基于药物代谢组学和基因型的环孢素A药动学个体差异研究

Cyclosporin A (CsA) is the first choice for prevention of rejection after organ transplantation, with a narrow therapeutic window and great individual variation. Individual variation in drug response is influenced by both genes and environment. Previous studies show a correlation between CYP3A gene polymorphism and the differences in pharmacokinetics of CsA, however the prediction result is not ideal due to the environmental disturbance. Metabolic phenotypes include information associated with both genetic and environmental contributions to drug responses, thereby serving as an unique and effective approach in predicting drug metabolism characteristics. This study proposed a complementary strategy, metabolic phenotype joint CYP3A gene polymorphisms, to predict the individual variation of CsA metabolism. Application of fluorescence-based DNA sequencing technology determination of CYP3A4 and CYP3A5 gene locus. Targeted metabolic profiling and global metabolic fingerprint spectrum are used to determine metabolic phenotypes of patients, and through multivariate statistical model CsA metabolism related biomarkers are founded and identified. At last, forecast model of CsA metabolic characteristics is set up using CYP3A4/5 gene locus and biomarkers. The work of this project will provide a more comprehensive and new research strategy for the individual therapy of kidney transplant patients.

环孢素A(CsA)是肾移植术后预防排斥反应的首选药，但个体差异大制约其广泛应用，其中药动学差异较为显著。研究发现，CYP3A基因多态性与CsA药动学个体差异相关，但环境因素的干扰使得单一依靠基因型进行研究略显不足。新兴的药物代谢组学表明，代谢表型是基因和环境共同作用的结果，用于药动学差异研究具有独到优势。我们拟采用药物代谢组学联合CYP3A基因多态性的“互补式”策略对CsA药动学差异进行相关性研究。通过原位杂交荧光染色测序技术、超高压液相色谱技术测定CYP3A4、CYP3A5基因位点及CsA药动学特征，研究基因型对药动学差异的影响程度；利用酰基肉碱、氨基酸代谢轮廓及整体代谢指纹谱等药物代谢组学方法分析患者的代谢表型，进而通过多元统计模型筛选差异相关的生物标志物；最终将标志物结合CYP3A4/5基因型，建立CsA药动学差异相关预测模型，旨在为肾移植患者CsA的个体化治疗寻找新的研究策略。

环孢素A(CsA)是器官移植术后预防排斥反应的首选药，具有治疗窗窄、个体差异大等特点。环境和遗传因素是造成CsA个体差异的重要原因。近年研究发现，CYP3A基因多态性与CsA药动学个体差异存在相关性，但是由于环境因素的干扰，其预测结果不理想。新兴的药物代谢组学研究表明，代谢表型是基因和环境共同作用的结果，用于预测药物的药动学差异具有独到的优势。本研究基于超高效液相色谱仪UPLC与Orbitrap型三重四极杆MS/MS联用的分析技术和多种数据处理与数据挖掘方法相结合的非靶向代谢指纹谱及靶向脂质组学研究平台，完成133例肾移植患者血液样本的UPLS-MS谱分析及数据处理工作。在CYP3A4*1/CYP3A5*1及 CYP3A4*1/CYP3A5*3基因型患者中分别发现21及10个代谢物与药动学相关性较大，共鉴定出7个潜在生物标志物的结构。研究发现磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、肉碱等是影响CsA药动学差异的因素。本研究建立了覆盖脂质和极性小分子的代谢组学分析平台，通过方法学验证，充分展示了方法的稳定性和可靠性，并将分析结果与生物学意义相关联，表明生命体的基因型和代谢表型影响着CsA的药动学行为，为药物个体差异研究提供了新思路和策略，为CsA的合理应用提供了科学依据和理论支持，有助于临床及时调整肾移植患者药物剂量，保证治疗效率。本项目着眼于肾移植患者的个体化药学服务这一重大医疗问题，研究结果将对维护和提高人民的健康水平，减少医疗损耗和社会负担，起到积极作用。