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在心血管領(lǐng)域，華法林、他汀類藥物和氯吡格雷在臨床研究中取得非常大的成功，然而，在真實(shí)世界中卻僅對(duì)10％的人群完全有效，90％以上的患者在受到副作用的困擾的同時(shí)卻不能獲得臨床益處。還有些藥物有效劑量的個(gè)體間差異竟達(dá)到10倍以上，這些藥物包括廣泛使用的雷米普利、阿司匹林、溶栓劑、阿昔單抗和氯吡格雷等。那么是什么原因?qū)е聜€(gè)體間藥物反應(yīng)的差異如此之大？在臨床中如何識(shí)別這些有差異的患者？如何為患者“量體裁衣”，通過個(gè)性化用藥決策提供最佳治療方案？
個(gè)體化用藥的起源
早在幾個(gè)世紀(jì)前，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人體對(duì)于包括藥物在內(nèi)的環(huán)境刺激，個(gè)體之間的反應(yīng)存在差別。
古希臘哲人畢達(dá)哥拉斯就已經(jīng)了解到蠶豆對(duì)某些人可能有毒性作用，會(huì)導(dǎo)致溶血性貧血。20世紀(jì)40年代發(fā)現(xiàn)的這種溶血性貧血的病因是蠶豆病、瘧疾等疾病引起的人體葡萄糖-6-磷酸脫氫酶編碼基因突變所致。
1957年，美國(guó)醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)雜志關(guān)于藥物反應(yīng)的一份報(bào)告指出：新的數(shù)據(jù)表明，基因特質(zhì)或酶的缺陷可能是超敏性和低敏性藥物反應(yīng)發(fā)生的根本原因。兩年多以后，弗里德里希?沃格爾提出“藥物遺傳學(xué)”的概念，闡述“個(gè)體基因遺傳因素對(duì)藥物反應(yīng)的影響“。
歐洲藥品管理局（EMA）將藥物遺傳學(xué)定義為“在細(xì)胞、組織、個(gè)體或人群水平，研究基因表達(dá)對(duì)疾病易感性及藥物反應(yīng)的變異”。藥物基因組學(xué)是藥物遺傳學(xué)的一個(gè)分支，其定義為“研究個(gè)體間DNA序列變化對(duì)藥物的不同反應(yīng)”。
三種藥物酶的遺傳學(xué)特點(diǎn)
在未來幾年內(nèi)，基因組學(xué)將以多種方式影響臨床實(shí)踐。然而，最重要的應(yīng)用之一，將是其通過個(gè)性化用藥決策為患者提供最佳治療方案。這里，我們將簡(jiǎn)要回顧當(dāng)前藥物基因組學(xué)在現(xiàn)代心血管內(nèi)科的應(yīng)用。在心血管治療領(lǐng)域，目前有多種藥物正在被研究與遺傳變異的相關(guān)性，但只有三種藥物有強(qiáng)有力的證據(jù)顯示依賴于藥物遺傳學(xué)。
1、華法林
心房顫動(dòng)（房顫）是一種常見的心律失常，可導(dǎo)致約15％的缺血性卒中。其主要致病危險(xiǎn)因素包括：之前卒中史或短暫性腦缺血發(fā)作（TIA）、左心功能不全、高血壓、年齡≥75歲和糖尿病。迄今為止，華法林是那些有缺血性卒中史、TIA或全身性栓塞疾?。ū徽J(rèn)為有短暫性腦缺血發(fā)作高風(fēng)險(xiǎn)）患者推薦的長(zhǎng)期抗凝治療藥物。在中等風(fēng)險(xiǎn)（充血性心力衰竭，高血壓，年齡≥75歲，糖尿病）或低風(fēng)險(xiǎn)人群中，分別推薦使用阿司匹林或華法林，或阿司匹林長(zhǎng)期治療。
華法林是一種維生素K拮抗劑，通過抑制維生素K依賴的凝血因子活化，預(yù)防凝血和血栓栓塞。50多年前，它最初是被用作理想的滅鼠藥。因此，約40年前，當(dāng)其應(yīng)用到人類治療之初曾飽受爭(zhēng)議。盡管如此，華法林仍是當(dāng)今最廣泛使用的抗凝劑之一。
華法林在肝臟經(jīng)細(xì)胞色素P450（CYP）代謝。不同形式的酶在不同地點(diǎn)催化華法林的代謝，這個(gè)過程被稱為立體選擇性代謝。
患者對(duì)華法林的藥物反應(yīng)差異極大，可以從無反應(yīng)（隨之而來的血栓栓塞）到發(fā)生出血。并且，其需求劑量差異可以相差多達(dá)十倍。此外，華法林是已知的與多種其他藥物和食物存在相互作用的藥物。出于上述原因，每位服用華法林的患者，需要頻繁地監(jiān)測(cè)其凝血功能并對(duì)用藥劑量進(jìn)行及時(shí)地調(diào)整。
關(guān)于最佳療法的預(yù)測(cè)，考慮到高頻的個(gè)體維生素K環(huán)氧化物還原酶復(fù)合體1（VKORC1）基因單體型，先給予10mg/日的兩個(gè)均勻負(fù)荷劑量，隨后西方血統(tǒng)患者給予5mg/日的維持劑量，亞洲血統(tǒng)患者給予2～3mg/日。關(guān)于最佳負(fù)荷劑量的辯論仍在繼續(xù)，這也取決于病人的年齡。之后通過監(jiān)測(cè)凝血酶原時(shí)間和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化比率（INR）調(diào)整每名患者的劑量。這些措施是通過外源性凝血途徑并估計(jì)血液凝塊的傾向。INR＜2被認(rèn)為與血栓栓塞相關(guān)，而INR＞4通常伴有出血的危險(xiǎn)。
華法林的靶點(diǎn)（維生素K環(huán)氧化物還原酶VCORK1）和其主要代謝途徑（CYP2C9）的多態(tài)性對(duì)于確定其正確劑量有很強(qiáng)的影響。
聯(lián)合了解多態(tài)性的基因型和臨床信息可以解釋華法林高達(dá)一半的個(gè)體間用藥劑量差異。事實(shí)上，最近的一項(xiàng)很有說服力的研究證實(shí)：與未考慮個(gè)體基因多態(tài)性的平行對(duì)照組相比，考慮CYP2C9 和 VCORK1基因多態(tài)性的算法可成功預(yù)測(cè)華法林劑量（INR值1個(gè)月時(shí)超出范圍的比例為31％比42％，3個(gè)月時(shí)為30％比42％；有效藥物濃度時(shí)間分別為69%和58％ 及71％和59％。
2、他汀類藥物
他汀類藥物是全球最廣泛的處方藥之一，用于缺血性心臟疾病的一級(jí)和二級(jí)預(yù)防來控制主要的心血管危險(xiǎn)因素之一，即血液中的膽固醇水平升高。他汀類藥物抑制3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A（HMG-輔酶A）還原酶從而導(dǎo)致肝細(xì)胞中膽固醇的合成減少，增加低密度脂蛋白受體（LDLR）的表達(dá)和膽固醇攝取，因而降低血漿膽固醇水平。其藥物作用效果及副作用發(fā)生率高度依賴于體內(nèi)具有主要降脂活性的一系列遺傳變量。
在他汀類治療的藥物遺傳研究中，載脂蛋白E（APOE）基因是被廣泛研究的基因之一。最近的全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）也證實(shí)，APOE基因位點(diǎn)與對(duì)瑞舒伐他汀的應(yīng)答相關(guān)。盡管這些研究已取得一些成果，有關(guān)不同APOE基因型和他汀類藥物的反應(yīng)之間的相關(guān)性仍有爭(zhēng)議，因?yàn)槠渌恍┭芯匡@示出相反的效果。
多項(xiàng)研究中也已報(bào)道驅(qū)動(dòng)，蛋白樣蛋白6（KIF6）的單核苷酸多態(tài)性（SNP）（rs20455； Trp719Arg，W719R）與強(qiáng)化普伐他汀或阿托伐他汀治療效果及心肌梗死相關(guān)。觀察的結(jié)果顯示，R變異型攜帶者的強(qiáng)化他汀治療獲益更大。 然而，這一發(fā)現(xiàn)未能在關(guān)于辛伐他汀或瑞舒伐他汀的心臟保護(hù)臨床研究（HPS）或JUPITER臨床研究中得到證實(shí)。
對(duì)于特定的基因表現(xiàn)型患者，他汀類藥物最嚴(yán)重的副作用（橫紋肌溶解）將增加。這些通常是發(fā)生在接受通過CYP3A4代謝的他汀類藥物（主要是阿托伐他汀、洛伐他?。┲委熁颊咧?，但在所有他汀類藥物治療中都可以觀察到。在與經(jīng)CYP3A4代謝途徑的藥物聯(lián)合應(yīng)用時(shí)，如他汀類聯(lián)合貝特類用于治療混合型高脂血癥的患者，橫紋肌溶解的發(fā)生率將顯著增加。提示其副作用與藥代動(dòng)力學(xué)的改變相關(guān)。
到目前為止，導(dǎo)致藥物低效率的候選基因的研究尚無定論。2008年，SEARCH協(xié)作組進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)研究（約300，000標(biāo)示點(diǎn)），納入了85例接受高劑量辛伐他汀且明確或出現(xiàn)早期肌病的患者，還有90例接受相同劑量的辛伐他?。?0 mg/天）但未出現(xiàn)副作用的患者。確定出一個(gè)與該肌病發(fā)生具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性的位于第12號(hào)染色體上SLCO1B1單核苷酸多態(tài)性（SNP）rs4363657。這一SNP與非同義SNP rs4149056（r（2）=0.97）改變，造成編碼的蛋白質(zhì)幾乎完整的連鎖不平衡，在Val174Ala位置將纈氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸彼?。另一個(gè)單核苷酸多態(tài)性證據(jù)來源于一項(xiàng)納入20000受試者的辛伐他汀40mg/日的臨床研究。該研究提供了一項(xiàng)強(qiáng)有力的證據(jù)，證實(shí)了SLCO1B1上至少一個(gè)變量的改變，影響了各種藥物介質(zhì)的陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)編碼多肽OATP1B1，從而顯著改變了辛伐他汀引起肌病的風(fēng)險(xiǎn)。
關(guān)于Val174Ala變異與他汀類藥物的副作用之間關(guān)聯(lián)的研究已得到重復(fù)。這些研究表明，根據(jù)他汀類藥物的不同，其個(gè)體間的療效似乎是可變和容易被調(diào)節(jié)的。因此，SLCO1B1突變可以用來識(shí)別個(gè)體對(duì)藥物的敏感性，對(duì)易感者應(yīng)避免使用高劑量辛伐他汀。
3、抗血小板治療：氯吡格雷、普拉格雷和替卡格雷
氯吡格雷和阿司匹林雙重抗血小板治療是接受經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（PCI）患者的金標(biāo)準(zhǔn)，也被用于非ST段抬高的急性冠脈綜合征患者預(yù)防復(fù)發(fā)性缺血事件（雙聯(lián)抗血小板治療）。氯吡格雷是一種噻吩吡啶類P2Y血小板二磷酸腺苷（ADP）受體抑制劑，通過抑制糖蛋白（GP）IIb / IIIa轉(zhuǎn)換為纖維蛋白原復(fù)合物，防止血小板脫顆粒。氯吡格雷攝入時(shí)為一種無活性的前體藥物，其在腸道的吸收受到ABCB1基因編碼的P-糖蛋白外排泵的限制。事實(shí)上，大多數(shù)前體藥物是經(jīng)過無處不在的酯酶代謝成無活性的代謝產(chǎn)物。少數(shù)生物活性物質(zhì)通過各種CYP亞型激活為活性代謝產(chǎn)物。這些活性代謝產(chǎn)物不可逆地拮抗ADP受體（編碼由P2RY12基因），反過來又滅活了參與血小板聚集的纖維蛋白原受體（GPIIb/IIIa受體編碼由ITGB3基因），以此抑制血小板聚集。
血小板對(duì)氯吡格雷的反應(yīng)是高度遺傳的，實(shí)際上，它是一種在藥物遺傳學(xué)上已有強(qiáng)有力的證據(jù)的藥物。個(gè)體間的變異強(qiáng)烈影響著氯吡格雷的藥效響應(yīng)。結(jié)合臨床變量，如肥胖、胰島素抵抗和冠脈事件的性質(zhì)，可能影響氯吡格雷治療的個(gè)體療效。此外，有越來越多的證據(jù)表明，氯吡格雷的療效可能會(huì)受到其藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響，如腸道吸收、在肝臟中的代謝活化。而這兩者都受遺傳多態(tài)性的影響。這種活性代謝物的生物轉(zhuǎn)化是由一個(gè)兩步的CYP系統(tǒng)依賴的氧化過程介導(dǎo)的。
CYP酶基因編碼存在多態(tài)性，一些研究已經(jīng)證實(shí)了等位基因特異性酶的功能水平。 這些基因的變異包括：基因缺失、重復(fù)和創(chuàng)建非活性物質(zhì)的有害突變。此外，氨基酸的插入也可能改變底物的特異性。內(nèi)含子突變可能改變剪接位點(diǎn)，拷貝數(shù)變異可能導(dǎo)致藥物代謝增加，使正常劑量治療無效。 參與氯吡格雷代謝的細(xì)胞色素CYP1A2、CYP2B6、CYP2C9、CYP2C19和CYP3A4/5，以及許多組假設(shè)的由于基因編碼突變而喪失功能的酶可能與氯吡格雷耐藥有關(guān)；然而，其中只有一部分得到了證實(shí)。特別是，多個(gè)研究已經(jīng)證實(shí)CYP2C19基因失去功能的變異和氯吡格雷療效相關(guān)。（等位基因片段* 2 創(chuàng)建的異常剪接位點(diǎn)相關(guān)性最強(qiáng)； * 3與等位基因片段* 2在藥物代謝障礙中起最主要的作用；* 4 和* 5在所有種族中所占的比例＜1％）。這些變異的結(jié)果造成氯吡格雷治療抵抗，導(dǎo)致患者死亡、心肌梗死或中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)增加，尤其是接受了PCI的患者。 近來發(fā)現(xiàn)的等位基因* 17的功能與氯吡格雷過敏治療的不良反應(yīng)發(fā)生率相關(guān)，雖然其可以發(fā)揮適度的療效。一些研究還表明，在健康受試者中，降低CYP2C9編碼基因變異的功能也可能發(fā)生藥效學(xué)應(yīng)答的減弱。
其他與氯吡格雷反應(yīng)相關(guān)基因變異分析發(fā)現(xiàn)，如ABCB1基因多態(tài)性（ATP結(jié)合盒，C亞家族成員1），編碼為腸道外排轉(zhuǎn)運(yùn)；參與氯吡格雷代謝的基因，如P2Y12受體和GPIa基因。但并未發(fā)現(xiàn)對(duì)氯吡格雷的生物療效有很強(qiáng)的影響力。
總之，在總數(shù)為73％氯吡格雷血小板反應(yīng)性問題中，遺傳學(xué)的解釋占18％。因此，從許多其他復(fù)雜的遺傳特質(zhì)，解開底層遺傳學(xué)的缺失，可能是建立基因測(cè)試應(yīng)用于臨床目的的關(guān)鍵步驟。
另一方面，如華法林、新合成的藥物可能避免這些問題。普拉格雷和替卡格雷就是較新的可以替代氯吡格雷的抗血小板藥物。它們的療效變異較少，局部缺血性事件發(fā)生也較少，這與其使用較少有關(guān)。然而，出血事件增多也與這些藥物的使用有關(guān)。藥物遺傳學(xué)的研究目前正在涉及這些藥物，到目前為止尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)性。
到目前為止，藥物基因組學(xué)一直是遺傳學(xué)最成功的分支。它可以協(xié)助確定某些復(fù)雜疾病，并已經(jīng)被臨床醫(yī)生用于最佳療法的決策。然而，這一研究領(lǐng)域依然十分活躍，可以預(yù)期其可取得進(jìn)一步進(jìn)展。
心血管疾病的高度復(fù)雜程度是其優(yōu)化治療方案和疾病監(jiān)控的主要障礙。對(duì)于所有疾病，個(gè)性化用藥的思想都是一個(gè)引人注目的挑戰(zhàn)。特別是，從不同的方面、不同的生物學(xué)領(lǐng)域著手將是至關(guān)重要的：（1）建立可用性和可及性的生物儲(chǔ)存庫，以收集DNA、RNA、細(xì)胞、組織和器官水平的個(gè)體多樣性數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分子水平的功能分析。這已經(jīng)成為一種治療多種癌癥的成功方法；（2）由贊助商向監(jiān)管機(jī)構(gòu)（美國(guó)FDA和EMA）志愿提交探索性數(shù)據(jù)（VXDS）；這些提交的有關(guān)標(biāo)記物數(shù)據(jù)（可能是或可能不是基因組特性）雖然并沒有任何監(jiān)管效果，但可以在贊助商和監(jiān)管機(jī)構(gòu)之間提供一個(gè)生物標(biāo)志物的科學(xué)交流平臺(tái)。
