个体化肿瘤化学治疗设计.pdf

癌症个体化治疗的药理遗传学癌症个体化治疗的药理遗传学Thomas Efferth*, Manfred VolmThomas Efferth*, Manfred VolmGerman Cancer Research Center, M070, Im Neuenheimer Feld 282, 69120 Heidelberg, GermanyGerman Cancer Research Center, M070, Im Neuenheimer Feld 282, 69120 Heidelberg, Germany摘要： 相同剂量的药物可以在人群中产生异质性很大疗效及毒性反应遗传因子在药效和毒性反应中有重大的决定性作用， 药物遗传学的重点在于通过遗传检测预测肿瘤和正常组织对标准治疗的反应， 从而为每个病人个体化治疗选择合适的药物及合适的剂量本综述中，我们探讨了基因中单核苷酸多态性的关联，它们的基因产物作用于上游实际药物靶点， 更确切地说是药物转运及药物代谢第一相和第二相的酶， 或者是下游的凋亡基因和炎症趋化因子相关基因的单核苷酸多态性是编码与抗癌药物相互作用的蛋白质， 通常认为包括 DNA 生物合成代谢酶，DNA 修复酶和有丝分裂纺锤体蛋白。

单核苷酸多态性基因型是支持预测药物疗效和毒性的重要概念 作为癌症化疗的效应，包括正常组织药物相关毒性是多因素相关的， 先进的办法，如全基因组关联分析和药物结合途径识别比单基因的基因型有更高的预测能力 在临床常规诊断中应用药物遗传学，给医师以基因型为基础的治疗决策建议和风险评估是一个未来的挑战1. 概念：合适的病人的正确药物1.1 药物遗传学和人类基因组从所周知， 我们在临床中可以看到相同剂量的药物可以在人群的疗效及毒性反应上有很大的异质性(Evans Fagerlund Sargent et al., 2001)这些个体差异不能用某些因素来完美解释，如肝功肾功、病人年龄与合并症，生活方式或复方给药与病人依从性 因此基因成了决定药物疗效和毒性的重要因素药物遗传学的目的是鉴定这些遗传因素2001 年出版(Lander et al., 2001; Venter et al., 2001)的人类基因组草图显示了基因的巨大变异最近一份高度精确的只有少量未知片断和1/100000 误差的基因组序列发表了(International Human Genome Consortium,2004)在基因组草图时估计的 DNA 编码区域是 30000 到 40000，现在基因的数目已下降至 20000 到 25000 蛋白质编码基因， 这个基因的数目可以充当未来几年caiwj2001 tell me any thing about it药物遗传学研究的基础。

可以预料的是药物靶点将戏剧性的增多药物遗传学这个术语在 20 世纪 50 年代出现， 因为药物和异生物质两者的本质和疗效有了明确的遗传学依据(Vogel, 1959)在这些最初的研究中人们认识抗疟药和某些食物(大豆)能使 G6PD 缺乏的病人出来溶血危象G6PD 缺乏是世界范围内最常见的酶病估计有 4 亿人发病虽然单纯 G6PD 基因修饰是最常见的酶活性减低的原因(超过 140 个不同变种)， 也发现了一些其他罕见的修饰如剪接位点变异(Beutler Efferth et al., 2004a)药物遗传学的重点通过常规应用基因检测和早期获最检测标本对病人及肿瘤进行遗传分析以预测药物疗效和毒性， 可以用肿瘤活检标本或外周血对每个病人个体按精确的辅助标志筛查试验选择最合适的药物给予最合适的剂量进行个体化治疗， 这是人们对药物遗传学生物标志物所寄予的巨大希望人们希望按某特定治疗的有效率对病人个体进行分类医药工业迫切期望按病人个体化的药物和剂量 (Kirkwood Staunton et al.,2001; Volm et al., 2002a, 2002b,2004; Ferrando Verrills Suter etal., 2004)。

代谢修饰技术(代谢组学)可能有助于研究在病人和肿瘤中抗癌药物的代谢途径作用(Schmidt, 2004)借助代谢组学技术，一系列的小分子代谢产物作为生理学和病理学状态的示踪剂加以测量 通过这些方法获得的大量数据可能用于建立分子相互作用和基因调节网络，这可以预测药物疗效(Vadigepalliet al., 2003: Pommier et al., 2004)这种用于治疗前标志筛选的未来“组学” 技术可能有助于确定最大耐受和最有效的治疗方案，按肿瘤和患者的个体基因指纹选择最合适的剂量及给药时序2. 基因修饰的方式多态性是DNA序列最常见的变异，从而导致编码基因的活性下降，但在某些个例中可以导致活性增强(Evans Botstein Carlson et al.,2003)50000到250000单核苷酸多态性位于编码基因中或位于其周围(Risch, 2001)很多单核苷酸多态性不影响表现型修饰， 只是为某些单倍体做了标志它们因此可能成为重要的基因标志微卫星序列(或串联重复)是长度在0.1至10KB的重复基因序列的多重拷贝微卫星序列持续重复最多4个核苷酸的小片段(Danesi et al., 2001)。

等位基因是基因的候选形式 配子单倍体是基因位点等位基因的总和如果不同基因位点的等位基因是非随机相联的，就称为“连锁不平衡”单倍体和连锁不平衡图用于解释如癌症在内的疾病的药物反应表现型(Nagasu bramanian etal., 2003)caiwj2001 tell me any thing about it与多态性相比，导致编码基因产物活性减弱的变异是少见的(A转换形成 DPYD*2A 等位基因(IVS14+1G>A) 这种多态性是最多见的这个变异导致外显子 14 跳跃，并形成在 0.9%的高加索人群中的无活性蛋白(Raida et al.,2001; van Kuilenburg et al., 2001)杂合子病人的酶活性下降，从而导致5-Fu 相关毒性增加，这个结果在部分研究中出现，但不是所有研究结果都是一致的(Wei et al., 1996; Yamaguchi et al., 2001)DPYD 基因型变异因为其他与 5-Fu 毒性有关的假阴性机制而使结论受到限制(Collie-Duguid et al.,2000; van Kuilenburg et al., 2002a, 2002b; Van Kuilenburg, 2004; Zhu etal., 2004)。

3.3.1.5 胞嘧啶核苷脱氨酶(CDA)Schro ¨der et al. (1998)报导了在未治疗的急性单核细胞白血病(AML)中胞嘧啶核苷脱氨酶的中等活性，比难治的AML 株活性低而且 CR 病例明显低于经诱导化疗后抗拒的病例9 例难治性 AML患者的 cDNA 序列分析，3 例患者显示了变异不相容性Yue et al. (2003) 在人类胞嘧啶核苷脱氨酶基因中发现了 3 个已知的(A79C, G208A, T435C) 和 1 个新的 SNP(A70T)，标本来源于 52 例白血病/淋巴瘤和 169 例对照血样70T 多态性分别降低了胞啶和阿糖胞苷的底物活性3.2.2DNA 修复机制由于 DNA 修复酶的作用是矫正由抗癌药物所致的损伤， 并假设 DNA 修复基因的多态性会影响治疗结果 人类细胞内有 5 种主要的 DNA 修复途径，全部与抗癌药物抵抗有关1.直接移除基因损伤，通过 O6-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶(MGMT)，导致对氮烯唑胺、替莫唑胺、亚硝基脲氮芥、链佐霉素的耐药(Belanich et al., 1996; Glassner et al., 1999; Gersson, 2002;Middelton Ochs et al.,1999; Panasci et al., 2001)。

3.核苷酸切除修复是顺铂和苯丁酸氮芥耐药的主要原因 (Reed, 1998;Panasci et al., 2001, Rosell et al., 2002).4. DNA 错配修复与顺铂、阿霉素、足叶乙甙、6 -巯基嘌呤、6 -硫代鸟嘌呤、马利兰、甲基苄肼和替莫唑胺耐药有关(Drummond et al., 1996; Finket al., 1996, 1998; de las Alas et al., 1997; Vaisman et al., 2002)5.双链断裂修复：同源重组导致氮芥耐药，非同源末端连接致使苯丁酸氮芥耐药(Panasci et al., 2002)3.3.2.1 O6-甲基鸟嘌呤-DNA 甲基转移酶(MGMT)抗癌药物能在 O6位上烷化鸟嘌呤，导致 GC 转换突变成 AT因此，MGMT 蛋白 2 区，作为这个基因的修复蛋白， 将鸟嘌呤的 O6 位转换成这个蛋白的 145 位半胱氨酸这个影响使酶活性不正常，因为蛋白 O6烷基化成为 C145 的灭活方式是不可逆的(“自杀酶” Mitra Kaina et al., 2004).用非烷化 MGMT 的晶体结构，建立由 SNP 编码的变异蛋白分子模型(Schwarzl et al., in press)。

大部分变异定位在 DNA 结合区(A121E,A121T, G132R,和 N123V)或有活性的 C145(I143V and G160R)附近此外 L84F 变异可能影响 Zn2+的结合W65C 是不稳定的存在 15%日本人群(Imai et al., 1995)中的 G160R 多态性，比野生型等位基因被 O6-苄基鸟嘌呤灭活明显地减少(Edara et al., 1996)，提示存在着 O6-苄基鸟嘌呤耐药的病人亚人群随后在美国有一个对健康个体的研究表明这个SNP 在无癌症人群中的比例是 1.6% (Wu et al., 1999)这个结果指出病例人种来源对治疗感兴趣基因存在与否的重要性Ma et al. (2003)证实 2 个新的 SNP，分别位于外显子 3(L53L and L84F)和 外显子caiwj2001 tell me any thing about it5(I143V/K178R)，不降低 MGMT 的 DNA 修复活性在黑素瘤病人中这些SNP 与临床疗效的并没有显著相关3.3.2.2 X 线修复交叉互补组 1(XRCC1).X 线修复交叉互补组 1与 DNA 连接酶相互作用，与 DNA 多聚酶 B 和多 ADP-核糖聚合酶形成复合物，参与碱基切除修复，修复氧化的 DNA 损伤，烷化剂的非大分子加合物。

晚期结直肠癌携带至少 1 个谷氨酰胺的 R399Q SNP 变异等位基因有 5.2 折叠，对奥沙利铂/5Fu 无反应的危险增加(Stoehlmacher et al., 2001)Stoehlmacher et al. (2001)对 61 例病人进行XRCC1 基因密码子 399 多态性位点进行基因分型研究发现了位于 10 号外显子的R399Q 的多态性，在 11 例有效的病例中，有 8 例(73%)是 RR 基因型，3 例(27%)是杂合子(RQ)；在 10 例进展的病例中，3 例(30%)是 变异基因型而 5 例(50%)是杂合子；稳定的病例中，15 例(38%)是 R 等位基因的纯合子，23 例(58%)是杂合子，2 例(4%)是 Q 等位基因的纯合子103 例Ⅲ期(54%)和Ⅳ期(46%)非小细胞肺癌用以铂类为基础的化疗方案，XRCC1 变异等位基因与短的总生存相关(Gurubhagavatula etal., 2004)XRCC1399 密码子的 RR 表现型与放疗导致的皮下纤维变性危险性增高相关(Andreassen et al., 2003)3.3.2.3 切除修。