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儿童风湿性疾病相关药物的药物基因组学研究进展
作者:魏骐骄[1] 宋红梅[2] 
单位:北京协和医院[1] 北京市协和医院西院[2]  
文章号:W139529  
2019/10/25 21:25:50    
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  风湿性疾病是可累及多脏器、多系统的慢性疾病,需要长时间药物治疗,严重影响患儿的生活质量。儿童常见的风湿性疾病主要有风湿热、幼年特发性关节炎(juvenile idiopathic arthritis,JIA)、系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)、幼年皮肌炎、川崎病、过敏性紫癜等。

  风湿性疾病是可累及多脏器、多系统的慢性疾病,需要长时间药物治疗,严重影响患儿的生活质量。儿童常见的风湿性疾病主要有风湿热、幼年特发性关节炎(juvenile idiopathic arthritis,JIA)、系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)、幼年皮肌炎、川崎病、过敏性紫癜等。糖皮质激素(glucocorticoids,GC)、非甾体类抗炎药(nonsteroidal anti-inflammatory drugs,NSAIDs)、免疫抑制剂以及生物制剂被广泛应用,此类药物治疗窗狭窄,疗效和不良反应个体差异大,通常与个体基因差异相关。随着药物基因组学的研究,相关基因的多态性被人们关注,了解相关基因多态性对个体化用药具有重要意义,本文简要综述儿童风湿性疾病相关药物的药物基因组学研究进展。


一、药物基因组学


  药物基因组学是一门从基因水平预测药物疗效及毒性的学科,旨在研究人类基因变异与药物反应的关系,利用基因组学的信息解答不同个体对同一药物反应存在个体差异的原因,指导个体化用药[1]。依据药物基因信息指导儿童个体化用药,可以提高用药安全性和有效性。多项药物基因组学的研究成果已在临床上应用。


二、常用药物的药物基因组学研究


  (一)GC

  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,在风湿性疾病的治疗中一般需要应用较长时间。GC在体内代谢、转运、分布相关基因多态性均能影响其治疗疗效及不良反应。相关基因主要包括糖皮质激素受体基因(GR/NR3C1基因)、三磷酸腺苷结合盒转运体B1基因(ABCB1基因)、巨噬细胞移动抑制因子基因(MIF基因)、FKBP5基因等。目前有关GC相关基因多态性在风湿性疾病的研究主要集中在成人SLE。有研究发现,SLE患者的GR基因多态性与GC治疗疗效密切相关[2]。GC药物基因组学研究在儿童风湿性疾病中未见相关报道,但在儿童原发性肾病综合征中被广泛探讨。有研究报道,FKBP5多态性(rs4713916)在激素依赖性肾病综合征患儿中表现出较高的频率[3]。一项Meta分析显示,MIF基因多态性(rs755622)是肾病综合征患儿GC抵抗的风险因素[4]。ABCB1基因的C1236T多态性与GC抵抗相关,TT基因型和T等位基因的患儿可能需要其他治疗方案[5]。基因多态性是针对群体概念而言,而对于个体的指导性价值尚不明确,仍需要大样本多中心随机对照的前瞻性研究为药物基因组学指导个体化用药提供依据。对临床医生而言,如何根据患儿个体检测的药物基因组学结果指导用药还面临巨大的挑战。而且很多研究结论不一致,尚存在争议,所以在评估研究结果时,也需多采用文献二次分析,避免小样本、单中心发生的结果偏倚。


  (二)NSAIDs

  NSAIDs主要通过抑制环氧化酶的活性,使花生四烯酸不能经环氧化酶氧化成前列腺素,从而起到抗炎、解热、镇痛的作用。儿童风湿免疫性疾病中JIA常用NSAIDs治疗,常用的NSAIDs主要包括布洛芬、双氯芬酸等。有明确证据表明,细胞色素CYP2C多态性与NSAIDs疗效和不良反应有关,CYP2C8* 3和CYP2C9* 2* 3突变体影响布洛芬和双氯芬酸药代动力学[6]。Clark等[7]报道了6~17岁肌肉骨骼损伤的患儿,应用布洛芬后仅有52%的患儿被完全镇痛,van den Anker[8]认为细胞色素P450酶相关基因差异可能在其中起作用,但仍需要进一步证实。阿司匹林常作为抗血小板药物用于川崎病的治疗。相关药物基因组学研究主要集中在成人心血管疾病,相关基因主要有PIA2基因、PEAR1基因、PTGS1基因、ADP受体基因。国内有一项研究分析了620份临床诊断不明儿童阿司匹林药物相关基因,共涉及38个阿司匹林药物相关的多态性位点,共33个基因。其中10个变异位点影响药物有效性。28个变异位点影响药物毒性及不良反应[9]。


  (三)免疫抑制剂

  免疫抑制剂通过抑制细胞代谢途径或杀灭增殖细胞而发挥作用。最初用于治疗恶性肿瘤,随后用于器官移植。近年来广泛用于治疗风湿性疾病。该类药物在一定程度上能改变病程,阻止或延缓病变组织器官的破坏。儿童风湿性疾病所用的免疫抑制剂主要包括甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)、环磷酰胺(cyclophosphamide,CTX)、吗替麦考酚酯(mycophenolate mofetil,MMF)、环孢素、他克莫司、羟氯喹、来氟米特、沙利度胺等。


  1.MTX:

  常用于JIA及幼年皮肌炎的治疗,其不良反应与疗效与MTX代谢过程所需的多种基因有关。目前在JIA中研究较为深入,主要基因包括MTHFR、GGH、ATIC、ITPA、ABCB1、ABCC3、SLC19A1和SLC16A7等。治疗前检测亚甲基四氢叶酸还原酶(5,10-methylenetetrahydrofolate reductase,MTHFR)基因已广泛应用于临床。有一项关于MTX治疗JIA的药物基因组学研究发现单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNP)677C>T(rs1801133)、1298A>C(rs1801131)和MTHFR酶的活性降低有关。1298C等位基因的存在与1298AA基因型相比具有更好的疗效,而677T等位基因的存在与677CC基因型相比,具有更大的毒性[10]。另一项研究发现了相同结论,677T等位基因与MTX毒性密切相关[11]。然而,有研究发现这些MTHFR等位基因与MTX毒性作用之间没有相关性,但他们研究发现,γ谷氨酰水解酶(human gamma-glutamyl hydrolase,GGH)基因16C(rs1800909)与肝功能异常相关[12]。三磷酸肌苷焦磷酸酶(inosine triphosphate pyrophosphatase,ITPA)基因的一个SNP(rs2295553)和氨基咪唑氨甲酰转移酶(aminoimidazole carboxamide ribonucleotide transformylase,ATIC)基因的2个SNP(rs12995526和rs4673990)与MTX的疗效降低显著相关[13]。ABCB1基因的rs1045642和ABCC3基因的rs4793665多态性可以提高对MTX治疗的反应性,而具有SLC19A1基因的一个SNP(rs1051266)的患儿对MTX治疗的疗效差[14]。SLC16A7基因的3个SNP(rs2711655、rs3763980和rs10877333)与MTX治疗JIA疗效差密切相关[15]。近期一项关于MTX治疗JIA的研究发现,腺苷一磷酸脱氨酶基因(adenosine monophosphate deaminase1,AMPD1)的rs17602729和MTHFD1基因的rs2236225与胃肠不良反应相关。MTHFD1基因的rs2236225和MTRR基因的rs1801394与MTX肝毒性相关。而MTHFR基因的rs1801131、ABCG2基因的rs2231137、MTR基因的rs1805087和ABCC2基因的rs2273697被认为是因药物不良反应而停止MTX治疗的潜在标志物[16]。


  很多药物基因多态性对个体并非具有明确的指导性价值,但目前绝大部分研究观点认为,MTX的药物不良反应及药物疗效与MTHFR基因显著相关,故目前很多医院开展了MTHFR基因检测项目。本中心治疗JIA在加用MTX前,均需检测患儿MTHFR基因,根据基因型确定是否可正常使用MTX治疗,这样可以提高药物疗效,减少不良反应的发生,为个体化用药提供安全保障,对个体化用药具有重要意义。


  2.CTX:

  是一种强免疫抑制剂,在儿童中主要用于各类恶性肿瘤及风湿性疾病的治疗,如SLE、紫癜性肾炎等。研究显示,CTX疗效和不良反应的个体差异与其在体内代谢有关代谢酶和转运体的基因多态性有关。其中与代谢酶相关的基因主要包括CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A5、ALDH和GST等。有一项关于使用CTX冲击治疗SLE患者(包括儿童)的药物基因组学研究发现,基因型为GSTP1*-105I/V(杂合子)和GSTP1*-105 V/V(纯合子)的SLE患者在用高剂量CTX冲击治疗时具有增加的骨髓毒性风险[17]。另有一项包括儿童患者在内的研究发现,CYP2C19和CYP2B6的基因多态性可用于预测CTX治疗SLE患者疗效和不良反应[18]。


  3.MMF:

  是一种强效的免疫抑制剂,近年来已广泛应用于肾病综合征、SLE等多种风湿性疾病的治疗。MMF相关基因多态性研究主要集中在肾移植患者中,相关基因包括与MMF代谢相关的UGT1A9、UGT1A8、UGT2B7。与MMF转运相关的SLCO1B1、SLCO1B3、ABCC2及与其作用靶点相关的IMPDH。有一项研究表明,在健康人群中(包括儿童),UGT1A9 440TC可以提高MMF的暴露量,而UGT2B7 211位点上如果含有T碱基将导致代谢产物AcMPAG的过度堆积,引发毒性反应[19]。


  4.环孢素:

  是钙调磷酸酶抑制剂,具有选择性免疫抑制作用,在儿童常用于SLE、干燥综合征和幼年皮肌炎的治疗。然而在儿童风湿性疾病中尚未见相关报道。环孢素药物基因组学研究主要在器官移植术后患者,相关基因主要包括ABCB1、ABCC2、CYP3A4、CYP3A5和NR1I2基因等。在肾移植患儿的研究中发现,环孢素的疗效与ABCB1(2677T>G)基因多态性有关,TT基因型患儿口服生物利用度最高[20]。目前上述相关基因多态性与环孢素药物疗效与不良反应的相关性尚存在很多争议,相关研究有待进一步验证。


  5.他克莫司:

  又名FK506,是一种强力的新型免疫抑制剂,主要通过抑制白细胞介素(interleukin,IL)2的释放,全面抑制T淋巴细胞的作用。目前在儿童主要用于SLE、过敏性紫癜肾炎(Henoch-Schonlein purpura nephritis,HSPN)等风湿性疾病及肾病综合征的治疗。相关研究主要集中在各种器官移植和肾病综合征的患儿。在儿童风湿性疾病的研究很少。有一项研究发现,他克莫司治疗儿童HSPN有效且耐受良好,CYP3A5多态性对他克莫司浓度有显著影响[21]。


  6.羟氯喹:

  是临床治疗SLE的常用药物。羟氯喹经ABCG2等转运蛋白转运后,在肝脏内经CYP450 2D6、3A4、3A5、2C8等酶代谢。而这些转运蛋白与代谢酶的活性与基因多态性相关[22]。有一项关于羟氯喹治疗盘状红斑狼疮的回顾性队列研究发现,CYP2C8和2D6变体与患者(包括儿童)对羟氯喹治疗的反应性无明显相关性[23]。


  7.其他免疫抑制剂:

  在儿童风湿性疾病中常用到的免疫抑制剂还包括沙利度胺及来氟米特等。沙利度胺可以抑制TNF-α,具有抗炎和免疫调节作用,作为免疫抑制药被广泛应用于风湿性疾病。研究表明,沙利度胺的临床疗效与遗传多态性有关。基因PPARδ、SULT1C2和CHST3的多态性与临床疗效相关,SPG7、CHST3、CYP2D6、NAT2、ABCC6、ATP7A、CYP4B1和SLC10A2的多态性与毒性相关[24]。来氟米特是一种具有抗增殖活性的异唑类免疫调节剂,其作用机制主要是抑制二氢乳清酸脱氢酶(dihydroorotate dehydrogenase,DHODH)的活性。临床上常用于治疗SLE及JIA。目前来氟米特治疗成人类风湿关节炎的药物基因组学研究被广泛报道。其中与代谢相关的基因主要包括CYP1A2、CYP2C19、CYP3A4、ABCC1、ABCB1、NTCP、雌激素受体基因1和2、PTPN22、ATP5A1和PKD1L3等[25]。上述免疫抑制剂在儿童风湿性疾病中尚缺乏相关研究。


  (四)生物制剂

  生物制剂是针对特定致病性靶分子的拮抗剂,广泛用于儿童风湿性疾病的治疗。目前常用的生物制剂主要包括:针对参与免疫反应的重要炎症因子的拮抗剂,包括肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)拮抗剂,IL受体拮抗剂;针对参与免疫反应的信号分子,如共刺激受体CTL-4Ig,T细胞协同刺激阻断剂阿巴西普;针对参与自身免疫反应的重要效应细胞,如B细胞抑制剂抗CD20单克隆抗体利妥昔单克隆抗体(单抗)。


  1.TNF-α拮抗剂:

  TNF-α参与多种儿童风湿性疾病的发病机制,尤其在JIA的发病中起重要作用,该细胞因子也成为JIA的主要治疗靶点之一。目前临床常用的TNF-α拮抗剂主要有依那西普、英夫利昔单抗和阿达木单抗。有文献报道,在137例接受依那西普治疗JIA患儿中,基因型rs1800629-308GG的患儿在治疗6个月时比基因型-308GA或AA的患儿治疗效果更好。而TNF启动子等位基因rs361525-238对治疗效果无影响[26]。另有一项66例依那西普治疗JIA患儿的研究表明,具有308GG基因型的患儿治疗效果好[27]。但也有研究显示没有发现这种基因多态性与药物疗效的相关性。关于TNF-α抑制剂药物基因组学在成人类风湿关节炎中的研究较多。与依那西普相关的基因主要有TNF-308、HLA-DRB1、TNF、LTA、TNFRSF1A、TNFRSF1B、FCGR2A、FCGR3A、FCGR3B、IL-10、TGF-b、IL1RN、IL-10启动子基因等,与英夫利昔单抗相关的基因有TNF-308、TNF-238、MCH、TNF、TNFR等。与阿达木单抗相关的基因有TNFR、TNF等[28]。关于英夫利昔单抗和阿达木单抗药物基因组学研究在儿童风湿性疾病尚缺乏相关报道。


  2.IL受体拮抗剂:

  研究表明,IL-1及IL-6是重要的促炎因子,在JIA的发病中起重要作用。IL受体拮抗剂主要有IL-1受体拮抗剂及IL-6受体拮抗剂。IL-1受体拮抗剂包括阿那白滞素、利纳希普及卡纳单抗,在国内尚未上市。现在应用较多的为IL-6受体拮抗剂托珠单抗。研究发现,在成人类风湿关节炎中,IL-6受体基因多态性rs12083537-AA和rs11265618-CC与低疾病活动度相关[29]。接受托珠单抗治疗的患者携带rs4910008 C等位基因或rs11052877 A等位基因对托珠单抗的治疗效果较好[30]。

 

  3.T细胞协同刺激阻断剂与B细胞抑制剂:

  活化的T细胞在风湿性疾病中起重要作用,共刺激受体CTL-4Ig是抑制T细胞活化的信号,可以下调T细胞的增殖和细胞因子合成,抑制免疫应答。阿巴西普作为调节T细胞活化的药物,主要用于成人风湿性关节炎的治疗。目前尚缺乏该药物药物基因组学相关报道。抗CD20单克隆抗体是一种B细胞抑制剂,目前应用较多的抗CD 20单克隆抗体是利妥昔单抗,它可以用于SLE和类风湿关节炎的治疗。多项关于利妥昔单抗治疗成人类风湿关节炎的研究报道,FCGR3A多态性可以预测利妥昔单抗的治疗疗效,携带V等位基因的类风湿性关节炎患者对利妥昔单抗治疗反应效果好[31]。另有研究表明,IRF5的rs2004640,SPP1的rs9138和TNFSF13B的rs9514828与RA患者对利妥昔单抗治疗反应有密切关联[32]。rs6822844 IL2-IL21区域的G/T多态性与利妥昔单抗治疗SLE有效性相关[33]。


三、总结与展望


  药物基因组学是一门新兴学科,利用遗传信息进行个体化治疗已经得到临床医师的极大关注。药物代谢相关基因的多态性影响了药物的疗效和不良反应。研究这些基因多态性可能为风湿性疾病患儿个体化治疗选择合适药物和剂量,减少不良反应的发生。目前很多药物的基因多态性在儿童风湿性疾病中尚缺乏相关研究,需要更多的研究为优化儿童风湿性疾病的个性化用药提供支持。目前绝大部分药物基因组学研究为回顾性研究,主要为回顾性分析患儿出现某种药物不良反应或疗效差异可能与某些药物基因的相关性,但这些研究结果尚未在临床中得以有效地应用。真正将研究结果切实转化为临床应用还面临着许多问题,尚需要多中心、跨国的大数据研究,为制定个体化用药方案提供良好的循证医学证据[34]。


参考文献(略)


文章来源:中华儿科杂志2019,57(9):725-729

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