遗传药理学的任务和研究内容

一、遗传药理学的目的和任务

药物反应个体差异是临床用药中的常见现象，认识和阐明药物反应个体和群体间差异的产生机制是提高药物治疗效果、改善人们生活质量的重要课题。遗传药理学的任务是阐明遗传在机体对药物和外源性物质反应（治疗效应和不良反应）个体变异中的作用，特别是着重运用基因组顺序和顺序变异的信息来阐明药物反应个体差异的发生机制。也就是说，遗传药理学的任务是从生物化学、药理学、遗传学和基因组等多学科研究与药物反应有关的蛋白质和相关基因，阐明决定药物反应个体差异的根本机制。这里所指的药物，包括小分子的有机物和诸如肽类和寡核苷酸类在内的大分子物质。这里所提的蛋白质和相关基因，包括细胞色素P450、N-乙酰基转移酶、磺基转移酶、UDP-葡萄醛酸基转移酶、p-糖蛋白、有机阴离子和阳离子的转运、多药耐药蛋白、β受体、多巴胺受体、5-羟色胺受体、脂氧化酶、磷酸二酯酶、GTP-结合蛋白及其他一些可能有关的蛋白质和相关基因等。

经过近20年来的研究，已证实了多种对药物反应有决定作用的蛋白质具有显著功能意义的多态性（发生率等于或大于1%的常见遗传性状变异）特征。催化药物生物转化的酶的功能性多态性的发现最早是通过药物治疗反应出现异常表型（如“快”代谢和“慢”代谢）的临床观察而得以实现的，比如代谢异烟肼的N-乙酰基转移酶-2（N-acetyltransferase-2，NTA2）和代谢异喹胍的细胞色素P4502D6（CYP2D6）的多态性。不仅是药物代谢酶，迄今还发现和阐明了若干有功能意义的、在疾病的病因和药物治疗中起作用的靶受体和靶蛋白的遗传变异体，如脂蛋白在阿尔茨海默病（Alzheimer病）和β2肾上腺素能受体变异体在哮喘中的作用。今后一些年，由于分子生物学、遗传学、基因组技术的综合应用可望促进更多影响药物治疗的靶酶或靶受体变异体的发现和阐明。

药物反应遗传变异的研究无论是研究范围，还是临床意义近年来国际上的进展都十分迅速，例如人体和实验动物的单核苷酸多态性（SNPs）的发现和阐明就是一个例子。在很多情况下，由单基因多态性引起的药物反应性状的变异可能导致功能损害或完全丧失（少数情况下也可能通过不同的机制引起功能增强）。食物、年龄、性别或环境暴露等也可改变药物反应性状。某些决定药物反应变异的蛋白和相关基因也同时与某些疾病的病理生理有关。而且，某些疾病可能由多基因决定（如动脉粥样硬化、某些癌症、神经退行性疾病），阐明这些疾病的病因也是有效治疗这些疾病的重要方面。

近些年来，遗传药理学已成为生命科学中发展迅速和备受关注的研究领域，因为它从基因到基因的表达来解释药物治疗效应和不良反应的根本机制，因为它运用分子生物学的最新技术和方法来研究药物的作用，也因为它把从最分子水平的学科到最临床水平的学科，包括药理学、生理学、遗传学、基因组学、临床医学、流行病学、统计学、生物信息学、生物计算机学等多学科联合到一起来阐明药物的作用和作用机制。

我国遗传药理学的研究在近10多年来有了很大的进步，在某些领域也进入了国际研究行列。虽有研究经费和队伍的限制，但在今后很多年内，如果能充分利用我国众多人口和多民族的遗传资源，选择有基础的、具有优势的领域重点突破，必定会有长足的发展，并跻身世界遗传药理学的研究先进行列。

二、遗传药理学的研究内容

药物反应个体差异是临床药物治疗中的极其常见现象。例如在正常人群中，药物代谢酶的动力学参数，如Michaelis常数（km）、最大反应速率（Vmax）等差异范围很大，从体内试验获得的药物清除率相差4～40倍或以上，这种差异因药物和人群而异。导致如此巨大差异的因素有环境因素、生理因素、病理因素等，但大量双生子研究和家系研究证明，遗传因素才是导致药物代谢反应个体和人群差异的决定性因素。遗传变异引起药物代谢和反应差异主要来自编码药物代谢酶、受体和药物转运蛋白基因的遗传多态性。因此,药物代谢酶、受体、药物转运蛋白等的遗传多态性是遗传药理学的主要研究内容。

1.阐明遗传因素在药物代谢和反应差异中的作用及其机制，特别是已知基因变异对药物代谢酶、转运体、受体及其他药物相关蛋白表达，和由之引起的药物代谢、转运、效应、毒性差异中的作用。

2.阐明药物代谢酶、转运体、受体、细胞内信号传递复合物引起药物不良的遗传变异，以及它们的调控机制与相互作用及效效应。

3.查找药物新基因，包括编码药物代谢酶、药物受体、药物转运蛋白、传导系统等蛋白的新基因。

4.阐明基因组中与药物相关的蛋白及其功能以及编码基因。

5.阐明人类基因组计划发现的SNP中与药物作用有关的SNP及其对药物作用的意义。

6.对家系、病人、人群进行遗传学和分子生物学方面的流行病学研究，发现和阐明与药物反应变异相关的候选基因。包括：系谱连锁分析；同胞配对研究；相关等位基因研究；相关全基因组研究；人群的流行病学研究。

7.阐明药物反应蛋白和相关基因在疾病发生等方面的作用，包括影响恶性肿瘤生成的药物反应蛋白和相关基因及多态性的遗传学、分子生物学和流行病学研究；与心血管、肺、血液学系统有关的药物反应蛋白和相关基因；小儿反应蛋白和相关基因的发育；环境对药物反应蛋白和相关基因的影响；参与精神疾病和认知障碍治疗的药物反应蛋白和相关基因；可能参与老年人中药物不良反应和药物相互作用的药物反应蛋白和相关基因；参与酒精效应或是改变酒精效应的药物反应蛋白和相关基因。

8.阐明在药物作用中遗传和环境的相互作用及其机制。