濕性年齡相關(guān)性黃斑變性藥物遺傳學(xué)的研究進(jìn)展

鄭思?jí)簦瑥?璐

0 引言

年齡相關(guān)性黃斑變性(age-related macular degeneration,ARMD)是西方發(fā)達(dá)國(guó)家老年人中央視力喪失的主要原因。在全球范圍內(nèi)約有8.7%的人口患ARMD[1]。ARMD的晚期階段分為兩種類型：萎縮性(干性)ARMD和滲出性(濕性)ARMD。濕性ARMD是造成患者失明的主要原因，視力下降和視物變形的癥狀可能在幾天到幾周內(nèi)迅速發(fā)展。臨床檢查的特征性表現(xiàn)為視網(wǎng)膜下脈絡(luò)膜新生血管(CNV)、視網(wǎng)膜水腫、出血和瘢痕形成，視網(wǎng)膜神經(jīng)膠質(zhì)增生，導(dǎo)致永久性的視力喪失。雖然大多數(shù)濕性ARMD患者通過(guò)玻璃體內(nèi)注射抗VEGF抗體治療在提高視力和黃斑水腫消退方面獲得了顯著改善的治療效果，但在臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)患者對(duì)這種療法具有差異性反應(yīng)，部分濕性ARMD患者療效有限[2]。

迄今為止，全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)了34個(gè)基因位點(diǎn)的52種遺傳變異與ARMD的發(fā)病相關(guān)，占全球ARMD風(fēng)險(xiǎn)的46%～71%[3]。單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotide polymorphisms,SNP)是指在基因組水平上由單個(gè)堿基的轉(zhuǎn)換、顛換、插入或缺失所導(dǎo)致核苷酸的變異而引起的DNA序列的多態(tài)性。DNA序列的遺傳差異導(dǎo)致表型變異，影響疾病風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)環(huán)境的反應(yīng)。它在人類基因組中廣泛存在，是人類可遺傳的變異中最常見的一種。因此，SNP作為第三代遺傳標(biāo)志可以解釋很多疾病的遺傳易感性[4]。

藥物遺傳學(xué)現(xiàn)已在許多生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的大量研究中證明了遺傳因素與藥物異常反應(yīng)的關(guān)系，包括神經(jīng)和精神疾病、哮喘、心血管疾病和癌癥的治療[5]。鑒定ARMD風(fēng)險(xiǎn)基因的遺傳變異能否在治療反應(yīng)中起作用成為了藥物遺傳學(xué)中的熱門研究課題。下面我們將概括總結(jié)對(duì)濕性ARMD的發(fā)病機(jī)制有重大貢獻(xiàn)的SNP的藥物遺傳學(xué)研究進(jìn)展。

1 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子基因

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)是VEGF基因家族中的重要組成成員，編碼血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A蛋白，可導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和存活，是血管滲透性增加和CNV形成的主要調(diào)節(jié)因子。缺氧、氧化應(yīng)激和補(bǔ)體系統(tǒng)激活促進(jìn)視網(wǎng)膜色素上皮VEGFA的表達(dá)增加被認(rèn)為是引起濕性ARMD的重要機(jī)制[2]。抗VEGF藥物是人源化單克隆抗體Fab片段，能夠阻斷VEGFA與高親和力酪氨酸激酶受體VEGFR1和VEGFR2結(jié)合，抵消VEGFA的負(fù)面作用，使脈絡(luò)膜血管穩(wěn)定和靜止[6]。因此我們認(rèn)為影響VEGFA表達(dá)的SNP可以參與調(diào)節(jié)對(duì)抗VEGF藥物的應(yīng)答。

意大利學(xué)者Lazzeri等[7]篩選出64例濕性ARMD患者進(jìn)行玻璃體內(nèi)雷珠單抗治療，并觀察短期療效，數(shù)據(jù)顯示，在3次注射雷珠單抗后，攜帶VEGFArs699947野生純合AA基因型的患者顯示早期缺乏對(duì)雷珠單抗的功能反應(yīng)，純合CC和雜合AC基因型患者的最佳矯正視力測(cè)量結(jié)果得到顯著提高。同年Fernando等進(jìn)行了前瞻性隊(duì)列研究，選取了94例西班牙濕性ARMD患者接受雷珠單抗治療1a，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VEGFArs699947表達(dá)AA基因型的患者有更高的機(jī)會(huì)提高其最佳矯正視力。同時(shí)他們也發(fā)現(xiàn)VEGFArs833061的等位基因分布與抗VEGF藥物對(duì)視力提高的反應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。攜帶保護(hù)基因型CC的患者具有更高的改善最佳矯正視力的概率[8]。Wu等[9]對(duì)VEGFA的8種SNP進(jìn)行的薈萃分析結(jié)果表明抗VEGF治療對(duì)于具有rs833061CC基因型的濕性ARMD患者更有效，證實(shí)了VEGFArs833061可能在抗VEGF治療濕性ARMD中起積極作用，但是他們沒有檢測(cè)到VEGFArs699947與抗VEGF治療的應(yīng)答相關(guān)。最近韓國(guó)報(bào)道評(píng)估了394例濕性ARMD患者的藥物遺傳學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)VEGFArs3025039的TT基因型更容易獲得視力的提高[10]。Chang等[11]雖然沒有發(fā)現(xiàn)VEGFArs833069與最佳矯正視力之間的顯著差異，但主要等位基因純合子AA基因型、雜合子AG基因型和風(fēng)險(xiǎn)等位基因純合子GG基因型在第3mo的中央視網(wǎng)膜厚度分別降低25.66±85.40、86.93±92.31、85.30±105.30μm，風(fēng)險(xiǎn)等位基因G與中央視網(wǎng)膜厚度的下降顯著相關(guān)。

雖然VEGFA多態(tài)性與抗VEGF治療反應(yīng)之間的相關(guān)性仍存在爭(zhēng)議，部分研究受到小樣本量、非標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果評(píng)估、隨訪時(shí)間的長(zhǎng)短、使用不同的藥物和不同的治療方案的限制，造成臨床研究之間存在顯著差異，但大多數(shù)對(duì)VEGFA多態(tài)性的藥物遺傳學(xué)研究已經(jīng)展示出了極大的研究?jī)r(jià)值。抗VEGF途徑相關(guān)的SNP能做為濕性ARMD抗VEGF治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)因子。除了最佳矯正視力外，光學(xué)相干斷層掃描測(cè)定的中央視網(wǎng)膜厚度也可以用于評(píng)估治療效果。同時(shí)也需要我們繼續(xù)在更大的隊(duì)列中確認(rèn)這些結(jié)果，重點(diǎn)判斷不同多態(tài)性對(duì)治療的預(yù)測(cè)價(jià)值。

2 補(bǔ)體因子H基因

補(bǔ)體因子H(CFH)基因位于染色體1q32上，編碼的CFH是一種可溶性糖蛋白，通過(guò)血液系統(tǒng)循環(huán)至需要補(bǔ)體防御反應(yīng)的組織[12]。補(bǔ)體系統(tǒng)有清除免疫復(fù)合物、炎癥產(chǎn)物和凋亡細(xì)胞的作用。當(dāng)補(bǔ)體系統(tǒng)中C3轉(zhuǎn)化酶被過(guò)度激活，C3向C3a和C3b轉(zhuǎn)化增多，在RPE-脈絡(luò)膜界面形成膜攻擊復(fù)合物(membrane attack complex,MAC)，導(dǎo)致細(xì)胞外液快速流入細(xì)胞內(nèi)造成細(xì)胞裂解死亡，從而損害Bruch膜的完整性。CFH作為補(bǔ)體途徑的負(fù)調(diào)節(jié)劑，能夠阻止C3轉(zhuǎn)化酶的形成，并且使C3b失活至iC3b，防止形成MAC，對(duì)發(fā)展中的ARMD有保護(hù)作用[13]。因此，CFH基因多態(tài)性引起的補(bǔ)體途徑的失調(diào)可以增加發(fā)生ARMD的風(fēng)險(xiǎn)。

在CFH基因的眾多變體中，多態(tài)性Y402H是最突出的遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素。在這種高風(fēng)險(xiǎn)變體中，酪氨酸殘基在402位氨基酸位置被組氨酸取代，限制了CFH的調(diào)節(jié)功能[14]。多項(xiàng)研究的結(jié)果表明CFH中的SNPY402H可能影響對(duì)治療的反應(yīng)。在一個(gè)包含139例濕性ARMD患者的土耳其人群中，研究者發(fā)現(xiàn)CFHY402HCC基因型視力預(yù)后較差，而TT基因型與患者良好的治療反應(yīng)相關(guān)[15]。高加索人群中的94例濕性ARMD患者接受標(biāo)準(zhǔn)雷珠單抗治療，結(jié)果分析也顯示CFH風(fēng)險(xiǎn)等位基因CC與較差的視覺效果相關(guān)。同時(shí)他們發(fā)現(xiàn)了ARMD遺傳和非遺傳因素之間的累積效應(yīng)，CFHCC等位基因和吸煙史陽(yáng)性的患者視力下降，而CFH風(fēng)險(xiǎn)等位基因與吸煙史和高血壓病患者聯(lián)合，視力下降更顯著[16]。隨后，一項(xiàng)納入14項(xiàng)相關(guān)研究，共包括2963例濕性ARMD患者的薈萃分析得出了相同的結(jié)論，攜帶Y402HTT基因型的個(gè)體比攜帶CC基因型的個(gè)體更有可能獲得好的視力[17]。Mohamad等[18]以馬來(lái)西亞患者作為研究人群，發(fā)現(xiàn)CC基因型患者治療后的最佳矯正視力明顯更差，中央視網(wǎng)膜厚度也有增加。在Chen等[19]的薈萃分析中，他們發(fā)現(xiàn)具有CC基因型的患者與濕性ARMD的抗VEGF治療反應(yīng)降低相關(guān)，CFHY402H更可能是高加索人群反應(yīng)的預(yù)測(cè)因子，可能與高加索人群中CFHY402HC等位基因的頻率較高有關(guān)。

基于目前的研究，我們發(fā)現(xiàn)，攜帶Y402HCC基因型的患者對(duì)抗VEGF治療的反應(yīng)降低，CFHY402H在濕性ARMD治療反應(yīng)中具有預(yù)測(cè)作用。同時(shí)，ARMD的發(fā)病機(jī)制是多因素的，遺傳、環(huán)境因素之間可能存在累積效應(yīng)，CFHY402H似乎在不同人種濕性ARMD患者中對(duì)抗VEGF治療的反應(yīng)有差異，但是因?yàn)閷?duì)東亞人種的研究較少，難以正確地評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等位基因?qū)χ委煹挠绊憽Ｒ虼宋磥?lái)應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量并擴(kuò)展研究人群，積極探索多種風(fēng)險(xiǎn)因素的相互作用，了解這種潛在的藥物遺傳學(xué)效應(yīng)，為藥物遺傳學(xué)的研究提供更有利的證據(jù)，為臨床決策和治療選擇提供有力的依據(jù)。

3 年齡相關(guān)性黃斑病變易感因子2基因和高溫需求蛋白A-1基因

遺傳學(xué)研究在染色體10q26上發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)ARMD易感基因座：年齡相關(guān)性黃斑病變易感因子2(ARMS2)和高溫需求蛋白A-1(HTRA1)。ARMS2主要存在于視網(wǎng)膜組織中，特別是在感光細(xì)胞的線粒體中。光感受器暴露于高水平的光和氧中，受到氧化損傷，導(dǎo)致線粒體編碼基因突變和基因組編碼的線粒體功能突變[16]。在視網(wǎng)膜色素上皮及玻璃疣中研究人員發(fā)現(xiàn)了HTRA1基因編碼的絲氨酸蛋白酶高度表達(dá)，HTRA1的過(guò)表達(dá)可能會(huì)改變Bruch膜的完整性并加速CNV的發(fā)展[11]。因此ARMS2SNPrs10490924和HTRA1SNPrs11200638也被確定為濕性ARMD中CNV生長(zhǎng)的主要遺傳因子。這兩個(gè)ARMD風(fēng)險(xiǎn)等位基因?qū)嶋H上賦予ARMD相同的風(fēng)險(xiǎn)，其發(fā)揮的效應(yīng)很難區(qū)分，因此研究中常常將他們放在一起分析。

一項(xiàng)澳大利亞的研究證明了這兩種SNP純合子風(fēng)險(xiǎn)等位基因與玻璃體內(nèi)抗VEGF注射治療效果之間的強(qiáng)烈遺傳關(guān)聯(lián)，ARMS2rs10490924 純合子GG基因型與HTRA1rs11200638純合子AA基因型患者可能會(huì)獲得較差的視力[20]。John等發(fā)現(xiàn)攜帶ARMS2rs10490924的純合子TT基因型的患者抗VEGF治療效果不佳，中央網(wǎng)膜厚度沒有明顯的變化[21]。Yamashiro等雖然沒有發(fā)現(xiàn)ARMS2/HTRA1多態(tài)性與治療結(jié)果相關(guān)，但他們發(fā)現(xiàn)rs10490924可用于預(yù)測(cè)患者在用雷珠單抗進(jìn)行初始治療后是否需要額外治療,當(dāng)患者在rs10490924中具有一個(gè)G等位基因時(shí)，預(yù)計(jì)額外治療的必要性降低至63%。T風(fēng)險(xiǎn)等位基因的純合子需要在48mo的隨訪中進(jìn)行更多的再次治療[22-23]。Park等[10]篩選394例未接受過(guò)治療的韓國(guó)患者進(jìn)行前瞻性研究，發(fā)現(xiàn)ARMS2rs10490924和HTRA1rs11200638兩者的次要等位基因純合子GG基因型在第12mo與其他基因型相比中央黃斑厚度明顯降低。最近的一項(xiàng)薈萃分析顯示HTRA1基因的SNPrs11200638與濕性ARMD的抗VEGF治療的反應(yīng)之間沒有關(guān)聯(lián)，基于人種的亞組分析也沒有發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的藥物遺傳學(xué)關(guān)聯(lián)[24]。

我們可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于這兩種基因，藥物遺傳學(xué)的研究目前還比較少，雖然ARMS2和HTRA1可能預(yù)測(cè)ARMD的發(fā)展，但還缺乏足夠的能力來(lái)預(yù)測(cè)對(duì)抗VEGF藥物視覺效果的影響，需要更多的研究來(lái)進(jìn)一步證明。由于我們進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)大多是小樣本回顧性分析，因此精心設(shè)計(jì)高質(zhì)量大樣本的前瞻性干預(yù)研究是我們得出準(zhǔn)確結(jié)果的必要前提。鑒于這兩種SNP可能對(duì)疾病所需注射次數(shù)的影響，判斷患者基因型，以盡可能少的注射次數(shù)或更強(qiáng)化的治療方案，為患者實(shí)現(xiàn)最佳視覺結(jié)果，這一發(fā)現(xiàn)可能對(duì)抗VEGF療法的優(yōu)化產(chǎn)生重大意義。

4 結(jié)語(yǔ)

一個(gè)人的基因組成不僅對(duì)ARMD的發(fā)生和發(fā)展產(chǎn)生影響，而且還可以決定對(duì)ARMD治療的反應(yīng)程度，每位患者的基因構(gòu)成對(duì)抗VEGF的治療反應(yīng)起著重要作用。ARMD藥物遺傳學(xué)研究目前還面臨的關(guān)鍵的問題是各個(gè)群體的反應(yīng)并不一致，缺乏對(duì)治療反應(yīng)良好和不良的統(tǒng)一定義，沒有單一的SNP有足夠的能力來(lái)預(yù)測(cè)治療結(jié)果。盡管如此，通過(guò)研究抗VEGF藥物治療對(duì)不同基因型患者的反應(yīng)，臨床醫(yī)生可以為患者提供更有針對(duì)性、個(gè)性化的治療方案，并可以避免患者接受不必要的治療。同時(shí)也促進(jìn)了很多ARMD新療法的研究，如基因治療和干細(xì)胞治療。幾種SNP同時(shí)存在時(shí)，對(duì)抗VEGF治療的反應(yīng)的可能是一個(gè)新的研究方向。總而言之，藥物遺傳學(xué)主要研究了基因多態(tài)性與濕性ARMD患者抗VEGF療效的相關(guān)性，有利于眼底病專家評(píng)估濕性ARMD患者的治療需求，預(yù)測(cè)患者的功能預(yù)后，提高ARMD個(gè)性化醫(yī)療的準(zhǔn)確性，預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，為濕性ARMD患者設(shè)計(jì)更合適的后續(xù)治療策略，并能準(zhǔn)確地識(shí)別那些反應(yīng)好的患者，改進(jìn)臨床治療方案，作出準(zhǔn)確的臨床決策，避免不良反應(yīng)的發(fā)生，成為真正實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療的指導(dǎo)工具。