抗结核药相关药物性肝损伤的基因标记及其遗传机制研究

Anti-Tuberculosis Drug-Induced Liver Injury (ATLI) is one of the most common and serious adverse reactions in anti-tuberculosis therapy. It usually causes the interruption or failure of the therapy and leads to hepatonecrosis or death in the worst cases. At present, there is a lack of unified and effective marker for clinical diagnosis and prediction. Previous studies revealed that genetic factors may play an important role in the occurrence of ATLI. However, effective genetic markers of ATLI have not been found so far due to the limitation of sample size, genotyping through-put and the lack of systematic analysis in previous reports. In this project, based on the collaboration results with the International Serious Adverse Event Consortium (iSAEC), we are going to expand the sample size of ATLI cases and matched control samples, comprehensively discover the genetic markers of ATLI in Chinese Han population through pathway-based multi-gene systematically association analysis method by target enrichment and next generation sequencing. Then, effective genetic markers will be furtherly verified by larger sample validation, in vitro and in vivo function study. Based on our previously established microarray genotyping method, a prediction system of ATLI in Chinese Han population will be developed, which will lay the foundation for the personalized medicine of anti-tuberculosis drug and future preventive drug discovery in Chinese Han population.

药物性肝损伤是抗结核治疗中最常见、最严重的不良反应之一，严重时可致肝坏死甚至危及生命，是治疗中断及失败的重要原因。目前尚缺乏统一、有效的临床诊断和预测指标。国内外研究表明，遗传因素对抗结核治疗中药物性肝损伤的发生起到重要的影响作用，但既往研究大多存在样本量少、分型通量低、缺乏系统性分析等不足，至今未找到其有效基因标记。本课题中我们将在与国际严重药物不良反应联盟前期合作研究结果基础上，进一步扩大收集抗结核用药导致严重肝损伤的病例及其相应对照样本，采用序列捕获及二代测序的手段，通过基于信号通路的多基因系统性分析策略，深入挖掘中国汉族人群抗结核药物引起肝损伤相关基因标记，进而对其进行大样本量验证及体内外功能机制研究，筛选出准确有效的基因标记，基于先前建立的基因分型芯片技术，研制中国汉族人群抗结核药引起肝损伤的预测技术体系，为结核病患者的个体化用药及未来预防性药物的开发提供理论依据。

药物性肝损伤是抗结核治疗中最常见、最严重的不良反应之一，也是抗结核治疗中断及失败的重要原因，严重时可致肝坏死甚至危及生命。目前尚缺乏统一、有效的临床诊断和预测指标。为了深入了解中国汉族人群中抗结核药物引发肝损伤 (Anti-Tuberculosis Drug-Induced Liver Injury, ATLI) 的分子机制，探索其有效的早期诊断和预测分子标志物，本项目开展了基于人群的ATLI分子标记物研究和细胞水平的抗结核药物导致细胞损伤的机制研究。其中病例-对照关联研究筛选出了指示ATLI高风险的基因组分子标志物 UGT1A4 rs2011404 (χ2=4.6809, 矫正P=0.0305) 和位于SLC8A2、AK2、PSTPIP2等基因区域的4个关键的DNA甲基化标志物；进而我们构建了对特异性基因变异位点进行靶向修饰和表型检测的肝细胞平台，验证了上述所发现重要分子标志物的功能。随后，在细胞水平上我们进行了抗结核药关键响应基因的筛选，基于分别携带不同基因敲除的HepaRG肝细胞文库进行了利福平、异烟肼、吡嗪酰胺等抗结核药处理下的阴性筛选，最终揭示了五个与抗结核药引起的肝细胞损伤广泛相关的基因，并通过通路分析发现了核糖体组装通路对抗结核药物的迅速响应，这些可作为潜在的预防和治疗靶点。此外，本研究利用英国生物银行中的中国人群数据进行了肝功能指标相关基因位点的全基因组关联研究，确认了与中国人群总胆红素等五个肝指标相关的基因变异；最终综合上述发现的风险位点构建了中国人群抗结核药物用药风险预测体系。本项目揭示了基于患者外周血基因组的ATLI预测DNA甲基化标记，该指标有较高的稳定性，在将来指导中国人群抗结核个体化用药的临床转化中具有较好的应用前景；所发现的抗结核药物致肝损伤的新机制，为研究广泛药物致肝损伤的共有机制奠定了良好基础；肝功能指标相关基因变异位点的发现为从遗传角度理解中国人群肝指标的个体差异性和肝功能指标临床精准检测提供了参考数据。结合上述项目研究内容，目前已发表学术论文9篇，申请国家发明专利1项。