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研究背景：肿瘤患者治疗效果和毒性反应的多样性是临床癌症化疗的一个常见问题,这与大多数抗肿瘤药物的治疗窗很窄和广泛的药代动力学差异密切相关。由于药物代谢是导致药代动力学个体差异的关键因素,因此对药物代谢酶的药物基因组学研究对于预测化疗药物的疗效、不良反应及指导个体化用药都具有重要的意义。替加氟是一种前药,在肝脏内主要经药物代谢酶细胞色素P450 2A6 (CYP2A6)代谢生成5-氟尿嘧啶(5-fluouracil,5-FU)进而发挥抗癌作用,目前广泛用于晚期胃癌、结直肠癌等的治疗。CYP2A6是一种重要的药物代谢酶,具有高度的基因多态性,是导致CYP2A6表达水平和酶活性个体差异和种族差异的主要原因。目前有研究表明CYP2A6基因多态性与个体间替加氟药物代谢动力学和疗效差异相关。伊立替康(Irinotecan, CPT-11)是用于治疗成人转移性大肠癌的一线化疗药物,它是一种前药,主要在肝内由羧酸酯酶转化为活性代谢产物SN-38(7-乙基-10-羟基喜树碱),后者主要经肝脏中的尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UGT)1A1、1A9代谢为SN-38葡萄糖醛酸(SN-38G)排出体外。UGTlA1和UGT1A9基因都位于UGT1A基因簇上,各由一个特异的外显子1和UGT1A共有的外显子2-5组成。诸多研究表明UGT1A的遗传变异与SN-38药代动力学及伊立替康毒性相关。目的：本课题旨在系统性的研究CYP2A6和UGT1A1、UGTlA9基因多态性在中国人群的分布特征,分析它们与替加氟和伊立替康活性产物SN-38在人肝微粒体中代谢表型的相关性,最终揭示造成中国人肝组织中替加氟和SN-38代谢差异的分子机制。方法：以53例中国人肝组织样本为研究对象,主要采用测序法对所有样本CYP2A6、UGlA1和UGT1A9基因包括启动子、所有外显子、相邻内含子及3’非翻译区(3’untranslated region,3’UTR)在内的的序列进行测定,鉴定多态性突变位点,并构建单体型；分别采用实时定量PCR、免疫印迹法和高效液相色谱法对其中多于45例样本中待测基因的mRNA表达水平、蛋白表达水平及替加氟、SN-38代谢产物生成速率表型数据进行测定；最后用统计学方法对待测基因的基因型和单体型对表型数据的影响进行分析。主要研究结果：1.抗肿瘤药物替加氟在人肝微粒体中的代谢表型与CYP2A6基因型/单体型的关联性研究1)替加氟的代谢产物5-FU在45例人肝微粒体中的生成速率差异达6倍,且与CYP2A6 mRNA和蛋白表达水平显著相关。2)共检测到20个CYP2A6多态性突变,并构建了20个最佳单体型,它们在中国人群中的分布特征与其他亚洲人群相似,但是与白人和黑人差异较大。3)基因型-表型关联分析结果显示,CYP2A6*4(CYP2A6基因缺失)与替加氟代谢产物5-FU生成速率和CYP2A6 mRNA和蛋白表达水平的降低相关；本研究所发现的一个新的CYP2A6*1B单体型(单体型14,由g.22T,g.1620C,和CYP2A63’UTR基因转换三个突变组成)与5-FU生成速率和CYP2A6 mRNA和蛋白表达水平的增高相关,这种显著性影响可能是由于其所包含的三个突变的相加效应造成的。2.抗肿瘤药物伊立替康活性产物SN-38在人肝微粒体中的代谢表型与UGT1A基因型/单体型的关联性研究1)SN-38的代谢产物SN-38G在45例人肝微粒体中的生成速率差异达20倍,与UGT1A1的mRNA和蛋白表达水平高度相关,但与UGT1A9的mRNA和蛋白表达水平相关性程度不高。2)共检测到了36个UGT1A多态性突变,根据位点间的连锁不平衡特点,将UGTlA基因分为三个连锁不平衡域(block), blockl包含UGT1A9启动子和外显子1：block2包括UGT1A1启动子和外显子1；block3包含UGT1A共有的外显子2-5.。对block之内和block之间的单体型结构分析发现,不仅block之内的功能位点存在着连锁关系,而且block之间的功能位点或单体型也存在着连锁关系。3)基因型-表型关联分析结果显示：UGT1A9*1b可使SN-38G生成速率及UGT1A9的mRNA和蛋白表达水平显著增高,但这种作用可能主要由于它与UGT1A1木1高度连锁的效应造成的；UGT1A1*60与SN-38G生成速率及UGTlAlmRNA和蛋白表达水平的降低相关,当它和UGT1A1冰6或木1B同时出现时,可使它对表型的降低效应增强；同时SN-38G生成速率、UGT1A表达水平的降低与个体所含有的UGT1A1低活性突变(UGT1A1*28,*60,*6,或block2*1B单体型)的个数相关,表明UGT1A1基因多态性对SN-38葡萄糖醛酸化活性和UGT1A表达水平的变化影响更大。结论：本课题首次对CYP2A6、UGT1A1和UGT1A9的基因多态性和单体型在中国人群的分布特征进行了报道,并对造成替加氟及伊立替康活性产物SN-38在人肝微粒体中代谢差异的分子机制进行了系统性研究。结果表明CYP2A6*4和一个新的CYP2A6*1B单体型分别导致替加氟代谢活性降低和增高的主要遗传因素,含有多个UGT1A1低活性突变的单体型是导致SN-38代谢活性显著降低的主要遗传因素。这些研究结果不仅为替加氟和伊立替康在中国人群乃至亚洲人群中的体内药物基因组学研究提供了科学依据,而且也为根据基因型预测替加氟和伊立替康化疗方案的疗效和不良反应及用药剂量的确定提供了重要信息。