CYP3A5基因多態性與腫瘤耐藥和治療的相關性研究現狀

劉恩溢，李玉珍，方 翼#（1.北京大學醫學部，北京市100191；.北京大學人民醫院藥劑科，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，是腫瘤組織對化療藥產生耐藥的重要原因。研究表明，CYP3A5的基因多態性與腫瘤的耐藥及治療密切相關。對其底物與耐藥機制的研究，為腫瘤的個體化治療提供了理論依據。基因多態性及其表達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，提示進口藥在我國上市前進行以中國人為對象的臨床試驗是具有重要意義的。目前對CYP3A5基因多態性及腫瘤耐藥機制的更多研究還在進行中，信息的更新將進一步優化聯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相代謝將藥物轉化為極性更強的化合物，再經Ⅱ相代謝排出體外。CYPs位于細胞內質網膜上，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負責內源性底物（如類固醇激素、脂肪酸、前列腺素、膽酸）、外源性生物物質（包括藥物、致癌物、環境污染物）和許多其他合成性化學物質的代謝，對這些物質進行化學修飾或降解。人類共有18個細胞色素P450酶基因家族和43個亞家族，涉及大多數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，串聯排列于7q22.1長約231 kb的基因座內[2]。這些亞型占肝臟內P450酶總量的30%以上，在內源性類固醇、許多前致癌物和至少一半藥物的氧化、過氧化、還原代謝中均發揮重要作用。CYP3A4是成人肝臟表達的主要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，與CYP3A4相比，CYP3A5可能對這些器官的代謝有更強的局部影響[3]。CYP3A5的表達及活性有著很大的個體間、種族間差異，被認為是個體間CYP3A活性差異的最主要因素。

2 CYP3A5的基因多態性

CYP3A5在10%～97%的人群中表達。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（包括結腸、肺、前列腺等）的腫瘤組織中也有表達，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，從而產生了耐藥。

CYP3A5活性的差異主要是由單核苷酸的多態性（Single nucleotide polymorphism，SNPs）所致。1996年Jounaidi等[5]最早發現CYP3A5的單核苷酸多態性及CYP3A5*2等位基因，后來陸續從人群中篩查出多個等位基因。CYP3A5*6等位基因第7號外顯子內的G＞A，導致mRNA的剪接發生改變以及蛋白質截短，使CYP3A5酶活性降低或消失。Busi等[6]研究發現，CYP3A5*3等位基因為變異型，6986密碼子顯示A＞G突變，從而在CYP3A5基因的3號內含子中創造了一個隱含的受體剪接位點，而該位點促使基因內類外顯子序列（假外顯子）插入成熟mRNA，并包括隨后外顯子的缺失和（或）其他基因內序列的插入。這些異常的剪接導致若干框內提前終止密碼子（Premature termination codons，PTC）的出現。變異型CYP3A5 mRNA比野生型降解更迅速、更不穩定，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酶表達量明顯下降[7]。這也進一步解釋了人群中CYP3A5蛋白的低水平表達。Burk等[8]報道，經利福平治療的患者肝細胞和腸活檢組織中CYP3A5*1等位基因獲得的CYP3A5轉錄物絕對水平最高。Kuehl等[4]研究認為，擁有至少1個CYP3A5*1等位基因者表達CYP3A5的水平較高。CYP3A5*3的單核苷酸多態性引起選擇性剪接和蛋白質異常，從而導致某些人組織中CYP3A5表達水平低下。最近，一種新的CYP3A5變異體——CYP3A5*11，通過DNA測序在1名歐洲白種人體內被發現，該等位基因的外顯子亦包含6986A＞G剪接改變，此單核苷酸多態性在有缺陷的CYP3A5*3等位基因曾有報道[9]。

變異體等位基因CYP3A5*3的發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]報道，加拿大白種人CYP3A5*3等位基因的發生頻率（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表達與活性的最關鍵因素。

3 CYP3A5與腫瘤耐藥

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

PXR是CYP3A5轉錄調控中最關鍵的轉錄因子，與其他核受體僅與特異性配體（通常為小分子物質）相作用不同，許多結構不同的大分子藥物和激素均能直接結合到PXR的配體結合域上，繼而與維A酸受體（RXR）形成異二聚體，作用于調控序列的DNA反應元件，并由該通路激活CYP3A轉錄，這可能是多藥耐藥形成的分子機制。人體CYP3A4基因調控序列的DNA反應元件包含1個罕見的ER6基序（反轉重復，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，構象發生改變并與RXR結合形成異源二聚體，反式激活ER6元件，從而誘導CYP3A4轉錄。CYP3A5啟動子中的功能性ER6基序位于轉錄起始部位上游。研究顯示，CYP3A5的誘導機制與CYP3A4相似。Burk等[8]報道，構成性激活受體（CAR）和PXR轉錄激活CYP3A5啟動子，PXR和CAR特異性地和ER6基序結合，誘導CYP3A5轉錄。

Landes等[13]研究報道，內源性CYP3A4和CYP3A5 mRNA的上調可通過γ-生育三烯酸的誘導獲得，其是PXR最強的激活劑，與利福平有同樣效果。

在CYP3A受體依賴性調控中，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，也有化療藥原藥的活化反應。CYP3A催化長春堿類、紫杉醇、紫杉特爾、依林特肯的代謝解毒：環磷酰胺、異環磷酰胺的活化及失活反應；鬼臼乙叉苷、鬼臼噻吩苷的毒性增強反應。這些藥物在體內的代謝是一個復雜的過程，許多經其代謝的底物同時又是它的誘導劑，聯合化療又加入了更為復雜的藥物-藥物相互作用的影響。CYP3A5是CYP3A的主要肝外表達形式，它的多態性表達決定了CYP3A的表達量，而CYP3A5是CYP3A4的底物，CYP3A4參與抗癌藥物的代謝，所以CYP3A5的多態性可影響藥效[14]。實驗證明：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，其體內轉錄完整CYP3A5 mRNA的量較高；且能表達出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，所以藥物在體內存留時間延長。這類患者治療效果往往較好，但容易出現較大的毒副作用，應該適當減少藥物用量。

值得注意的是，藥物經過CYP滅活后，并不是馬上就能喪失毒性排出體外，有相當一部分化療藥經CYP代謝后轉化成致癌物，對于長期存活的腫瘤患者來說有誘發第二腫瘤的危險，而這種第二腫瘤的發生也與CYP3A的多態性有關。CYP3A5表達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，因為這種差別可造成臨床療效和藥物毒性作用的明顯不同，是腫瘤產生耐藥的機制之一。

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表達均受復雜的激素調控，長期治療用藥可能導致性激素水平改變，從而影響藥物代謝。AG-045572在人體的CYP3A代謝試驗中，藥動學數據顯示男性和女性的Km值接近，差異不具有統計學意義。對溫州地區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CYP3A7，從妊娠6～9個月時才開始表達CYP3A4[15]；出生后生長發育迅速，1～2年內酶的數量激增，藥物代謝能力2～3年后達到成人水平，但P450的誘導性比成人高[16]。我國對上海中小學女生的研究提出，在青春期開始發育時CYP3A酶的活性降低，且發育后酶活性個體差異變大[17]。提示年齡對CYP3A酶系的表達有一定的影響。

6 展望

遺傳藥理學的研究結果提示，20%～95%藥物反應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基因及表型進行檢測，結合CYP3A5參與代謝的化療藥物種類。根據這些藥物對于CYP3A5表達水平的誘導或抑制作用，可區分對藥物有反應者、無反應者以及可能造成毒性增強者，這些信息對藥物開發、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后的預測指標，從而指導個體化用藥。如對高表達CYP3A5的腫瘤組織，可采用小干擾RNA（siRNA）、反義核酸、核酶等技術進行治療，或應用CYP3A5抑制劑、抑制性單抗阻斷其轉錄及表達，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型瞬時轉染入CHL-3A4細胞（過表達CYP3A4的中國倉鼠細胞），結果顯示CYP3A4 mRNA水平顯著降低達65%，蛋白表達水平降低達75%。表達CYP3A4Ⅲ型siRNA的載體轉染至CHL-3A4細胞后，幾乎完全抑制了CYP3A4介導的硝苯地平代謝。特異性針對CYP3A5基因的反義寡核苷酸轉染K562/A02細胞，在明顯抑制CYP3A5基因轉錄的基礎上顯著逆轉了K562/A02細胞的耐藥性。向正常組織導入CYP3A基因，使其耐受化療藥的毒性；向腫瘤組織導入化療藥原藥的活化酶，則能增強原藥的細胞毒性而不影響正常組織。

7 結語

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

CYP3A5基因具有顯著的種族差異，提示進口藥在我國上市前進行以中國人為對象的臨床試驗是有重要意義的。CYP3A5基因與白血病的藥物治療關系重大，研究CYP3A5與白血病的化療藥物的耐藥機制與關系，可以更好地指導臨床個體化給藥，更好地改善白血病的預后。對腫瘤耐藥機制的研究，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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