鉴定一种改变剪接、降低蛋白表达并增加药物暴露的功能性CYP2C8变异等位基因

《Clinical Pharmacology & Therapeutics》：Identification of a Functional CYP2C8 Variant Allele that Alters Splicing, Reduces Protein Expression, and Increases Drug Exposure

　　

本研究调查了健康参与者中细胞色素P450（CYP）2C8指数药物瑞格列奈和吉非罗齐及其相互作用的药代动力学遗传决定因素。来自孟鲁司特研究的一项测序数据揭示了一种新型功能性CYP2C变异等位基因（rs2071426，CYP2C8 * 19），该变异被预测会创建一个内含子剪接供体位点。在人肝样本中，CYP2C8 * 19与CYP2C8信使核糖核酸（mRNA）表达的转录本特异性变化、CYP2C8蛋白表达降低以及酶活性下降相关。一致地，携带CYP2C8 * 19/19基因型的参与者，其血浆瑞格列奈浓度-时间曲线下面积从零到无穷大（AUC0-∞）比携带CYP2C8 * 1/1基因型的参与者高出45%（P = 1.6 × 10?4）。携带CYP2C8 * 1/3基因型的参与者的AUC0-∞降低了26%（P = 0.0033），而携带CYP2C8 * 1/4基因型的参与者的AUC0-∞增加了51%（P = 8.2 × 10?4）。由吉非罗齐引起的瑞格列奈AUC0-∞的倍数增加，在CYP2C8 * 19/19参与者中比在CYP2C8 * 1/1参与者中低36%（P = 1.3 × 10?4）。在全基因组关联研究（GWAS）中，有机阴离子转运多肽（SLCO）1B1 c.521 T>C（rs4149056）与瑞格列奈AUC0-∞增加相关（P = 4.5 × 10?15；n = 172），而SLCO1A2变异与AUC0-∞降低相关（P < 10?8）。在吉非罗齐预处理后的瑞格列奈GWAS中，SLCO1C1变异与AUC0-∞降低相关（P < 1.6 × 10?8；n = 66）。与正常功能SLCO1B1基因型相比，功能不良SLCO1B1基因型参与者在吉非罗齐给药后，瑞格列奈AUC0-∞的倍数增加低32%（P = 0.0045）。本研究将CYP2C8 * 19表征为一种新型功能降低等位基因，并表明CYP2C8和SLCO1B1基因型影响吉非罗齐-瑞格列奈相互作用。

论文解读：CYP2C8 * 19变异对药物代谢及DDI的影响

研究背景与意义

瑞格列奈是临床常用的口服降糖药，也是细胞色素P450（CYP）2C8酶的典型底物。吉非罗齐则是CYP2C8的强效抑制剂，两者联用可使瑞格列奈的体内暴露量显著增加7至8倍。然而，个体间瑞格列奈的药代动力学存在巨大差异，其中遗传因素扮演了重要角色。尽管已知有机阴离子转运多肽（OATP）1B1编码基因SLCO1B1的特定变异会增加瑞格列奈暴露，但关于CYP2C8本身的遗传变异性如何影响药物处置仍不明确。此外，遗传因素可能混淆药物-药物相互作用（DDI）的评估结果。为了深入解析这一机制，研究人员开展了此项研究，旨在识别影响瑞格列奈和吉非罗齐药代动力学及其相互作用的关键遗传变异，特别是挖掘新型功能性CYP2C8等位基因。

关键技术方法

本研究整合了多项前沿技术方法。首先，利用全基因组关联研究（GWAS）无假设地筛查影响瑞格列奈和吉非罗齐药代动力学的遗传变异。其次，通过对CYP2C基因座进行高通量测序，结合既往孟鲁司特研究数据，筛选潜在的新型功能变异。第三，利用人类肝脏样本队列，通过靶向蛋白质组学质谱分析和体外酶活检测，验证基因型与CYP2C8蛋白表达及活性的关联。第四，采用RNA测序技术分析不同基因型下的转录本特异性表达差异。最后，通过稳定转染人源OATP1A2的MDCKII细胞系，进行体外转运实验以验证转运体功能。

研究结果

发现新型功能性CYP2C8等位基因

通过对191名健康参与者的靶向测序数据分析，研究人员发现了一个位于CYP2C8基因第一内含子的新型单核苷酸变异（rs2071426），命名为CYP2C8 * 19。该变异会创建一个新的剪接供体位点，导致产生包含额外外显子的替代转录本。在人类肝脏样本中，该变异与主要蛋白编码转录本表达降低、替代转录本表达升高、CYP2C8蛋白表达减少以及酶活力下降显著相关。

瑞格列奈与吉非罗齐药代动力学的GWAS

在未合并用药的情况下，瑞格列奈的AUC_0-∞个体差异高达16.5倍。GWAS分析显示，SLCO1B1基因座的21个变异达到全基因组显著水平，其中最显著的是SLCO1B1 c.521 T>C无功能变异，它导致瑞格列奈暴露量增加。此外，SLCO1A2基因的变异则与瑞格列奈暴露量降低相关。而在吉非罗齐预处理后的GWAS中，SLCO1C1基因的6个变异与瑞格列奈AUC_0-∞降低显著相关。

SLCO1A2与SLCO1C1关联的机理研究

针对SLCO1A2变异的体外实验表明，过表达OATP1A2的细胞并未显著摄取瑞格列奈，提示SLCO1A2的关联可能是由于与高功能SLCO1B1 * 14等位基因存在连锁不平衡所致。对于SLCO1C1变异，虽然其在大脑中高表达，但在肝脏样本分析中未发现其与邻近的OATP1B1或OATP1B3蛋白表达有直接关联，其具体作用机制仍需进一步阐明。

基因型对单独用药时瑞格列奈PK的影响

候选基因分析证实，CYP2C8 * 19/*19纯合子参与者的瑞格列奈AUC_0-∞比野生型参与者高出45%。相反，携带CYP2C8 * 3杂合子的参与者暴露量降低了26%，而携带CYP2C8 * 4杂合子的参与者暴露量增加了51%。同时，SLCO1B1功能受损基因型显著增加药物暴露，而SLCO1C1变异则显著降低暴露量。

基因型对吉非罗齐-瑞格列奈相互作用的影响

在联合用药场景下，SLCO1C1变异携带者经吉非罗齐处理后的瑞格列奈暴露量依然较低。值得注意的是，吉非罗齐引起的瑞格列奈AUC_0-∞增幅在CYP2C8 * 19/*19参与者中比野生型低了36%。同样，SLCO1B1功能不良基因型参与者的药物暴露增幅也降低了32%，这表明在这些人群中，CYP2C8抑制或OATP1B1抑制对整体相互作用的贡献度发生了改变。

讨论与结论

本研究不仅成功鉴定并验证了CYP2C8 * 19这一新型功能降低等位基因，还揭示了SLCO1B1、SLCO1A2及SLCO1C1在瑞格列奈药代动力学中的复杂作用。研究结论强调，由于CYP2C8和SLCO1B1的基因多态性，不同基因型个体对吉非罗齐-瑞格列奈相互作用的敏感性存在显著差异。例如，在CYP2C8 * 19纯合子或SLCO1B1功能不良个体中，观察到的相互作用幅度较小，这可能会低估该DDI的临床风险。因此，在进行药物-药物相互作用研究时，必须将药物基因组学变异纳入考量并进行分层分析，以获得更准确的评估结果。