CYP3A5基因多态性与肿瘤耐药和治疗的相关性研究现状

刘恩溢，李玉珍，方 翼#（1.北京大学医学部，北京市100191；.北京大学人民医院药剂科，北京市100044）

CYP3A5是CYP3A亚家族最主要的肝外分布形式，和CYP3A4共同参与50%以上临床用药的Ⅰ相代谢。其在肿瘤组织中的表达，是肿瘤组织对化疗药产生耐药的重要原因。研究表明，CYP3A5的基因多态性与肿瘤的耐药及治疗密切相关。对其底物与耐药机制的研究，为肿瘤的个体化治疗提供了理论依据。基因多态性及其表达是影响酶功能的重要因素，用药前的基因检测将成为临床个体化治疗的趋势。CYP3A5基因存在种族间差异，提示进口药在我国上市前进行以中国人为对象的临床试验是具有重要意义的。目前对CYP3A5基因多态性及肿瘤耐药机制的更多研究还在进行中，信息的更新将进一步优化联合用药与个体化治疗。

1 CYP3A亚家族概述

药物代谢主要由肝脏中的Ⅰ相和Ⅱ相药物代谢酶完成。Ⅰ相代谢将药物转化为极性更强的化合物，再经Ⅱ相代谢排出体外。CYPs位于细胞内质网膜上，是自然界含量最丰富、底物谱最广、分布最广泛的Ⅰ相药物代谢酶系，参与90%以上的临床药物代谢，是人体内最重要的代谢酶，其广泛分布于人体各器官组织中，包括肝、肾、肠道、肺、脑及皮肤等，且以肝脏中含量最丰富。CYPs负责内源性底物（如类固醇激素、脂肪酸、前列腺素、胆酸）、外源性生物物质（包括药物、致癌物、环境污染物）和许多其他合成性化学物质的代谢，对这些物质进行化学修饰或降解。人类共有18个细胞色素P450酶基因家族和43个亚家族，涉及大多数药物代谢的酶系主要有CYP1、CYP2、CYP3三大家族。其中CYP3A亚家族成员作用尤为突出，其含量最多、底物谱大，是药物代谢反应中最主要的限速酶。CYP3A酶活性个体间差异极大（约10～40倍），在中国汉族人中约有14倍的差异[1]。

CYP3A亚家族包括4个成员，CYP3A4、CYP3A5、CYP3A7和CYP3A43，串联排列于7q22.1长约231 kb的基因座内[2]。这些亚型占肝脏内P450酶总量的30%以上，在内源性类固醇、许多前致癌物和至少一半药物的氧化、过氧化、还原代谢中均发挥重要作用。CYP3A4是成人肝脏表达的主要CYP蛋白，参与大部分临床用药的代谢；CYP3A5则主要在一些肝外组织如肠壁、肾以及胰腺、前列腺和肺中表达，与CYP3A4相比，CYP3A5可能对这些器官的代谢有更强的局部影响[3]。CYP3A5的表达及活性有着很大的个体间、种族间差异，被认为是个体间CYP3A活性差异的最主要因素。

2 CYP3A5的基因多态性

CYP3A5在10%～97%的人群中表达。CYP3A5代谢活性相对高水平地见于30%的白种人、日本人、墨西哥人，40%的中国人，大于50%的非洲裔美国人、东南亚人、太平洋岛人及西南美洲印第安人[4]。CYP3A5在某些器官（包括结肠、肺、前列腺等）的肿瘤组织中也有表达，这使许多肿瘤中CYP3A的水平增高，这种改变有极大可能使肿瘤对化疗药的代谢加快，从而产生了耐药。

CYP3A5活性的差异主要是由单核苷酸的多态性（Single nucleotide polymorphism，SNPs）所致。1996年Jounaidi等[5]最早发现CYP3A5的单核苷酸多态性及CYP3A5*2等位基因，后来陆续从人群中筛查出多个等位基因。CYP3A5*6等位基因第7号外显子内的G＞A，导致mRNA的剪接发生改变以及蛋白质截短，使CYP3A5酶活性降低或消失。Busi等[6]研究发现，CYP3A5*3等位基因为变异型，6986密码子显示A＞G突变，从而在CYP3A5基因的3号内含子中创造了一个隐含的受体剪接位点，而该位点促使基因内类外显子序列（假外显子）插入成熟mRNA，并包括随后外显子的缺失和（或）其他基因内序列的插入。这些异常的剪接导致若干框内提前终止密码子（Premature termination codons，PTC）的出现。变异型CYP3A5 mRNA比野生型降解更迅速、更不稳定，促使含PTC的mRNA降解。因此，CYP3A5*3纯合子的总CYP3A5 mRNA水平比野生型CYP3A5*1等位基因携带者显著减少，CYP3A5酶表达量明显下降[7]。这也进一步解释了人群中CYP3A5蛋白的低水平表达。Burk等[8]报道，经利福平治疗的患者肝细胞和肠活检组织中CYP3A5*1等位基因获得的CYP3A5转录物绝对水平最高。Kuehl等[4]研究认为，拥有至少1个CYP3A5*1等位基因者表达CYP3A5的水平较高。CYP3A5*3的单核苷酸多态性引起选择性剪接和蛋白质异常，从而导致某些人组织中CYP3A5表达水平低下。最近，一种新的CYP3A5变异体——CYP3A5*11，通过DNA测序在1名欧洲白种人体内被发现，该等位基因的外显子亦包含6986A＞G剪接改变，此单核苷酸多态性在有缺陷的CYP3A5*3等位基因曾有报道[9]。

变异体等位基因CYP3A5*3的发生频率在不同种族间存在显著性的差异，在中国人、日本人、韩国人、南亚人、黑种人、白种人及西班牙人中的发生频率分别为71%～76%、71%～85%、70%、59%～61%、27%～55%、84%～95%和62%～83%[10]。Roy等[11]报道，加拿大白种人CYP3A5*3等位基因的发生频率（约93%）比津巴布韦人高（77.6%）。而在非洲人中，野生型CYP3A5*1等位基因更普遍[12]。中国人群中只检测到CYP3A5*3变异基因，变异型CYP3A5*3是决定中国人群CYP3A5表达与活性的最关键因素。

3 CYP3A5与肿瘤耐药

研究报道化疗药物直接结合到孕烷受体（PXR）的配体结合域上，从而激活CYP3A转录，增加CYP3A酶系的表达。大量的酶代谢了化疗药物，因此产生耐药。

PXR是CYP3A5转录调控中最关键的转录因子，与其他核受体仅与特异性配体（通常为小分子物质）相作用不同，许多结构不同的大分子药物和激素均能直接结合到PXR的配体结合域上，继而与维A酸受体（RXR）形成异二聚体，作用于调控序列的DNA反应元件，并由该通路激活CYP3A转录，这可能是多药耐药形成的分子机制。人体CYP3A4基因调控序列的DNA反应元件包含1个罕见的ER6基序（反转重复，6 bp分隔；TGAACT-N6-AGGTCA），该基序在人类CYP3A5基因中是保守的。PXR被配体激活后，构象发生改变并与RXR结合形成异源二聚体，反式激活ER6元件，从而诱导CYP3A4转录。CYP3A5启动子中的功能性ER6基序位于转录起始部位上游。研究显示，CYP3A5的诱导机制与CYP3A4相似。Burk等[8]报道，构成性激活受体（CAR）和PXR转录激活CYP3A5启动子，PXR和CAR特异性地和ER6基序结合，诱导CYP3A5转录。

Landes等[13]研究报道，内源性CYP3A4和CYP3A5 mRNA的上调可通过γ-生育三烯酸的诱导获得，其是PXR最强的激活剂，与利福平有同样效果。

在CYP3A受体依赖性调控中，除PXR这条最主要的途径，可能还存在其他核受体如糖皮质激素受体（GR）、组成性雄烷受体及维生素D受体等信号途径。

4 CYP3A5与肿瘤治疗

CYP3A底物涵盖面很广，目前所知明确由CYP3A代谢的化疗药有许多类，多为灭活反应，也有化疗药原药的活化反应。CYP3A催化长春碱类、紫杉醇、紫杉特尔、依林特肯的代谢解毒：环磷酰胺、异环磷酰胺的活化及失活反应；鬼臼乙叉苷、鬼臼噻吩苷的毒性增强反应。这些药物在体内的代谢是一个复杂的过程，许多经其代谢的底物同时又是它的诱导剂，联合化疗又加入了更为复杂的药物-药物相互作用的影响。CYP3A5是CYP3A的主要肝外表达形式，它的多态性表达决定了CYP3A的表达量，而CYP3A5是CYP3A4的底物，CYP3A4参与抗癌药物的代谢，所以CYP3A5的多态性可影响药效[14]。实验证明：CYP3A5野生型纯合子（CYP3A5*1/*1）、杂合子（CYP3A5*1/*3）人群的CYP3A5含量及活性均显著高于突变型纯合子（CYP3A5*3/*3）人群，其体内转录完整CYP3A5 mRNA的量较高；且能表达出CYP3A5蛋白，对CYP3A底物有着更高的清除率、更低的生物利用度，而剂量限制性毒性作用的发生率则较低，所以对这类患者通常需要增加用药剂量才能达到满意的疗效。CYP3A5*3纯合子的患者，由于CYP3A的含量较低，药物清除较慢，所以药物在体内存留时间延长。这类患者治疗效果往往较好，但容易出现较大的毒副作用，应该适当减少药物用量。

值得注意的是，药物经过CYP灭活后，并不是马上就能丧失毒性排出体外，有相当一部分化疗药经CYP代谢后转化成致癌物，对于长期存活的肿瘤患者来说有诱发第二肿瘤的危险，而这种第二肿瘤的发生也与CYP3A的多态性有关。CYP3A5表达的差别对于治疗用药谱较窄的底物如肿瘤化疗药等尤为重要，因为这种差别可造成临床疗效和药物毒性作用的明显不同，是肿瘤产生耐药的机制之一。

5 讨论

对CYP3A酶系造成影响的因素还包括性别与年龄。

人与动物的P450表达均受复杂的激素调控，长期治疗用药可能导致性激素水平改变，从而影响药物代谢。AG-045572在人体的CYP3A代谢试验中，药动学数据显示男性和女性的Km值接近，差异不具有统计学意义。对温州地区10周岁儿童CYP3A酶的活性研究亦显示无性别差异，正常范围值是0.85～21.52。药物代谢酶是否存在性别差异还需要更大量样本的研究。

胎儿的肝脏或组织中主要表达CYP3A7，从妊娠6～9个月时才开始表达CYP3A4[15]；出生后生长发育迅速，1～2年内酶的数量激增，药物代谢能力2～3年后达到成人水平，但P450的诱导性比成人高[16]。我国对上海中小学女生的研究提出，在青春期开始发育时CYP3A酶的活性降低，且发育后酶活性个体差异变大[17]。提示年龄对CYP3A酶系的表达有一定的影响。

6 展望

遗传药理学的研究结果提示，20%～95%药物反应和初治的个体差异是由遗传因素引起，而且它将伴随人的一生。我们可以对初治肿瘤患者的CYP3A5基因及表型进行检测，结合CYP3A5参与代谢的化疗药物种类。根据这些药物对于CYP3A5表达水平的诱导或抑制作用，可区分对药物有反应者、无反应者以及可能造成毒性增强者，这些信息对药物开发、临床用药均极为重要，可以作为我们对肿瘤患者化疗疗效和预后的预测指标，从而指导个体化用药。如对高表达CYP3A5的肿瘤组织，可采用小干扰RNA（siRNA）、反义核酸、核酶等技术进行治疗，或应用CYP3A5抑制剂、抑制性单抗阻断其转录及表达，减少或延缓由CYP3A5灭活的化疗药的清除而提高生物利用度。Chen等[18]将针对CYP3A4的siRNAⅢ型瞬时转染入CHL-3A4细胞（过表达CYP3A4的中国仓鼠细胞），结果显示CYP3A4 mRNA水平显著降低达65%，蛋白表达水平降低达75%。表达CYP3A4Ⅲ型siRNA的载体转染至CHL-3A4细胞后，几乎完全抑制了CYP3A4介导的硝苯地平代谢。特异性针对CYP3A5基因的反义寡核苷酸转染K562/A02细胞，在明显抑制CYP3A5基因转录的基础上显著逆转了K562/A02细胞的耐药性。向正常组织导入CYP3A基因，使其耐受化疗药的毒性；向肿瘤组织导入化疗药原药的活化酶，则能增强原药的细胞毒性而不影响正常组织。

7 结语

研究发现，CYP3A亚家族中仅CYP3A5基因在白血病细胞系中转录，这与CYP3A5是CYP3A亚家族主要的肝外表达形式相符合。肝脏及许多肝外组织均报道有CYP3A5表达[19]，提示它在这些组织中具有重要的生理功能。造血系统中的研究较少，有报道淋巴细胞、中性粒细胞无或低转录CYP3A亚家族，且仅检测到CYP3A5的mRNA。

CYP3A5基因具有显著的种族差异，提示进口药在我国上市前进行以中国人为对象的临床试验是有重要意义的。CYP3A5基因与白血病的药物治疗关系重大，研究CYP3A5与白血病的化疗药物的耐药机制与关系，可以更好地指导临床个体化给药，更好地改善白血病的预后。对肿瘤耐药机制的研究，有助于寻找新的治疗途径。总之，CYP3A5基因的研究对白血病患者的意义重大。

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