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小牛洞察 | 临床试验如何破解种族差异困局?精准用药背后的密码与临床价值转换

摘要:

在精准医疗时代,“一把钥匙开所有锁”的用药模式早已成为过去。不同种族人群对同一种药物的疗效、毒性反应往往存在显著差异。这些差异并非偶然,而是种族背后遗传、生理、环境等多重因素共同作用于药物代谢(PK,Pharmacokinetics)与药效(PD,Pharmacodynamics)过程的必然结果。

PART 01
临床试验数据:不容忽视的种族用药差异

种族差异带来的药物反应分化,在临床实践与研发数据中早已明确显现,且覆盖多个治疗领域:

1.剂量差异:东亚人种使用对乙酰氨基酚时,药物暴露量普遍高于高加索人种。不同国家的每日最大推荐剂量存在显著差异(中国建议不超过2g/天,日本和美国允许每日4g),但研究显示东亚人种在每日4g剂量下肝损伤风险较低,且该剂量能更显著缓解疼痛、改善临床镇痛终点指标,需结合个体体重与肝肾功能等关键因素进行调整[1]


2.疗效差异:美国黑人和白人吸烟者使用伐尼克兰(戒烟药)的疗效存在显著种族分化。在纳入 8144 名吸烟者的全球戒烟研究(EAGLES)中,白人吸烟者使用伐尼克兰、安非他酮、尼古丁贴片的第 9-24 周连续戒烟率(CAR)均显著高于安慰剂;但黑人吸烟者仅伐尼克兰疗效优于安慰剂,安非他酮与尼古丁贴片均无显著效果,且调整后黑人参与者的 CAR 比白人低 49%[2]


3.毒性差异:亚裔人群使用卡马西平时,发生中毒性表皮坏死松解症(TEN)、史蒂文斯 – 约翰逊综合征(SJS)等严重皮肤不良反应的风险约是高加索人的 10 倍[3]。这一差异的关键机制是亚裔中 HLA-B15:02 等位基因携带率高达10%-15%,而该基因与卡马西平诱导的严重皮肤反应呈强关联。


值得注意的是,并非所有药物都存在显著种族差异,如抗 HIV 药物利匹韦林的 PK 特征在不同种族中无临床相关差异[4],无需剂量调整,这也提示种族差异的复杂性与药物特异性。

PART 02
三层机制拆解差异根源

种族差异对 PK/PD 的影响并非单一因素导致,而是遗传多态性、生理特征、环境与生活方式三层机制交织作用的结果,且核心聚焦于药物 ADME (Absorption(吸收)、Distribution(分布)、Metabolism(代谢)、Excretion(排泄))过程与靶点相互作用的关键环节。


1.遗传多态性:核心驱动因素基因变异的种族分布差异是导致 PK/PD 分化的根本原因,尤其体现在药物代谢酶、转运体与靶点基因上:

①代谢酶多态性:CYP450 家族是最具种族差异的代谢酶系统,东亚人群中CYP2C19弱代谢者的比例显著高于欧洲裔人群,这直接影响了对氯吡格雷等药物的反应;CYP2D6的超快代谢表型在北非人群中更为常见,而该基因的无效等位基因在东亚人群中频率较高。UGT、SULT 等 Ⅱ 相代谢酶的种族差异,进一步放大了药物代谢的种群分化[5]

②转运体与靶点基因多态性:OATP1B1和 OATP1B3作为肝脏关键摄取型转运体,其单核苷酸多态性存在显著种族分化,直接导致不同种族对他汀类、化疗药物等底物的转运功能差异,进而影响药物代谢动力学与临床用药安全性。OATP1B1和 OATP1B3 主要的基因多态性在不同种族间的发生频率详见表 1[6]

表 1 不同种族间 SLCO1B1 和 SLCO1B3 的基因多态性及其发生频率表

2.生理特征:先天基础差异不同种族在解剖结构与生理功能上的固有差异,为药物反应分化提供了先天条件:

①身体组成:东亚人群平均体重、体脂比例常低于高加索人群,这意味着以体重为标准计算的药物剂量,可能导致前者体内药物浓度更高、分布容积更小。

②器官功能:非洲裔美国人的肌酐清除率普遍较高,使青霉素等经肾排泄的药物清除加快,需增加剂量以维持疗效。

③胃肠道功能:不同种族的胃排空率、肠道血流与紧密连接功能差异,也会影响药物吸收效率。


3.环境与生活方式:后天调节因素遗传决定的差异会被环境因素进一步放大,形成种族特异性的药物反应模式:

①饮食习惯:高脂肪饮食会增加脂溶性药物吸收、升高血药浓度,高膳食纤维饮食则通过调节肠道菌群及代谢酶活性影响药物代谢,二者均与种族固有遗传特征叠加,形成种族特异性药物反应模式。

②文化与依从性:不同种族的医疗认知、用药依从性存在差异,如部分种族对长期用药的接受度较低,可能导致药物浓度波动,间接影响 PK/PD 表现。

③合并用药:种族间疾病差异(如高血压、糖尿病发病率)与合并用药习惯不同,可能通过药物相互作用改变目标药物的代谢与效应。

PART 03
从实验室到临床的价值转换

将种族相关遗传多态性(代谢酶、转运体、靶点基因)的实验室研究发现转化为临床实践价值,核心在于搭建 “基因检测 – 个体化方案 – 结局优化” 的闭环:通过整合 CYP450 家族、OATP1B3、VKORC1 等基因的种族分布数据,将实验室层面的酶活性差异、转运体表达分化、靶点敏感性变异,转化为临床可操作的用药指导。

同时,这类转化能推动医疗资源向精准化倾斜,通过预判不同种族的药物反应差异,降低无效治疗与不良反应导致的医疗负担,最终缩小种族间的健康诊疗差距,让实验室的分子层面发现真正落地为改善患者预后、提升临床用药安全性与有效性的实际价值。

用药无小事,个体化治疗不仅是趋势,更是科学健康策略。

PART 04
参考文献


[1]张婷, 杨劲. 对乙酰氨基酚种族差异研究[J]. 药学进展, 2019, 43(03): 194-201.

[2]Nollen N L, Ahluwalia J S, Sanderson Cox L, et al. Assessment of Racial Differences in Pharmacotherapy Efficacy for Smoking Cessation: Secondary Analysis of the EAGLES Randomized Clinical Trial[J]. JAMA Network Open, 2021, 4(1): e2032053.

[3]FDA. EQUETRO (carbamazepine) Extended-Release Capsules Label [S]. 2022.

[4]Aouri M, Barcelo C, Guidi M, et al. Population Pharmacokinetics and Pharmacogenetics Analysis of Rilpivirine in HIV-1-Infected Individuals[J]. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2017, 61(1): e00899-16.

[5]Gaibar M, Novillo A, Romero-Lorca A, et al. Pharmacogenetics of ugt genes in North African populations[J]. The pharmacogenomics journal,2018,18(5): 609-612.[6]孙晓琳, 赵娣, 李军袖, 等. 有机阴离子转运多肽OATP1B1、OATP1B3的基因多态性及其介导的药物相互作用研究进展[J]. 中国临床药理学与治疗学, 2015, 20(11): 1296-1301.

撰稿人:聂茹佳
审核:陈亚红
润色排版:周安楠

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