药物体内代谢、转运及药物作用靶点基因的遗传变异及其表达水平的变化可通过影响药物的体内浓度和敏感性，导致药物反应性个体差异。近年来随着人类基因组学的发展，药物基因组学领域得到了迅猛发展，越来越多的药物基因组生物标记物及其检测方法相继涌现。药物基因组学已成为指导临床个体化用药、评估严重药物不良反应发生风险、指导新药研发和评价新药的重要工具，部分上市的新药仅限于特定基因型的适应症患者。美国FDA已批准在140余种药物的药品标签中增加药物基因组信息，涉及的药物基因组生物标记物42个。此外，部分行业指南也将部分非FDA批准的生物标记物及其特性（如MGMT基因甲基化）的检测列入疾病的治疗指南。药物反应相关基因及其表达产物的分子检测是实施个体化药物治疗的前提。
药理学与遗传学结合的关键环节包括药物代谢动力学（pharmacokinetics，PK）和药物效应动力学（pharmacodynamics，PD）两方面。药物代谢动力学主要是定量研究药物在生物体内吸收、分布、代谢和排泄规律，侧重于阐明药物的体内过程；药物效应动力学主要研究药物对机体的作用、作用规律及作用机制，其内容包括药物与作用靶位之间相互作用所引起的生化、生理学和形态学变化，侧重于解释药物如何与作用靶点发生作用。对药物代谢酶和药物靶点基因进行检测可指导临床针对特定的患者选择合适的药物和给药剂量，实现个体化用药，从而提高药物治疗的有效性和安全性，防止严重药物不良反应的发生。目前美国FDA和我国食品药品监督管理局（CFDA）都已批准了一系列的个体化用药基因诊断试剂盒。这些试剂盒基本都是对人DNA样本进行基因检测。而在基因表达的检测方面，由于RNA的稳定性差，样本处置不当可导致目标RNA降解，使得检测结果不准确，影响临床判断。因此，RNA检测试剂的研发相对滞后。
1. 药物代谢酶与转运体基因多态性检测
1.1 ALDH2*2多态性检测
线粒体乙醛脱氢酶2（ALDH2）同时具有乙醛脱氢酶和酯酶活性，参与乙醇、硝酸甘油等药物的代谢。ALDH2代谢活化硝酸甘油成其活性代谢产物一氧化氮。ALDH2*2（Glu504Lys，rs671）多态导致所编码蛋白质504位谷氨酸被赖氨酸所取代，携带突变等位基因（ALDH2*2）的个体ALDH2酶活性下降，杂合子个体酶活性仅为野生型个体的10％，突变纯合子个体酶活性缺失。因此，携带ALDH2*2等位基因的个体酒精代谢能力下降，少量饮酒即出现脸红、心跳加速等不适；代谢硝酸甘油的能力下降，硝酸甘油抗心肌缺血的效应减弱。亚洲人群中ALDH2*2等位基因的携带率为30~50％。携带ALDH2*2等位基因的心绞痛患者应尽可能改用其他急救药物，避免硝酸甘油含服无效。
1.2 CYP2C9*3多态性检测
CYP2C9是细胞色素P450酶（CYP）第二亚家族中的重要成员，占肝微粒体P450蛋白总量的20％。CYP2C9参与抗凝血药、抗惊厥药、降糖药、非甾体类解热镇痛抗炎药、抗高血压药以及利尿药等多种药物的羟化代谢，其中华法林、甲苯磺丁脲和苯妥因均为治疗指数较窄的药物。CYP2C9活性变化可导致这些药物体内浓度出现较大变化，甚至导致严重药物不良反应的发生。CYPC2C9*2（rs1799853，C430T，Arg144Cys）和CYP2C9*3（rs1057910，A1075C，Ile359Leu）均导致CYP2C9酶活性降低，CYP2C9*3纯合子个体酶活性仅为该位点野生型纯合子基因型个体（携带CYP2C9*1或Arg144/Ile359等位基因）的4~6％。中国人群中CYPC2C9*2的频率为0％，CYPC2C9*3的频率为3％。CYP2C9遗传多态性导致其酶活性变化，从而导致药物代谢种族和个体差异现象。
华法林是临床上常用的抗凝药物，是深静脉血栓、心房纤颤、心脏瓣膜置换术和肺栓塞等疾病的一线用药，其临床疗效和不良反应存在很大的个体差异，血药浓度过高或敏感性增加可导致严重出血事件。华法林由S-和R-两种消旋体构成，其中S-华法林的抗凝活性约为R-华法林的5倍。85％以上的S-华法林在体内经 CYP2C9代谢为无活性的代谢产物，CYP2C9*3纯合子和杂合子基因型个体S-华法林的口服清除率分别下降90％和66％，因此华法林的给药剂量需相应降低[2-4]。美国FDA已批准修改华法林产品说明书，推荐在使用华法林前进行CYP2C9基因检测[5]。测定CYP2C9*3等位基因可用于指导中国人群确定华法林的起始用药剂量，并预测药物毒性，结合国际标准化比值（International normalized ratio，INR）检测值，估计华法林的维持剂量，确保用药安全。
塞来昔布是昔布类非甾体类抗炎药，通过特异性抑制环氧酶-2而发挥解热、镇痛和抗炎作用，其不良反应涉及心血管系统、胃肠道、中枢神经系统和呼吸系统，如引起高血压、消化不良、头疼等。塞来昔布在肝脏中主要由CYP2C9代谢。建议携带CYP2C9低酶活性基因型的患者降低塞来昔布的用药剂量，从而降低药物不良反应的发生风险。
洛沙坦是一种常用的抗高血压药物，在体内主要经CYP2C9代谢活化为具有降压作用的代谢产物E-3174。携带CYP2C9*3等位基因的个体服用洛沙坦后E-3174的生成减少，洛沙坦的代谢率降低。口服单剂量洛沙坦后1h~6h后，CYP2C9*1/*3基因型个体中洛沙坦的降压作用下降，需适当增加用药剂量以增强降压疗效。
1.3 CYP2C19*2和CYP2C19*3多态性检测
CYP2C19参与氯吡格雷、S-美芬妥英、奥美拉唑、伏立康唑、安定、去甲安定等药物的代谢。CYP2C19遗传变异可导致酶活性的个体差异，使人群出现超快代谢者（ultrarapid metabolizer，UM）、快代谢者（extensive metabolizer，EM）、中间代谢者（intermediate metabolizer，IM）和慢代谢者（poor metabolizer，PM）4种表型。CYP2C19*2（rs4244285，c.681G>A）和CYP2C19*3（rs4986893，c.636G>A）是中国人群中存在的2种导致CYP2C19酶缺陷的主要等位基因。CYP2C19*2导致剪接缺失，CYP2C19*3为终止密码子突变。EM个体只携带CYP2C19*1等位基因，IM个体携带CYP2C19*2或CYP2C19*3杂合子基因型；PM个体包括CYP2C19*2/*2、CYP2C19*2/*3和CYP2C19*3/*3基因型。东方人群中75~85％的PM由CYP2C19*2所致，约20~25％的PM由CYP2C19*3所致。
氯吡格雷是一种抗血小板药物，广泛用于急性冠脉综合征、缺血性脑血栓、闭塞性脉管炎和动脉硬化及血栓栓塞引起的并发症。心脏支架手术后的患者需长期服用氯吡格雷以防止支架内再梗。氯吡格雷主要经CYP2C19代谢活化后发挥抗血小板效应。CYP2C19 PM患者应用常规剂量的氯吡格雷后体内活性代谢物生产减少，对血小板的抑制作用下降。美国FDA和美国心脏病学会建议，对于CYP2C19慢代谢基因型患者需考虑改变治疗方案[5]，具体意见为：CYP2C19*1/*1基因型个体应用氯吡格雷有效，可常规使用；CYP2C19*2或*3基因型个体对氯吡格雷疗效降低，建议更换成普拉格雷或替卡格雷；CYP2C19*2或*3突变型纯合子个体应用氯吡格雷效果差，建议换用普拉格雷或替卡格雷。
阿米替林为三环类抗抑郁药，主要用于焦虑性或激动性抑郁症的治疗。阿米替林在体内主要经CYP2C19代谢为活性代谢产物去甲替林。CYP2C19活性的高低可通过影响血液中阿米替林与去甲替林的浓度比，影响阿米替林的疗效和不良反应的产生。CYP2C19 PM个体血浆阿米替林与去甲替林浓度的比值显著升高，5-羟色胺再摄取的抑制作用显著增强。由于三环类抗抑郁药具有多种不良反应如抗胆碱作用、中枢神经系统不良反应和心血管不良反应，与治疗失败密切相关。调整携带CYP2C19突变等位基因患者阿米替林的起始用药剂量有助于降低初始治疗的失败率。CPIC指南建议CYP2C19 EM和IM基因型患者应用常规起始剂量的阿米替林，而CYP2C19 PM基因型个体阿米替林的起始剂量应降低至常规剂量的50％，并进行治疗药物监测[1]。
伏立康唑是一种广谱三唑类抗真菌药，CYP2C19是其主要代谢酶之一。CYP2C19 EM与PM个体间伏立康唑的血液浓度存在显著差异，PM个体在应用常规剂量药物时可能出现毒副反应，建议减少用药剂量；EM和IM个体可给予常规剂量。在常规剂量治疗时，若EM个体出现毒副反应或PM疗效不佳，均应考虑更换药物。FDA批准的药物说明书中指出应用伏立康唑前需检测CYP2C19基因型，以确保用药安全[5]。
1.4 CYP2D6*10多态性检测
CYP2D6又称异喹胍4’-羟化酶, CYP第二亚家族中的重要成员。人群中CYP2D6的活性呈现强代谢者（EM）、中间代谢者（IM）、弱代谢者（PM）和超强代谢者（UM）四态分布的现象。白种人群中CYP2D6 PM的发生率高达5~10％，而在东方人群中PM的发生率约为1％。
目前已发现了CYP2D6基因的70多种遗传变异。不同突变类型对酶活性和药物代谢的影响不一。中国人群中CYP2D6常见的导致酶活性降低的等位基因包括CYP2D6*3（A2637 deletion）、CYP2D6*4（G1934A）、CYP2D6*5（CYP2D6deletion）和CYP2D6*10（C188T），等位基因频率分别为1％、1％、6％和53％。其中，CYP2D6*5为基因缺失多态，导致PM表型；CYP2D6*10为该酶第34位脯氨酸被丝氨酸所替代所致，导致IM表型。
导致CYP2D6酶活性缺失的多态性可影响安替比林、可待因、β受体阻滞剂如美托洛尔和卡维地洛、氯丙咪嗪、去甲替林、地昔帕明、多虑平、丙咪嗪、马普替林、奥匹哌醇、三甲丙咪嗪、昂丹司琼、曲马多和他莫昔芬等的体内代谢，从而影响这些药物的疗效和不良反应的发生，临床需根据个体的基因型进行剂量的调整。
他莫昔芬通过与雌激素竞争结合雌激素受体，从而抑制乳腺癌细胞的增殖，广泛应用于雌激素受体阳性乳腺癌的治疗。他莫昔芬主要通过其活性代谢产物4-羟他莫昔芬和吲哚昔芬发挥作用，其活性产物抑制细胞增殖的活性是他莫昔芬的100倍以上。CYP2D6活性下降可导致他莫昔芬的疗效下降[6,7]。美国FDA建议雌激素受体阳性的乳腺癌患者在接受他莫昔芬治疗前进行CYP2D6基因型检测，以确保药物的疗效[5]。
CYP2D6可将三环类抗抑郁药阿米替林代谢为无活性的代谢产物，因此IM和PM个体血浆中阿米替林的浓度升高；同时，CYP2D6也是阿米替林活性代谢物去甲替林的主要代谢酶。CPIC指南建议EM基因型个体使用常规剂量的阿米替林，IM基因型个体阿米替林的起始剂量降低至常规剂量的75％，PM基因型个体选用其他不经CYP2D6代谢的药物，或将阿米替林的起始剂量降低至常规起始剂量的50％，以避免不良反应的发生[1]。
昂丹司琼为一种高度选择性的5-羟色胺受体拮抗剂，用于防治术后、化疗及放疗引起的恶心呕吐，然而其在部分患者中疗效不理想。CYP2D6是昂丹司琼的主要药物代谢酶之一，CYP2D6 UM个体由于体内携带3个拷贝的CYP2D6基因，药物代谢加速，昂丹司琼的预防恶心呕吐的作用减弱。CPIC指南指出携带3个CYP2D6等位基因的UM基因型个体昂丹司琼的疗效下降[1]。
1.5 CYP3A5*3多态性检测
CYP3A5参与他克莫司、咪达唑仑、氨苯砜、可的松、尼菲地平等多种药物的代谢。CYP3A5基因第3内含子内22893位存在6986A>G的突变（rs776746，CYP3A5*3），该SNP可导致CYP3A5mRNA异常剪接，引起终止密码子过早剪切CYP3A5蛋白，从而使其失去酶的活性，因此CYP3A5*3纯合子个体肝脏和肠道CYP3A5蛋白表达和活性显著下降。CYP3A5*1等位基因频率存在显著种族差异，白种人群中为10%--15%，中国人群中为28％，而黑种人群则高达60%--80%。
他克莫司（tacrolimus，FK506）为大环内酯类免疫抑制剂，临床上广泛用于肝、肾、心、肺、胰等器官移植患者的免疫抑制治疗，其主要不良反应包括继发性感染、肾毒性、神经毒性、胃肠反应、代谢障碍以及淋巴增生性疾病和肿瘤等。器官移植患者应用他克莫司后血药浓度偏低可导致急性排斥反应和药物敏感性降低；血药浓度偏高则容易发生肾毒性、神经毒性、糖尿病、高血脂症、高血压和胃肠道紊乱等不良反应。导致他克莫司毒副作用的发生。CYP3A5在他克莫司的代谢中起重要作用，其活性降低可导致他克莫司的血药浓度升高，不良反应增加。CPIC指南建议携带CYP3A5*3/*3基因型的移植患者减少他克莫司的用药剂量，以避免发生药物不良反应[1]。
具体而言，可根据欧洲科学家委员会的建议或中国人群他克莫司用药剂量计算公式进行他克莫司剂量的调整。欧洲科学家委员会的建议：CYP3A5*3/*3基因型患者他克莫司的起始剂量为 0.15mg/kg/day；CYP3A5*1/*3基因型患者他克莫司的起始剂量为 0.20mg/kg/day；CYP3A5*1/*1基因型患者他克莫司的起始剂量为0.25mg/kg/day。
中国人群根据CYP3A5*3基因型给予初始剂量：CYP3A5*3/*3基因型患者他克莫司的起始剂量为 0.075mg/kg/day；CYP3A5*1/*3和CYP3A5*1/*1基因型患者基因型患者他克莫司的起始剂量为 0.15mg/kg/day；
基于中国人群的他克莫司用药剂量公式：
他克莫司稳定剂量= 5.409 – 2.584*CYP3A5GGa – 1.732*CYP3A5GAb 0.279* ABCB1C 1236Tc 0.205*ABCB1G2677Td-0.163*donor typee-0.149*CCBf - 0.140 * infectiong -0.197* Hypertensionh
a. CYP3A5GG：AA=0，GG=1；
b. CYP3A5AG：AA=0，AG=1；
c. ABCB1C1236T:0 for CC, 1for CT or TT;
d. ABCB1G2677T: 1 for GG or GT, 2 for TT
e. 移植类型：活体移植=1，其他=0；
f CCB:合并使用钙通道阻滞剂为1，不合并为0.
f. 感染：感染=1，未出现=0；
g. 高血压：高血压=1，未出现=0。
1.6 CYP4F2*3多态性检测
CYP4F2为维生素K单氧酶，可氧化底物生成w-羟基衍生物。CYP4F2*3（rs2108622C>T，V433M）可导致酶活性降低，野生型纯合子基因型个体代谢活性最高，CYP4F2*3杂合子其次，CYP4F2*3纯合子活性最低。CYP4F2*3纯合子个体酶活性下降导致维生素K浓度升高，华法林的抗凝效果增强。临床研究提示，CYP4F2*3多态性与华法林稳态剂量相关，可解释1~10％的华法林剂量个体差异[4]。携带CYP4F2*3等位基因的个体应用华法林时出血的风险显著增加。CPIC指南建议降低CYP4F2*3纯合子基因型个体华法林及香豆素类抗凝药（醋硝香豆素、苯丙香豆素）的用药剂量[1]。
1.7 DPYD*2A多态性检测
氟尿嘧啶（5-FU）、卡培他滨和替加氟都为嘧啶类似物，属抗代谢类抗肿瘤药物。卡培他滨为5-FU的前体，在体内可活化代谢为5-FU，用于结肠癌和对紫杉醇及多柔比星等无效的晚期乳腺癌的治疗。替加氟为5-FU的衍生物，在体内经肝脏活化转变为5-FU而发挥抗肿瘤作用。85％的5-FU经二氢嘧啶脱氢酶（DPYD）代谢灭活。DYPD酶活性低下的结肠癌和胃癌患者应用5-FU、卡培他滨或替加氟后出现体内5-FU蓄积，引起严重粘膜炎、粒细胞减少症、神经系统症状甚至死亡。DPYD位于1号染色体短臂，该基因14外显子1986位A>G多态性（DPYD*2A）是最常见的引起酶活性下降的遗传变异，等位基因携带率为3％。约40％低DPYD酶活性的个体携带DPYD*2A等位基因，其中有60％的患者应用5-FU治疗后出现4级严重的粒细胞减少；而在DPYD酶活性正常患者中，5-FU所致严重毒副反应的发生率仅为10％[8, 9]。因此，对DPYD*2A多态性进行检测可预测5-FU治疗导致致命性毒性反应发生风险。FDA已批准在5-FU说明书中增加在用药前对DPYD多态性进行检测的建议[5]。CPIC指南也建议在应用5-FU、卡培他滨和替加氟前对DPYD多态性进行检测，携带DPYD*2A等位基因的患者慎用5-FU、卡培他滨和替加氟，或降低用药剂量，以避免严重不良反应或毒性的发生[1]。
1.8 NAT1和NAT2多态性检测
N-乙酰基转移酶是一种II相药物代谢酶，催化多种药物的乙酰化代谢。人类有两个编码N-乙酰基转移酶的基因，分别是NAT1和NAT2，两者具有87％的同源性。NAT1表达于大多数组织中，其中以红细胞和淋巴细胞中最丰富，主要参与异烟肼、吡嗪酰胺、利福平、氨基水杨酸和对氨基苯甲酸等药物的代谢；NAT2仅表达于肝脏和肠道，参与异烟肼、普鲁卡因胺、磺胺等20多种肼类化合物的乙酰化代谢。人群中N-乙酰基转移酶活性呈多态分布，根据乙酰化表型的不同将人群划分为三类：慢型乙酰化代谢者、快型乙酰化代谢者和中间型乙酰化代谢者。亚洲人中慢型乙酰化代谢者的发生率为10~30％。
NAT1基因具有高度多态型，国际芳香胺N-乙酰基转移酶基因命名委员会已发布了28种NAT1的基因型，其中NAT1*4是NAT1的野生型等位基因。NAT1*20、*21、*23、*24、*25、*27与NAT1*4功能类似，而*14A、*14B、*15、*17和*22导致慢乙酰化表型，*10和*11导致酶活性升高。此外，还存在编码无酶活性的截短蛋白的基因型。通常将NAT1*10和NAT1*11纯合子和杂合子基因型视为快型乙酰化代谢基因型，而其余等位基因的组合则被认为是慢型乙酰化代谢基因型。因此，对NAT1基因进行分型不能局限于单个SNP，而应同时对多个SNP进行检测和分型。异烟肼受NAT1多态性影响最大，快乙酰化代谢型个体口服药物后，血浆半衰期为45~110分钟，而慢乙酰化代谢型个体口服药物后血浆半衰期可长达4.5 小时。慢代谢型个体反复给药后易引起蓄积中毒，引起周围神经炎。FDA已将NAT1基因列为药物基因组生物标记[4]。
NAT2基因也具有高度多态性，国际芳香胺N-乙酰基转移酶基因命名委员会已发布了87种NAT2基因型，其中NAT2*4是野生型等位基因，属快代谢型等位基因；已知的慢代谢型等位基因包括NAT2*5B、*5B、*5C、*5D、*5E、*5F、*5G、*5H、*5I、*6A、*6B、*6C、*6D、*6E、*7B、*12D、*14A、*17和*19。NAT2基因多态性通过降低酶的稳定性、改变酶与底物亲和力以及促使蛋白酶降解等方式影响NAT2的功能。临床上推荐检测的NAT2SNP有rs1801280、rs1799930、rs1799931和rs1801279。目前FDA已将NAT2列为异烟肼个体化用药的基因组标记物，推荐在使用异烟肼前对NAT2基因型进行检测[4]。建议降低NAT2慢代谢型（携带两个慢代谢型等位基因或单倍型）个体异烟肼的用药剂量以预防蓄积中毒和周围神经炎；中间代谢型（携带一个慢代谢型等位基因和一个快代谢型等位基因）和快代谢型（具有两个快代谢型等位基因）患者可常规使用异烟肼进行治疗。
1.9 SLCO1B1多态性检测
有机阴离子转运多肽1B1（OATP1B1，又称OATP-C、OATP2或LST1）特异地表达在肝细胞基底膜上，在肝细胞摄取和清除内源性和外源性物质如胆汁酸、非结合型胆红素、甲状腺素、他汀类药物、瑞格列奈、依那普利拉、替莫普利、缬沙坦、奥美沙坦、甲氨蝶呤和伊立替康活性代谢产物SN-38等中发挥重要作用。OATP1B1由SLCO1B1基因编码，该基因第5外显子521T>C（Val174Ala）多态性是亚洲人群中的主要遗传变异，等位基因频率为10~15％，该多态性显著降低OATP1B1对其底物的摄取能力，使他汀类药物如普伐他汀、阿托伐他汀和罗苏伐他汀等的血药浓度升高。SLCO1B1 521T>C多态性导致出现三种基因型：521TT（野生型纯合子）、521TC（突变型杂合子）和521CC（突变型纯合子）。
他汀类药物的严重不良反应包括肝功能下降和横纹肌溶解症等，携带521C等位基因的患者应用辛伐他汀、西立伐他汀时肌病的发生风险显著增加[10, 11]。为降低他汀类药物严重不良反应的发生风险，建议临床上根据SLCO1B1基因型选择他汀类药物进行治疗。
附表1. SLCO1B1 521T>C基因型与最大用药剂量的关系
药物
SLCO1B1
c.521TT (mg/天)
SLCO1B1
c.521TC
(mg/天)
SLCO1B1
c.521CC
(mg/天)
正常剂量范围
(mg/天)
辛伐他汀
80
40
20
5-80
匹伐他汀
4
2
1
1-4
阿托伐他汀
80
40
20
10-80
1.10 TPMT多态性检测
巯嘌呤类药物如6-巯基嘌呤（mercaptopurine，6-MP）、6-硫鸟嘌呤（thioguanine，6-TG）和硫唑嘌呤（azathioprine，AZP）等是一类具有免疫抑制作用的抗代谢药。6-TG和6-MP常用于恶性肿瘤的化疗，AZP则主要用于自身免疫性疾病及器官移植患者。AZP作为前体药物在肝脏经谷胱甘肽转移酶转化为6-MP。6-MP经次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶代谢为巯基次黄嘌呤单磷酸盐（thioinosine monophosphate，TIMP），后者再经过一系列的过程代谢为活性代谢产物6-硫鸟嘌呤核苷酸（6-thioguanine nucleotide，6-TGN）后发挥抗肿瘤作用。6-MP也可经TPMT代谢为无活性的6-甲巯基嘌呤(6-methyl MP，6-MMP)。TPMT的活性与红细胞及造血组织中6-MP活性代谢产物6-TNG的水平呈负相关，TPMT活性降低可使巯嘌呤类药物的造血系统毒性（严重的骨髓抑制）增加。
TPMT酶活性分布存在多态性现象，TPMT遗传变异是导致其酶活性降低的主要原因。正常活性的TPMT由TPMT*1等位基因编码，TPMT*2（rs1800462，238G>C，Ala80Pro）、TPMT*3A（rs1800460460G>A，Ala154Thr； rs1142345，719A>G，Tyr240Cys）、TPMT*3B（rs1800460460G>A，Ala154Thr）、TPMT*3C（rs1142345，719A>G，Tyr240Cys）是导致TPMT活性下降的主要SNP或单倍型。TPMT基因型可分为3种：野生型纯合子（TPMT*1/*1）、杂合子和突变纯合子。野生型纯合子个体具有正常的TPMT活性，杂合子个体TPMT活性降低，而突变纯合子TPMT酶活性极低甚至缺乏。此外，2种突变等位基因纯合子（TPMT*2 /TPMT*3A和TPMT* 3A /TPMT*3C）个体也缺乏酶活性[12]。在白种人群和非裔美国人群中，野生型纯合子基因型的频率约90％，突变杂合子基因型的频率约10％，突变纯合子基因型的频率约0.3％。中国人群中TPMT*3杂合子基因型频率约2.2％，未检测到TPMT*2等位基因。
FDA已批准在6-巯基嘌呤、6-硫鸟嘌呤和硫唑嘌呤的药品说明书中增加在用药前进行TPMT基因多态性检测的建议[5]。CPIC建议TPMT低酶活性基因型患者在接受6-MP治疗时减少用药剂量，杂合子基因型个体起始剂量为常规剂量的30~70％，突变纯合子个体将剂量减少至常规用药剂量的1/10，或1周3次给予常规剂量的药物，或换用其他药物，以避免发生严重的造血系统毒性；TPMT活性极高的患者接受常规剂量的6-MP治疗时可能达不到治疗效果[1]。
顺铂广泛用于多种实体瘤的治疗，耳毒性是其主要不良反应之一。儿童患者中顺铂所致耳毒性的发生率高达61％，多数情况下为双侧听力下降，并往往导致不可逆的听力丧失。听力监测是目前用于判断顺铂应用期间听力丧失的金标准。TPMT可通过促进顺铂-嘌呤复合物的代谢，减少其与DNA的交联，从而抑制顺铂所引起的细胞死亡。TPMT低酶活性等位基因可增加顺铂致耳毒性的风险，如携带TPMT*3B或*3C的儿童应用顺铂时耳毒性发生风险增加17倍，TPMT突变等位基因预测顺铂致听力丧失的阳性预测值达96％。2011年FDA批准顺铂修改说明书，增加了TPMT基因变异与顺铂所致儿童耳毒性的用药安全信息[5]。建议携带TPMT突变等位基因的儿童换用其他疗效相当的铂类化疗药物如卡铂。
1.11 UGT1A1多态性检测
伊立替康为喜树碱类抗肿瘤药物的前药，在体内经羧酸酯酶代谢为活性代谢产物7-乙基-10-羟基喜树碱（SN-38）。SN-38作用靶为DNA拓扑异构酶I，抑制DNA的合成。伊立替康广泛应用于结肠癌、肺癌、颈癌、卵巢癌等实体瘤的治疗。伊立替康可导致严重的延迟性腹泻和粒细胞缺乏，3-4级迟发性腹泻的发生率达40％以上，嗜中性白细胞减少症的发生率约10％，导致化疗提前终止。
SN-38在肝脏中经尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶（UGT1A1）葡萄糖醛酸化灭活，生成葡萄糖醛酸化SN-38（SN-38G）。UGT1A1基因具有多态性，最常见的是位于其启动子区TATA盒内的TA重复次数多态UGT1A1*28。野生型等位基因含6次TA重复（TA6，UGT1A1*1），突变型个体含7次重复（TA7，UGT1A1*28，rs3064744）。UGT1A1*28杂合子基因型个体SN-38葡萄糖醛苷化活性下降，突变纯合子个体SN-38葡萄糖醛苷化活性仅为野生型纯合子的35％。在接受伊立替康治疗过程中，野生型UGT1A1（6/6）基因型患者出现严重毒性作用风险较低，UGT1A1*28杂合子（6/7）和突变型纯合子（7/7）患者出现毒性作用的机率分别为12.5％和50％。UGT1A1*6（G71R，211G>A）是东方人群中特有的突变等位基因，频率为13％，该等位基因使UGT1A1的活性下降70％，伊立替康毒性作用的发生风险增加，与伊立替康所致嗜中性白细胞减少症有关，可使4级中性粒细胞减少症的发生率升高3倍[13]。FDA已批准对药物说明书进行修改，明确规定使用伊利替康前需进行UGT1A1基因型检测，以提高其用药安全[5]。
2. 药物作用靶点基因多态性检测
2.1 ACE I/D多态性检测
血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme，ACE）是肾素-血管紧张素系统的关键酶，也是ACE抑制剂（ACE inhibitor，ACEI）的作用靶点。ACE基因位于17号染色体17q23，其内含子16存在288 bp的Alu插入（Insertion）/缺失（Deletion）多态性导致三种基因型：II（插入纯合子）、ID（插入缺失杂合子）和DD（缺失纯合子），白种人、黑中人和亚洲人群中D等位基因频率分别为56.2％、60.3％和39.0％。
ACE I/D多态性可影响血浆ACE的水平，DD基因型个体血浆ACE的活性升高，依那普利治疗后ACE活性下降更明显；在初治的高血压患者中，DD型患者福辛普利的降压疗效增强；在高血压合并左心室肥大和舒张期充盈障碍的患者中，DD基因型患者服用依那普利和赖诺普利后心功能改善程度优于ID和II基因型患者；II基因型患者应用赖诺普利或卡托普利时肾功能下降更明显[14,15]。为取得最佳疗效，建议临床上在选择ACEI类药物进行治疗前对ACE I/D多态性进行检测，以指导选择合适的ACEI类药物。
2.2 ADRB1多态性检测
b肾上腺素受体（b-adrenergicreceptor）为肾上腺素受体的一个亚家族，属于G蛋白偶联受体超家族，包含b1、b2和b3三种不同亚型。该类受体通过与Gs蛋白偶联调节细胞内cAMP和L型Ca2 通道的开放频率，是b受体激动剂和b受体阻滞剂的作用靶点。b1受体编码基因ADRB1多态性可影响b受体阻断剂如美托洛尔的疗效[16]。ADRB1 Gly389Arg（rs1801253）多态性导致位点Arg389和Gly389两种类型的受体，其中Arg389型受体与G蛋白偶联效率高于Gly389型受体。Arg389纯合子高血压患者应用美托洛尔后血压下降的程度是Gly389Arg杂合子基因型个体的3倍；Arg389纯合子基因型心衰患者应用卡维地洛和美托洛尔治疗后左室射血分数改善情况更佳。建议临床医师在应用b1受体阻滞药前进行ADRB1多态性检测，并根据其基因型调整用药剂量，以提高疗效，减少不良反应的发生。
2.3 APOE多态性检测
载脂蛋白E（Apolipoprotein E，APOE）是一种存在于乳糜微粒和中间密度脂蛋白中的载脂蛋白，主要由肝脏和巨噬细胞产生，参与血脂的运输、存储和排泄。人类APOE基因位于19号染色体19q13.2。该基因的两个功能性SNP rs429358（c.388T>C，Cys130Arg）和rs7412（c.526C>T，Arg176Cys）构成3种单倍型，分别是E2（rs429358T-rs7412T）、E3（rs429358T-rs7412C）、E4（rs429358C-rs7412C）。由三种单倍型构成6种不同的基因型（E2/E2、E3/E3、E4/E4、E2/E3、E2/E4和E3/E4）。E3/E3是最常见的基因型，人群中的频率约60％。
调脂药物普伐他汀通过竞争性抑制3-羟基3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶），从而抑制肝脏中胆固醇的合成，肝细胞表面低密度脂蛋白（LDL）受体的表达反馈性增加，加强受体介导的LDL的分解代谢及血液中LDL的清除。目前FDA已将APOE2列为普伐他汀药物反应相关的生物标记。基因型为APOE E2/E2的高血脂症患者普伐他汀的降脂疗效更好[5]。
2.4 ANKK1多态性检测
锚蛋白重复和激酶域1（ankyrin repeat and kinase domaincontaining 1，ANKK1）为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员。人类ANKKI基因位于11号染色体11q23.2，与多巴胺受体D2（dopamine receptor D2，DRD2）基因DRD2相邻。ANKKI外显子8上的SNP rs1800497（c.2317G>A，Glu713Lys）又称DRD2 Taq1A多态性，携带该多态位点T等位基因可使纹状体DRD2的密度下降。静坐不能是抗精神病药主要锥体外系不良反应之一，携带DRD2 rs1800497A等位基因的患者在应用第二代抗精神病药治疗期间静坐不能不良反应的发生率显著高于该位点GG基因型患者。CPIC已将ANKK1rs1800497多态性列为1B级药物基因组标记物，指出通过检测该多态性可降低抗精神病药不良反应的发生风险[1]。
2.5 IFNL3多态性检测
丙型肝炎病毒（hepatitis virus C，HCV）感染通常采用聚乙二醇化干扰素联合利巴韦林进行治疗，但其疗效存在很大的个体差异，部分患者治疗后出现持续病毒反应，部分患者治疗无效，未能获得持续病毒清除。此外，亚洲人群的持续病毒反应率显著高于高加索人群。位于IFNL3基因上游约3kb处的SNP rs12979860 C>T与干扰素联合利巴韦林治疗的病毒治疗应答相关，CC基因型患者聚乙二醇化干扰素联合利巴韦林治疗24周后70％的患者获得持续病毒学应答，而CT和TT型患者获得持续病毒应答率只有30％。Rs12979860C等位基因频率分布存在种族差异，亚洲人群中大于90％，而非洲人群中为20~50％。高加索人群中CC基因型频率为37％。美国肝脏病学会和欧洲肝脏病学会2011年HCV感染防治指南已将IFNL3 基因多态性作为基线预测聚乙二醇化干扰素反应性的主要因素之一。美国FDA已批准在聚乙二醇干扰素α-2a、聚乙二醇干扰素α-2b和利巴韦林说明书中增加在用药前对IFNL3rs12979860基因型进行检测的建议[5]。检测IFNL3 rs12979860基因型有助于HCV感染的个体化治疗，从而提高其治疗水平。
2.6 PML-RARα融合基因检测
急性早幼粒细胞白血病（acute promyelocytic leukemia，APL）是一种特殊类型的急性白血病，约95~99％的APL病例出现17号染色体（17q21）维甲酸受体α（RARα）与15号染色体（15q22）早幼粒细胞性白血病基因（PML）融合，形成特异性融合基因PML-RARα。该融合基因的表达产物通过异常招募转录抑制复合物和组蛋白去乙酰化酶等，干扰细胞内正常的 PML 和 RARα 信号通路，使粒细胞分化阻滞于早幼粒阶段，从而导致骨髓中的异常早幼粒细胞无限制增殖，最终导致APL的发生。
砷剂的代表药物三氧化二砷（As2O3）在治疗APL中显示出很好的疗效。As2O3的抗APL作用与其快速调变和降解PML-RARα融合蛋白，从而清除其对细胞分化和凋亡的阻遏作用有关。对APL患者进行PML-RARα融合基因检测对于指导选择治疗方案、检测残留病灶和判断APL的预后具有重要意义[17]。
2.7 TOP2A基因异常检测
TOP2A基因（topoisomerase II alpha，TOPII a）编码DNA拓扑异构酶II a，该酶通过调节核酸空间结构动态变化，参与DNA的复制、转录、重组及修复过程。乳腺癌患者肿瘤组织中存在TOP2A基因异常：TOP2A基因扩增和基因缺失。TOP2A基因异常的乳腺癌患者预后差，无复发生存期缩短。蒽环类药物是乳腺癌等多种肿瘤常用的化疗药物，TOP2A基因异常患者对含蒽环类药物的治疗方案更为敏感。
2.8 VKORC1多态性检测
维生素k氧化还原酶是抗凝药物华法林的作用靶点。维生素K环氧化物还原酶复合物1的编码基因VKORC1的遗传变异可通过影响VKORC1表达，从而影响华法林的敏感性。位于该基因启动子区（-1639 G>A）的单核苷酸突变rs9923231可影响VKORC1的表达，是导致华法林用药剂量个体差异的主要原因之一。与该位点AA基因型患者相比，-1639GA和GG基因型患者平均华法林剂量分别增加52％（95％ CI：41~64％）和102％（95％ CI：85~118％）。VKORC1多态性对华法林剂量影响的比重因种族而异，-1639GA和GG基因型对白种人华法林剂量的影响比对亚洲人的影响分别高10％和50％。总体上，VKORC1多态性在不同种族不同人群中可解释约27％华法林用药剂量的个体差异。VKORC1 -1639A等位基因在亚洲人、白种人和黑种人群中的等位基因频率分别为91.17％、38.79％和10.81％（根据千人数据库的结果：在亚洲人、白种人和黑种人群中的等位基因频率分别为92%、40%和7%），其频率分布的种族差异与华法林用药剂量差异间具有很好的相关性。VKORC多态性同时也影响华法林用药的临床后果。美国FDA于2007年批准修改华法林的产品说明书，推荐在使用华法林前对VKORC1进行基因检测；2010年再次修改说明书，建议结合VKORC1和CYP2C9基因型考虑华法林的初始用药剂量（表3）[5]。临床上也可根据考虑了VKORC1和CYP2C9基因型、年龄、身高、体重、种族、是否合用肝药酶诱导剂和是否合用胺碘酮等因素的剂量计算公式确定华法林初始用药剂量。
附表2.根据VKORC1和CYP2C9联合基因型建议的华法林初始用药剂量（mg）
VKORC1 -1639 G>A基因型
CYP2C9基因型
*1*1
*1*3
*3*3
GG
6-4
4-3
2.5-0.5
GA
5-3
3.5-2
2.5-0.5
AA
4-2
2.5-1.25
1.25-0.5
基于中国人群的华法林用药剂量计算公式：
华法林稳定剂量D (mg/day) = [1.432 0.338 × (VKORC1-1639AG) 0.579 × (VKORC1 -1639GG) – 0.263× (CYP2C9*1*3) – 0.852× (CYP2C9*3*3)- 0.004 Age 0.264 × BSA 0.057 × AVR 0.065 × Sex 0.085 × Smoking habit 0.057 × Atrial fibrillation 0.132× Aspirin -0.0592 × Amiodarone] 2
注解：VKORC1 -1639AG表示患者为-1639AG基因型时取值为1，为-1639AA或-1639GG基因型取值为0；VKORC1 -1639GG表示患者为-1639GG基因型时取值为1，为-1639AA或-1639AG基因型取值为0；CYP2C9*1*3表示患者为CYP2C9*1*3基因型是取值为1，为CYP2C9*1*1或CYP2C9*3*3基因型是取值为0；CYP2C9*3*3表示患者为CYP2C9*3*3基因型是取值为1，为CYP2C9*1*1或CYP2C9*1*3基因型是取值为0；Age表示年龄，取整岁；BSA表示体表面积，BSA= 0.0061×身高 0.0128×体重-0.1529；AVR表示当患者置换了主动脉瓣膜时取1；Sex表示当患者性别为男时取1，为女时取0；Smoking habit表示有吸烟史时取值为1，不吸烟时取值为0；Atrial fibrillation表示患者合并有房颤时取值为1，不合并有房颤患者取值为0；Aspirin表示患者同时服用阿司匹林时取值为1，不服用时取值为0；Amiodarone表示患者同时服用胺碘酮时取值为1，不服用时取值为0。
3其他基因多态性的检测
3.1 dMMR检测
结直肠癌发病率在我国高居第3位，占癌症死因的第5位。80％的结直肠癌为散发性，不具有遗传性；20％的结肠癌伴有家族聚集性，最常见的为家族性腺瘤性息肉病和遗传性非息肉性结直肠癌（Lynch综合征）。遗传性非息肉性结直肠癌患者的预后比散发性结直肠癌患者好。染色体不稳定或微卫星不稳定（MSI）都可导致结直肠癌的发生，约15％的结直肠癌患者是由于dMMR错配修复蛋白缺失而导致MSI。dMMR是结直肠癌预后的独立预测因子，较pMMR患者具有更好的预后。5-FU联合左旋咪唑或甲酰四氢叶酸辅助治疗是III期结直肠癌或高风险II期结直肠癌患者的标准治疗方案。5-FU辅助治疗能显著提高pMMR患者的无病存活期，而dMMR患者不能从5-FU治疗中获益[18]。因此，dMMR既可用来预测II 期和III期结肠癌患者预后，又可用来判断结直肠癌患者能否从5-FU化疗中获益。NCCN结直肠癌诊治指南2010年起推荐检测MMR，并建议dMMR者不接受含氟尿嘧啶的辅助化疗方案。
3.2 G6PD多态性检测
磷酸戊糖途径是部分细胞（如红细胞）赖以产生能量的代谢途径，同时参与NADPH水平的维持，而NADPH的含量可直接影响谷胱甘肽于细胞中的含量，后者可保护红细胞免受氧化反应的破坏。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（glucose-6-phosphate dehydrogenase，G6PD）是磷酸戊糖代谢途径的限速酶。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症，又名G6PD缺乏症，是一种常见的X染色体连锁遗传性疾病。患者由于遗传基因的先天缺陷，无法正常分解葡萄糖，在应用部分药物如乙酰苯胺、呋喃旦叮、呋喃唑酮、呋喃西林、氯喹、伯氨喹啉、磺胺、乙酰磺胺、磺胺吡啶、拉布立酶、氨苯砜、阿司匹林、奎尼丁、奎宁、优降糖后可能出现急性溶血反应，出现黄疸、精神不佳，严重时出现呼吸急促、心脏衰竭甚至休克，严重威胁生命。
目前已在各种族人群中鉴定了G6PD的140多种突变类型，中国人群中至少鉴定出31种突变类型。1388G>A、1376G>T、1024C>T、1004C>T、871G>A和95A>G是中国人群最常见的突变类型，累计频率达86％。FDA已批准在氯喹、氨苯砜和拉布立酶药品标签中增加G6PD缺乏人群可能导致急性溶血的信息，拉布立酶甚至标上黑框警告[5]。在应用氯喹、氨苯砜和拉布立酶之前，建议对G6PD突变进行检测，G6PD缺乏的患者禁用上述药物，以降低急性溶血的风险。
3.3 HLA-B等位基因检测
人类白细胞抗原（Human leukocyte antigens，HLA）是人类主要组织相容性复合体的表达产物，在免疫系统中主要负责细胞间的相互识别和诱导免疫反应，调节免疫应答。根据HLA分为三类：Ⅰ类分子为HLA-A、-B、-C系列抗原，广泛表达于各组织有核细胞表面；Ⅱ类分子为HLA-D/DR、-DP、DQ系列抗原，主要表达于B细胞和抗原提呈细胞，I类和II类抗原都与器官移植有关，其中Ⅱ类抗原更为重要；Ⅲ类分子为补体成分。近年来发现一些药物的严重不良反应与人类白细胞抗原基因多态性有关，如HLA-B*1502等位基因与卡马西平和苯妥英所致Stevens-Johnson综合征/中毒性表皮坏死松解症（Stevens-Johnsonsyndrome/toxic epidermal necrolysis，SJS/TEN）相关，HLA-B*5801等位基因与别嘌呤醇所致SJS/TEN相关；HLA-B*5701等位基因与阿巴卡韦所致药物性肝损害相关[19, 20]。美国FDA已批准在卡马西平药品说明书中增加汉族及东南亚裔人群在服用卡马西平前进行HLA-B*1502等位基因筛查的建议，HLA-B*1502阳性的个体应慎用卡马西平，以避免出现严重的皮肤毒性反应；建议应用阿巴卡韦前进行HLA-B*5701等位基因检测，以避免发生SJS/TEN[5]。CPIC同时也已将HLA-B*1502作为预测卡马西平和苯妥英皮肤毒性的1A级药物基因组标记物，将HLA-B*5801作为预测别嘌呤醇皮肤毒性的1A级药物基因组标记物，将HLA-B*5701作为预测阿巴卡韦所致药物超敏反应的1A级药物基因组标记物[1]。
3.4 MGMT启动子甲基化检测
替莫唑胺为烷基类抗肿瘤前体药物，在体内经非酶途径快速转化为具有细胞毒性的活性化合物MTIC [5-(3-甲基三氮烯-1-)咪唑-4-甲酰胺]，并对细胞产生毒性。MTIC的细胞毒性源于其DNA烷基化作用，烷基化主要发生在鸟嘌呤的O6和N7位。替莫唑胺是目前神经胶质瘤的一线化疗药物，部分患者服用替莫唑胺后出现不同程度的耐药，导致化疗失败。
O6-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶（MGMT）是一种DNA修复酶，存在于细胞浆和细胞核中，当DNA烷基化时，大量MGMT转移至细胞核，不可逆地将烷基化基团从O6转移到自身145位的半胱氨酸残基上而保护细胞免受烷化剂的损伤。MGMT活性升高是神经胶质瘤患者烷化剂耐药的主要原因之一。MGMT基因启动子区CpG岛甲基化可抑制其基因表达，高甲基化可导致MGMT基因沉默，MGMT活性下降。约45% ~ 70%的神经胶质瘤患者存在MGMT启动子甲基化。MGMT启动子甲基化的胶质瘤患者对替莫唑胺联合放疗的治疗效果远高于甲基化阴性患者。
3.5 微卫星不稳定性检测
微卫星是指基因上含有重复的DNA短小序列或单核苷酸区域。在人类基因组中，有成百上千个微卫星，当DNA进行复制时，由于微卫星重复序列错配（微卫星突变）导致其序列缩短或延长，从而引起微卫星不稳定性(microsatellite instability，MSI)。通常情况下，DNA错配修复基因（MMR）可修复这些突变。但在肿瘤细胞内，由于MMR蛋白缺失，无法修复错配的微卫星，导致肿瘤细胞内出现MSI。MSI已成为判断MMR蛋白缺失的标记物。根据MSI不稳定性的程度，可分为高不稳定性（MSI-H）和低不稳定性（MSI-L）。正常情况下称为微卫星稳定(microsatellite stability，MSS)。
MSI与结直肠癌的发生发展及5-FU治疗获益密切相关，约15％的结直肠癌由于dMMR导致MSI。针对II 期和III期结肠癌患者进行的大样本随机临床研究发现，MSI-H患者较MSS或MSI-L患者的预后更好，但MSI-H患者不能从氟尿嘧啶辅助治疗中获益，而MSS和MSI-L患者可从氟尿嘧啶辅助治疗中获益[21, 22]。因此，MSI可作为预测II 期和III期结肠癌患者预后以及是否可从氟尿嘧啶辅助治疗中获益的指标。
4．药物作用靶点基因表达水平检测
4.1 ERCC1 mRNA表达检测
铂类药物（包括顺铂、卡铂和奥沙利铂）广泛用于多种实体瘤的化疗。铂类进入肿瘤细胞后通过烷基化DNA链上的碱基并交联，形成“DNA-铂”复合物，从而抑制DNA复制和肿瘤细胞的生长。铂类药物所造成的DNA损伤可通过核苷酸剪切修复酶的作用进行修复。切除修复交叉互补组1（excision repair cross-complimentationgroup 1，ERCC1）是识别并切除修复“DNA-铂”复合物的限速酶。ERCC1表达水平与铂类药物的疗效呈负相关，ERCC1 mRNA表达水平低的非小细胞肺癌患者在接受铂类与吉西他滨联合化疗方案或以铂类为主的化疗后疗效更好，总生存期显著延长。NCCN非小细胞肺癌的临床治疗指南（2010）将ERCC1 mRNA表达水平作为预测铂类药物疗效的生物标记物，ERCC1 mRNA呈高表达水平的患者耐药，低表达水平者敏感。
4.2 RRM1 mRNA表达检测
吉西他滨是一种类似于胞嘧啶的抗代谢药物，可直接抑制DNA的合成，或通过抑制核糖核苷酸还原酶（ribonuclease reductase，RR）的活性，间接影响DNA的合成，诱导细胞凋亡。吉西他滨临床上用于非小细胞肺癌、乳腺癌、胰腺癌、膀胱癌及其他实体瘤。RR由两个亚基RRM1和RRM2组成，调节亚基RRM1（ribonuclease reductase modulator 1，RRM-1）由RRM1基因编码。临床研究发现，RRM1 mRNA表达水平与吉西他滨的疗效呈负相关，检测其表达水平可用于指导临床是否应用吉西他滨进行化疗。在晚期非小细胞肺癌患者，肿瘤组织中RRM1mRNA表达水平与中位数生存期相关，RRM1低表达者的中位生存期显著延长。NCCN非小细胞肺癌的临床治疗指南（2011）将RRM1 mRNA表达水平作为吉西他滨疗效预测的生物标记物，RRM1 mRNA表达水平低的患者选用吉西他滨为主的化疗方案疗效较好。
