CYP3A5基因多態(tài)性與腫瘤耐藥和治療的相關(guān)性研究現(xiàn)狀

劉恩溢，李玉珍，方 翼#（1.北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部，北京市100191；.北京大學(xué)人民醫(yī)院藥劑科，北京市100044）

CYP3A5是CYP3A亞家族最主要的肝外分布形式，和CYP3A4共同參與50%以上臨床用藥的Ⅰ相代謝。其在腫瘤組織中的表達(dá)，是腫瘤組織對化療藥產(chǎn)生耐藥的重要原因。研究表明，CYP3A5的基因多態(tài)性與腫瘤的耐藥及治療密切相關(guān)。對其底物與耐藥機(jī)制的研究，為腫瘤的個體化治療提供了理論依據(jù)。基因多態(tài)性及其表達(dá)是影響酶功能的重要因素，用藥前的基因檢測將成為臨床個體化治療的趨勢。CYP3A5基因存在種族間差異，提示進(jìn)口藥在我國上市前進(jìn)行以中國人為對象的臨床試驗(yàn)是具有重要意義的。目前對CYP3A5基因多態(tài)性及腫瘤耐藥機(jī)制的更多研究還在進(jìn)行中，信息的更新將進(jìn)一步優(yōu)化聯(lián)合用藥與個體化治療。

1 CYP3A亞家族概述

藥物代謝主要由肝臟中的Ⅰ相和Ⅱ相藥物代謝酶完成。Ⅰ相代謝將藥物轉(zhuǎn)化為極性更強(qiáng)的化合物，再經(jīng)Ⅱ相代謝排出體外。CYPs位于細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，是自然界含量最豐富、底物譜最廣、分布最廣泛的Ⅰ相藥物代謝酶系，參與90%以上的臨床藥物代謝，是人體內(nèi)最重要的代謝酶，其廣泛分布于人體各器官組織中，包括肝、腎、腸道、肺、腦及皮膚等，且以肝臟中含量最豐富。CYPs負(fù)責(zé)內(nèi)源性底物（如類固醇激素、脂肪酸、前列腺素、膽酸）、外源性生物物質(zhì)（包括藥物、致癌物、環(huán)境污染物）和許多其他合成性化學(xué)物質(zhì)的代謝，對這些物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)修飾或降解。人類共有18個細(xì)胞色素P450酶基因家族和43個亞家族，涉及大多數(shù)藥物代謝的酶系主要有CYP1、CYP2、CYP3三大家族。其中CYP3A亞家族成員作用尤為突出，其含量最多、底物譜大，是藥物代謝反應(yīng)中最主要的限速酶。CYP3A酶活性個體間差異極大（約10～40倍），在中國漢族人中約有14倍的差異[1]。

CYP3A亞家族包括4個成員，CYP3A4、CYP3A5、CYP3A7和CYP3A43，串聯(lián)排列于7q22.1長約231 kb的基因座內(nèi)[2]。這些亞型占肝臟內(nèi)P450酶總量的30%以上，在內(nèi)源性類固醇、許多前致癌物和至少一半藥物的氧化、過氧化、還原代謝中均發(fā)揮重要作用。CYP3A4是成人肝臟表達(dá)的主要CYP蛋白，參與大部分臨床用藥的代謝；CYP3A5則主要在一些肝外組織如腸壁、腎以及胰腺、前列腺和肺中表達(dá)，與CYP3A4相比，CYP3A5可能對這些器官的代謝有更強(qiáng)的局部影響[3]。CYP3A5的表達(dá)及活性有著很大的個體間、種族間差異，被認(rèn)為是個體間CYP3A活性差異的最主要因素。

2 CYP3A5的基因多態(tài)性

CYP3A5在10%～97%的人群中表達(dá)。CYP3A5代謝活性相對高水平地見于30%的白種人、日本人、墨西哥人，40%的中國人，大于50%的非洲裔美國人、東南亞人、太平洋島人及西南美洲印第安人[4]。CYP3A5在某些器官（包括結(jié)腸、肺、前列腺等）的腫瘤組織中也有表達(dá)，這使許多腫瘤中CYP3A的水平增高，這種改變有極大可能使腫瘤對化療藥的代謝加快，從而產(chǎn)生了耐藥。

CYP3A5活性的差異主要是由單核苷酸的多態(tài)性（Single nucleotide polymorphism，SNPs）所致。1996年Jounaidi等[5]最早發(fā)現(xiàn)CYP3A5的單核苷酸多態(tài)性及CYP3A5*2等位基因，后來陸續(xù)從人群中篩查出多個等位基因。CYP3A5*6等位基因第7號外顯子內(nèi)的G＞A，導(dǎo)致mRNA的剪接發(fā)生改變以及蛋白質(zhì)截短，使CYP3A5酶活性降低或消失。Busi等[6]研究發(fā)現(xiàn)，CYP3A5*3等位基因?yàn)樽儺愋停?986密碼子顯示A＞G突變，從而在CYP3A5基因的3號內(nèi)含子中創(chuàng)造了一個隱含的受體剪接位點(diǎn)，而該位點(diǎn)促使基因內(nèi)類外顯子序列（假外顯子）插入成熟mRNA，并包括隨后外顯子的缺失和（或）其他基因內(nèi)序列的插入。這些異常的剪接導(dǎo)致若干框內(nèi)提前終止密碼子（Premature termination codons，PTC）的出現(xiàn)。變異型CYP3A5 mRNA比野生型降解更迅速、更不穩(wěn)定，促使含PTC的mRNA降解。因此，CYP3A5*3純合子的總CYP3A5 mRNA水平比野生型CYP3A5*1等位基因攜帶者顯著減少，CYP3A5酶表達(dá)量明顯下降[7]。這也進(jìn)一步解釋了人群中CYP3A5蛋白的低水平表達(dá)。Burk等[8]報(bào)道，經(jīng)利福平治療的患者肝細(xì)胞和腸活檢組織中CYP3A5*1等位基因獲得的CYP3A5轉(zhuǎn)錄物絕對水平最高。Kuehl等[4]研究認(rèn)為，擁有至少1個CYP3A5*1等位基因者表達(dá)CYP3A5的水平較高。CYP3A5*3的單核苷酸多態(tài)性引起選擇性剪接和蛋白質(zhì)異常，從而導(dǎo)致某些人組織中CYP3A5表達(dá)水平低下。最近，一種新的CYP3A5變異體——CYP3A5*11，通過DNA測序在1名歐洲白種人體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，該等位基因的外顯子亦包含6986A＞G剪接改變，此單核苷酸多態(tài)性在有缺陷的CYP3A5*3等位基因曾有報(bào)道[9]。

變異體等位基因CYP3A5*3的發(fā)生頻率在不同種族間存在顯著性的差異，在中國人、日本人、韓國人、南亞人、黑種人、白種人及西班牙人中的發(fā)生頻率分別為71%～76%、71%～85%、70%、59%～61%、27%～55%、84%～95%和62%～83%[10]。Roy等[11]報(bào)道，加拿大白種人CYP3A5*3等位基因的發(fā)生頻率（約93%）比津巴布韋人高（77.6%）。而在非洲人中，野生型CYP3A5*1等位基因更普遍[12]。中國人群中只檢測到CYP3A5*3變異基因，變異型CYP3A5*3是決定中國人群CYP3A5表達(dá)與活性的最關(guān)鍵因素。

3 CYP3A5與腫瘤耐藥

研究報(bào)道化療藥物直接結(jié)合到孕烷受體（PXR）的配體結(jié)合域上，從而激活CYP3A轉(zhuǎn)錄，增加CYP3A酶系的表達(dá)。大量的酶代謝了化療藥物，因此產(chǎn)生耐藥。

PXR是CYP3A5轉(zhuǎn)錄調(diào)控中最關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子，與其他核受體僅與特異性配體（通常為小分子物質(zhì)）相作用不同，許多結(jié)構(gòu)不同的大分子藥物和激素均能直接結(jié)合到PXR的配體結(jié)合域上，繼而與維A酸受體（RXR）形成異二聚體，作用于調(diào)控序列的DNA反應(yīng)元件，并由該通路激活CYP3A轉(zhuǎn)錄，這可能是多藥耐藥形成的分子機(jī)制。人體CYP3A4基因調(diào)控序列的DNA反應(yīng)元件包含1個罕見的ER6基序（反轉(zhuǎn)重復(fù)，6 bp分隔；TGAACT-N6-AGGTCA），該基序在人類CYP3A5基因中是保守的。PXR被配體激活后，構(gòu)象發(fā)生改變并與RXR結(jié)合形成異源二聚體，反式激活ER6元件，從而誘導(dǎo)CYP3A4轉(zhuǎn)錄。CYP3A5啟動子中的功能性ER6基序位于轉(zhuǎn)錄起始部位上游。研究顯示，CYP3A5的誘導(dǎo)機(jī)制與CYP3A4相似。Burk等[8]報(bào)道，構(gòu)成性激活受體（CAR）和PXR轉(zhuǎn)錄激活CYP3A5啟動子，PXR和CAR特異性地和ER6基序結(jié)合，誘導(dǎo)CYP3A5轉(zhuǎn)錄。

Landes等[13]研究報(bào)道，內(nèi)源性CYP3A4和CYP3A5 mRNA的上調(diào)可通過γ-生育三烯酸的誘導(dǎo)獲得，其是PXR最強(qiáng)的激活劑，與利福平有同樣效果。

在CYP3A受體依賴性調(diào)控中，除PXR這條最主要的途徑，可能還存在其他核受體如糖皮質(zhì)激素受體（GR）、組成性雄烷受體及維生素D受體等信號途徑。

4 CYP3A5與腫瘤治療

CYP3A底物涵蓋面很廣，目前所知明確由CYP3A代謝的化療藥有許多類，多為滅活反應(yīng)，也有化療藥原藥的活化反應(yīng)。CYP3A催化長春堿類、紫杉醇、紫杉特爾、依林特肯的代謝解毒：環(huán)磷酰胺、異環(huán)磷酰胺的活化及失活反應(yīng)；鬼臼乙叉苷、鬼臼噻吩苷的毒性增強(qiáng)反應(yīng)。這些藥物在體內(nèi)的代謝是一個復(fù)雜的過程，許多經(jīng)其代謝的底物同時又是它的誘導(dǎo)劑，聯(lián)合化療又加入了更為復(fù)雜的藥物-藥物相互作用的影響。CYP3A5是CYP3A的主要肝外表達(dá)形式，它的多態(tài)性表達(dá)決定了CYP3A的表達(dá)量，而CYP3A5是CYP3A4的底物，CYP3A4參與抗癌藥物的代謝，所以CYP3A5的多態(tài)性可影響藥效[14]。實(shí)驗(yàn)證明：CYP3A5野生型純合子（CYP3A5*1/*1）、雜合子（CYP3A5*1/*3）人群的CYP3A5含量及活性均顯著高于突變型純合子（CYP3A5*3/*3）人群，其體內(nèi)轉(zhuǎn)錄完整CYP3A5 mRNA的量較高；且能表達(dá)出CYP3A5蛋白，對CYP3A底物有著更高的清除率、更低的生物利用度，而劑量限制性毒性作用的發(fā)生率則較低，所以對這類患者通常需要增加用藥劑量才能達(dá)到滿意的療效。CYP3A5*3純合子的患者，由于CYP3A的含量較低，藥物清除較慢，所以藥物在體內(nèi)存留時間延長。這類患者治療效果往往較好，但容易出現(xiàn)較大的毒副作用，應(yīng)該適當(dāng)減少藥物用量。

值得注意的是，藥物經(jīng)過CYP滅活后，并不是馬上就能喪失毒性排出體外，有相當(dāng)一部分化療藥經(jīng)CYP代謝后轉(zhuǎn)化成致癌物，對于長期存活的腫瘤患者來說有誘發(fā)第二腫瘤的危險(xiǎn)，而這種第二腫瘤的發(fā)生也與CYP3A的多態(tài)性有關(guān)。CYP3A5表達(dá)的差別對于治療用藥譜較窄的底物如腫瘤化療藥等尤為重要，因?yàn)檫@種差別可造成臨床療效和藥物毒性作用的明顯不同，是腫瘤產(chǎn)生耐藥的機(jī)制之一。

5 討論

對CYP3A酶系造成影響的因素還包括性別與年齡。

人與動物的P450表達(dá)均受復(fù)雜的激素調(diào)控，長期治療用藥可能導(dǎo)致性激素水平改變，從而影響藥物代謝。AG-045572在人體的CYP3A代謝試驗(yàn)中，藥動學(xué)數(shù)據(jù)顯示男性和女性的Km值接近，差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對溫州地區(qū)10周歲兒童CYP3A酶的活性研究亦顯示無性別差異，正常范圍值是0.85～21.52。藥物代謝酶是否存在性別差異還需要更大量樣本的研究。

胎兒的肝臟或組織中主要表達(dá)CYP3A7，從妊娠6～9個月時才開始表達(dá)CYP3A4[15]；出生后生長發(fā)育迅速，1～2年內(nèi)酶的數(shù)量激增，藥物代謝能力2～3年后達(dá)到成人水平，但P450的誘導(dǎo)性比成人高[16]。我國對上海中小學(xué)女生的研究提出，在青春期開始發(fā)育時CYP3A酶的活性降低，且發(fā)育后酶活性個體差異變大[17]。提示年齡對CYP3A酶系的表達(dá)有一定的影響。

6 展望

遺傳藥理學(xué)的研究結(jié)果提示，20%～95%藥物反應(yīng)和初治的個體差異是由遺傳因素引起，而且它將伴隨人的一生。我們可以對初治腫瘤患者的CYP3A5基因及表型進(jìn)行檢測，結(jié)合CYP3A5參與代謝的化療藥物種類。根據(jù)這些藥物對于CYP3A5表達(dá)水平的誘導(dǎo)或抑制作用，可區(qū)分對藥物有反應(yīng)者、無反應(yīng)者以及可能造成毒性增強(qiáng)者，這些信息對藥物開發(fā)、臨床用藥均極為重要，可以作為我們對腫瘤患者化療療效和預(yù)后的預(yù)測指標(biāo)，從而指導(dǎo)個體化用藥。如對高表達(dá)CYP3A5的腫瘤組織，可采用小干擾RNA（siRNA）、反義核酸、核酶等技術(shù)進(jìn)行治療，或應(yīng)用CYP3A5抑制劑、抑制性單抗阻斷其轉(zhuǎn)錄及表達(dá)，減少或延緩由CYP3A5滅活的化療藥的清除而提高生物利用度。Chen等[18]將針對CYP3A4的siRNAⅢ型瞬時轉(zhuǎn)染入CHL-3A4細(xì)胞（過表達(dá)CYP3A4的中國倉鼠細(xì)胞），結(jié)果顯示CYP3A4 mRNA水平顯著降低達(dá)65%，蛋白表達(dá)水平降低達(dá)75%。表達(dá)CYP3A4Ⅲ型siRNA的載體轉(zhuǎn)染至CHL-3A4細(xì)胞后，幾乎完全抑制了CYP3A4介導(dǎo)的硝苯地平代謝。特異性針對CYP3A5基因的反義寡核苷酸轉(zhuǎn)染K562/A02細(xì)胞，在明顯抑制CYP3A5基因轉(zhuǎn)錄的基礎(chǔ)上顯著逆轉(zhuǎn)了K562/A02細(xì)胞的耐藥性。向正常組織導(dǎo)入CYP3A基因，使其耐受化療藥的毒性；向腫瘤組織導(dǎo)入化療藥原藥的活化酶，則能增強(qiáng)原藥的細(xì)胞毒性而不影響正常組織。

7 結(jié)語

研究發(fā)現(xiàn)，CYP3A亞家族中僅CYP3A5基因在白血病細(xì)胞系中轉(zhuǎn)錄，這與CYP3A5是CYP3A亞家族主要的肝外表達(dá)形式相符合。肝臟及許多肝外組織均報(bào)道有CYP3A5表達(dá)[19]，提示它在這些組織中具有重要的生理功能。造血系統(tǒng)中的研究較少，有報(bào)道淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞無或低轉(zhuǎn)錄CYP3A亞家族，且僅檢測到CYP3A5的mRNA。

CYP3A5基因具有顯著的種族差異，提示進(jìn)口藥在我國上市前進(jìn)行以中國人為對象的臨床試驗(yàn)是有重要意義的。CYP3A5基因與白血病的藥物治療關(guān)系重大，研究CYP3A5與白血病的化療藥物的耐藥機(jī)制與關(guān)系，可以更好地指導(dǎo)臨床個體化給藥，更好地改善白血病的預(yù)后。對腫瘤耐藥機(jī)制的研究，有助于尋找新的治療途徑。總之，CYP3A5基因的研究對白血病患者的意義重大。

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