自身免疫病药物基因组学实验诊断技术临床应用进展

临床实验室

本文刊载于《临床实验室》杂志2022年12月刊“自身免疫性疾病实验诊断” 

专题-「专家论坛」版块 作者：邓必舜 何敏 单位：广州中医药大学第二附属医院省部共建中医湿证国家重点实验室；广州中医药大学第二附属医院检验部，广东省广州市，510120          

自身免疫病（autoimmune disease，AID）是机体未能正确识别自身抗原而导致免疫系统失衡的一类疾病。然而，应用AID药物治疗患者疗效并不一致，部分患者甚至会出现药物相关不良反应。近年来药物基因组学快速发展，影响AID药物疗效和不良反应的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）位点逐渐被发现。本文就临床常用AID药物的药物基因组学研究进展进行综述。

药物基因组学   药物基因组学（pharmacogenomics，PGx）可以指导临床给予患者个体化用药，减少凭经验给药导致的疗效不佳和不良反应。众多学者认为药物代谢酶、转运体和作用靶点的基因多态性是引起药物个体差异的最主要原因。药物基因组学研究的药物相关基因主要分为三类：1）药物代谢酶的多样性。其中，作用最广泛的为细胞色素酶P450（cytochrome P450 enzyme system，CYP450）家族。2）药物转运蛋白多样性。如ATP结合盒B亚家族1（ATP binding cassette subfamily B member 1，ABCB1）编码的P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gP）3）药物靶标和受体的基因多态性。

常用AID药物的基因组学研究    

（一）非甾体抗炎药

NSAIDs在临床上广泛应用于治疗类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）和骨关节炎（Osteoarthritis，OA）等AID，包括双氯芬酸和布洛芬等。在接受NSAIDs治疗的患者中，约有20%-25%会出现不良反应，以胃肠道不适为主。NSAIDs在体内主要由CYP450家族进行氧化代谢，其在体内的药代动力学主要受CYP2C8和CYP2C9遗传多态性的影响。CYP2C9*2（C430T，rs1799853），CYP2C9*3（A1075C，rs1057910）和CYP2C8*3（G2130A，rs11572080）突变会导致酶活性下降，从而导致血药浓度显著增加，增加胃肠道不良反应的风险。CYP2C8*4（rs1058930）突变会导致药物在肝的代谢速率降低，可能与药物导致严重的肝损伤有关。

（二）糖皮质激素

GC具有广泛的抗炎和免疫抑制作用，是风湿性疾病的基础治疗药物。常用的GC有氢化可的松、甲泼尼龙和地塞米松等，该类药物主要通过肝脏代谢和肾脏排泄将代谢产物消除。GC的疗效和不良反应与糖皮质激素受体（glucocorticoid receptor，GR/NR3C1）、FK506结合蛋白（FK506-binding protein 5，FKBP5）和ABCB1等基因多态性与有关。GR/NR3C1是目前唯一已知的编码GR的基因，其突变可导致GR数量减少或者活性降低，最终引起激素抵抗。FKBP5作为共伴侣蛋白直接与伴侣蛋白（热休克蛋白90/70等）结合并参与激素-受体复合物的形成，并调节GC的核转位过程，在功能上对GR起负向调控作用。文献报道FKBP5（rs4713904）与男性SLE患者的GC疗效相关。在儿童肾病综合征患者中发现ABCB1 基因多态性（C3435T，rs1045642）与GC耐药相关。

（三）免疫抑制剂

免疫抑制剂能通过抑制细胞增殖和细胞代谢发挥免疫抑制作用，在临床中常被用于治疗肿瘤和抑制器官移植排斥反应，近年来也被广泛应用于AID的治疗。

1. 甲氨蝶呤（methotrexate，MTX）

MTX是治疗RA和银屑病等AID的一线药物，但有可能引起口腔溃疡、胃肠不耐受等不良反应，严重时导致骨髓抑制和肝肾毒性。MTX是二氢叶酸还原酶抑制剂，通过拮抗叶酸发挥药理作用。亚甲基四氢叶酸还原酶（5,10-methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR）是叶酸代谢途径中的关键酶。携带MTHFR 677TT 或1298CC基因型患者在接受MTX治疗后毒副反应发生率较高。MTX不能自由跨过细胞膜，需借助还原叶酸载体1（Reduced folate carrier gene，RFC1）进入细胞。RCF1（G80A，rs1051266）突变可导致RCF1的受体亲和力下降，影响MTX的跨膜转运。氨基咪唑氨甲酰转移酶（aminoimidazole carboxamide ribonucleotide transformylase，ATIC）是MTX作用的靶标之一， rs2372536（C347G）突变导致ATIC活性下降，可能与MTX的毒副作用和反应性有关。综上，MTX治疗AID过程中调控其毒副作用以及疗效的基因多态性复杂，但大部分观点认为与MTHFR基因相关。

2. 环磷酰胺（cyclophosphamide，CTX）

CTX在体内经CYP450氧化形成活性产物抑制DNA合成，从而影响细胞的增殖和分化。其血药浓度主要受到CYP2B6、CYP2C9和CYP2C19等CYP450氧化酶的影响。在巴基斯坦人群抽样研究表明，CYP2B6*6（G516T，rs3745274和A785G, rs2279343）突变体对CTX的代谢不佳，该类患者需降低用药剂量从而降低毒副作用的风险。CYP2C19*1/*1基因型增加了CTX对女性SLE患者的卵巢毒副作用风险。谷胱甘肽转移酶P1（glutathione transferase P1，GSTP1）rs1695（A313G）与CTX诱导的胃肠道毒性、感染和骨髓抑制相关。然而，Peter Hajdinak等人的研究发现，GSTP1 rs1695多态性与CTX治疗AID的疗效相关。目前对CTX的疗效及毒副作用已有较多研究，较大程度避免了CTX的毒副作用。

3. 环孢素（cyclosporin A，CsA）

环孢素是一种钙调磷酸酶抑制剂，常用于器官移植后排斥反应的免疫抑制和AID的治疗。现在已经明确CsA在人体内主要由CYP450酶系中的CYP3A酶代谢，而P-gP则在CsA的吸收和分布中发挥重要作用。在肾移植受者中，携带CYP3A4 *1B（C392T，rs2740574），CYP3A5*3（A6986G，rs776746）突变体基因型患者代谢CsA的速率减慢，因此需降低用药剂量才能达到目标血药浓度。研究表明多个SNPs位点（C1236T，rs1128503；C3435T，rs1045642和C2677T，rs2032582）对CsA药代动力学有影响。TT基因型患者对CsA的代谢较慢，口服利用度最高。

4. 麦考酚酸酯（mycophenolate mofetil，MMF）

MMF是一种次黄嘌呤单核苷酸脱氢酶（Inosine monophosphate dehydrogenase，IMPDH）抑制剂，能抑制淋巴细胞的增殖。与MMF疗效和毒副作用相关的基因主要有IMPDH2、尿苷二磷酸糖基转移酶（uridine diphosphate glycosyltransferase，UGT）和ABCB1等。UGT催化MMF的代谢产物霉酚酸（mycophenolic acid，MPA）失活。研究表明，IMPDH2（rs11706052）的TC和CC基因型组合和UGT2B7（rs7438135）的AG和GG基因型组合具有抗排斥保护作用。UGT1A8 C157A和UGT1A8 C518G基因多态性也被证明可影响UGT活性，从而影响MMF在患者体内的消除效率。

5. 他克莫司（tacrolimus，FK506）

他克莫司又名FK506，是钙调磷酸酶抑制剂。其代谢的个体差异主要与CYP3A代谢酶和药物转运蛋白P-gP有关。携带CYP3A5*3突变的重症肌无力患者在服用FK506后血药浓度升高，不良反应增加。这可能与突变引起mRNA剪接位点发生改变，从而导致蛋白失去酶活性有关。ABCB1的多态性位点（C3435T，rs1045642和C2677T，rs2032582）也对FK506的血药浓度有一定影响。

6. 来氟米特（leflunomide，LEF）

LEF是一种具有抗增殖活性的异噁唑类免疫抑制剂，其作用机理主要是抑制二氢乳酸脱氢酶（Dihydroorotate dehydrogenase，DHODH）的活性，从而影响细胞的嘧啶合成。该药物主要的相关基因为DHODH、CYP1A2和CYP1A19。在RA患者中CYP1A2*1F等位基因与LEF毒性风险之间存在关联，CYP1A2*1F CC基因型比CYP1A2*1F A等位基因患者接受LEF治疗发生毒副作用风险更高。也有研究报道，在RA患者中，DHODH（rs2878404）AA基因型在LEF治疗3个月后相较于G等位基因携带者疗效更好。

7. 硫唑嘌呤（azathioprine，AZA）

AZA可在体内迅速转化为6-巯基嘌呤，经代谢产生嘌呤类似物干扰核苷酸合成，从而影响细胞的分化。AZA代谢相关酶主要有硫嘌呤甲基转移酶（thiopurine S-methyltransferase，TPMT）和核苷酸焦磷酸酶15（nucleoside diphosphate-linked moiety X-type motif 15，NUDT15）。TPMT遗传变异是导致其活性改变的主要原因，多个SNPs位点与其活性有关，包括TPMT*2（G238C，rs1800462）、TPMT*3A（G 460A，rs1800460；A719G，rs1142345）、TPMT*3B（G460A，rs1800460）和TPMT*3C（A719G，rs1142345）等。其中，TPMT*3B基因突变与AZA的毒副作用显著相关，但是其在中国人群中的突变频率较低。基于中国AID患者的研究表明，NUDT15*3（C415T，rs116855232）突变携带者接受AZA治疗后可诱发严重的骨髓抑制。

（三）生物制剂

1. TNF-α拮抗剂

TNF-α拮抗剂主要包括伊那西普、英夫利昔单抗（infliximab，IFX）、阿达木单抗等。与TNF-α拮抗剂疗效和不良反应相关的主要为TNF-α、TNF受体（TNF receptor，TNFR）以及调控TNF-α的相关信号通路基因等。携带TNF-α 238等位基因A的RA患者不适合接受IFX治疗，而TNF-α 308GG基因型，857TT基因型被认为是TNF-α拮抗剂治疗RA患者疗效较好的预测因素。关于TNFR的研究则主要集中在TNFR1的36号位点和TNFR2的676号位点。Swierkot等人的研究认为RA患者中TNFR1（G36A，rs767455）位点跟疾病缓解相关；然而Morales-Lara MJ等人却发现该位点影响RA患者的疗效。也有研究发现RA患者携带TNFR2 676位点等位基因T的的疗效优于同位点G等位基因携带者。调控TNF-α多态性的相关信号通路如TLR2、JAK/STAT等也影响着药物的疗效和不良反应。TLR2（rs1816702和rs3804099）与IFX的长期反应有关。此外，TNF-α拮抗剂作用的IgG Fc段受体（FCGR）多态性对药物疗效也有影响。

2. IL受体拮抗剂

IL受体拮抗剂主要包括IL-6和IL-1受体拮抗剂。目前应用较多的是托珠单抗（tocilizumab），全球首个人源化的抗IL-6受体单克隆抗体。有研究报道，IL-6受体的SNP位点（rs12083537）基因型AA型和SNP位点（rs11265618）基因型CC型患者用药后疗效会更好。也有研究表明，RA患者携带GALNT18（rs4910008）C等位基因和CD69（rs11052877）A等位基因接受托珠单抗治疗的疗效更好。

（五）其他自身免疫病药物

在临床上常应用于治疗AID的药物还有西罗莫司（Sirolimus），柳氮磺吡啶和别嘌醇（Allopurinol）等。与西罗莫司代谢相关的基因主要是CYP3A5。突变体CYP3A5*3代谢酶活性降低，药物血药浓度增加，需要降低给药剂量。值得注意的是：CYP3A5*3突变（rs305397）也与FK506的药物代谢减慢有关，在应用西罗莫司和FK506联合治疗时应较常规减少用药剂量并注意副作用的发生。N-乙酰氨基转移酶（N-acetyltransferase，NAT2）基因编码区的单核苷酸多态性可以造成氨基酸序列变化，进而影响酶含量或活性，并对相关药物的代谢产生影响。别嘌醇有时会导致严重的皮肤不良反应，这可能与HLA-B*58:01的基因多态性有关。

总结与展望    

目前，AID治疗相关药物的药物基因组学已经取得了很大进展，但部分药物的基因多态性在AID中尚未研究，如何将药物基因组学研究结果应用于临床个体化治疗仍需要更加深入细致的探索和研究。

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题图 | veer.com

排版 | 张宁

审校 | 方研

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