汪 道 文 教授

华中科技大学同济医学院附属同济医院

基因诊断和分型在个体化医疗中的应用——抗凝和抗血小板治疗中的实践

个体化医疗的概念 个体化医疗： (Personalized Medicine,

Individualized Medicine) 认定病人对不同药物和治疗的反应的遗传学变异，针对致病分子靶向治疗 ;此外，还发展和利用以遗传和分子机制的诊断，以更好地预测对靶向治疗的反应

精确医疗：（ Precision Medicine ）将病理诊断和分子变化谱联合建立起了诊断、预后和精确制定符合每个病人要求治疗性的策略。就是将正确的药物、正确时间、以正确剂量使用到正确的病人 ,使其有最小的不良后果和最大临床效益

N Engl J Med 2012;366:489-491

1. 推动立法：制药2. 疾病重新分类：“ New Taxonomy of Disease”3. 全面的个人信息4. 着手训练未来的医师：建立 New training paradigms

个体化用药和风险基因诊断应用热点

药物疗效和药物毒性个体化差异的筛查 EGFR 突变 （易瑞沙） Wafirian （华法林） HBV sequence typing (YMDD 和阿德福韦酯） HIV sequence typing FluSEQr –Avian Flu resequencing Other （ HCV,HPV)

目的基因突变检测KRAS 基因突变BRCA1/2 (breast cancer)P53 (cancer suppressor)

Mitochondrial disease （耳聋检测，氨基糖甙类抗生素 ）

已经成功开展的基因诊断项目

一、基因分型指导个体化医疗：1 、 CYP2C9, VKORC3, CYP4F2 基因分型指导华法林使用剂量2 、基因分型 EGFR 指导非小细胞肺癌靶向治疗药物选择3 、 K-ras 基因分型指导结肠癌靶向治疗药物的选择4 、 MTHFMTHFR C677T 基因分型指导叶酸用药5 、 CYP2C19 突变与氯吡咯雷抵抗6 、 SLCO1B1 基因变异分型与他汀类药物诱导的肌病和肌溶解

的诊断7 、 HLA-B*1502 基因型预测卡马西平致 Stevens-Johnson

综合征 (SJS) 和 毒性表皮溶解坏死 (TEN)

1.   家族性肥厚型心肌病2.   家族性扩张型心肌病3.   长 QT 综合征4.  Brugada 综合征5.   家族性肺动脉高压6.   家族性房颤7.   家族性高胆固醇血症8.  17α- 羟化酶缺陷症

二、单基因病的分子遗传学诊断（目前 76个）

9.  21- 羟化酶缺陷症10.  多发内分泌腺瘤11.  家族性早发糖尿病（ MOD

Y ）12.   遗传性高血压病 ( 单基因高

血压病）13.   其它遗传性心律失常14.   遗传性心肌病15.   先天性肌营养不良

心血管单基因病的分子诊断

16.    遗传性多发性骨软骨瘤17.    家族性低磷抗 VitD 骨软化

症18.   成骨不全19.    线粒体糖尿病20.   Liddle 综合症21. Alport 综合征22.   脂蛋白肾病23.   薄基底膜肾病24.   遗传性肾炎25.   家族性少年型肾单位肾痨26.  Gitelman 综合征27.   Barrt 综合征28. 家族性低尿酸血症29. 青年性高尿酸肾损害30. 家族性多囊肾31. 遗传性多发性肾囊肿32. Leber 遗传性视神经病变33. 视网膜劈裂34. 视网膜色素变性

35. 锥杆细胞营养不良36. 青少年性黄斑变性 (stargardt 氏病 )37. 遗传性非综合征性耳聋38. 大前庭导水管综合症（ EVAS ）39. 药物性耳聋40.Gilbert's 综合症（体质性肝功能不良性黄疸）41. 遗传性血色病42. 妊娠急性脂肪肝43. 遗传性脊髓小脑共济失调44.Huntington 舞蹈病45. 家族性致死性失眠症46. 家族性进行性肌营养不良47. 家族性低钾性周期性麻痹48. 先天性粒细胞减少症49.Alagille 综合征50. 新生儿肝内胆汁淤积症 (NICCD)51. 进行性家族性肝内胆汁淤积症（ PFIC ）52. 高 IgE 综合征53. 文献中报道的其他单基因遗传病54. 文献中尚未报道的家族性遗传病新表型家系

基因分型指导华法林使用起始剂量

Warfarin Metabolism Pathway

6-hydroxywarfarin7-hydroxywarfarin

Hypofunctional clotting factors II 、 VII 、 IX 、 X

Functional clotting factors II 、 VII 、 IX 、 X

PLos Genetics. 2009;115:3130-3138 A Genome-Wide Association Study

国际华法林遗传药理学协会搜集了 5700例使用华法林治疗的病人，其中 5052例国际标准化比值在 2 到 3 之间的用于本研究的数据分析。 遗传药理法则 临床法则 固定剂量随机化 4/5的病人用于建模 1/5 病人用于验证遗传药理法则

A

B

CYP2C9 和VKORC1变异对华法林剂量的影

响

N Engl J Med 2005;352:2285-93

Figure 1. Comparisons of Warfarin Doses Predicted According to the Clinical Algorithm and the Pharmacogenetic Algorithm.Panel A shows the comparisons based on genotype and on use or nonuse of amiodarone. This example of a 50-year-old non-Asian, nonblack patient who is 1.75 m tall and weighs 80 kg shows that genotype can markedly change the recommended dose from more than 45 mg per week to less than 10 mg per week when all other factors are the same. Panel B shows the comparison based on race and genotype. This example of a 50-year-old patient who is 1.75 m tall and weighs 80 kg shows that racial differences in the estimated dose become insignificant when genetic information is added to the model and that the clinical algorithm, as compared with the pharmacogenetic algorithm, often produces an average value that may substantially overestimate or underestimate the dose.

Figure 2. Percentage of Patients with Dose Estimates within 20% of the Actual Dose, as Derived with the Use of a Pharmacogenetic Algorithm, a Clinical Algorithm, and a Fixed-Dose Approach.The dose estimates are shown according to three actual-dose groups: lowdose (≤21 mg per week), intermediate-dose (>21 to <49 mg per week), and high-dose (≥49 mg per week). The fixed dose was 35 mg per week. With the fixed-dose approach, none of the estimates for the patients in the lowdose and high-dose groups were within 20% of the actual dose. Panel A shows data for the validation cohort (1009 patients), and Panel B for the derivation-plus-validation cohorts (5052 patients).

获得精确剂量

从互连网获取结果

根据不同的目标 INR 数值计算华法林用量

p753-64.

随着研究的进展我们发现，临床因素、人口统计变异值以及两个基因的变异——CYP2C9 和 VKORC1 对病人华法林的剂量需求产生重要影响。

在 2007 年，食品和药品监管局（ FDA ）在华法林的产品说明上建议在使用Warfarin 前对 CYP2C9 和 VKORC1 进行基因检测，但是并没有提供一个使用遗传因素预测华法林个体治疗剂量的特殊方法。

华法林代谢通路关键酶变异的临床意义及临床检测

病例 1.

60 岁男性 2009 年行冠脉搭桥 + 二尖瓣置换术，术后每日口服阿司匹林 1片、华法林 2.5mg* 。

2010 年起间断出现肉眼血尿 , 多于就医用抗感染治疗。 2012 年 9月全程鲜红色，无痛，伴排尿困难、腰部酸胀。

2012 年 9 月 11 日 B超提示“肾脏小结石和膀胱肿瘤”而手术，结果示膀胱内凝血块

患者 2012 年 9 月 11日入院后停用阿司匹林和华法林抗凝， 9 月 12 日 INR 5.64 。

基因分型提示患者 CYP2CP*3 为 CC纯合突变型，属华法林极低剂量组，建议华法令使用剂量为 6 mg/week

结论： CYP2C9 突变型 VKORC1 突变型 建议： 建议剂量 6 mg/week

结论： CYP2C9 突变型 VKORC1 突变型

病例 2

病例 3

多 大 获 益 ? Epstein 896 病人 ( 基因分型 ) 随访 6 个月 Vs. 2688 历史对照 Mayo Clinic 与历史对照组相比，基因分型队列总体的住院率下降 31% ，因出血或血栓的住院减少 28% 。

在应用华法林前对患者进行基因检测可能改善应用华法林的安全性和有效性。

J Am Coll Cardiol 2010;55:2804-2812

Next-generation sequencing

Hypertrophic cardiomyopathy

Next-generation sequencing

PhenotypePhenotype ：： 112 patients112 patients Amplicon sequencing ： 30 genes GenotypesGenotypes

Sequencing platform ——Ion PGM system

Data quality assessmenttotal number of bases/chip

(Mbp)941.05

number of Q20 bases /chip (Mbp)

835.64

Mean Length [bp] 147

Longest Read [bp] 380

Wells with ISPs 90%

Live ISPs 98%

Read depth 684.5

1× coverage 99.9%

20× coverage 98.4%

100× coverage 96.7%

variant detected / person 156

展望和小结 目前临床基因诊断技术已经从实验研究走向临床应用。已

有 1000 多种遗传性疾病可以通过基因检测技术做出辅助诊断或遗传咨询

基因诊断在疾病易感风险预测，临床用药指导和安全评估等个体化医疗中

（ 1 ）华法林的安全窗口小， CYP2C9 ， VKORC1 ， CYP4F2 和 GGCX 基因预报其使用剂量能明显改善临床实践，有重要临床意义

（ 2 ） CYP2C19 ， ABCB1 和 P2RY12 受体基因变异将显著影响氯吡格雷疗效，影响心脑血管病发生和治疗、预后

中国人的代谢规律还有待阐明！

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