有的人在头痛时喜欢用泰诺(Tylenol,可缓解感冒造成的头痛等症状)缓解症状,有的则喜欢直接用布洛芬(Advil,有抗炎、镇痛、解热的作用)镇痛,这是因为多数人都对什么药对自己的什么症状疗效好有自己的偏好。事实上,人体对药物的差异性接受几乎体现在所有的药品上,所以同样的药物使用效果其实是因人而异的。
数十年来,医务人员和科研人员都在致力于研究这些问题——为什么相同剂量的同一药物对有些人有效但对其他人无效?为什么不同人对同种药物所需的剂量不同?为什么同样的药物对有些人有副作用,对另一些则没有?结果发现,影响人对药物的接受程度的因素有很多,比如人的年龄、肾脏功能、生活习惯(如是否吸烟等)以及同时期服用的其他药物等。此外,这些研究都表明,先天的遗传学因素(即基因)也是影响人对药物的吸收、接受的重要因素之一。
基因影响药物疗效
研究人员相信,了解不同基因对药物的接受差异将有助于医务人员采取更个性化的疗法来针对不同患者开出合适剂量和种类的药物,并以此展开了"药物遗传学(pharmacogenetics,又称遗传病理学,是药理学与遗传学相结合的边缘学科,研究遗传因素对药物代谢的影响)"研究,利用药物遗传学的检查指导特定药物的使用。
这种个性化的治疗也是所谓"精准医学(precision medicine)"的一个实例,是未来医疗卫生领域发展的重要组成部分。2015年,美国总统奥巴马曾就启动精准医学的计划在国情咨文演讲中提到,这种技术可以让人们治愈癌症和糖尿病等疾病的概率更大,也会为所有人带去更健康的个性化医疗信息服务。
基因影响肝脏吸收能力
如今,研究人员最常检测的是某些控制肝脏中的酶进行新陈代谢(即分解)基因的变异情况(也称为多态性,polymorphisms,基因序列发生两种或两种以上的变异),因为这些基因的不同会影响肝脏酶对药物的代谢以及药物作用的发挥。
对于已经处于活性状态的药物(即药物会引起身体的免疫反应),肝脏中的酶会分解它们,使其变为非活性状态并能被身体排出。当肝脏中分解某种特定药物的酶由于某种基因变异而不能正常工作时,身体就不能有效地把药物转化为非活性并排除,从而导致身体中的药物含量过大,引发严重的副作用。
而对于另一些处于非活性状态的药物,身体需要通过肝脏代谢来使它们处于活性状态以发挥药效。因此,肝脏中负责代谢药物的酶是至关重要的,如果基因变异使这些酶无法正常工作,这些药物就无法被转化为活性状态,也无法起效。
肝脏酶分解药物的差异导致不同的人需要不同剂量的同种药物来达到相同的治疗效果,也会造成一些药物对某些人没那么有效。而这种基因变异造成的肝脏酶差异在人群中非常普遍,并且以不同的方式影响着什么人该用哪种药,用多少剂量。
利用基因变异选择适合的药物
医务人员通常会检测白血病儿童体内某种酶的基因变异情况,这种酶主要负责巯嘌呤类药物(thiopurines)分解,巯嘌呤类活性药物是常见的儿童白血病治疗药物。医务人员会让通过检测的儿童(即酶分解能力正常)服用成年人正常使用剂量十分之一的巯嘌呤类药物,以达到更有效的药物分解效果,这是生活中根据基因变异差异决定活性药物的不同用药量的直接例子。
对于另一类需要在肝脏内转化为活性的非活性药物而言,基因变异差异意味着不同的人需要服用不同的药物。以硫酸氢氯吡格雷(即波立维,Plavix)与氯吡格雷(clopidogrel)为例,它们都是在心脏病发作或气囊血管成形术(balloon angioplasty,用来扩大狭窄的血管的治疗程序)后用于防止血栓形成的药物。两种药物都必须经过肝脏的代谢才能被转化为活性状态,但由于基因变异的不同,至少有25%到30%的人的肝脏酶无法完全将硫酸氢氯吡格雷转化为活性状态,因此这些人使用硫酸氢氯吡格雷预防心脏病或中风(通常与血管瘀堵有关)的效果会相对不佳。
美国佛罗里达大学(University of Florida)的研究人员在检验了一组在2012年进行过气囊血管成形术和心脏支架的心脏病患者体内影响硫酸氢氯吡格雷代谢的基因后,建议他们使用其他药物进行治疗。追踪研究发现,改换了药物的患者出现心脏病发作或中风的次数明显减少,死亡率也低于继续使用硫酸氢氯吡格雷的患者。这项研究的结果进一步强调了正确利用不同的基因变异开展个性化护理方案对更好地治疗疾病的意义和重要性。
与此同时,在癌症治疗中类似的差异性检验也越来越多的被使用,不过这个领域的差异性强调针对不同的癌变肿瘤基因选择不同的药物。事实上,近年来被批准用于癌症治疗的多数新药也都是针对特定肿瘤的基因而开发的。
药物遗传学的发展方向
以上这些只是利用基因变异信息来指导药物治疗的几个例子而已,目前,美国有超过100种药物都在其产品标签上标注了相关的药物遗传学信息。随着时间的推移,越来越多的药物将会被加入到基因数据库中,以便医务人员利用计算机算法比照基因与药物作用的关系并实施更具个性化的治疗方案。
此外,以上的例子中,基因信息都是由某领域感兴趣的实验室针对某个特殊基因进行检验而获得的。未来,研究人员希望将人类个体的完整基因组(约含30亿个字母)记录在案并终身保存,以便在使用涉及基因差异性的药物时给出个性化的治疗建议。这个数据库的建立预计需要至少十年的时间,届时,以基因差异性为指导的药物种类和精准医学的受益人数都有望增长。
相关文献:
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(科学之家,译审/编辑:ZH Cello)