紀宏宇，于洋，蔡本志

（哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院藥學部，黑龍江 哈爾濱 150086）

2017年世界衛(wèi)生組織（WHO）的一項調(diào)查研究顯示，約10%的患者在接受醫(yī)院治療過程中由于不合理用藥等原因而受到傷害[1]。藥物不合理應(yīng)用導(dǎo)致的藥物傷害已成為全球關(guān)注的重要公共衛(wèi)生問題。如何讓藥物在體內(nèi)產(chǎn)生最大效益的同時，降低其不良反應(yīng)發(fā)生率，是現(xiàn)階段臨床醫(yī)生和藥師所面臨的重大挑戰(zhàn)。近年來，個體化治療已成為提高臨床藥物治療有效性和安全性的關(guān)鍵策略。臨床藥物個體化治療是根據(jù)患者疾病病因、遺傳背景、身體狀況、生活方式等相關(guān)因素，制定“因人而異”“量體裁衣”的個性化用藥方案，建立最適宜的藥物治療模式，為保證患者藥物治療的安全性、有效性和經(jīng)濟性提供科學依據(jù)。本文將對臨床藥物個體化治療及其相關(guān)技術(shù)的研究進展進行總結(jié)和展望。

1 臨床藥物個體化治療研究進展

患者個體差異是相同藥物治療方案產(chǎn)生療效和安全性差異的根本原因，而基于臨床藥師技能和相關(guān)實驗技術(shù)手段的個體化藥物治療則是其解決方案。目前，臨床個體化治療主要依托治療藥物監(jiān)測（therapeutic drug monitoring，TDM）和基因檢測這2 種技術(shù)，其在為患者制定個體化用藥方案過程中發(fā)揮重要作用，使患者的用藥安全得到了有效的支持和保障。

1.1 治療藥物監(jiān)測

20世紀80年代初，我國TDM 逐漸興起，現(xiàn)已發(fā)展成為一個學科并廣泛應(yīng)用于臨床，為患者制定安全有效的個體化藥物治療方案提供了重要實驗依據(jù)。目前，國內(nèi)已對抗癲癇藥物[2]（卡馬西平、丙戊酸鈉等）、抗抑郁藥[3]（氯丙嗪）、抗生素[4]（萬古霉素、替考拉寧等）、抗腫瘤藥（甲氨蝶呤）、地高辛、茶堿以及免疫抑制劑（環(huán)孢素A、他克莫司）等眾多治療窗窄、不良反應(yīng)大、個體差異明顯的藥物開展了TDM。此外，腫瘤靶向分子藥物近年來大量上市[5]，由于這些靶向藥物體內(nèi)藥動學過程復(fù)雜、易受患者遺傳背景等因素影響[6]，因此酪氨酸激酶抑制劑類藥物（伊馬替尼等）[7-9]、單克隆抗體藥物（西妥昔單抗[10]、阿達木單抗[11]等）、雌激素受體類藥物[12-13]、依維莫司[14-15]等藥物的TDM 方法研究受到越來越多的關(guān)注[16]。

近年來，隨著藥物分析技術(shù)的發(fā)展，藥物濃度的監(jiān)測方法也在不斷進步，一些新的色譜及免疫分析技術(shù)逐漸被應(yīng)用于TDM 領(lǐng)域。目前，用于藥物濃度監(jiān)測的色譜分析技術(shù)主要包括超高效液相色譜（UPLC）[17]、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）[18]、超高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（UPLC-MS）[19]和氣相質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)等，這些技術(shù)具有準確度高、選擇性強、靈敏度高等優(yōu)點。當然，對于色譜法也存在國內(nèi)檢測室缺乏規(guī)范、統(tǒng)一的室內(nèi)和室間質(zhì)控標準等問題。與色譜法相比，免疫測定法具有簡便、快速，不需要復(fù)雜的提取、衍生化等樣品前處理過程等優(yōu)點[20]。這類技術(shù)目前主要包括酶聯(lián)免疫、放射免疫和熒光免疫測定法等，它們已被廣泛用于抗腫瘤藥物[21]、抗生素[22]、抗心律失常藥物[23]和生物藥物[24]等的定量測定中。但免疫測定法適用的藥物種類有限、監(jiān)測結(jié)果易受交叉干擾。

隨著現(xiàn)代精密醫(yī)學方法的發(fā)展，開發(fā)快速的、適用于臨床現(xiàn)場診斷的即時檢測（point-of-care test，POCT）方法也是TDM 的研發(fā)方向之一。目前，國內(nèi)自主研發(fā)的POCT 試劑盒可檢測包括萬古霉素、地高辛、甲氨蝶呤、霉酚酸和茶堿的血藥濃度。此外，國內(nèi)應(yīng)用膠乳免疫比濁法開發(fā)了MyCare 系列抗腫瘤藥物血藥濃度監(jiān)測試劑盒，其原理是通過藥物與納米微粒中包被的抗體相結(jié)合生成具有一定濁度的免疫復(fù)合物，再使用常規(guī)的全自動生化儀檢測溶液吸光度，進而定量藥物濃度。目前MyCare 系列試劑盒可檢測5-氟尿嘧啶、紫杉醇和多西他賽等藥物。近期，Ruppert 等[25]開發(fā)了一種智能手機讀出系統(tǒng)，用于監(jiān)測地高辛的血藥濃度水平和中毒的診斷，該系統(tǒng)使用一種常見的金納米顆粒橫向流動試驗來測量人血清中的地高辛苷，用手機相機記錄圖片，通過圖像記錄和分析程序推算出地高辛的濃度，從而不需要借助其他分析儀器，是一種在臨床即可完成檢測的POCT 技術(shù)。

1.2 基因?qū)虻膫€體化治療

藥物基因組學的快速發(fā)展改變了傳統(tǒng)的個體化醫(yī)學模式，使以基因為導(dǎo)向的個體化給藥成為臨床治療的新興領(lǐng)域[26]。近年來，隨著基因檢測不斷發(fā)展，有越來越多的檢測方法和技術(shù)可用于藥物基因組學的研究，并逐漸應(yīng)用于臨床樣本。

1.2.1 基因檢測技術(shù)的研究進展基因測序技術(shù)能夠從血液或唾液中分析測定基因全序列，已從第1 代測序（如：Sanger 測序[27]、焦磷酸測序[28]）、第2代測序（如：Illumina 測序等）發(fā)展到當前的第3 代測序技術(shù)（如：SMART 測序、納米孔單分子測序等）。在個體化治療領(lǐng)域，目前基因測序技術(shù)主要應(yīng)用于臨床腫瘤個體化診療中，通過檢測腫瘤患者KRAS、EGFR、BRCA1/2和TP53等基因突變[29-30]，協(xié)助制訂腫瘤靶向藥物的個體化治療方案。此外，通過全基因組測序還可用于篩選與藥物療效和不良反應(yīng)相關(guān)的基因多態(tài)性標志物，為個體化治療提供依據(jù)[31]?；驕y序技術(shù)具有高通量、高靈敏度等優(yōu)點，適合于全基因組測序及有大量樣本的檢測，但一般不用于臨床少量特定單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）突變的檢測，同時也存在儀器設(shè)備昂貴、檢測成本高等不足。

熒光原位雜交（fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH）技術(shù)是利用熒光標記的DNA 探針特異性地識別同源序列基因并可定量或定性分析的方法，后來演變?yōu)樾酒s交測序技術(shù)。該方法具有檢測步驟簡單、靈敏度高的特點，目前國內(nèi)已有針對HER2、BCR/ABL、TOP2A等多種腫瘤相關(guān)基因的檢測試劑盒上市。新一代數(shù)字熒光分子雜交技術(shù)是在FISH的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，用熒光素標記測序探針，利用熒光檢測器完成對雜交染色結(jié)果和目標序列的直接檢測。目前國內(nèi)多家醫(yī)院使用該方法對多種藥物的相關(guān)基因進行檢測，實現(xiàn)臨床精準用藥。該方法具有不易污染、操作簡便、不需聚合酶鏈式反應(yīng)（polymerase chain reaction，PCR）擴增、快速（約2 ～ 3 h）等優(yōu)點，適合于醫(yī)院實驗室自行開展檢測。

基因芯片技術(shù)又稱DNA 微陣列（DNA microarray）技術(shù)，其是將寡核苷酸或DNA 探針置于固體支持物表面，通過與標記的樣品雜交后分析得到基因分型。目前常用SNP 分型的DNA 芯片主要包括基于等位基因特異性雜交反應(yīng)的SNP 檢測芯片和基于引物延伸反應(yīng)的SNP 芯片2 類?；蛐酒夹g(shù)具有操作簡單、靈敏度高、可高通量等優(yōu)點，但目前獲批的檢測基因和位點還比較有限。

除以上技術(shù)外，還有一些先進的基因組學技術(shù)應(yīng)用于個體化治療研究和應(yīng)用領(lǐng)域，如基于PCR 技術(shù)的檢測方法，如Taqmen 探針法[32]、分子信標法、擴增阻礙突變熒光定量PCR 技術(shù)[33]、高分辨率溶解曲線分析技術(shù)[34]，以及MassARRAY 核酸質(zhì)譜系統(tǒng)[28]、變性高效液相色譜分析和多重連接探針擴增技術(shù)等。

1.2.2 藥物基因檢測在臨床個體化治療中的應(yīng)用藥物代謝酶的基因多態(tài)性是造成用藥個體差異的重要因素。不同基因型代謝酶的代謝能力存在差異，從而使不同個體血藥濃度的高低不同，最終導(dǎo)致藥效和不良反應(yīng)的改變。例如，氯吡格雷（CPG）在體內(nèi)主要經(jīng)細胞色素P450 2C19（cytochrome P450 2C19，CYP2C19）酶代謝后活化產(chǎn)生藥效，CYP2C19基因多態(tài)性與CPG 藥效密切相關(guān)[35]。大量回顧性分析表明，經(jīng)CPG治療的中間代謝型（IMs）和慢代謝型（PMs）患者，發(fā)生心血管不良事件的風險更高[36-38]。還有一些研究報道了超快代謝型（UMs）患者使用CPG 發(fā)生出血風險更高[39-40]。此外，研究表明CYP2C19基因多態(tài)性對質(zhì)子泵抑制劑（proton pump inhibitors，PPIs）的藥動學、藥效學也會產(chǎn)生影響[41-42]。很多研究均建議根據(jù)CYP2C19基因的分型來制訂奧美拉唑等PPIs 的個體化給藥劑量[43-44]。但目前美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）對藥品說明書中并未提出根據(jù)CYP2C19基因型調(diào)整PPIs 的給藥劑量，然而荷蘭皇家藥學促進會藥物基因?qū)W工作組已建議對于UMs 型患者使用PPIs 時可適當增加劑量[45-46]。除以上藥物外，CYP2C19基因多態(tài)性還影響伏立康唑[47-49]、美沙酮[50]、阿米替林[51]、西酞普蘭[52-53]、他莫昔芬[54]等多種藥物的體內(nèi)過程，目前國內(nèi)已有多家醫(yī)院開展了上述藥物的相關(guān)基因檢測工作，相信隨著研究的不斷深入，證據(jù)級別的提升，未來CYP2C19基因檢測可能會更廣泛地應(yīng)用于CPG、PPIs 等藥物的精準個體化用藥中，將有更多的患者受益于此。

除藥物代謝酶之外，藥物的轉(zhuǎn)運體、受體蛋白等的基因多態(tài)性均可能影響藥物療效的發(fā)揮或毒性反應(yīng)的產(chǎn)生，因此根據(jù)轉(zhuǎn)運體和受體的基因型來精準地選擇合適的藥物及明確適宜的個體劑量也是臨床藥物個體化治療的發(fā)展方向之一。例如，菲律賓患者應(yīng)用卡馬西平出現(xiàn)嚴重的Stevens-Johnson 綜合征/中毒性表皮壞死松解癥與HLA-B75 血清型或HLA-B*15：21等位基因密切相關(guān)，其可作為卡馬西平用藥前的遺傳風險評估[55]。

2 可用于藥物個體化治療的潛在新技術(shù)

個體化藥物治療的發(fā)展離不開評價藥物體內(nèi)過程、療效及安全性的實驗技術(shù)支撐，特別是隨著人工智能、材料學、影像學、生物學等學科與藥學的交叉融合，為醫(yī)學藥學的快速發(fā)展帶來了新的契機。近年來，在國內(nèi)外學者努力下許多與藥物個體化治療相關(guān)的新的技術(shù)方法不斷涌現(xiàn)，未來有望應(yīng)用于臨床患者的個體化用藥方案制定。

2.1 分子影像學技術(shù)

分子影像學概念于1999年提出，是指綜合運用影像學技術(shù)[如正電子發(fā)射計算機斷層顯像（positron emission tomography-computed tomography，PET/CT）]、分子成像探針等從細胞分子水平在體實時動態(tài)地監(jiān)測疾病進展以及治療療效等的一門新興學科。因其具有可在體顯示、實時動態(tài)、全面直觀等優(yōu)點而發(fā)展迅速并被廣泛應(yīng)用。目前，分子影像學技術(shù)已被用于藥物的藥動學研究方面。例如，PET/CT 結(jié)合18F 標記可在給藥后連續(xù)觀察18F 標記的化合物在動物體內(nèi)各組織器官內(nèi)的分布、代謝、排泄等過程，已成為藥物臨床前研究的重要工具。EGFR突變是影響非小細胞肺癌的藥物治療療效的重要因素，新近研究報道使用18F 對小分子示蹤物進行標記后，通過PET 成像可在體實時地監(jiān)測動物和人體上EGFR突變情況，對非小細胞肺癌突變EGFR在體成像與精準分型，進而評價靶向藥物的劑量-效應(yīng)關(guān)系，為個體化藥物治療提供重要依據(jù)[56]。此外，也有研究顯示可通過18F 標記的示蹤物結(jié)合PET/CT 分析西妥昔單抗對鼻咽癌細胞系CNE-1 的敏感性，進而評估放療聯(lián)合西妥昔單抗對鼻咽癌的早期療效[57]。因此，通過PET/CT 影像結(jié)合分子探針有望在體、實時、無創(chuàng)觀察藥物在體內(nèi)的分布與代謝，從而實現(xiàn)對藥物劑量、療效、毒性反應(yīng)進行監(jiān)測與判斷，未來可用于臨床藥物的個體化治療。

2.2 在體高通量藥物篩選技術(shù)

高效、快速的藥物篩選技術(shù)對于實現(xiàn)個體化藥物治療至關(guān)重要。體外高通量藥物篩選模型和方法現(xiàn)已較多，但在真實病理生理環(huán)境中進行快速藥物篩選的方法卻很少。因此，在體藥物快速篩選一直是精準醫(yī)學和個體化藥物治療領(lǐng)域的一個難點。近期，研究人員將一種新型820 μm 微型裝置植入到活體腫瘤內(nèi)部，植入的微型裝置可釋放藥物進行在體多種抗腫瘤藥物的藥敏試驗，通過對周圍腫瘤組織微小樣本和組織切片的分析，評估所釋放不同藥物的局部濃度和療效；研究人員針對三陰乳腺癌患者對紫杉醇、阿霉素等藥物的敏感性差異進行體內(nèi)評價，從而為臨床抗腫瘤藥物的個體化應(yīng)用提供較有力的實驗依據(jù)[58]。

2.3 個體化來源的細胞和類器官

患者來源的細胞、組織和類器官亦可作為體外疾病模型，用于快速藥物篩選和個體化藥物治療方案設(shè)計，在個性化藥物治療中具有很好的應(yīng)用價值[59]。2006年Yamanaka 提出“誘導(dǎo)性多能干細胞”（induced pluripotent stem cells，iPSCs）這一概念[60]。Ito 等[61]研究進一步發(fā)現(xiàn)，人誘導(dǎo)性多能干細胞（hiPSCs）在體外可分化成神經(jīng)元、心肌細胞（cardiomyocytes，CMs）等多種細胞，這種技術(shù)在體外疾病模型建立和針對性藥物篩選等方面發(fā)揮了重要作用。例如，將基因突變引起的假肥大性肌營養(yǎng)不良（duchenne muscular dystrophy，DMD）患者的成體細胞重編成為iPSCs，并定向誘導(dǎo)為CMs，這種CMs 在體外也表現(xiàn)出鈣穩(wěn)態(tài)失衡和電生理異常。該DMD 患者的iPSCs-CMs 在給予β 受體阻斷劑普萘洛爾后電活動紊亂被明顯抑制，提示普萘洛爾可治療DMD 患者的心臟并發(fā)癥[62]。此外，個體化來源的iPSCs-CMs 也被用于乳腺癌患者曲妥珠單抗（trastuzumab）相關(guān)心臟毒性的預(yù)測，應(yīng)用其進行抗腫瘤藥物心臟毒性個體風險的評估，具有積極意義[63]。

3 展望

醫(yī)療大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，現(xiàn)代醫(yī)學技術(shù)快速發(fā)展且逐步成熟，相信未來TDM 和藥物基因組學等學科技術(shù)必將在更多藥物的個體化治療中發(fā)揮作用；同時隨著人工智能、分子影像學、材料學等學科的有機結(jié)合為患者的個性化藥物治療開辟一條嶄新的道路。然而，目前臨床個體化治療模式仍存在一些需要攻克的瓶頸問題：1）TDM 及基因檢測已在全國各地醫(yī)療機構(gòu)越來越普及，但目前國內(nèi)各地檢測室所采用的檢測手段、實驗條件、操作流程、質(zhì)控標準等均存在差異，因此為保證檢測結(jié)果的準確性、不同檢測室結(jié)果的同質(zhì)性和可重復(fù)性，建立完善、健全、規(guī)范的室內(nèi)室間質(zhì)控標準是當前TDM及基因檢測領(lǐng)域有待解決的問題。2）雖然臨床可檢測的TDM 及基因檢測的藥物已涵蓋許多種類，但隨著研究的深入、臨床個體化治療需求的增加，檢測的范圍也在不斷擴大，仍有大量的藥物品種沒有合適于臨床應(yīng)用的檢測手段。此外，目前使用的方法也存在檢測過程復(fù)雜、檢測時間較長、對操作人員要求高等缺點。因此為滿足臨床個體化治療的需求，加快研發(fā)新品種的檢測試劑盒和試劑包，開發(fā)更適合于臨床檢測的新方法、新儀器，以及優(yōu)化已有檢測方法（如，簡化生物樣本前處理等檢測過程、有效縮短檢測時間）等均是該領(lǐng)域未來需要解決的問題。3）分子影像學可對靶器官、靶組織的藥物濃度進行定量分析，但顯像劑是否會影響體內(nèi)的藥物濃度尚未可知。因此，在臨床藥物個體化治療方面尚有許多未解決的關(guān)鍵問題，如何針對特殊患者制定合理、有效的用藥方案，還需要臨床醫(yī)生、藥師、科研人員的共同努力與積極探索。盡可能地減輕患者的醫(yī)療經(jīng)濟負擔、提高患者生存質(zhì)量，進而推動精準醫(yī)學領(lǐng)域的快速發(fā)展，實現(xiàn)醫(yī)療技術(shù)能力與社會經(jīng)濟效益的雙贏。