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【摘要】他克莫司（TAC）是肾移植术后抗免疫排斥的基石药物，但其个体剂量差异大且治疗窗窄。基因水平的变异往往是造成不同个体间药物代谢水平差异的重要原因，因此临床开展了大量药物基因组学（PGx）研究，拟从基因的层面解释不同患者间TAC代谢的个体差异。本文回顾了近年来关于TAC代谢通路基因的单核苷酸多态性（SNP）研究，并总结了这些SNPs对TAC代谢个体差异的影响，便于临床医生和药师利用这些最新的药物基因组学研究证据指导TAC在肾移植患者中的个体化用药。
【关键词】他克莫司;肾移植;药物基因组学
【中图分类号】R96 【文献标识码】A
肾移植是治疗终末期慢性肾病的唯一手段，他克莫司（TAC）则是移植术后预防排斥反应的核心药物。然而TAC治疗窗窄、在不同个体间的药动学（PK）水平差异大且有肾毒性[1]，因此如何改变“千人一面”的传统治疗模式并开启TAC在肾移植患者中的个体化用药时代一直是困扰临床医生和药师的难点。药物代谢基因的单核苷酸多态性（SNP）是造成药物代谢个体差异的重要原因之一，目前已有不少关于TAC药物基因组学（PGx）的研究并在TAC个体化用药领域也取得了一定进展，但是有些研究结果表明部分SNPs对TACPK的影响仍存争议。因此，本文拟通过总结近年来关于TACPK通路SNPs的研究发现并提取高级别证据，以便于临床医生和药师利用这些归纳的PGx证据指导TAC在肾移植患者中的个体化用药。
1 CYP3A5*3和TACPK
他克莫司主要经肝药酶CYP3A4/5代谢[1]，但目前CYP3A5*3是唯一被确证可显著影响TACPK个体间差异的SNP。CYP3A5*3导致CYP3A5酶活性完全丧失[2]，因此根据CYP3A5*3等位基因可将人群分成两个CYP3A5表型即CYP3A5表达者（CYP3A5*1携带者）和非表达者（CYP3A5*3/*3）[3]。Staatz等[4]回顾既往关于CYP3A5基因型对TACPK影响的研究确证在不同种族的肾移植患者中CYP3A5表达者的TAC谷浓度和剂量比值（TACC/D）均仅为非表达者的1/2，并总结认为在同一TAC目标浓度前提下，CYP3A5表达者TAC剂量为非表达者的两倍。临床药物基因组学实施联盟（CPIC）在2015年发布了基于CYP3A5基因型检测的指南，建议患者在用药前接受CYP3A5*3检测以指导TAC首剂剂量调整[3]。
药物基因检测建议：根据CPIC指南，患者在用药前可先检测CYP3A5*3基因型，CYP3A5表达者即CYP3A5*1等位基因携带者所需TAC剂量为临床常规剂量的1.5-2倍。
2 CYP3A4SNPs和TACPK
在CYP3A5非表达者中，由于CYP3A5完全丧失酶活性，因此CYP3A4是该人群中不可忽略的重要TAC代谢酶[1]，但至今尚未发现能明确导致CYP3A4酶活性丧失的SNP。目前研究较多的3个CYP3A4SNPs分别是*1B、*22和*1G。有研究在高加索人群中發现CYP3A4*1/*1患者TACC/D显著高于CYP3A4*1B携带者，但该研究同时发现CYP3A4*1B与CYP3A5*1存在强连锁不平衡[5]，因此Hesselink等[6]总结认为患者检测CYP3A4*1B基因型意义不大。在高加索人群中研究较多的另一SNP是CYP3A4*22，但目前关于该位点对TACPK个体间差异的影响尚存争议[7，8]。即使有研究得出有统计学差异的结论，但也是基于CYP3A5表型的亚层分析，样本量小且无法单独定量CYP3A4*22对TACPK个体间差异的贡献。目前在中国肾移植患者中研究较多的SNP是CYP3A4*1G，因为未在中国人中发现CYP3A4*1B或CYP3A4*22。然而目前研究发现CYP3A4*1G与CYP3A5*3也存在中等强连锁不平衡[9]，因此也无法单独定量CYP3A4*1G对TACPK个体间差异的贡献。
药物基因检测建议：由于目前已研究的CYP3A4相关SNPs与CYP3A5存在中等-强连锁不平衡或意义暂不明确，但总体估计其对TACPK个体间差异影响意义不大，目前暂不建议检测这些SNPs以指导TAC剂量调整。
3 ABCB1SNPs和TACPK
TAC是P糖蛋白（P-gp，编码基因ABCB1）的底物[10]，由于肠道上皮细胞表面分布大量P-gp，因此有不少研究认为ABCB1SNPs或许可通过影响TAC吸收而影响TACPK个体间差异。目前研究最多的3个SNPs分别是ABCB11236C>T，2677G>T和3435C>T，但是大部分研究发现不论是ABCB1相关SNPs还是基于这些SNPs所预测的单倍型、双倍型几乎都对TACPK个体间差异无显著影响[5]。虽然有少数研究发现了一些阳性结果，但是Hesselink等[5]总结认为即使这些影响有统计学意义，也缺乏实际临床指导意义。近年来Hu[8]等报道了在高加索人群中ABCB161G等位基因携带者TACC/D显著低于A/A基因型患者，但由于未在中国人群中发现该SNP，因此该SNP并不能指导中国肾移植患者TAC个体化用药。
药物基因检测建议：由于目前已研究的ABCB1相关SNPs几乎对TACPK个体间差异几乎无影响或未在中国人群中有报道存在，因此暂不建议检测这些SNPs以指导TAC剂量调整。
4 CYP3A上游调控因子SNPs和TACPK
细胞色素P450氧化原酶（POR）是CYPs肝药酶的唯一电子供体也是CYPs酶活性的限速酶[11]，POR相关SNPs可能通过改变CYPs酶活性而影响TACPK个体间差异。由于POR*28是一个错义突变[12]，因此不少PGx研究关注该SNP是否能显著影响TACC/D，但目前综述文献总结发现POR*28对TACPK个体间差异的影响存较大争议[13，14]。由于大多数PGx研究的样本量都较小，而关于POR*28对TACPK个体间差异的影响的研究又多是基于CYP3A5表达者的亚层分析，因此小样本可能是造成目前研究结果存争议的原因之一。此外，体外研究也证明POR*28并不影响POR的活性或表达[12]，因此POR*28对于指导TACPK的意义有限。 孕烷X受體（PXR;编码基因NR1I2）是CYP3A和ABCB1的上游调控因子[15]，因此NR1I2相关SNPs可能通过影响CYP3A5表达/活性而影响TACPK。目前研究最多的两个SNPs分别是NR1I2-25385C>T和8055C>T，然而目前综述文献总结也发现由于研究结果存争议因此无法确证它们是否真正影响TACPK个体间差异[13，14]。不同的种族、样本量小等问题可能是造成研究结果不一致的原因，因此仍需更大样本量的临床研究明确NR1I2相关SNPs对TACPK个体间差异的影响。
药物基因检测建议：由于目前已研究的POR、NR1I2相关SNPs对TACPK个体间差异的影响存争议，因此暂不建议检测这些SNPs以指导TAC剂量调整。
5 结论
本文总结了目前关于TACPK通路主要基因及相关针对TAC个体化用药的PGx研究，归纳出目前的证据仅支持检测CYP3A5*3以指导患者的个体化用药。临床合理用药的核心是个体化用药，很欣喜目前我们可以根据患者CYP3A5基因型指导首剂剂量选择，但是CYP3A5*3并不能100%解释TACPK个体间差异，这提示我们仍有其他重要的基因或非基因因素等待发现。
参考文献：
[1] Staatz CE， Tett SE. Clinical pharmacokinetics and pharmacodynamics of tacrolimus in solid organ transplantation. Clin Pharmacokinet. 2004;43（10）：623-53.
[2] Kuehl P， Zhang J， Lin Y， Lamba J， Assem M， Schuetz J et al. Sequence diversity in CYP3A promoters and characterization of the genetic basis of polymorphic CYP3A5 expression. Nat Genet. 2001;27（4）：383-91.
[3] Birdwell KA， Decker B， Barbarino JM， Peterson JF， Stein CM， Sadee W et al. Clinical pharmacogenetics implementation consortium （CPIC） guidelines for CYP3A5 genotype and tacrolimus dosing. Clin Pharmacol Ther. 2015;98（1）：19-24.
[4] Staatz CE， Goodman LK， Tett SE. Effect of CYP3A and ABCB1 single nucleotide polymorphisms on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of calcineurin inhibitors： Part I. Clin Pharmacokinet. 2010;49（3）：141-75.
[5] Shi WL， Tang HL， Zhai SD. Effects of the CYP3A4*1B genetic polymorphism on the pharmacokinetics of tacrolimus in adult renal transplant recipients： A meta-analysis. PLoS One. 2015;10（6）：e0127995.
[6] Hesselink DA， Bouamar R， Elens L， van Schaik RH， van Gelder T. The role of pharmacogenetics in the disposition of and response to tacrolimus in solid organ transplantation. Clin Pharmacokinet. 2014;53（2）：123-39.
[7] Elens L， van Schaik RH， Panin N， de Meyer M， Wallemacq P， Lison D et al. Effect of a new functional CYP3A4 polymorphism on calcineurin inhibitors’ dose requirements and trough blood levels in stable renal transplant patients. Pharmacogenomics. 2011;12（10）：1383-96.
[8] Hu R， Barratt DT， Coller JK， Sallustio BC， Somogyi AA. CYP3A5*3 and ABCB1 61A>G significantly influence dose-adjusted trough blood tacrolimus concentrations in the first three months post-kidney transplantation. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2018; 123：320-26.
[9] Li JL， Liu S， Fu Q， Zhang Y， Wang XD， Liu XM et al. Interactive effects of CYP3A4， CYP3A5， MDR1 and NR1I2 polymorphisms on tracrolimus trough concentrations in early postrenal transplant recipients. Pharmacogenomics. 2015;16（12）：1355-65. [10] Tuteja S， Alloway RR， Johnson JA， Gaber AO. The effect of gut metabolism on tacrolimus bioavailability in renal transplant recipients. Transplantation. 2001;71（9）：1303-7.
[11] Oneda B， Crettol S， Jaquenoud Sirot E， Bochud M， Ansermot N， Eap CB. The P450 oxidoreductase genotype is associated with CYP3A activity in vivo as measured by the midazolam phenotyping test. Pharmacogenet Genomics. 2009;19（11）：877-83.
[12] Gomes AM， Winter S， Klein K， Turpeinen M， Schaeffeler E， Schwab M， Zanger UM. Pharmacogenomics of human liver cytochrome P450 oxidoreductase： multifactorial analysis and impact on microsomal drug oxidation. Pharmacogenomics. 2009;10（4）：579-99.
[13]李嘉麗，黄民.器官移植术后免疫抑制剂的药物基因组学研究进展[J].药学进展.2018，42（4）：243-58.
[14]李欢，周玉生，李荣.药物基因组学影响肾移植术后他克莫司疗效的研究进展[J].临床与病理杂志，2017，37（4）：868-71.
[15] Lamba J， Lamba V， Strom S， Venkataramanan R， Schuetz E. Novel single nucleotide polymorphisms in the promoter and intron 1 of human pregnane X receptor/NR1I2 and their association with CYP3A4 expression. Drug Metab Dispos. 2008;36（1）：169-81.
【关键词】他克莫司;肾移植;药物基因组学
【中图分类号】R96 【文献标识码】A
肾移植是治疗终末期慢性肾病的唯一手段，他克莫司（TAC）则是移植术后预防排斥反应的核心药物。然而TAC治疗窗窄、在不同个体间的药动学（PK）水平差异大且有肾毒性[1]，因此如何改变“千人一面”的传统治疗模式并开启TAC在肾移植患者中的个体化用药时代一直是困扰临床医生和药师的难点。药物代谢基因的单核苷酸多态性（SNP）是造成药物代谢个体差异的重要原因之一，目前已有不少关于TAC药物基因组学（PGx）的研究并在TAC个体化用药领域也取得了一定进展，但是有些研究结果表明部分SNPs对TACPK的影响仍存争议。因此，本文拟通过总结近年来关于TACPK通路SNPs的研究发现并提取高级别证据，以便于临床医生和药师利用这些归纳的PGx证据指导TAC在肾移植患者中的个体化用药。
1 CYP3A5*3和TACPK
他克莫司主要经肝药酶CYP3A4/5代谢[1]，但目前CYP3A5*3是唯一被确证可显著影响TACPK个体间差异的SNP。CYP3A5*3导致CYP3A5酶活性完全丧失[2]，因此根据CYP3A5*3等位基因可将人群分成两个CYP3A5表型即CYP3A5表达者（CYP3A5*1携带者）和非表达者（CYP3A5*3/*3）[3]。Staatz等[4]回顾既往关于CYP3A5基因型对TACPK影响的研究确证在不同种族的肾移植患者中CYP3A5表达者的TAC谷浓度和剂量比值（TACC/D）均仅为非表达者的1/2，并总结认为在同一TAC目标浓度前提下，CYP3A5表达者TAC剂量为非表达者的两倍。临床药物基因组学实施联盟（CPIC）在2015年发布了基于CYP3A5基因型检测的指南，建议患者在用药前接受CYP3A5*3检测以指导TAC首剂剂量调整[3]。
药物基因检测建议：根据CPIC指南，患者在用药前可先检测CYP3A5*3基因型，CYP3A5表达者即CYP3A5*1等位基因携带者所需TAC剂量为临床常规剂量的1.5-2倍。
2 CYP3A4SNPs和TACPK
在CYP3A5非表达者中，由于CYP3A5完全丧失酶活性，因此CYP3A4是该人群中不可忽略的重要TAC代谢酶[1]，但至今尚未发现能明确导致CYP3A4酶活性丧失的SNP。目前研究较多的3个CYP3A4SNPs分别是*1B、*22和*1G。有研究在高加索人群中發现CYP3A4*1/*1患者TACC/D显著高于CYP3A4*1B携带者，但该研究同时发现CYP3A4*1B与CYP3A5*1存在强连锁不平衡[5]，因此Hesselink等[6]总结认为患者检测CYP3A4*1B基因型意义不大。在高加索人群中研究较多的另一SNP是CYP3A4*22，但目前关于该位点对TACPK个体间差异的影响尚存争议[7，8]。即使有研究得出有统计学差异的结论，但也是基于CYP3A5表型的亚层分析，样本量小且无法单独定量CYP3A4*22对TACPK个体间差异的贡献。目前在中国肾移植患者中研究较多的SNP是CYP3A4*1G，因为未在中国人中发现CYP3A4*1B或CYP3A4*22。然而目前研究发现CYP3A4*1G与CYP3A5*3也存在中等强连锁不平衡[9]，因此也无法单独定量CYP3A4*1G对TACPK个体间差异的贡献。
药物基因检测建议：由于目前已研究的CYP3A4相关SNPs与CYP3A5存在中等-强连锁不平衡或意义暂不明确，但总体估计其对TACPK个体间差异影响意义不大，目前暂不建议检测这些SNPs以指导TAC剂量调整。
3 ABCB1SNPs和TACPK
TAC是P糖蛋白（P-gp，编码基因ABCB1）的底物[10]，由于肠道上皮细胞表面分布大量P-gp，因此有不少研究认为ABCB1SNPs或许可通过影响TAC吸收而影响TACPK个体间差异。目前研究最多的3个SNPs分别是ABCB11236C>T，2677G>T和3435C>T，但是大部分研究发现不论是ABCB1相关SNPs还是基于这些SNPs所预测的单倍型、双倍型几乎都对TACPK个体间差异无显著影响[5]。虽然有少数研究发现了一些阳性结果，但是Hesselink等[5]总结认为即使这些影响有统计学意义，也缺乏实际临床指导意义。近年来Hu[8]等报道了在高加索人群中ABCB161G等位基因携带者TACC/D显著低于A/A基因型患者，但由于未在中国人群中发现该SNP，因此该SNP并不能指导中国肾移植患者TAC个体化用药。
药物基因检测建议：由于目前已研究的ABCB1相关SNPs几乎对TACPK个体间差异几乎无影响或未在中国人群中有报道存在，因此暂不建议检测这些SNPs以指导TAC剂量调整。
4 CYP3A上游调控因子SNPs和TACPK
细胞色素P450氧化原酶（POR）是CYPs肝药酶的唯一电子供体也是CYPs酶活性的限速酶[11]，POR相关SNPs可能通过改变CYPs酶活性而影响TACPK个体间差异。由于POR*28是一个错义突变[12]，因此不少PGx研究关注该SNP是否能显著影响TACC/D，但目前综述文献总结发现POR*28对TACPK个体间差异的影响存较大争议[13，14]。由于大多数PGx研究的样本量都较小，而关于POR*28对TACPK个体间差异的影响的研究又多是基于CYP3A5表达者的亚层分析，因此小样本可能是造成目前研究结果存争议的原因之一。此外，体外研究也证明POR*28并不影响POR的活性或表达[12]，因此POR*28对于指导TACPK的意义有限。 孕烷X受體（PXR;编码基因NR1I2）是CYP3A和ABCB1的上游调控因子[15]，因此NR1I2相关SNPs可能通过影响CYP3A5表达/活性而影响TACPK。目前研究最多的两个SNPs分别是NR1I2-25385C>T和8055C>T，然而目前综述文献总结也发现由于研究结果存争议因此无法确证它们是否真正影响TACPK个体间差异[13，14]。不同的种族、样本量小等问题可能是造成研究结果不一致的原因，因此仍需更大样本量的临床研究明确NR1I2相关SNPs对TACPK个体间差异的影响。
药物基因检测建议：由于目前已研究的POR、NR1I2相关SNPs对TACPK个体间差异的影响存争议，因此暂不建议检测这些SNPs以指导TAC剂量调整。
5 结论
本文总结了目前关于TACPK通路主要基因及相关针对TAC个体化用药的PGx研究，归纳出目前的证据仅支持检测CYP3A5*3以指导患者的个体化用药。临床合理用药的核心是个体化用药，很欣喜目前我们可以根据患者CYP3A5基因型指导首剂剂量选择，但是CYP3A5*3并不能100%解释TACPK个体间差异，这提示我们仍有其他重要的基因或非基因因素等待发现。
参考文献：
[1] Staatz CE， Tett SE. Clinical pharmacokinetics and pharmacodynamics of tacrolimus in solid organ transplantation. Clin Pharmacokinet. 2004;43（10）：623-53.
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[3] Birdwell KA， Decker B， Barbarino JM， Peterson JF， Stein CM， Sadee W et al. Clinical pharmacogenetics implementation consortium （CPIC） guidelines for CYP3A5 genotype and tacrolimus dosing. Clin Pharmacol Ther. 2015;98（1）：19-24.
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[5] Shi WL， Tang HL， Zhai SD. Effects of the CYP3A4*1B genetic polymorphism on the pharmacokinetics of tacrolimus in adult renal transplant recipients： A meta-analysis. PLoS One. 2015;10（6）：e0127995.
[6] Hesselink DA， Bouamar R， Elens L， van Schaik RH， van Gelder T. The role of pharmacogenetics in the disposition of and response to tacrolimus in solid organ transplantation. Clin Pharmacokinet. 2014;53（2）：123-39.
[7] Elens L， van Schaik RH， Panin N， de Meyer M， Wallemacq P， Lison D et al. Effect of a new functional CYP3A4 polymorphism on calcineurin inhibitors’ dose requirements and trough blood levels in stable renal transplant patients. Pharmacogenomics. 2011;12（10）：1383-96.
[8] Hu R， Barratt DT， Coller JK， Sallustio BC， Somogyi AA. CYP3A5*3 and ABCB1 61A>G significantly influence dose-adjusted trough blood tacrolimus concentrations in the first three months post-kidney transplantation. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2018; 123：320-26.
[9] Li JL， Liu S， Fu Q， Zhang Y， Wang XD， Liu XM et al. Interactive effects of CYP3A4， CYP3A5， MDR1 and NR1I2 polymorphisms on tracrolimus trough concentrations in early postrenal transplant recipients. Pharmacogenomics. 2015;16（12）：1355-65. [10] Tuteja S， Alloway RR， Johnson JA， Gaber AO. The effect of gut metabolism on tacrolimus bioavailability in renal transplant recipients. Transplantation. 2001;71（9）：1303-7.
[11] Oneda B， Crettol S， Jaquenoud Sirot E， Bochud M， Ansermot N， Eap CB. The P450 oxidoreductase genotype is associated with CYP3A activity in vivo as measured by the midazolam phenotyping test. Pharmacogenet Genomics. 2009;19（11）：877-83.
[12] Gomes AM， Winter S， Klein K， Turpeinen M， Schaeffeler E， Schwab M， Zanger UM. Pharmacogenomics of human liver cytochrome P450 oxidoreductase： multifactorial analysis and impact on microsomal drug oxidation. Pharmacogenomics. 2009;10（4）：579-99.
[13]李嘉麗，黄民.器官移植术后免疫抑制剂的药物基因组学研究进展[J].药学进展.2018，42（4）：243-58.
[14]李欢，周玉生，李荣.药物基因组学影响肾移植术后他克莫司疗效的研究进展[J].临床与病理杂志，2017，37（4）：868-71.
[15] Lamba J， Lamba V， Strom S， Venkataramanan R， Schuetz E. Novel single nucleotide polymorphisms in the promoter and intron 1 of human pregnane X receptor/NR1I2 and their association with CYP3A4 expression. Drug Metab Dispos. 2008;36（1）：169-81.