Tổng quan về cá thể hóa trong sử dụng thuốc chống đông máu

Xuất phát từ tình hình đó, để có cái nhìn tổng thể về hướng tiếp cận cá thể hóa điều trị trong sử dụng thuốc chống đông máu, đề tài “Tổng quan về cá thể hóa trong sử dụng thuốc chống đôn

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

TRẦN NGỌC PHƯƠNG ANH

TỔNG QUAN VỀ CÁ THỂ HÓA TRONG

SỬ DỤNG THUỐC CHỐNG ĐÔNG MÁU

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI - 2019

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

TRẦN NGỌC PHƯƠNG ANH

MÃ SINH VIÊN: 1401038

TỔNG QUAN VỀ CÁ THỂ HÓA TRONG

SỬ DỤNG THUỐC CHỐNG ĐÔNG MÁU

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận này, tôi đã nhận được rất nhiều

sự quan tâm, động viên và giúp đỡ tận tình từ các thầy cô, gia đình và bạn bè Thời điểm khóa luận hoàn thành là lúc tôi xin phép bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới những người

đã dạy dỗ, chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS Phùng Thanh Hương – Bộ môn Hóa Sinh – Trường Đại học Dược Hà Nội, người đã tận tâm

hướng dẫn, chỉ dạy tôi Nhờ có những lời hướng dẫn, dạy bảo đó tôi mới có thể hoàn thành khóa luận này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu – Trường Đại học Dược Hà Nội

đã tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành chương trình học tập và thực hiện đề tài này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè, những người đã luôn bên cạnh động viên, khích lệ tôi trong những lúc khó khăn cũng như trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2019 Trần Ngọc Phương Anh

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

ĐẶT VẤN ĐỀ

CHƯƠNG 1 CÁ THỂ HÓA ĐIỀU TRỊ 3

1.1 Lịch sử sử dụng thuốc theo cá thể 3

1.2 Các khái niệm theo các tổ chức khác nhau 4

1.3 Mối quan hệ giữa cá thể hóa điều trị và gen 5

1.3.1 Khái niệm gen và bộ gen 5

1.3.2 Kiểu gen và kiểu hình 6

1.3.3 Đa hình gen và đột biến gen 7

1.3.4 Đa hình gen liên quan đến đáp ứng thuốc 12

CHƯƠNG 2 TỪ LÝ THUYẾT ĐẾN LÂM SÀNG VỀ CÁ THỂ HÓA ĐIỀU TRỊ TRONG SỬ DỤNG THUỐC CHỐNG ĐÔNG MÁU 21

2.1 Giới thiệu về các thuốc chống đông máu 21

2.2 Cá thể hóa trong sử dụng wafarin 24

2.2.1 Đại cương về warfarin 24

2.2.2 Các gen liên quan đến đáp ứng với warfarin 27

2.2.3 Ứng dụng lâm sàng của cá thể hóa điều trị đối với warfarin 35

2.3 Thuốc chống đông máu đường uống mới 37

2.3.1 Đại cương về thuốc chống đông máu đường uống mới 38

2.3.2 Các gen liên quan đến đáp ứng với thuốc chống đông máu đường uống mới 38

2.3.3 Ứng dụng lâm sàng của cá thể hóa điều trị đối với thuốc chống đông máu

đường uống mới 42

CHƯƠNG 3 BÀN LUẬN 44

3.1 Ưu điểm và hạn chế của cá thể hóa trong sử dụng thuốc chống đông máu 44

3.1.1 Ưu điểm của cá thể hóa trong sử dụng thuốc chống đông máu 44

3.1.2 Hạn chế của cá thể hóa trong sử dụng thuốc chống đông máu 45

3.2 Hiện trạng và tương lai của việc áp dụng cá thể hóa điều trị trong sử dụng thuốc chống đông máu ở Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung 46 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ABC ATP-binding Cassette Họ protein vận chuyển ABC

ABCB1 Gene codes for ATP-binding cassette

sub-family B member 1

Gen mã hóa bơm tống thuốc

ACE Angiotensin converting enzyme Enzym chuyển đổi angiotensin ADN Acid deoxyribonucleic Acid deoxyribonucleic

ADR Adverse Drug Reactions Phản ứng có hại của thuốc

ADRB2 Gene codes for Receptor

β2-adrenergic

Gen mã hóa receptor β2-adrenergic

ARN Acid ribonucleic Acid ribonucleic

BCRP Breast Cancer Resistance Protein Protein kháng ung thư vú

CES Enzyme carboxylesterase Enzym carboxylesterase

CNP Copy number polymorphism Đa hình số bản sao

CNV Copy-number variants Đa hình số bản sao

CPIC Clinical Pharmacogenetics

Implementation Consortium

Hiệp hội thực hành gen dược lâm sàng

DTI Direct thrombin inhibitors Thuốc ức chế thrombin trực tiếp FDA The Food and Drug Administration Cục quản lý Thực phẩm và Dược

phẩm Hoa Kỳ FEV1 Forced Expired Volume in one

second

Thể tích thở ra gắng sức trong một giây

G6PD Glucose-6-phosphate dehydrogenase Glucose-6-phosphate

dehydrogenase GGCX Gamma-glutamyl carboxylase Gamma-glutamyl carboxylase INR International Normalized Ratio Chỉ số bình thường hóa quốc tế IWPC International Warfarin Hiệp hội gen dược Warfarin Quốc

Pharmacogenetics Consortium tế

LDL Low-density lipoprotein Lipoprotein tỷ trọng thấp

LMWH Low Molecular Weight Heparin Heparin khối lượng phân tử thấp

MDR-1 Multidrug resistance protein 1 Protein đa kháng 1

NADPH Nicotinamide adenine dinucleotide

Simple insertion-deletion Chèn và xóa đơn giản

SNP Single nucleotide polymorphism Đa hình đơn nucleotid

STR Short tandem repeat Trình tự nucleotid lặp đi lặp lại và

nối tiếp nhau STRP Short tandem repeat polymorphism Đa hình các trình tự lặp lại ngắn UFH Unfractionated heparin Heparin không phân đoạn

AVK Vitamin K antagonists Thuốc chống đông kháng vitamin

K VKORC Vitamin K Epoxide Reductase

Complex

Phức hợp Vitamin K epoxide Reductase

VNTR variable number tandem repeat Số lượng thay đổi các trình tự

nucleotid lặp lại VTE Venous thromboembolism Huyết khối tĩnh mạch

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các loại đa hình ADN [47] 7

Bảng 1.2: Các loại đột biến và tần suất [47] 10

Bảng 1.3: Đa hình gen ở đích tác dụng [29]……… 19

Bảng 2.1: Các thuốc chống đông máu hiện có 21

Bảng 2.2: So sánh đặc điểm của các nhóm thuốc chống đông máu [25] 22

Bảng 2.3: Tần số allen CYP2C9 ở các quần thể người [10] 28

Bảng 2.4: Liều warfarin dựa trên đa hình gen CYP2C9 [73] 29

Bảng 2.5: Liều warfarin dựa trên đa hình gen VKORC1 -1639G>A [73] 30

Bảng 2.6: Tần số allen VKORC1 ở các quần thể người [37] 33

Bảng 2.7: Hướng dẫn chọn liều duy trì warfarin (mg/ngày) theo kiểu gen CYP2C9 và VKORC1 của FDA [10] 36

Bảng 2.8: So sánh một số đặc điểm giữa warfarin và thuốc chống đông máu đường uống mới [15] 38

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Các loại đột biến [39] 11

Hình 1.2: Mối liên hệ giữa gen và kiểu gen kiểu hình [29] 13

Hình 1.3: Tỉ lệ phần trăm các thuốc sử dụng trên lâm sàng được chuyển hóa bởi CYP450 và các yếu tố ảnh hưởng [77] 16

Hình 2.1: Tỉ lệ phần trăm ADR gây ra bởi các nhóm thuốc khác nhau [20] 23

Hình 2.2: Biến thiên về liều dùng warfarin giữa các bệnh nhân [58] 25

Hình 2.3: Các yếu tố ảnh hưởng đến liều warfarin để đảm bảo INR ổn định [44] 27

Hình 2.4: Ảnh hưởng của kiểu gen CYP2C9 đến liều dùng warfarin [44] 28

Hình 2.5: Chu trình vitamin K [61] 30

Hình 2.6: Mối quan hệ giữa đa hình gen CYP2C9, VKORC1 [24] 31

Hình 2.7: Sự khác biệt về kiểu gen trong liều/đáp ứng của warfarin [24] 31

Hình 2.8: Liều dùng warfarin cho các cá thể mang kiểu gen CYP2C9 và VKORC1 khác nhau [79] 32

Hình 2.9: Hướng dẫn điều chỉnh liều warfarin dựa trên kiểu gen của CPIC [10] 37

Hình 2.10: Đa hình gen ảnh hưởng tới nồng độ dabigatran và rivaroxaban [68] 42

ĐẶT VẤN ĐỀ

Huyết khối dẫn đến tỷ lệ tai biến tim mạch và tử vong cao đáng kể Tỷ lệ mắc huyết khối tĩnh mạch là 3% dân số nói chung Ở Mỹ, mỗi năm có 100.000-300.000 người chết vì huyết khối tĩnh mạch và số lượng nhập viện vượt quá 500.000 người Ở châu Âu,

có 500.000 ca tử vong do huyết khối tĩnh mạch mỗi năm và con số này nhiều hơn tổng số

ca tử vong do AIDS, ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt và tai nạn giao thông [15] Trong quá khứ, huyết khối tĩnh mạch được coi là một bệnh hiếm gặp ở Trung Quốc, nhưng sự xuất hiện của nó đang tăng nhanh chóng trong thế kỷ 21 Năm 2013, doanh số bán thuốc chống huyết khối chiếm 2,7% doanh số bán thuốc trên toàn cầu Các loại thuốc chống huyết khối, chống đông máu ngày càng đa dạng Doanh số toàn cầu của thuốc chống đông máu là 12,761 tỷ đô la Mỹ vào năm 2013 [15] Kháng vitamin K, một loại thuốc chống đông máu đã có mặt trên thị trường từ hàng chục năm nay, cũng đạt doanh số 115 triệu đô

la Mỹ Doanh số bán thuốc toàn cầu của thuốc ức chế thrombin trực tiếp là 2,4 tỷ USD, dabigatran etexilat là thuốc bán chạy nhất [15], [38] Tại các bệnh viện Trung Quốc, rivaroxaban đã trở thành một trong 5 loại thuốc bán chạy hàng đầu trong năm 2014 [38]

Xu hướng trong tương lai thị trường các thuốc chống đông máu đường uống mới này sẽ tăng trưởng, mở rộng không ngừng

Mặc dù lượng tiêu thụ lớn tuy nhiên những loại thuốc này không an toàn tuyệt đối, thuốc dễ gây ra những tác dụng không mong muốn, điển hình là warfarin, thuộc nhóm thuốc kháng vitamin K Kháng vitamin K có nhiều hạn chế ảnh hưởng tới việc sử dụng trong lâm sàng: đáp ứng không tiên liệu được, cửa sổ điều trị hẹp (chỉ số bình thường hóa quốc tế INR 2,0-3,0), khởi đầu/ chấm dứt tác dụng chậm, phải theo dõi đông máu thường quy, nhiều tương tác thức ăn-thuốc, thuốc-thuốc, thường xuyên phải điều chỉnh liều; gây

ra khó khăn trong sử dụng và quản lý thuốc Sử dụng warfarin phải rất thận trọng, nếu liều thấp có thể gây đông máu, liều cao có thể gây xuất huyết Các thuốc chống đông đường uống mới tuy đã khắc phục được nhiều nhược điểm của nhóm này nhưng nguy cơ xuất huyết vẫn là mối đe dọa

Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về gen, sinh học phân tử ngày càng phát triển, đưa ra những phương thức điều trị mới, các khám phá từ gen và bộ gen đã chỉ

ra những đặc điểm riêng biệt của mỗi cá thể, từ đó có thể áp dụng những phương thức điều trị khác nhau Xu hướng cá thể hóa điều trị (personalized medicine) mang theo triển vọng thay đổi quan điểm, nhận thức, cách tiếp cận bệnh nhân cho đến việc điều trị Mô hình cá thể hóa điều trị đánh giá bệnh nhân theo khả năng đáp ứng với thuốc, đưa ra những hướng điều trị riêng biệt cho từng cá thể, đảm bảo đúng thuốc, đúng liều cho từng bệnh nhân Cá thể hóa điều trị đã và đang được áp dụng trong sử dụng thuốc chống đông máu và đã ghi nhận những ý nghĩa trong thực tế lâm sàng Mặc dù cá thể hóa điều trị đang trở thành xu hướng mạnh mẽ của y học hiện đại trên thế giới, nhưng liệu pháp này vẫn có khá mới mẻ ở Việt Nam

Xuất phát từ tình hình đó, để có cái nhìn tổng thể về hướng tiếp cận cá thể hóa điều

trị trong sử dụng thuốc chống đông máu, đề tài “Tổng quan về cá thể hóa trong sử dụng thuốc chống đông máu” được thực hiện với 2 mục tiêu:

1 Phân tích ảnh hưởng của kiểu gen đến cá thể hóa điều trị nói chung và trong sử dụng thuốc chống đông máu nói riêng

2 Phân tích ứng dụng lâm sàng của cá thể hóa trong sử dụng thuốc chống đông máu

CHƯƠNG 1 CÁ THỂ HÓA ĐIỀU TRỊ 1.1 Lịch sử sử dụng thuốc theo cá thể

Khái niệm về cá thể hóa điều trị không mới mà đã bắt đầu từ 1500 năm trước công nguyên, Charaka Samhita được coi là cha đẻ của y học Ấn Độ, người thực hành phương pháp Ayurveda, một phương pháp chăm sóc sức khoẻ tự nhiên có nguồn gốc từ Ấn Độ Charaka là người đi tiên phong trong tư tưởng hướng tới y học cá thể hoá, ông nói: "Mỗi

cá nhân đều khác nhau do đó nên được coi là một thực thể riêng biệt" [8] Vào thời Hippocrates, trường y Cnidian dạy rằng cơ thể là một bộ sưu tập các bộ phận biệt lập và chứng bệnh xuất hiện ở một cơ quan cụ thể hoặc một phần cơ thể sẽ chỉ ảnh hưởng đến phần cơ thể đó riêng rẽ và không liên quan đến các bộ phận khác Hippocrates không đồng ý với khái niệm này, ông cho rằng cơ thể hoạt động như một thể thống nhất Ông đánh giá cơ thể là sự kết hợp của bốn yếu tố - máu, đờm, mật vàng và mật đen - để xác định cách điều trị tốt nhất cho mỗi bệnh nhân Hippocrates mở rộng lý thuyết thống nhất này bằng cách khẳng định: "Điều quan trọng là biết những người nào mắc bệnh hơn là những bệnh mà họ mắc" [2]

Cuối thế kỉ 19 là giai đoạn mở đầu của nền y học hiện đại Tuy nhiên, hầu hết những tiến bộ của y học được bắt đầu từ thế kỷ 20, bao gồm các kỹ thuật hình ảnh, chẩn đoán trong phòng thí nghiệm và các kỹ thuật phẫu thuật hiện đại Những tiến bộ quan trọng bao gồm khám phá các sản phẩm dựa trên công nghệ sinh học, chẩn đoán phân tử, genomics, proteomics, liệu pháp gen Từ năm 1956 đến 1957 xuất hiện khái niệm về gen dược: các phản ứng bất lợi với thuốc có thể được gây ra bởi biến đổi gen quy định hoạt động của enzym [29]

Từ năm 1990 đến 2000, dự án giải trình tự bộ gen người, ứng dụng công nghệ gen vào nghiên cứu thuốc, liệu pháp tế bào và gen ngày càng phát triển Y học hiện đại, trên thực tế, đã cung cấp cho chúng ta những bằng chứng khoa học, dự án Hệ gen người tập trung nghiên cứu vào chức năng của hệ gen, cách các biến thể của chuỗi ADN có thể dẫn đến bệnh tật và gây ra sự khác biệt giữa các cá nhân trong đáp ứng điều trị [27]

Hầu hết các loại thuốc hiện tại đều được phê duyệt và phát triển dựa trên kết quả tác dụng của nó trên một số lượng lớn người dân, nhưng y học trong tương lai đang phát triển thành các giải pháp cá nhân hóa, đáp ứng nhu cầu của một bệnh nhân cụ thể Dữ liệu

thử nghiệm lâm sàng của một loại thuốc mới chỉ thể hiện phản ứng trung bình của nhóm người nghiên cứu Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể giữa các cá nhân, một số bệnh nhân không có đáp ứng, trong khi một số khác cho thấy những đáp ứng mạnh mẽ Rõ ràng là khái niệm "Một loại thuốc cho tất cả các bệnh nhân mắc bệnh tương tự nhau" không còn phù hợp và cần có một phương pháp tiếp cận cá thể hóa hơn Mục đích của sử dụng thuốc

cá thể hóa là để phù hợp với đúng bệnh nhân và để thiết kế điều trị dựa trên kiểu gen và các đặc điểm cá nhân khác

1.2 Các khái niệm theo các tổ chức khác nhau

Chưa có một khái niệm chính thức về “Dùng thuốc theo cá thể” (Personalized medicine) hay “Cá thể hóa điều trị” (Personalized therapy) Thuật ngữ này lần đầu tiên được sử dụng trên tiêu đề của một tài liệu năm 1998 và bắt đầu xuất hiện trong MEDLINE năm 1999 nhưng hầu hết các tài liệu có liên quan đến cá thể hóa điều trị vẫn được chia mục lục theo pharmacogenomics (bộ gen dược) và pharmacogenetics (gen dược) Đến nay, có nhiều khái niệm khác nhau về “Dùng thuốc theo cá thể”, tùy theo quan điểm của từng tổ chức Theo Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), đó là thiết kế liệu pháp điều trị phù hợp với đặc điểm, nhu cầu của từng bệnh nhân [18] Theo Hiệp hội Y khoa Hoa Kỳ, cá thể hóa điều trị là một lĩnh vực trong đó bác sĩ sử dụng những xét nghiệm chẩn đoán để đưa ra những phương pháp điều trị phù hợp nhất với bệnh nhân Bằng cách kết hợp dữ liệu từ các xét nghiệm chẩn đoán với tiền sử, hoàn cảnh và tình trạng y tế của cá nhân, các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe có thể phát triển các kế hoạch điều trị và phòng ngừa có mục đích Y học cá nhân hóa đề cập đến một mô hình y tế sử dụng đặc tính kiểu hình và kiểu gen của cá nhân (ví dụ như hồ sơ phân tử, hình ảnh y tế, dữ liệu lối sống) để điều chỉnh chiến lược điều trị cho đúng người vào đúng thời điểm và/hoặc để xác định khuynh hướng bệnh và/hoặc để cung cấp kế hoạch phòng ngừa kịp thời và đúng mục tiêu [46] Một cách ngắn gọn, theo quan điểm của châu Âu, “Cá thể hóa điều trị” là “Đưa ra đúng liệu pháp điều trị cho đúng người, dùng đúng liều, vào đúng thời điểm” Theo Hiệp hội Tiến bộ Khoa học Mỹ, cá thể hóa điều trị được thiết kế riêng cho mỗi cá thể dựa trên sự khác biệt cá nhân Cá thể hóa điều trị bằng cách sử dụng kiến thức về sinh học phân tử và di truyền cho phép chẩn đoán

chính xác hơn và cải thiện an toàn cho bệnh nhân bằng cách chọn thuốc và liều lượng thích hợp để giảm tác dụng phụ bất lợi

Bên cạnh đó, một số khái niệm thường được dùng đồng thời hoặc thay thế cho khái niệm “Dùng thuốc theo cá thể” Y học chính xác (precision medicine) là thuật ngữ được Viện Hàn lâm khoa học Hoa Kỳ dùng đề chỉ: “Việc sử dụng các dữ liệu gen, epigenomic

và các dữ liệu khác để thiết lập những mô hình cá nhân của một bệnh, nhằm đạt được những phương pháp điều trị tốt hơn cho cá nhân đó” Theo Hiệp hội Y học Hoa Kỳ: “Y học chính xác là cách tiếp cận với chăm sóc sức khỏe có tính đến sự thay đổi cá nhân trong các yếu tố gen, môi trường và lối sống của mỗi người” Theo Hội đồng nghiên cứu

y học của Anh, y học phân tầng (stratified medicine) là việc thuốc được phân loại sử dụng trên các nhóm nhỏ bệnh nhân có các cơ chế bệnh khác nhau hoặc có phản ứng đặc biệt đối với phương pháp điều trị Điều này cho phép xác định và phát triển phương pháp điều trị có hiệu quả cho từng nhóm bệnh nhân cụ thể [43] Y học phân tầng sẽ đảm bảo rằng

bệnh nhân nhận được điều trị đúng vào đúng thời điểm

1.3 Mối quan hệ giữa cá thể hóa điều trị và gen

1.3.1 Khái niệm gen và bộ gen

Đầu thế kỷ 21, với sự hoàn thành Dự án Bộ gen người, chúng ta đã có thể nghiên cứu bộ gen của con người toàn diện, chứ không chỉ một gen tại một thời điểm nữa Y học

di truyền đã trở nên phát triển, áp dụng phân tích quy mô lớn bộ gen của con người, bao gồm cả sự kiểm soát biểu hiện gen, biến thể gen, tương tác giữa các gen và môi trường để cải thiện các vấn đề y tế quan tâm

Bộ gen của con người bao gồm một lượng lớn acid deoxyribonucleic, trong cấu trúc của nó chứa gen thông tin cần thiết để xác định các đặc điểm của phôi, khả năng phát triển, sinh trưởng, trao đổi chất và sinh sản - về cơ bản tất cả các khía cạnh để tạo nên một con người hoàn chỉnh Mỗi tế bào trong cơ thể mang bản sao bộ gen của con người, theo ước tính hiện tại chứa khoảng 25000 gen [42] Gen là đơn vị thông tin di truyền cả về cấu trúc và chức năng, được mã hóa trong ADN của bộ gen, được tổ chức thành nhiễm sắc thể trong nhân của mỗi tế bào Đặc trưng về số lượng và hình thái của nhiễm sắc thể tạo nên

bộ gen của mỗi loài Các gen nằm theo thứ tự tuyến tính dọc các nhiễm sắc thể, mỗi gen

có vị trí hoặc locus xác định Tại bất kỳ locus cụ thể nào, gen có thể giống hệt nhau hoặc

ở biến thể khác nhau, chúng được gọi là allen

1.3.2 Kiểu gen và kiểu hình

Các gen có chiều dài hàng trăm, hàng ngàn nucleotid Trình tự các nucleotid của một gen cụ thể quy định chuỗi các acid amin được tạo ra thông qua cơ chế tổng hợp protein Mỗi bộ ba nucleotid cấu thành một codon, biểu hiện cho một acid amin cụ thể Sự đồng tuyến tính giữa phân tử ADN và chuỗi protein đạt được thông qua mã di truyền, phân tử gián tiếp truyền thông tin là ARN Hoạt động của một gen, hay còn gọi là sự biểu hiện gen, là việc ADN của nó được sử dụng như một bản thiết kế để tạo ra một protein cụ thể [29] Khi gen được biểu hiện, thông tin di truyền trên ADN đầu tiên được sao chép vào một phân tử mARN (phiên mã) Các phân tử mARN sau đó rời khỏi nhân tế bào và đi vào bào tương, nơi chúng tham gia vào quá trình tổng hợp protein bằng cách xác định các acid amin cụ thể tạo nên các protein đặc hiệu (dịch mã) Mối quan hệ giữa ADN, ARN và protein đan xen nhau: gen trên ADN quyết định quá trình tổng hợp, trình tự của ARN; ARN lại chỉ đạo quá trình tổng hợp và trình tự của chuỗi acid amin của protein; một số protein đặc thù lại liên quan đến tổng hợp và chuyển hóa ADN, ARN Gen mã hóa cho protein quyết định cấu trúc bậc 1 của protein (trình tự sắp xếp các acid amin trong chuỗi polypeptid), cấu trúc bậc 1 là cấu trúc quan trọng quyết định tính chất của protein [3]

Chỉ có một số lượng nhỏ các gen, khoảng 15000, được biểu hiện trong một tế bào người điển hình, nhưng các gen biểu hiện khác nhau từ tế bào này sang tế bào khác Tất

cả các chức năng của tế bào, mô và cơ quan được kiểm soát bởi sự biểu hiện gen khác biệt Ví dụ: các tế bào hồng cầu chứa một lượng lớn protein huyết sắc tố chịu trách nhiệm mang oxy đi khắp cơ thể Sự phong phú của huyết sắc tố trong các tế bào hồng cầu phản ánh thực tế là gen mã hóa của nó, gen hemoglobin, được phiên mã tích cực Trong khi ở các tế bào khác của cơ thể, gen huyết sắc tố không hoạt động Theo đó, huyết sắc tố chỉ có trong các tế bào hồng cầu [29]

Kiểu gen là tổ hợp toàn bộ các gen trong tế bào của cơ thể của một loài sinh vật Theo nghĩa hẹp hơn, thuật ngữ này dùng để chỉ tổ hợp allen của một cặp gen, trong một

cá thể Kiểu hình là tập hợp những đặc điểm hay tính trạng quan sát được của một sinh

vật Một kiểu hình được cấu thành nên từ biểu hiện gen của một sinh vật cũng như ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và sự tương tác qua lại giữa cả hai [39]

1.3.3 Đa hình gen và đột biến gen

Trên thực tế, trung bình một đoạn ADN người ngẫu nhiên có chiều dài khoảng

1000 cặp nucleotid chỉ chứa một cặp khác nhau giữa 2 nhiễm sắc thể tương đồng được thừa hưởng từ bố mẹ Khi một biến thể phổ biến đến mức được tìm thấy trên 1% trong quần thể, nó được gọi là đa hình di truyền Ngược lại, các biến thể có tần số dưới 1% được gọi là biến thể hiếm hay đột biến gen Nhiều biến thể hiếm xuất hiện nhưng không

có ảnh hưởng xấu trong khi một số biến thể phổ biến – đa hình lại dẫn đến bệnh nghiêm trọng [33]

Có rất nhiều loại đa hình di truyền, một số loại đa hình được thể hiện trong bảng 1.1 Một số đa hình có thể do xóa, nhân đôi, nhân ba,… từ vài chục đến hàng trăm cặp nucleotid mà không gây ra bất kỳ bệnh nào Trong khi những thay đổi tương tự ở biến thể hiếm có thể gây ra bệnh nghiêm trọng Sự thay đổi có thể nằm trong trình tự mã hóa của các gen dẫn đến các biến thể protein khác nhau, các kiểu hình khác biệt

Bảng 1.1 Các loại đa hình ADN [47]

xóa đơn giản)

Sự xuất hiện hoặc thiếu một đoạn ngắn ADN

STRP (đa hình các trình tự

lặp lại ngắn)

∼5-25 bản sao, nối tiếp nhau, từ một đơn vị lặp lại gồm

2, 3 hoặc 4 nucleotid VNTR (số lượng thay đổi

Đa hình gen là cơ sở để cá thể hóa điều trị dựa trên bộ gen, trong đó điều chỉnh chăm sóc y tế một cá nhân trên cơ sở họ mang các biến thể đa hình làm tăng hoặc giảm nguy cơ mắc các rối loạn phổ biến (bệnh mạch vành, ung thư, tiểu đường,…), gây ra biến chứng sau phẫu thuật hoặc ảnh hưởng đến hiệu quả và an toàn một số thuốc [47]

Đơn giản và phổ biến nhất trong tất cả các loại đa hình là đa hình đơn nucleotid (SNP) SNP thường chỉ có 2 allen tương ứng với hai nucleotid khác nhau ở một vị trí cụ thể trên gen Sự khác biệt trên một nucleotid được gọi là đa hình nucleotid đơn SNP chiếm khoảng 80% tổng số đa hình Hàng triệu SNP đã được phát hiện ở người Việc xác định SNP rất quan trọng vì nó giúp chúng ta hiểu được cơ sở di truyền các bệnh thông thường ở người [70]

Vào năm 1980, đa hình đơn nucleotid được phát hiện Năm 1990, SNP đã phần lớn thay thế STR (short tandem repeat – những trình tự nucleotid lặp đi lặp lại và nối tiếp nhau) trong việc sử dụng như một chỉ dấu lựa chọn cho các nghiên cứu SNP được lựa chọn như chỉ dấu do nó phong phú hơn và được cho là ổn định hơn STR do tỷ lệ đột biến thấp Nhiều SNP là các trình tự chức năng, chúng có thể xảy ra trong vùng mang trình tự

mã hóa, do đó, có thể kiểm tra trực tiếp sự liên hệ giữa kiểu hình và sự thay đổi chức năng gen [15] SNP tồn tại khá nhiều và xuyên suốt bộ gen Nếu so sánh nhiễm sắc thể, ví dụ NST số 3 của hai người khác nhau, người ta có thể nhận thấy cứ 1000 bp (cặp nucleotid)

sẽ có 1 nucleotid khác nhau, tức là 1 SNP/1000 bp Do tính đa dạng cả về số lượng lẫn mức độ phân bố trong suốt toàn bộ bộ gen, nên SNP được sử dụng như một dấu ấn di truyền nghiên cứu di truyền liên kết Ví dụ: các SNP của người đang được sắp xếp phân loại và tạo thành bản đồ để sử dụng trong việc chỉ định các gen có liên quan đến bệnh tật,

vì khi người ta nhận thấy một SNP nằm gần một locus gây bệnh nào đó về mặt lý thuyết thì người ta có thể tin rằng SNP này sẽ di truyền cùng với gen gây bệnh này Như vậy SNP trở thành một dấu ấn di truyền chỉ điểm cho locus gây bệnh cả về định tính lẫn định lượng (xác định được SNP nào đó tức là xác định sự hiện diện của gen gây bệnh đồng thời xác định vị trí của gen này trên bộ gen) [5]

So với đa hình đơn nucleotid, các biến thể khác biệt về số lượng bản sao number variants, CNV) có tần số xuất hiện thấp hơn nhiều Đây là những đột biến thêm

(copy-hoặc mất một đoạn nhiễm sắc thể làm thay đổi số lượng bản sao của mỗi gen, thay vì là hai allen như bình thường [16]

Công trình mới đây tiến hành khảo sát các biến thể đa hình số bản sao trên toàn bộ

hệ gen người Các nhà nghiên cứu đã thống kê khoảng 1500 vùng mang CNV (chiếm 12% bộ gen) chứa hàng trăm gen cấu trúc hoặc các vùng chức năng khác Kết quả này cho thấy nguồn đa dạng di truyền của loài người không chỉ dựa vào hàng triệu điểm SNP

mà còn cả ở biến dị thêm hay mất những đoạn NST [56], [75]

Khám phá này chỉ ra rằng CNV có thể đóng một vai trò lớn hơn trong bệnh di truyền so với những suy nghĩ trước đây, có ý nghĩa trong các nghiên cứu liên quan đến bệnh, xét nghiệm chẩn đoán gen và nghiên cứu ung thư CNV không chỉ đóng góp vào sự

đa dạng về kiểu hình trong con người, chúng cũng liên quan đến tính nhạy cảm của bệnh Mặc dù CNV có nguy cơ gây bệnh, nhưng chúng không đủ để dẫn đến một kết cục bệnh

cụ thể Các bệnh liên quan đến CNV bao gồm AIDS, bệnh viêm ruột, lupus, đục thủy tinh thể, bệnh tim mạch, bệnh thần kinh, tự kỷ và tâm thần phân liệt [29]

Trong một phân tích meta, đã giải đáp câu hỏi liệu các tác dụng phụ nghiêm trọng của thuốc, nguyên nhân hàng đầu gây tử vong ở Mỹ, có liên quan đến các enzym chuyển hóa thuốc đa hình Kết quả cho thấy có mối liên quan giữa gen CYP450 đa hình và phản ứng bất lợi của thuốc Điều này cho thấy một cách tiếp cận tiềm năng để giảm tỷ lệ tác dụng phụ kết hợp việc sử dụng thông tin di truyền [60]

Nghiên cứu dược phẩm vài thập kỷ gần đây đã ghi nhận những ảnh hưởng lan rộng của đa hình di truyền trên đáp ứng thuốc Sự có sẵn các bản đồ SNP mật độ cao và bảng phân loại chức năng đã tạo nên những kỳ vọng cao trong việc áp dụng gen dược để tối ưu hóa liệu pháp điều trị cho từng bệnh nhân Do sự gia tăng sử dụng công nghệ gen và các công nghệ khác, thuật ngữ gen dược đã xuất hiện để phản ánh cách tiếp cận mở rộng trong phát hiện thuốc, phát triển liệu pháp Gen dược là một dấu hiệu báo hiệu thuốc được

cá nhân hoá, một sự thay đổi mô hình từ tư duy "một loại thuốc phù hợp với tất cả" thành

"thuốc phù hợp cho đúng bệnh nhân đúng liều và thời gian" Điều này không có nghĩa là mỗi bệnh nhân sẽ được đối xử khác biệt với các bệnh nhân khác Thay vào đó, bệnh nhân được chia thành nhiều nhóm bằng các dấu hiệu di truyền và các dấu hiệu khác dự đoán sự tiến triển của bệnh và kết quả điều trị [60]

Bảng 1.2: Các loại đột biến và tần suất [47]

Đột biến bộ gen Phân chia nhiễm

sắc thể

2-4×10-2/ tế bào phân chia

Đột biến lệch bội

Đột biến nhiễm sắc

thể

Sắp xếp lại nhiễm sắc thể

6×10-4/tế bào phân chia

Đột biến chuyển vị

Đột biến gen Đột biến cặp

nucleotid

10-10/cặp nucleotid/tế bào phân chia

10-5-10-6/locus/thế hệ

Đột biến điểm

Đột biến là những biến đổi bất thường trong trình tự nucleotid hoặc sắp xếp nhiễm sắc thể Các đột biến có thể được phân thành ba loại: các đột biến ảnh hưởng đến số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào (đột biến số lượng nhiễm sắc thể), đột biến làm thay đổi cấu trúc của nhiễm sắc thể riêng lẻ (đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể) và đột biến làm thay đổi gen riêng lẻ (đột biến gen) [47] Bảng 1.2 mô tả một số đột biến và tần suất xuất hiện Đột biến số lượng nhiễm sắc thể là sự thay đổi về số lượng nhiễm sắc thể nguyên vẹn phát sinh từ phân tách nhiễm sắc thể trong quá trình phân chia Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể

là những thay đổi chỉ liên quan đến một phần của nhiễm sắc thể, chẳng hạn như lặp một lần hoặc ba lần, mất đoạn, đảo đoạn và chuyển đoạn, có thể xảy ra do nhiễm sắc thể đứt gãy hoặc rối loạn trong quá trình giảm phân, nhân đôi [42] Đột biến gen là những biến đổi trong cấu trúc của gen xảy ra ở cấp độ phân tử tại một điểm nào đó trên phân tử ADN

và có liên quan đến sự thay đổi về số lượng, thành phần, trật tự các cặp nucleotid trong gen, từ sự thay đổi chỉ ảnh hưởng đến một nucleotid đơn lẻ đến những thay đổi lớn có thể ảnh hưởng đến hàng triệu cặp nucleotid [47] Một đột biến số lượng nhiễm sắc thể có thể làm thay đổi mức độ biểu hiện của hàng trăm hoặc hàng ngàn gen Tương tự, đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể mất đoạn hoặc lặp đoạn cũng có thể ảnh hưởng đến sự biểu hiện của hàng trăm gen Ngay cả một đột biến gen nhỏ cũng có thể có ảnh hưởng lớn, tùy thuộc vào gen nào đã bị thay đổi và sự thay đổi đó ảnh hưởng đến khả năng biểu hiện của gen như thế nào Tuy nhiên, một số thay đổi ADN không làm ảnh hưởng đến kiểu hình Đột

biến chuyển đoạn hoặc đảo đoạn có thể không ảnh hưởng đến phần quan trọng của bộ gen

và vì vậy không tác động lên kiểu hình [47] Một đột biến trong gen cũng không làm thay đổi kiểu hình nếu không làm thay đổi trình tự chuỗi amino acid, hoặc nếu có, kết quả trình

tự chuỗi amino acid cũng không ảnh hưởng đến tính chất của protein Do đó, không phải tất cả các loại đột biến đều có hậu quả lâm sàng Một số ví dụ về đột biến được minh họa

Đột biến thêm, bớt cặp nucleotid: chỉ ảnh hưởng đến một số lượng nhỏ các cặp base Khi số lượng nucleotid thay đổi không phải bội của ba và khi nó xảy ra trên một chuỗi mã hóa, khung đọc bị thay đổi bắt đầu tại điểm thêm hoặc bớt Tạo ra một vài acid amin bất thường theo sau là codon kết thúc Ngược lại nếu số lượng cặp base là bội số của

ba, sẽ không xảy ra hiện tượng này và sẽ có hiện tượng thêm hoặc xóa các acid amin tương ứng

Đột biến nhiễm sắc thể: những thay đổi quy mô lớn trong cấu trúc nhiễm sắc thể và

có thể ảnh hưởng đến hoạt động của nhiều gen, dẫn đến hậu quả thay đổi kiểu hình Các đột biến nhiễm sắc thể (hoặc bất thường) có thể liên quan đến việc xóa hoặc chèn một số gen tiếp giáp, đảo ngược các gen trên nhiễm sắc thể hoặc trao đổi các đoạn ADN lớn giữa các nhiễm sắc thể [39]

1.3.4 Đa hình gen liên quan đến đáp ứng thuốc

1.3.4.1 Những yếu tố ảnh hưởng đến đáp ứng thuốc

Hiệu quả, tính an toàn của thuốc khác nhau giữa các nhóm bệnh nhân Nhiều yếu

tố góp phần vào sự thay đổi trong đáp ứng thuốc Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến

đáp ứng thuốc bao gồm: cân nặng, tuổi, giới tính, đường dùng, thời gian dùng, yếu tố di truyền, mất cân bằng chuyển hóa, tình trạng bệnh lý, khả năng dung nạp và tương tác

thuốc

Đáp ứng với thuốc có sự khác biệt giữa trẻ em và người lớn, nữ giới so với nam giới do những đặc điểm sinh lý của mỗi đối tượng Đường dùng thuốc chi phối tốc độ và cường độ đáp ứng thuốc Đối với thời gian sử dụng, có những thuốc cần uống trước hoặc sau ăn mới phát huy tác dụng Mất cân bằng chuyển hóa, các bệnh về gan, thận và tim mạch có ảnh hưởng quan trọng đến thanh thải và hoạt động của thuốc Thuốc phải được

sử dụng cẩn thận khi có bệnh của các cơ quan này Thuốc cũng có thể thay đổi đáp ứng của nhau bằng tương tác dược động học hoặc dược lực học giữa chúng

Liều lượng của một loại thuốc để tạo ra tác dụng giống nhau có thể thay đổi từ 4 đến 6 lần giữa các cá thể khác nhau do sự khác biệt về yếu tố di truyền Điều này chủ yếu

là do tỷ lệ chuyển hóa, hiệu quả tác dụng của thuốc khác nhau do lượng enzym, protein được kiểm soát về mặt di truyền Có một số khiếm khuyết di truyền dẫn đến sự thay đổi

trong đáp ứng thuốc Mặc dù đáp ứng thuốc chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố, các yếu tố di truyền đóng vai trò quan trọng trong đáp ứng và hiệu quả của thuốc vì liên quan nhiều đến chuyển hóa, enzym, các đích tác dụng của thuốc và không đổi trong suốt cuộc đời Điều này đã dẫn đến sự công nhận khái niệm gen dược từ những năm 1950 [32], [72]

FDA đã xác định gen dược là "nghiên cứu về các biến thể của ADN và các đặc tính của ARN liên quan đến đáp ứng thuốc", trong khi bộ gen dược là "nghiên cứu các biến thể trong chuỗi ADN liên quan đến đáp ứng thuốc" [71]

Hiện nay, gen dược nghiên cứu về mối liên hệ giữa kiểu gen cá nhân lên đáp ứng thuốc Tác dụng dược lý của thuốc phụ thuộc vào dược lực học (tương tác với mục tiêu hoặc vị trí tác dụng) và dược động học (hấp thu, phân bố, chuyển hóa và thải trừ) Đa hình gen cách sắp xếp (drug disposition) có thể ảnh hưởng đến dược động học, trong khi đa hình đích tác dụng của thuốc (drug target) có thể thay đổi dược lực học Mối liên hệ giữa dược lực học và dược động học được thể hiện trong hình 1.2 Người ta ước tính rằng các yếu tố di truyền có thể ảnh hưởng đến 20-95% khả năng phân bố và tác dụng của thuốc [29] Đa hình di truyền trong các gen mã hóa enzym chuyển hóa thuốc, protein vận chuyển, thụ thể và các đích tác dụng có liên quan đến sự khác biệt về hiệu quả và độc tính của nhiều loại thuốc giữa các cá thể

Hình 1.2: Mối liên hệ giữa gen và kiểu gen kiểu hình [29]

1.3.4.2 Ảnh hưởng của đa hình gen đến dược động học của thuốc

Ảnh hưởng của đa hình gen đến hấp thu, phân bố, thải trừ thuốc:

Protein vận chuyển có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự hấp thu, phân bố

và bài xuất của nhiều loại thuốc Các phân tử này được mã hóa bởi nhiều gen Rất nhiều

nghiên cứu đã làm rõ vai trò của protein vận chuyển trong việc hấp thu, phân bố và nhắm đích tác dụng

Họ vận chuyển ABC (ATP-binding Cassette) phân bố rộng rãi trong tất cả các sinh vật sống Nó bao gồm tám phân họ được mã hóa bởi các gen trên các nhiễm sắc thể khác nhau Một trong số đó là P-glycoprotein, còn được gọi là protein gây đề kháng đa thuốc

(là sản phẩm của gen MDR1), đóng vai trò là protein vận chuyển đẩy nhiều loại thuốc ra

khỏi tế bào P-glycoprotein (P-gp) được tìm thấy lần đầu trong các tế bào ung thư Những

tế bào này có sự hiện diện quá mức của P-glycoprotein, điều này làm giảm việc thâm nhập của các thuốc độc tế bào (điều trị ung thư) vào trong cơ thể P-glycoprotein cũng hiện diện ở nhiều mô bình thường, không phải ung thư, với chức năng bài tiết (như ruột non, gan, thận) [65] và tại các hàng rào máu-mô (như hàng rào máu - não, hàng rào máu – tinh hoàn, hàng rào nhau thai) P-gp tham gia vào quá trình hấp thu, phân bố, thải trừ và tương tác thuốc

Một số nhà nghiên cứu đã đánh giá vai trò đa hình của MDR1 dựa trên tiến triển

bệnh và tính nhạy cảm Bệnh nhân HIV-1 đang điều trị bằng thuốc kháng virus có kiểu gen 3435TT, có số lượng tế bào CD4 cao hơn so với kiểu gen 3435CC Kết quả này có thể được quy cho sự thay đổi khả năng thâm nhập của thuốc ức chế protease HIV vào trong tế bào lympho do thay đổi chức năng P-gp từ các biến thể gen Virus tập trung ở hệ bạch huyết và hệ thần kinh trung ương, nơi mà P-gp giới hạn phân phối thuốc, đa hình P-

gp có thể để lại kết quả đáng kể trong điều trị và tiến triển bệnh SNP này làm tăng số lượng tế bào CD4, giảm lượng virus trong tế bào, dẫn đến bệnh nhân có đáp ưng với thuốc tốt hơn Các bệnh thần kinh như Parkinson và Alzheimer cũng chịu ảnh hưởng của

đa hình MDR1 Tần số của MDR1 3435TT tương đối cao ở những người bệnh Parkinson

khởi phát sớm hơn là những người khởi phát muộn Một nghiên cứu gần đây đã báo cáo rằng những bệnh nhân đã tiếp xúc với thuốc trừ sâu và mang ít nhất một allen 3435T có nguy cơ mắc bệnh Parkinson cao hơn đáng kể những người không phơi nhiễm Do đó, có

vẻ như đa hình MDR1 đóng một vai trò trong nguy cơ mắc bệnh Parkinson bằng cách

thay đổi sự xâm nhập của chất độc xenobiotics Nhìn chung, P-gp có thể phát huy tác

dụng bảo vệ bằng cách hạn chế tiếp xúc với các hợp chất độc hại và những thay đổi trong P-gp do biến đổi gen có thể ảnh hưởng đến tính nhạy cảm của bệnh [74]

Tóm lại, kiểu gen có ảnh hưởng đến quá trình hấp thu, phân bố, thải trừ của thuốc, gián tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả, độc tính của thuốc Kiểu gen khác nhau trong mã hóa protein vận chuyển có thể là một yếu tố dự đoán hiệu quả, độc tính của thuốc

Ảnh hưởng của đa hình gen đến chuyển hóa thuốc:

Phần lớn các thuốc đều được chuyển hóa ở mức độ nhất định Kết quả của quá trình chuyển hóa sẽ làm giảm độc tính hoặc loại đi thuốc, chuyển dạng tiền thuốc thành dạng có hoạt tính sinh học Chuyển hóa chia làm 2 pha, pha 1 và pha 2 Pha 1 bao gồm phản ứng oxi hóa, khử hóa và thủy phân nhằm mục đích biến đổi thuốc thành những sản phẩm phân cực hơn hoặc dễ phản ứng hơn Pha 2 bao gồm các phản ứng liên hợp, các phân tử nội sinh như acid glucuronic, glutathion, acetyl liên hợp với nhóm chức của phân

tử thuốc, tăng khả năng phân cực, tạo phức hợp dễ tan trong nước, dễ dàng đào thải ra khỏi cơ thể

Có hơn 30 họ enzym chuyển hóa thuốc ở người và hầu hết đều có hiện tượng đa hình gen, rất nhiều đa hình dẫn đến thay đổi chức năng của enzym

Nhóm CYP450 đóng vai trò quan trọng trong chuyển hóa pha 1 và được nghiên cứu rộng rãi nhất Hệ thống enzym cytochrom P450 là một họ protein lớn, tham gia vào quá trình tổng hợp và / hoặc thoái hóa một số lượng lớn các hợp chất nội sinh như steroid, cholesterol, vitamin cũng như chuyển hóa các độc tố ngoại sinh Enzym P450 có thể thay

đổi, làm giảm hoặc tăng cường chuyển hóa thuốc Có hơn 100 gen P450 mã hóa các

enzym này Rất nhiều loại thuốc sử dụng trong lâm sàng được chuyển hóa thông qua hoạt động của các enzym P450: CYP2D6 và CYP3A4 chuyển hóa phần lớn trong số này [77]

Sự thay đổi thường xuyên nhất được quan sát trong CYP2D6 là sự đa hình dẫn đến sự

cắt/nối ARN bất thường, gây ra sự cắt xén và bất hoạt protein AmpliChip CYP450 (Roche) cho phép các phòng thí nghiệm lâm sàng chẩn đoán xác định đa hình trong hai

gen CYP2D6 và CYP2C19 [55]

Cytochrom P450 đóng vai trò chủ yếu trong dược động học và đáp ứng của thuốc Trong số 57 CYP hoạt động chỉ có khoảng chục enzym, thuộc họ CYP1, 2 và 3, chịu

trách nhiệm về sự chuyển hóa của hầu hết các chất lạ, bao gồm 70-80% tất cả các loại thuốc trong lâm sàng Các dạng biểu hiện chiếm tỉ lệ cao trong gan là CYP3A4, 2C9, 2C8, 2E1, và 1A2, trong khi 2A6, 2D6, 2B6, 2C19 và 3A5 ít phong phú hơn [77] Biểu hiện của mỗi CYP bị ảnh hưởng bởi sự kết hợp độc đáo giữa nhiều cơ chế và các yếu tố bao gồm đa hình di truyền, cảm ứng bởi xenobiotics, điều hòa bởi cytokine, yếu tố kích thích, tình trạng bệnh cũng như giới tính, tuổi tác, Tỉ lệ phần trăm các thuốc trên lâm sàng được chuyển hóa bởi CYP450 và các yếu tố ảnh hưởng được thể hiện ở hình 1.3 Các đa hình di truyền phụ thuộc vào sắc tộc, đóng một vai trò quan trọng đối với chức năng của CYP2D6, 2C19, 2C9, 2B6, 3A5 và 2A6, và dẫn đến các kiểu hình dược lý riêng biệt được gọi là các nhóm chuyển hóa chậm, trung bình, nhanh và siêu nhanh Đối với những CYP này, bằng chứng về ý nghĩa lâm sàng liên quan đến phản ứng có hại của thuốc [24], hiệu quả của thuốc và yêu cầu liều đang tăng nhanh Sự đa hình trong

CYP1A1, 1A2, 2C8, 2E1, 2J2 và 3A4 thường ít tiên đoán hơn

Hình 1.3: Tỉ lệ phần trăm các thuốc sử dụng trên lâm sàng được chuyển hóa bởi

CYP450 và các yếu tố ảnh hưởng [77]

Chú thích: Các yếu tố biến đổi quan trọng được biểu thị bằng cách in đậm với các hướng ảnh hưởng (↑: hoạt động tăng, ↓: giảm hoạt động, ↑ ↓: tăng và giảm hoạt động) Các yếu

tố có ý nghĩa gây tranh cãi được thể hiện trong dấu ngoặc đơn

CYP2C9 với hai SNP có tên CYP2C9*2 (Arg144Cys) và CYP2C9*3 (Ile359Leu)

làm ảnh hưởng đến chức năng xúc tác Khoảng 35% dân số da trắng mang ít nhất một

allen *2 hoặc *3 Kiểu gen CYP2C9 nên được xem xét khi sử dụng thuốc chống viêm

không steroid, thuốc hạ đường huyết uống, thuốc chống đông máu kháng vitamin K và phenytoin [7]

Phân họ CYP3A bao gồm các isoenzym 3A3, 3A4 và 3A5 ở người Sự khác biệt trong biểu hiện của họ CYP3A góp phần làm thay đổi sự chuyển hóa và thanh thải của các loại thuốc khác nhau như thuốc chẹn kênh canxi và thuốc ức chế protease HIV Biểu

hiện của CYP3A4 thay đổi hơn 50 lần giữa các cá thể Các đa hình trong gen CYP3A4 có

thể giải thích cường độ và thời gian tác dụng của thuốc cũng như khi xảy ra tác dụng phụ Hiểu được cơ sở di truyền của sự khác biệt về chức năng CYP3A4 cho phép xác định liều thuốc thích hợp cho từng bệnh nhân để đạt được đáp ứng điều trị tối ưu với tác dụng phụ tối thiểu

Clopidogrel là tiền thuốc, được chuyển thành dạng hoạt động nhờ các enzym cytochrom P450 Một nghiên cứu đã thử nghiệm mối liên hệ giữa các biến thể gen của

gen CYP, nồng độ chất chuyển hóa có hoạt tính trong huyết tương và đáp ứng ức chế tiểu

cầu của clopidogrel ở những người khỏe mạnh [30] Sau đó, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra mối quan hệ giữa các biến thể gen này và kết quả tim mạch theo các nhóm đối tượng mắc hội chứng mạch vành cấp tính được điều trị bằng clopidogrel trong Thử nghiệm đánh giá cải thiện kết quả điều trị bằng cách tối ưu hóa ức chế tiểu cầu bằng Prasugrel (TRITON-TIMI) Trong số những người được điều trị bằng clopidogrel, người mang

allen CYP2C19 quy định chức năng giảm có nồng độ chất chuyển hóa hoạt động của

clopidogrel thấp hơn, khả năng ức chế tiểu cầu giảm và tỷ lệ gặp các biến cố tim mạch bất lợi lớn, bao gồm cả huyết khối stent Một nghiên cứu khác, trong số những bệnh nhân bị nhồi máu cơ tim cấp đang sử dụng clopidogrel, những người mang allen gây mất chức năng CYP2C19 có tỷ lệ gặp biến cố tim mạch sau đó cao hơn so với những người không

mang allen [64] Một nghiên cứu khác trên toàn bộ gen được thực hiện sau đó đã chỉ ra đa

hình kiểu gen CYP2C19*2 gây mất chức năng (rs4244285) Người ta đã kết luận rằng kiểu gen CYP2C19*2 có liên quan đến đáp ứng tiểu cầu giảm dần khi điều trị bằng

clopidogrel và có kết quả tim mạch kém hơn [45]

Các kiểu hình ở người có đáp ứng khác nhau với một số loại thuốc được phát hiện lần đầu tiên vào đầu những năm 1950 khi thuốc chống sốt rét gây ra bệnh tan máu ở bệnh nhân thiếu glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) G6PD, có trong tất cả các mô cơ thể, kiểm soát dòng carbon thông qua con đường pentose photphat, tạo ra NADPH, NADPH đóng vai trò duy trì nồng độ của glutathione trong các tế bào này, giúp bảo vệ hồng cầu khỏi sự phá hủy của các tác nhân oxy hóa Sự thiếu hụt G6PD dẫn đến thiếu glutathione – chất chống oxy hóa có chức năng bảo vệ màng tế bào hồng cầu, cho phép các thuốc oxy hóa nhóm sulfahydroxyl của hemoglobin, dẫn đến tan máu Hiện tại, hơn hai chục loại thuốc, bao gồm primaquine, sulfones, sulfonamid, nitrofurans, cefotetan và chloramphenicol gây thiếu máu tán huyết ở bệnh nhân thiếu G6PD Thiếu G6PD là một bệnh di truyền lặn trên nhiễm sắc thể X, với hơn 400 biến thể đã biết và ảnh hưởng đến hơn 400 triệu người trên toàn thế giới Tuy nhiên, phần lớn các cá thể bị ảnh hưởng không

có triệu chứng Sự kết hợp của các đa hình di truyền này làm giảm hoạt động G6PD, dẫn đến giảm nồng độ glutathione trong hồng cầu và sau đó là biểu hiện lâm sàng của bệnh thiếu máu tán huyết sau khi uống một số loại thuốc [78]

1.3.4.3 Ảnh hưởng của đa hình gen đến dược lực học của thuốc

Thuốc sẽ tương tác với phân tử đích để đạt tác dụng dược lý Các đích tác dụng của thuốc (ví dụ: receptor) có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả của thuốc Một số ví dụ về

đa hình gen ở đích tác dụng được thể hiện trong bảng 1.3 Ví dụ như: Sự thay đổi trong các thụ thể dẫn truyền thần kinh làm ảnh hưởng đến khả năng gắn chất chủ vận vào receptor là một trong các nguyên nhân dẫn tới thất bại điều trị Receptor β2-adrenergic

(được mã hóa bởi gen ADRB2) minh họa một liên kết giữa đa hình di truyền và đáp ứng

lâm sàng Tính đa hình di truyền của gen mã hóa receptor β2-adrenergic có thể làm thay đổi quá trình truyền tín hiệu của các thụ thể này, làm ảnh hưởng đến tác dụng của chất

chủ vận β2 Đa hình gen ADRB2 làm thay đổi acid amin Arg thành Gly ở codon 16 và

Gln thành Glu ở codon 27, kiểu hình Arg/Arg giảm đáp ứng thuốc, yêu cầu liều dùng cao hơn hoặc phải thay đổi phương pháp điều trị, hai đa hình này tương đối phổ biến [48]

Một ví dụ khác là đa hình gen mã hóa enzym kinase Kinase là có vai trò quan trọng trong sinh học tế bào và bệnh tật Kinase protein được mã hóa bởi hơn 2000 gen và

do đó tạo thành họ enzym đơn lớn nhất trong bộ gen của con người Kinase là đích tác dụng quan trọng của nhiều thuốc Agencourt Bioscience Corporation cung cấp chương trình khám phá SNP kinase để xây dựng bản đồ đa hình các gen kinase của con người Bản đồ đa hình gen Kinase có thể được sử dụng để xác định chính xác quần thể đáp ứng

và tạo điều kiện cho sự phát triển của cá thể hóa điều trị [29]

Huyết áp giảm, giảm khối lượng thất trái, chức năng nội mô

apolipoprotein B Arachidonate 5-

muộn do thuốc chống loạn thần (D3)

Receptor Estrogen Estrogen liên hợp rs3020364,

rs2474148

Tăng mật độ khoáng trong xương

CHƯƠNG 2 TỪ LÝ THUYẾT ĐẾN LÂM SÀNG VỀ CÁ THỂ HÓA ĐIỀU TRỊ

TRONG SỬ DỤNG THUỐC CHỐNG ĐÔNG MÁU 2.1 Giới thiệu về các thuốc chống đông máu

Huyết khối động mạch và tĩnh mạch là nguyên nhân hàng đầu gây bệnh và tử vong trên toàn thế giới Trong gần 70 năm, heparin (heparin không phân đoạn và heparin trọng lượng phân tử thấp) và chất đối kháng vitamin K là những lựa chọn hàng đầu để điều trị

và phòng ngừa rối loạn huyết khối Tuy nhiên, những hạn chế của các thuốc chống đông máu truyền thống này đã thúc đẩy việc tìm kiếm các thuốc mới trong 15 năm qua, và các loại thuốc chống đông máu mới nhắm đích là yếu tố X và thrombin đã được phát triển và hiện đã có sẵn trên thị trường, các loại thuốc chống đông máu hiện có trên thị trường thể hiện trong bảng 2.1

Bảng 2.1: Các thuốc chống đông máu hiện có

Heparin (heparin không phân đoạn,

heparin trọng lượng phân tử thấp)

Chất đối kháng vitamin K (warfarin)

Fondaparinux Thuốc ức chế thrombin (dabigatran)

Thuốc ức chế thrombin (bivalirudin,

argatroban)

Các chất ức chế yếu tố Xa (rivaroxaban, apixaban, edoxaban)

Trong điều kiện cân bằng nội môi thông thường, cơ thể con người duy trì sự cân bằng liên tục giữa sự hình thành và phá hủy huyết khối Trạng thái cân bằng này được duy trì bởi sự tương tác phức tạp giữa tiểu cầu và nội mô mạch máu, quá trình đông máu

và hệ thống tiêu sợi huyết Dòng thác tín hiệu đông máu liên quan đến sự tương tác giữa con đường kích hoạt qua tiếp xúc (trước đây gọi là con đường nội sinh) và con đường yếu

tố mô (trước đây là con đường ngoại sinh) Hai con đường dường như độc lập này dẫn đến việc chuyển đổi yếu tố X thành Xa, đó là sự khởi đầu của con đường chung Con đường phổ biến này chuyển đổi prothrombin thành thrombin, sau đó xúc tác cho sự hình

thành fibrin và cuối cùng dẫn đến sự ổn định của tiểu cầu để tạo thành cục máu đông ổn định

Các nhóm thuốc chống đông máu hiện nay gồm: thuốc đối kháng vitamin K, thuốc

ức chế yếu tố Xa, thuốc ức chế thrombin trực tiếp và heparin, một số đặc điểm của các nhóm thuốc này được trình bày trong bảng 2.2

Bảng 2.2: So sánh đặc điểm của các nhóm thuốc chống đông máu [25]

Xa

Thuốc ức chế thrombin trực tiếp (DTI)

Heparin

Heparin không phân đoạn (UFH)

Heparin khối lượng phân

tử thấp (LMWH)

Liên kết và làm tăng hoạt động của

antithrombin III (AT3) bằng cách tạo ra sự thay đổi về hình dạng thành yếu tố

Xa, dẫn đến

ức chế Xa và IIa theo tỷ lệ 1: 1 UFH cũng ức chế các yếu tố

Liên kết AT3 nhưng

có tác động lớn hơn đối với Xa so với IIa, theo

tỷ lệ 3: 1 hoặc 2: 1

IXa, XIa, XIIa

Tiêm tĩnh mạch, dưới

da

Tiêm tĩnh mạch, dưới

da Các

thuốc

warfarin apixaban,

rivaroxiban, fondaparinux (ức chế gián tiếp Xa)

đường tiêm:

argatroban, bivalirudin;

đường uống:

dabigatran

heparin dalteparin,

enoxaparin, tinzaparin

Tác dụng phụ hay gặp nhất khi sử dụng một thuốc chống đông máu là xuất huyết

và thuốc chống đông máu cũng là một trong những loại thuốc dễ gặp ADR nhất Một nghiên cứu trên 5482 bệnh nhân trong vòng 270 ngày, 6,23% số bệnh nhân gặp ADR, trong đó 8,77% do thuốc chống đông máu [20] Tỉ lệ phần trăm ADR gây ra bởi các nhóm thuốc khác nhau được thể hiện trong hình 2.1

Hình 2.1: Tỉ lệ phần trăm ADR gây ra bởi các nhóm thuốc khác nhau [20]

Có thể thấy thuốc chống đông máu luôn nằm trong trong top những nhóm thuốc gây ADR nhiều nhất Trong đó thuốc chống đông kháng vitamin K là thuốc có khoảng điều trị hẹp và dễ gây tác dụng không mong muốn nhất Warfarin gần đây đã được xác định là một tác nhân gây bệnh trong 10% các trường hợp nhập viện vì phản ứng có hại của thuốc ở Anh [54]

2.2 Cá thể hóa trong sử dụng wafarin

2.2.1 Đại cương về warfarin

Warfarin là một thuốc chống đông máu được sử dụng trong phòng ngừa và điều trị huyết khối tĩnh mạch, thuyên tắc phổi và các biến chứng liên quan đến rung tâm nhĩ và/ hoặc thay thế van tim Warfarin đôi khi được kê đơn để giảm nguy cơ đột quỵ sau nhồi máu cơ tim Warfarin không ảnh hưởng trực tiếp đến huyết khối Tuy nhiên, khi huyết khối đã xảy ra (ví dụ: huyết khối tĩnh mạch sâu), mục tiêu điều trị warfarin là ngăn ngừa

sự mở rộng thêm của cục máu đông và ngăn ngừa biến chứng huyết khối tắc mạch thứ phát có thể gây tử vong (ví dụ: thuyên tắc phổi)

Warfarin tác dụng chống đông bằng cách ức chế enzym được mã hóa bởi gen

VKORC1, xúc tác chuyển hóa vitamin K epoxit thành dạng vitamin K hydroquinone

Vitamin K hydroquinone là một yếu tố quan trọng trong tổng hợp một số yếu tố đông máu Việc giảm lượng vitamin K hydroquinone dẫn đến giảm hoạt động của các yếu tố đông máu II, VII, IX và X, và các protein chống đông C và S Warfarin được dùng dưới dạng hỗn hợp racemic của (R) và (S)-warfarin (S)-warfarin mạnh hơn từ 2 đến 5 lần so với (R)-warfarin, và chủ yếu được chuyển hóa bởi CYP2C9 (R)-warfarin chủ yếu được chuyển hóa qua CYP3A4, với sự tham gia của một số enzym cytochrome P450 khác [28]

Các dấu hiệu và triệu chứng chảy máu nên được theo dõi ngay khi bắt đầu dùng warfarin vì đây là tác dụng phụ phổ biến nhất (ADR > 1/100) [1] Các biến chứng chính liên quan đến warfarin là đông máu do chưa đạt nồng độ hoặc chảy máu do chống đông quá mức Chảy máu nghiêm trọng nhất là ở đường tiêu hóa hoặc nội sọ Chảy máu quá mức có thể xảy ra ở bất kỳ khu vực nào trên cơ thể và bệnh nhân dùng warfarin nên báo cáo lại bất kỳ trường hợp té ngã hoặc tai nạn, cũng như các dấu hiệu hoặc triệu chứng