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癲癇的藥物基因組學(xué)研究進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間:2020-01-08 19:00:00來(lái)源:

摘要:


癲癇患者對(duì)抗癲癇治療藥物的反應(yīng)性存在顯著的個(gè)體差異,遺傳因素是導(dǎo)致這種差異的首要原因。癲癇遺傳學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)方面的最新進(jìn)展開(kāi)啟了癲癇個(gè)體化治療的新紀(jì)元,新的治療方式著眼于每一位患者及其特定的癲癇類型??拱d癇藥物反應(yīng)的差異可能是由一系列基因變異引起的,包括影響藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)的基因,以及癲癇的致病基因。單從藥物遺傳學(xué)的角度來(lái)看,癲癇相關(guān)的遺傳學(xué)證據(jù)很少,目前許多發(fā)現(xiàn)的證據(jù)不足,尚需要進(jìn)一步驗(yàn)證,例如相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)體基因和抗癲癇藥物靶點(diǎn)的變異等。隨著基因測(cè)序和大規(guī)模合作項(xiàng)目的推進(jìn),相關(guān)遺傳學(xué)證據(jù)可能會(huì)迅速擴(kuò)展。精準(zhǔn)藥物治療目前是受到廣泛關(guān)注的新領(lǐng)域,通過(guò)針對(duì)每個(gè)癲癇患者特定的生物學(xué)機(jī)制,可以顯著提高癲癇治療的有效性和安全性。本文重點(diǎn)關(guān)注目前較為明確的抗癲癇藥物的遺傳學(xué)研究進(jìn)展。



一、引言

從控制癲癇發(fā)作和藥物不良反應(yīng)(ADRs)方面來(lái)說(shuō),抗癲癇藥物(antiepileptic drugs, AEDs)的反應(yīng)性存在顯著的個(gè)體差異。此外,由于癲癇存在多種不同的綜合征和發(fā)作類型,抗癲癇藥物治療的反應(yīng)性非常復(fù)雜,其中大多數(shù)生物學(xué)特性尚未闡明。癲癇治療的響應(yīng)率似乎與癲癇綜合征、潛在發(fā)病原因和其他因素有關(guān)。由于癲癇患者廣泛的表型譜和不同的病因,使得抗癲癇藥物的選擇具有挑戰(zhàn)性且依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn),臨床尚缺乏針對(duì)單個(gè)患者選擇最有效藥物和最佳劑量的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。此外,有些抗癲癇藥物的嚴(yán)重不良反應(yīng)甚至?xí)<吧?duì)809名患者的橫斷面調(diào)查結(jié)果顯示,36.5%的患者發(fā)生過(guò)一種或多種藥物不良反應(yīng)。這些事件與抗癲癇藥物的數(shù)量無(wú)關(guān),而與個(gè)人易感性、特定的藥物類型和醫(yī)生的技能有關(guān)。已有證據(jù)表明,遺傳因素是導(dǎo)致這種個(gè)體差異的原因之一。


癲癇遺傳學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)方面的最新進(jìn)展開(kāi)啟了癲癇個(gè)體化治療的新紀(jì)元,新的治療方式著眼于每一位患者及其特定的癲癇類型。通過(guò)對(duì)可能預(yù)測(cè)藥物療效和不良反應(yīng)的基因變異進(jìn)行檢測(cè),有望改善癲癇治療的有效性和安全性,并能為每個(gè)患者選擇最佳的藥物。隨著對(duì)癲癇生物學(xué)認(rèn)識(shí)的增加,可能會(huì)有藥物被重新用于癲癇治療,還可能發(fā)現(xiàn)新的療法。此外,在某些情況下,癲癇的發(fā)病原因與對(duì)AEDs的反應(yīng)譜相關(guān)。關(guān)于癲癇的藥物基因組學(xué),我們目前所掌握的知識(shí)還不夠全面,分類也不夠完善。


根據(jù)生物學(xué)機(jī)制可以將影響AEDs反應(yīng)性的影響因素分為影響藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)的基因,以及癲癇的致病基因。遺傳變異會(huì)通過(guò)多種效應(yīng)影響對(duì)AEDs的反應(yīng),包括藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué),例如編碼藥物代謝酶的基因多態(tài)性或預(yù)測(cè)的AED靶標(biāo)如受體或離子通道,以及“癲癇基因”突變;或是通過(guò)修飾參與AEDs耐藥或ADR發(fā)病機(jī)理的酶和其他分子的表達(dá)。



二、藥物基因組學(xué)的相關(guān)證據(jù)


抗癲癇藥物的代謝主要是由細(xì)胞色素P450(CYP)家族介導(dǎo)的。一些CYPs具有基因多態(tài)性,編碼的酶的活性不同,進(jìn)而可能影響AED的血藥濃度,或者改變藥物代謝途徑的通量,導(dǎo)致藥物不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)增加。已有證據(jù)表明,CYP2C9CYP2C19基因多態(tài)性在抗癲癇藥物代謝中的作用。不同個(gè)體的基因多態(tài)性會(huì)導(dǎo)致AED血藥濃度的顯著差異。苯妥因在體內(nèi)90%由CYP2C9代謝成4-羥苯妥因而失活,CYP2C9基因多態(tài)性是苯妥英代謝速率的重要決定因素。與CYP2C9*1 rs1057910(A)個(gè)體相比,攜帶CYP2C9*2(rs1799853)和CYP2C9*3(rs1057910(C))等位基因的個(gè)體的酶活性降低,苯妥英代謝速度減慢,發(fā)生濃度依賴性神經(jīng)毒性的風(fēng)險(xiǎn)增加。根據(jù)一系列癲癇患者研究報(bào)道,每攜帶一個(gè)CYP2C9*3等位基因苯妥因的最大劑量應(yīng)減少約50 mg。臺(tái)灣地區(qū)針對(duì)苯妥英相關(guān)嚴(yán)重皮膚不良反應(yīng)的全基因組關(guān)聯(lián)分析結(jié)果顯示,rs1057910(CYP2C9*3)與苯妥英相關(guān)嚴(yán)重皮膚不良反應(yīng)密切相關(guān),其相關(guān)機(jī)制尚未闡明。盡管已有上述證據(jù),目前臨床苯妥因治療前進(jìn)行CYP2C9基因多態(tài)性檢測(cè)并不是常規(guī)推薦,標(biāo)準(zhǔn)方案是監(jiān)測(cè)不良反應(yīng)相關(guān)的臨床表現(xiàn)和血藥濃度。


影響其他抗癲癇藥物代謝的遺傳學(xué)研究尚在進(jìn)行中。例如,CYP2C19基因型與氧異安定(clobazam)和N-去甲基氯氮嗪(N-氧異安定)的藥代動(dòng)力學(xué)之間的相關(guān)性。N-氧異安定是一種具有藥理活性的代謝產(chǎn)物,其血清濃度高于氧異安定。CYP2C19基因多態(tài)性與發(fā)揮療效的N-氧異安定的血藥濃度有關(guān),提示其基因劑量效應(yīng)。相關(guān)研究目前主要在亞洲人群中進(jìn)行,沒(méi)有得到更廣泛的應(yīng)用。苯巴比妥的耐受性存在種族差異,影響苯巴比妥代謝的遺傳因素主要與CYP2C19的多態(tài)性有關(guān),然而,與臨床觀察和血藥濃度監(jiān)測(cè)相比,基因分型對(duì)于苯巴比妥臨床有效性的改善尚缺乏相關(guān)證據(jù)。



三、癲癇致病基因的相關(guān)證據(jù)


“精確醫(yī)學(xué)”是根據(jù)每個(gè)人的基因、環(huán)境和生活方式的個(gè)體差異進(jìn)行疾病治療和預(yù)防的方法。這種方法結(jié)合了對(duì)潛在遺傳病因?qū)W的識(shí)別,可以進(jìn)行個(gè)性化的治療選擇或推動(dòng)藥物的重新利用。隨著癲癇病因的研究進(jìn)展,以及基因檢測(cè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,“精準(zhǔn)醫(yī)療”已逐漸應(yīng)用于臨床實(shí)踐中。在癲癇治療中,如果特定的基因突變導(dǎo)致控制腦部興奮性的生理系統(tǒng)發(fā)生功能性改變,那么合理的治療策略可能是逆轉(zhuǎn)或規(guī)避功能障礙。但是,由于多種混雜因素的影響,這種方法可能并不總是成功的。目前精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的靶向治療的首要條件是鑒定潛在的致病性遺傳改變,明確生理系統(tǒng)的功能性改變是由遺傳突變導(dǎo)致的,并評(píng)估預(yù)期能夠逆轉(zhuǎn)或抑制功能性改變的治療效果。


精確醫(yī)學(xué)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例是GLUT-1缺乏癥的治療,GLUT-1缺乏癥是由SLC2A1基因突變導(dǎo)致的遺傳代謝性腦病,該基因編碼I型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT-1),導(dǎo)致跨血腦屏障的葡萄糖運(yùn)輸受損。GLUT-1缺乏癥表現(xiàn)出廣泛的表型多向性,包括智力障礙、運(yùn)動(dòng)障礙和耐藥性癲癇,AED通常無(wú)法控制癲癇發(fā)作。GLUT-1缺乏癥的標(biāo)準(zhǔn)療法是生酮飲食,它能為大腦的新陳代謝提供替代能量,從而治療神經(jīng)性低血糖的癥狀。GLUT-1缺乏癥的早期診斷和生酮飲食治療對(duì)于大腦營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)和控制癲癇發(fā)作至關(guān)重要,盡管對(duì)神經(jīng)發(fā)育的益處尚存在爭(zhēng)議。我們面臨的挑戰(zhàn)是在多種表型存在的情況下,如何考慮到GLUT-1缺乏癥,目前癲癇的遺傳學(xué)診斷都存在這個(gè)問(wèn)題,通過(guò)基因組合(gene panels)測(cè)序或更廣泛的外顯子組(exome)或基因組(genome)測(cè)序可以幫助解決這一問(wèn)題。


吡哆醇(維生素B6)依賴性癲癇?。?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; background-image: initial; background-position: initial; background-size: initial; background-repeat: initial; background-attachment: initial; background-origin: initial; background-clip: initial;">pyridoxine dependent epilepsy, PDE)是由ALDH7A1基因的雙等位基因突變引起的。維生素B6是谷氨酸脫羧酶的輔酶,中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸是在谷氨酸脫羧酶的作用下由谷氨酸脫羧而生成,當(dāng)維生素B6缺乏時(shí),酶活性降低,使γ-氨基丁酸合成減少,引起癲癇發(fā)作。PDE是一種常染色體隱性遺傳病,也是一種少見(jiàn)的可治療的先天代謝異常性疾病。本病的典型表現(xiàn)為新生兒期和嬰兒早期即出現(xiàn)難以控制的驚厥發(fā)作,常出現(xiàn)癲癇持續(xù)狀態(tài),各種抗癲癇藥物均不能控制發(fā)作。ALDH7A1基因分析可用于產(chǎn)前診斷PDE,高劑量維生素B6(吡哆醇)治療反應(yīng)好。此外,B6-反應(yīng)性癲癇發(fā)作也可能是由于吡哆醇5’-磷酸氧化酶(PNPO)基因突變引起的,在某些情況下,用吡哆醛5-磷酸治療可能更好。



四、藥物不良反應(yīng)的相關(guān)證據(jù)


基因多態(tài)性與AEDs的不良反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān),尤其是人白細(xì)胞抗原(HLA)等位基因與特定的藥物不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。中國(guó)漢族人群的研究證實(shí),卡馬西平引起的史蒂文斯-約翰遜綜合征(Stevens-Johnson syndrome, SJS)與HLA-B*15:02等位基因存在強(qiáng)關(guān)聯(lián)。高加索人群中HLA-B*15:02等位基因的頻率非常低,而漢族和其他南亞種族群體(包括來(lái)自泰國(guó)、馬來(lái)西亞、越南和其他南亞國(guó)家的人)的HLA-B*15:02等位基因的頻率則很高。HLA-B *15:02相關(guān)的史蒂文斯-約翰遜綜合征和中毒性表皮壞死松解癥(toxic epidermal necrolysis, TEN)通常只發(fā)生在特定人群中。臺(tái)灣地區(qū)的一項(xiàng)研究表明,在開(kāi)始卡馬西平治療前對(duì)患者進(jìn)行HLA-B *15:02等位基因篩查,并禁止攜帶HLA-B*15:02的患者使用卡馬西平,能夠降低漢族人卡馬西平誘發(fā)的SJS/TEN的發(fā)生率。FDA藥品標(biāo)簽和相關(guān)指南建議,在開(kāi)始卡馬西平治療之前,應(yīng)對(duì)漢族和其他南亞族裔患者的HLA-B *15:02進(jìn)行基因分型,并盡可能避免在該等位基因的攜帶者中使用卡馬西平。HLA-B *15:02等位基因還與使用其他芳香族AEDs包括苯妥英、奧卡西平和拉莫三嗪治療所致的SJS/TEN的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。此外,在歐洲人和日本人中,HLA-A*31:01與卡馬西平引起的超敏反應(yīng)(從斑丘疹到嚴(yán)重的水皰反應(yīng))風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。最新的經(jīng)濟(jì)學(xué)模型表明,為減少癲癇患者服用卡馬西平導(dǎo)致的皮膚不良反應(yīng)的發(fā)生率,常規(guī)進(jìn)行HLA-A*31:01檢測(cè)是一種高效的衛(wèi)生資源利用方式。


相關(guān)研究證實(shí),線粒體DNA聚合酶γ(POLG)基因突變引起的遺傳性神經(jīng)代謝綜合征患者接受丙戊酸(VPA)治療時(shí)誘發(fā)急性肝衰竭和造成死亡的風(fēng)險(xiǎn)增加,導(dǎo)致VPA不良反應(yīng)的POLG基因突變主要為A467T和W748S。FDA藥品說(shuō)明書提出,已知有POLG突變所致線粒體疾病的患者和臨床懷疑有線粒體疾病的兩歲以下兒童禁用VPA。此外,在部分接受VPA治療的患者中觀察到嚴(yán)重的高氨血癥,表現(xiàn)為沒(méi)有肝功能衰竭的情況下,出現(xiàn)肝性腦病的癥狀如嘔吐、共濟(jì)失調(diào)、行為改變、昏睡、嗜睡或在極端情況下出現(xiàn)昏迷。VPA誘發(fā)腦病的確切機(jī)制尚未闡明。一項(xiàng)前瞻性多中心研究發(fā)現(xiàn),即使血清VPA水平在規(guī)定的治療范圍內(nèi),氨甲酰磷酸合成酶1(CPS1)基因的T1405多態(tài)性是發(fā)生高氨血癥的重要危險(xiǎn)因素。非酒精性脂肪肝是VPA治療誘發(fā)的另一種不良反應(yīng),這種慢性肝病與血清中γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶(γ-GT)水平升高有關(guān)。日本的一項(xiàng)回顧性研究表明,超氧化物歧化酶2(SOD2)基因的Val16Ala多態(tài)性編碼一種在線粒體活性氧解毒中具有關(guān)鍵作用的抗氧化酶,對(duì)VPA暴露與γ-GT之間的關(guān)系有影響,這是通過(guò)使用群體藥代動(dòng)力學(xué)-藥效學(xué)建模方法確定的。


體重增加是VPA的常見(jiàn)不良反應(yīng),這與漢族癲癇患者的瘦素受體(LEPR)和錨蛋白重復(fù)激酶結(jié)構(gòu)域包含1(ANKK1)基因多態(tài)性相關(guān)。盡管目前尚不清楚VPA相關(guān)不良反應(yīng)的機(jī)制,但有證據(jù)表明其代謝模式與藥物不良反應(yīng)的發(fā)病機(jī)理有關(guān)。Budi等人發(fā)現(xiàn)CYP2C9多態(tài)性指導(dǎo)的治療能夠顯著減少丙戊酸的誤用。通過(guò)CYP2C9檢測(cè)給予相應(yīng)治療劑量的兒童組(n = 52)的毒性反應(yīng)特別是高氨血癥減輕。這些發(fā)現(xiàn)還需要進(jìn)一步研究證實(shí)。其他與藥物不良反應(yīng)相關(guān)的遺傳學(xué)研究請(qǐng)參考癲癇遺傳協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)庫(kù)(epiGAD; http://www.epigad.org/)。



五、小結(jié)


癲癇基因檢測(cè)的最新進(jìn)展體現(xiàn)在,遺傳因素是影響癲癇藥物療效和藥物不良反應(yīng)的核心。遺傳學(xué)檢測(cè)尤其是基因組學(xué)檢測(cè),可能會(huì)越來(lái)越多地用于提高癲癇治療的有效性和安全性。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)會(huì)通過(guò)新的治療模式和預(yù)后評(píng)價(jià)等方式改變癲癇的臨床治療。這將需要新的、更深入的合作,以及包括臨床、遺傳、藥理和生物學(xué)專業(yè)人員的研究小組。


H I G H L I G H T S



? 遺傳變異可通過(guò)各種效應(yīng)影響抗癲癇藥物(AED)治療的反應(yīng)。

? 許多AEDs的代謝是由細(xì)胞色素P450(CYP)家族介導(dǎo)的;一些CYPs具有基因多態(tài)性,可能影響AED的血藥濃度。

? '精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)' 側(cè)重于識(shí)別潛在的遺傳病因,從而可以進(jìn)行個(gè)性化的治療選擇。

? 某些人類白細(xì)胞抗原HLA等位基因與特發(fā)性藥物不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。

? 大型跨國(guó)公司的研究成果不斷涌現(xiàn),將為癲癇的藥物基因組學(xué)增加新的證據(jù)。




參考文獻(xiàn):

Balestrini S, Sisodiya SM. Pharmacogenomics in epilepsy. Neurosci Lett. 2018, 667: 27-39.


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