率介于10-24%之间，约1.2-7%的病人可发生严重而威胁生命的大出血； 华法林剂量可相差10-50倍，尤其是华法林起始剂量的使用非常困难，且面临极大的出血风险。,药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践,4. 综合数学模型用于华法林的剂量分析,第一阶段：基因型预测起始剂量,药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践,第二阶段：综合数学模型预测
15、起始剂量 VKORC1基因多态性-1639/3673 GA（-28%等位基因），体表面积（+11%每0.25平方米），CYP2C9*3 (-33%等位基因)，CYP2C9*2 (-19%等位基因），年龄（-7%每十年），目标国际标准化比率（+11%每0.5个单位增长量），胺碘酮的使用（-22%），吸烟（+10%），种族（-9%），当前血栓形成（+7%）。,4. 综合数学模型用于华法林的剂量分析,药物基因组学与个体化治疗的临床转化与实践,第三阶段：改进后的综合数学模型预测起始剂量 http:/www.WarfarinDosing.org,4. 综合数学模型用于华法林的剂量分析,药物基因组学与个体
16、化治疗的临床转化与实践,改革传统药物生产模式,截至2011年，价值约1570亿美元的药品将失去专利保护而面临巨大的仿制药竞争； 药厂可能因此遭受巨大损失； 专门针对小样本特定遗传背景人群、携带遗传标签、更高价位的“精密制导型”药物提升其科技附加值； 其额外收益将弥补传统“重磅炸弹级”药物专利失效带来的损失； 传统“重磅炸弹级”药物发展模式将逐渐消亡； 个体化“精密制导型”药物将成为来主流模式。,个体化治疗领域的技术革命,PCR-RFLP Pyrosequencing焦磷酸测序技术 高血压个体化用药基因芯片 AmpliChip CYP450基因芯片 DMET基因芯片 ADME基因芯片 GWAS芯片 Luminex X-Map平台 第二代测序技术 第三代测序技术,OATP1B1基因的T521C基因多态性是他汀类药物的主要不良反应横纹肌溶解的独立决定因子，对于预测和预防他汀类的肌毒性具有重要意义。,HLA-B*5701基因变异是引起抗生素氟氯西林所致肝损伤的重要原因，风险增加80-100倍,表.中南大学
