药物基因组学发展和应用二长文慎入

药物转运体基因多态性

一、ABC转运体

二、SLC超家族

药物受体基因多态性

一、μ肾上腺素受体基因多态性

二、血管紧张素Ⅱ型受体

三、过氧化物酶体增殖物激活受体

四、μ阿片受体

五、磺脲类受体

六、维生素K环氧化物还原酶复合体1

药物基因组学临床应用的机遇与挑战

药物转运体的基因多态性

药物的生物利用度不仅取决于药物代谢酶的活性，在较大程度上也有赖于生物膜上转运体的活性。转运体分布在许多屏障组织如肠道、肝脏、血脑屏障、肾脏、胎盘、睾丸和淋巴细胞等的顶膜上，因此对血浆、组织液，甚至细胞内药物的分布都发挥着一定的作用。由于转运体的分布和功能表现出非常大的变异性，推测膜转运体基因的遗传变异可以解释一部分药物药代动力学和临床疗效上的个体差异。根据不断增加的转运体成员，人类基因命名委员会对转运体作了标准化命名，分为两大类：ATP-结合盒转运体（ATP-bindingcassettetransporters,ABC转运体）和溶质载体（solutecarrier,SLC）超家族。

一、ABC转运体

大部分外排性转运体属于ABC转运体超家族成员，可以影响多种细胞和组织内化合物的浓度。这些转运体在阻止外源性物质的侵入中发挥了主要的屏障作用。底物跨膜转运的能量来自ATP的水解和转运体中间物的磷酸化，使底物能够逆浓度梯度进行主动转运。人类ABC转运体共有49个成员，分为7个超家族(ABCA～ABCG)。ABC转运蛋白的核心结构通常由4个结构域组成，包括2个高度疏水的跨膜结构域（transmembranedomain,TMD）和2个核苷酸结合域（nucleotide-bindingdomain,NBD）。每一跨膜结构域一般由6个?螺旋构成，也存在由10个、17个、19个?螺旋组成的跨膜结构域。它们形成一个跨膜通道以实现底物分子的跨膜运输，同时还参与底物的识别过程。核苷酸结合域位于胞质，结合和水解ATP。

（一）ABCB1

编码ABCB1的基因位于染色体7q21.12，编码含有个氨基酸的多药耐药蛋白1(multidrugresistant1,MDR1)，在许多组织细胞中广泛表达。由于其结构中含有一个糖基，习惯上将其称为P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp)。P-gp是首个在人类组织中发现的ABC转运体,也是最为

重要的MDR介导因子.P-gp除了在肿瘤细胞有分布外，在人体正常组织肝脏、肾脏、肠道、胎盘、血脑屏障、血睾屏障以及淋巴细胞系和心脏内小动脉、毛细血管等部位都有分布。P－gp主要位于这些细胞的绒毛面的一侧（顶侧），利用ATP水解释放的能量，将作用底物从细胞内转运至细胞外。这种对药物的逆向转运功能使得P-gp在药物的吸收、分布、代谢和清除方面具有重要意义。P-gp的作用底物范围非常广泛，主要转运疏水性的阳离子化合物。

ABCB1上目前为止发现的SNP有数百个，最早对SNPs进行的系统研究发现第26外显子上的沉默突变CT与肠道P-gp的表达水平和地高辛的生物利用度的改变有相关性，TT突变纯合子携带者肠道P-gp的表达水平明显下降，地高辛血浆水平显著提高。随后的研究发现第21外显子GT/A的突变可以导致位氨基酸的改变，并且GT/A和CT存在连锁不平衡关系。CT的发生频率存在显著的种族差异，T等位基因的发生频率在非裔黑种人中为17％－27％，亚洲人中为41％～47％，白种人中为52％～57％。ABCB1基因变异的功能意义目前还存在争议，许多研究发现T的变异会引起功能丧失，而另一些研究则不这样认为。CT是如何影响P-gp表达的，目前机制还不是很清楚。

（二）ABCC2

ABCC2又名多药耐药相关蛋白2（multidrugresistance-associatedprotein2,MRP2）,或小管多种有机阴离子转运体（canalicularmultispecificorganicaniontransporter,cMOAT）,属于ABC转运体C亚家族中的一员。ABCC2主要分布于肝细胞的管腔（顶）膜和肾近端小管细胞的管腔膜侧，少部分位于肠道、胆囊上皮细胞、胚胎以及血脑屏障的内皮细胞等极性细胞的顶膜。ABCC2基因位于10q24，共有32个外显子,其编码产生的蛋白由个氨基酸组成，含有17个跨膜螺旋结构，构成了3个跨膜结构域。ABCC2主动转运阴离子药物结合物，如葡糖醛酸盐类、硫酸盐类和谷胱甘肽结合物类，另外也可转运许多非结合类物质，被认为是解毒路径的重要一部分，见表5-3。此外，ABCC2也有助于抗癌药物如顺铂、长春碱、喜树碱衍生物等的转运。最近推测认为ABCC2可能参与了霉酚酸和环孢素之间的相互作用。以前的研究发现常染色体隐性遗传疾病Dubin-Johnson综合征(DJS)与肝脏内ABCC2的缺失有关，引起高胆红素血症。研究发现DJS患者ABCC2基因上核苷酸的置换可以影响MRP2的表达或功能。除了能引起DJS的一些突变外，最近ABCC2基因上发现了许多不引起DJS的SNPs，在不同种族的正常人群中发现了40多个SNP。考虑到MRP2在排泄过程中的重要性，推测认为这些多态性有可能引起转运和排泄活性的个体差异。ABCC2最常见的基因多态性位点是5′端上游的?24CT，第10外显子的GA(VI)和第28外显子的沉默突变CT。其它非同义突变CT(AlaTrp)、CT(SerPhe)、GA(AlaThr)的发生频率比较低。其中CT在DJS患者中也有发现。由于突变位点CT、CT和GA位于ATP结合位点附近，其潜在的功能影响还未被证实。

（三）ABCG2

ABCG2,也就是所谓的BCRP（Breastcancer-relatedprotein,乳腺癌相关蛋白）或米托蒽醌耐药蛋白，是ABC转运体中G亚家族的一个成员。ABCG2基因位于4q22，编码生成个氨基酸的蛋白，分子量为72kDa。ABCG2含有一个ATP结合域和一个跨膜区域，被称为半个转运体。在人体正常组织中，ABCG2主要表达于胎盘、结肠、小肠和肝脏。

ABCG2基因上报道的序列变异目前有80多个，对8个影响BCRP转运活性的非同义突变研究的比较多，其中5个是导致功能失活的：TC(PheSer)不在膜上，使BCRP表达降低；TC(SerPro)和GA(SetAsn)位于蛋白的胞内域；CT(GlnX)和GT(GluX)导致编码提前终止，产生无活性的蛋白。另外两个突变位点34GA(Val12Met)和CA(GlnLys)表现为蛋白功能的下降。34GA影响到BCRP蛋白在Lewis肺癌细胞血浆侧膜上的定位，而CA与BCRP蛋白表达降低、ATP酶活性下降有关。CA突变等位基因的发生频率存在种族差异，在亚洲人中的发生频率是35％，考虑到其突变的高发生率，以及BCRP的组织分布和亚细胞内定位，有助于一定程度上解释基因变异对于核苷衍生物分布的影响。最后，TC(PheLeu)变异对转运蛋白活性的影响表现为中等程度，其表现为不能转运抗癌药物甲氨蝶呤，但能够介导内源性底物血卟啉的泵出，由此也证明基因变异的影响也具有底物特异性和选择性。

二、SLC超家族

SLC超家族的大部分成员为摄取性转运体（uptaketransporters）,有助于化合物进入细胞内，尤其是营养物质和维生素；也有助于内源性物质如葡萄糖和其它小分子碳水化合物、氨基酸、短肽和核苷酸的摄取及胆汁酸的重吸收。SLC转运体本身不能水解ATP提供能量，其转运的驱动力来自原发性主动转运系统产生的电化学梯度，而进行继发性或三次主动转运；或在细胞膜内外的底物浓度差或电位差的驱动下，介导底物的易化扩散。

（一）有机阴离子转运肽

有机阴离子转运肽（organicanion-transportingpolypeptides，OATPs）是SLC21的基因产物。OATP1A2是第一个被报道人类OATP家族成员，随后又发现了OATP1B1，现在人类OATP家族已经发现有11个成员，其中10个OATPs和一个前列腺素转运体OATP2A1(PGT)。这些OATPs广泛分布在与药物吸收和处置密切相关的器官组织，如肝脏、肾脏、小肠、脑和胎盘。由于广泛的组织分布及底物的选择性，可使多种药物吸收和处置的多个环节上发生相互作用。OATPs可转运的底物种类非常广泛，OATP1A2可转运许多有机阴离子，包括胆盐、结合型和非结合型甾体激素、甲状腺激素，甚至一些小分子的阳离子如N–甲基-奎尼丁。另外许多药物，如非索非那定、δ啡肽II也被鉴定为OATP2的底物。OATP1B1在转运内源性胆盐、激素和胆红素上和OATP1A2有重叠，此外OATP1B1还能转运许多种类不同的药物，包括HMG-CoA还原酶抑制剂普伐他汀、匹伐他汀、罗苏伐他汀、阿托伐他汀，抗生素类利福平等。OATP1B3和OATP1B1的氨基酸序列有80％的同源性，底物范围也比较相似，此外，OATP1B3还可转运抗肿瘤药物甲氨蝶呤和紫杉醇。OATP1B1是一个高度变异基因，其产物主要表达于肝细胞基底膜上。人群中已发现其44个突变位点，其中17个为外显子非同义突变，4个为同义突变，20个位于内含子，其余3个位于基因启动子区。非同义突变中有7个为高频变异，在不同人群中它们的频率具有较大的差异。AG(AsnAsp)和TC(ValAla)在非裔美国人中的频率分别为74％和1％，亚洲人为63％和16％，高加索人为40％和14％；AG和TC分别被命名为OATP1B1*1b（G/T）和OATP1B1*5(A/C)突变，两种突变合称OATP1B1*15(G/C)，野生型的则称OATP1B1*1a(A/T)。AG(AsnSer)仅在亚洲人中有发现，频率为3.8％；CA(ProThr)和AC(LeuPhe)则仅在高加索人中有报道，频率分别为8％和9％；1GC(GlyAla)和AG(GluGly)则只在非裔美国人中有报道，频率分别为9％和34％。细胞水平和相关的临床研究显示，AG，TC，1GC和AG等突变不同程度地降低了OATP1B1的转运活性。体内研究证实，OATP1B1的基因突变可影响多种药物的体内处置和排泄，普伐他汀非肾清除率在OATP1B1*5和*15突变个体中较OATP1B1*1a野生型纯合子个体明显下降，而*1b等位基因则可加快该药物的分布和代谢。除普法他汀外，这两个多态基因位点对罗苏伐他汀、匹伐他汀、辛伐他汀药动学也有类似的影响，而且相关研究提示，它们还可能是临床他汀类药物治疗中相关横纹肌溶解不良反应易感性的遗传因素。

在肝脏组织表达的OATPs中，除了OATP1B1外还有OATP2B1和OATP1B3。目前对后两者参与药物转运情况研究相对较少。已有报道表明OATP2B1外显子区具有高频多态变异CT(PheSer)及CT(ThrIle)。CT在日本人中的发生频率是30.9％，与雌酮-3-硫酸盐转运Vmax的降低有相关性。在高加索人群中发现了OATP1B3的3个非同义突变：TG(SerAla)，GA(MetIle)、GT(GlyCys)，频率分别为78％、71％和2％。比较它们的功能时发现，携带G和A等位基因的OATP2B1具有相同的磺溴酞钠与胆汁酸的转运能力，而T突变则使之完全丧失磺溴酞钠的转运活性。值得







































白癜风医院杭州哪家好
寻常型白癜风

转载请注明：http://www.objgw.com/jbwh/7584.html