抗逆转录病毒药物的基因组学研究进展

任 欢，彭 娟，李 智

（中南大学湘雅医院临床药理研究所，湖南长沙 410008；中南大学临床药理研究所，湖南省遗传药理学重点实验室，湖南长沙 410078）

自从20世纪80年代人们认识艾滋病以来，便不断与HIV作斗争，至今已有多种药物用于艾滋病的临床治疗。尽管仍未找到完全治愈艾滋病的方法和药物，但越来越多患者接受抗逆转录治疗（antiretroviral therapy，ART），特别是把高效抗逆转录病毒治疗（highly active antiretroviral therapy，HAART）作为艾滋病防治的首选方案后，艾滋病的发病率及死亡率明显下降。目前国际上共有6大类30多种药物（包括复合制剂），分为核苷类逆转录酶抑制剂（NRTIs）、非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTIs）、蛋白酶抑制剂（PIs）、整合酶抑制剂（raltegravir）、融合酶抑制剂（FIs）和 CCR5抑制剂。国内现有抗逆转录病毒治疗药物有NRTIs、NNRTIs、PIs、整合酶抑制剂4类，共12种［1］。

安全、有效是抗艾滋病药物应用的重要条件，但个体间基因型差异导致的药物代谢和药物转运过程的改变，使ART疗效和毒性反应存在明显个体差异［2］。部分患者使用抗艾滋病药物可有效控制病情，但部分患者出现严重不良反应，尤其是使用核苷类逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂后，这严重影响了抗逆转录药物的广泛使用。近年来，由基因多态性引起的艾滋病治疗药物疗效、毒性和药代动力学的改变引起了全世界艾滋病相关工作者的注意。查询国内、外相关文献，综述近年来药物基因组学在抗艾滋病药物领域所做的研究，旨在为艾滋病患者临床合理用药提供理论基础。

1 艾滋病的药物基因组学

服用抗逆转录病毒药物，特别是服用NNRTIs和PIs后，不同个体药物反应存在明显差异。此类药物的吸收（A）、分布（D）、代谢（M）、排泄（E）可受药物代谢酶、药物转运酶和药物受体基因多态性的影响，与药物基因组学联系最密切。尽管有些抗病毒药物已建立药代动力学和药物基因组学的联系，但影响药物A、D、M、E的基因多态性与药效、不良反应不一定存在相关性。目前，通过检测基因多态性来指导临床用药的抗逆转录病毒药物仅NRTIs阿巴卡韦。通过筛查HLA-B*5701预测超敏反应的发生，这是抗艾滋病药物个体化用药的里程碑事件，也是药物基因组学研究应用于临床的成功事例［3］。

1．1 核苷类逆转录酶抑制剂（NRTIs）NRTIs化学结构与天然核苷相似，在细胞内磷酸化后生成活性代谢产物，通过竞争性抑制天然核苷与HIV-1反转录酶结合，阻碍HIV cDNA生成，从而抑制HIV复制。国内现有的NRTIs有齐多夫定、拉米夫定、去羟肌苷、司他夫定、阿巴卡韦、替诺福韦、恩曲他滨［1］。

1.1.1 阿巴卡韦 自1989年，阿巴卡韦就和其他抗逆转录药物一起用于艾滋病防治，大约5%的初用患者在使用2周后会产生超敏反应，引起发热、全身乏力、胃肠道不适，然后出现皮疹，部分患者若再次给予阿巴卡韦将很容易产生致命性不良反应。2002年，Mallal等［4］发现 HLA-B*5701、HLADR7、HLA-DQ3是阿巴卡韦超敏反应的强预测因子，在出现超敏反应的患者中78%携带HLA-B*5701。随后又有两个大型临床试验证明了HLA-B*5701对阿巴卡韦超敏反应的强预测性。2008年，美国FDA将阿巴卡韦使用前HLA-*5701筛查列入药品说明书［5］。尽管HLA-B*5701对阿巴卡韦超敏反应有较好的预测性，但由于实验人群的地域局限，该结果还不能推广到全部种族。Hughes等［6］对黑种人的研究并未发现HLA-B*5701与阿巴卡韦的超敏反应有明显联系（P＝0.27）。2011版中国艾滋病诊疗指南指出，在有条件的情况下，国内艾滋病患者使用阿巴卡韦前可以进行HLAB*5701筛查［1］。

1.1.2 司他夫定 司他夫定（d4T）在体内被代谢成三磷酸司他夫定（d4T-TP）产生抗病毒活性，细胞内的d4T-TP水平的改变可能导致司他夫定疗效和毒性的改变。研究表明，胸苷酸合酶（TS）基因多态性可影响d4T-TP细胞内浓度，TS低表达患者服用司他夫定后，外周血单核细胞内d4T-TP明显升高，同时，脂质异常危险性增加［7］。Wangsomboonsiri等［8］研究了泰国人群中HLA基因多态性与脂质异常的联系，通过测定 HLA-A、HLA-B、HLA-C、HLA-DRB1、HLA-DQB1和HLA-DPB1基因多态性，发现HLA-B*4001对司他夫定引起的脂质异常有高特异性和预测性，推测HLA-B*4001可当做基因标志来预测司他夫定引起的脂质异常，建议HLA-B*4001携带者缩短或避免司他夫定的使用。司他夫定还有引发神经系统疾病的风险，TNFA-1031*2携带者服用司他夫定可能会增加该病的患病率［9］。

1．2 非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTIs）NNRTIs类药物通过非竞争性与HIV-1反转录酶结合，阻碍病毒复制，从而产生抗病毒作用。这类药物主要由肝脏和肠壁的细胞色素酶P450酶系生物转化，因此，NNRTIs与其他药物合用时易产生药物相互作用。国内现有NNRTIs有奈韦拉平、依法韦伦、依曲韦林［1］。

1.2.1 依法韦伦 依法韦伦是世界范围内应用最广泛的NNRTIs之一，常与另两种 NRTIs合用来治疗艾滋病。CYP2B6是依法韦伦羟基化的主要代谢酶，参与77%～92%的依法韦伦代谢。有研究表明，CYP3A4、CYP3A5、CYP2A6和UGT2B7［10］也参与部分依法韦伦的代谢。其他一些细胞色素酶也可能参与依法韦伦的代谢，包括CYP2D6、CYP2C9、CYP2C19和CYP2C8，但这些酶的作用还没完全明确［11］。代谢酶的基因多态性可能导致依法韦伦药代动力学参数在个体间的较大差异。目前，对CYP2B6基因多态性引起的依法韦伦血药浓度改变的研究最为深入，现已发现30多个CYP2B6的等位基因，一些等位基因可引起CYP2B6功能的减弱或丧失。被广泛研究的单核苷酸多态性位点（SNP）为CYP2B6 516G＞T，该突变可引起依法韦伦和奈韦拉平慢代谢，增加其血药浓度水平，加强抗病毒能力，同时，也可能导致不良反应发生［12］。另外，CYP2B6 983C＞T、785A＞G、136A＞6、1172T＞A、499C＞G、593T＞C、1132C＞T也可能引起依法韦伦的慢代谢［3］，而CYP2B6 18492T＞C与依法韦伦的快代谢有关［13］。Kwara等［14］发现，尽管 CYP2A6突变与依法韦伦血药浓度无明显关联，但当存在CYP2A6*9B和（或）CYP2A6*17两个等位基因时依法韦伦血药浓度可提高1.8倍。但在其他地区重复该实验发现只有存在CYP2B6慢代谢基因时，CYP2A6*9B和（或）CYP2A6*17才增加依法韦伦血药浓度。UGT2B7是依法韦伦葡糖醛酸化的主要酶，UGT2B7*1a携带者依法韦伦血药浓度可明显增加［15］。转运体ABCB1基因多态性对依法韦伦药代动力学参数的影响尚未有一致结论，Mukonzo等［16］发现 ABCB1 193A＞G（rs3842）突变纯合子可使依法韦伦生物利用度提高26%。关于ABCB1基因多态性对依法韦伦代谢的影响还有待进一步阐明。另外，肝脏中CYP2B6和CYP2A6表达量受到孕烷X受体（PXR）、组成性雄烷受体（CAR）调节，从 PXR、CAR的基因多态性下手，发现CAR 540C＞T（rs2307424）突变患者依法韦伦血药浓度明显增加［17］。

1.2.2 奈韦拉平 奈韦拉平主要由CYP2B6和CYP3A4代谢，大量研究表明，CYP2B6 516G＞T突变与奈韦拉平血药浓度升高相关，但是这种影响存在一定种族差异。Vardhanabhut等［18］对不同种族临产妇女给予单剂量奈韦拉平后，检测第1天、第1周、第3周、第5周奈韦拉平血药浓度，发现非洲妇女中CYP2B6 983 T＞C（P＝0.004）突变与奈韦拉平代谢减慢有关，但与CYP2B6 516G＞T（P＝0.8）无关，而在印度妇女中CYP2B6 516G＞T（P＝0.04）突变可引起奈韦拉平清除率降低。5%的患者服用奈韦拉平后的前几周可引起超敏反应，表现为皮疹、肝损伤、过敏等，特别是首次使用奈韦拉平且CD4＋T细胞＞250/mm3的女性患者。研究发现，免疫系统参与超敏反应的发生，人类白细胞抗原（HLA）基因多态性可作为奈韦拉平不良反应预测因子。Yuan等［19］对非洲、亚洲和欧洲不同人群的大型回顾性研究发现，HLA-Cw*04和HLA-B*35与奈韦拉平引起的皮疹有关，HLA-DRB*01携带者发生奈韦拉平肝损伤的概率较高，而影响奈韦拉平A、D、E、M的基因突变中仅发现CYP2B6 516G＞T与皮疹有关。此外，HLA-B*1402、HLA-Cw8和HLA-B*3505也是奈韦拉平的致敏突变，可引起超敏反应率增加［20－21］。研究发现奈韦拉平在中国汉族人群中的致敏基因为 HLA-Cw*04（P＝0.030，OR＝3.611）［22］。最新研究发现，在南非人群中HLA-DRB1*0102和HLA-B*5801可能是奈韦拉平肝损伤的危险因素［23］。尽管存在种族差异，但在易感人群中鉴别HLA表型将为最佳治疗方法的制定奠定基础。Ciccacci和Haas在不同人群中均发现ABCB1 3435C＞T突变为奈韦拉平肝损伤的保护性突变，可以降低肝损伤发生率和发生程度，这可能与ABCB1突变引起的奈韦拉平药代动力学改变有关［24－25］。

1．3 蛋白酶抑制剂（PIs）PIs竞争性阻断HIV蛋白酶与其天然底物的结合，抑制HIV-1后期复制。国内现有PIs有茚地那韦、利托那韦、洛匹那韦、替拉那韦、地瑞拉韦［1］。

洛匹那韦/利托那韦（LPV/r）是常用的PIs类抗逆转录病毒药物，常作为一线抗艾滋病药物应用于临床。受细胞色素P450和药物转运体P-糖蛋白首过效应的影响，洛匹那韦口服生物利用度低，临床上常与加强剂利托那韦合用。CYP3A4是蛋白酶抑制剂（PIs）主要代谢酶，同时，PIs又是CYP3A4的竞争性抑制剂。低剂量利托那韦竞争性与小肠和肝脏部位CYP450、P-糖蛋白结合，可以降低洛匹那韦的首过效应，增加其血药浓度［26］。有机阴离子转运多肽（OATP/SLCO）是特异性分布于肝细胞基底膜上的一种转运蛋白，与体内诸多内源性或外源性物质的肝脏摄取作用关系密切。Hartkoorn等［27］通过卵母细胞体外实验，证实 PIs是OATP1A1、OATP1B2和OATP1B3的转运底物，同时，证实了OATP1A1基因突变可使OATP1A1转运能力下降，如521T＞C TT型个体洛匹那韦浓度明显高于野生型。研究发现，ABCC2基因突变可以解释部分洛匹那韦血药浓度个体差异，例如ABCC2 4544G＞A可使外周单核细胞洛匹那韦浓度明显增加［28］。代谢综合征是使用PIs药物常见的不良反应，包括血脂异常和形态学上的改变，载脂蛋白E（APOE）和载脂蛋白A（APOA）基因多态性与该不良反应发生有关。Tarr等［29］发现携带APOE突变基因的患者服用利托那韦更易发生血脂异常，特别是同时携带APOC3突变基因时。在台湾人群中发现携带APOA5 553 G＞T突变基因患者比野生型患者血脂异常发生率高［30］。尽管很多学者进行了PIs相关的药物基因组学研究，但是研究结果往往相互矛盾，重复性不佳，要建立遗传药理学相关的疗效、毒性关系还有待进一步研究。

1．4 整合酶抑制剂（raltegravir）国内现有整合酶抑制剂仅有拉替拉韦［1］。拉替拉韦是第一个被FDA批准可应用于临床的整合酶抑制剂，通过抑制病毒DNA共价结合到宿主基因组而发挥抗病毒作用。拉替拉韦的主要代谢酶为UDP-葡萄糖醛酸转移酶1A1（UGT1A1），因此人们推测UGT1A1基因多态性可能会影响拉替拉韦药代动力学参数。已经证实UGT1A1*28等位基因可以降低UGT1A1活性，但两个以健康人群为研究对象探索UGT1A1基因多态性与拉替拉韦血药浓度关系的研究并没有发现其对拉替拉韦血药浓度的影响［31－32］。而 Arab-Alameddine等［33］在患者和健康受试者中的研究发现，UGT1A9*3也许可以解释部分拉替拉韦个体间血药浓度差异。

2 抗逆转录治疗的个体化用药

目前，多种艾滋病给药方案可供选择，由于药物疗效和毒性反应的个体差异，不同艾滋病患者需要选择合适的给药方案，这也使得个体化用药成为可行而且必须的趋势。HLA-B*5701与阿巴卡韦超敏反应相关性的发现和HLA-B*5701筛查在临床中的应用，是药物基因组学研究成果应用于临床的成功案例，也是应用基因组学指导抗艾滋病药物个体化用药的重大突破。目前，一些欧美国家已经将HLA-B*5701等位基因筛查列于临床常规检测项目，但是针对亚洲人的相关研究较少［34］。除遗传因素外，艾滋病患者自身身体状况也是影响治疗方案选择的重要因素，合并患有心血管疾病的艾滋患者不推荐使用NNTIs，需用PIs代替［35］；体重和年龄的增加会加大司他夫定引起的神经系统疾病发病率，肥胖和年长患者需谨慎使用司他夫定［36］；肝功能不全患者不推荐使用奈韦拉平，可用依法韦伦或PIs代替。

3 结语与展望

药物不良反应和个体化差异等问题逐渐成为艾滋病药物治疗的大障碍。HLA-B*5701与阿巴卡韦超敏反应关系的发现为艾滋病药物基因组学研究提供了动力。我国是艾滋病大国，有多种抗逆转录病毒药物用于艾滋病的预防和治疗，但是，国内药物基因组学研究起步较晚，艾滋病相关的药物基因组学研究更是少见。为推动国内艾滋病患者用药更具针对性和安全性，就需要通过药物基因组学对抗艾滋病药物疗效和不良反应相关的基因进行检测，并结合患者生理特征合理选择治疗方案，实现个体化用药，才能获得最佳治疗效果。

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