药物遗传学与肿瘤个体化治疗
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参见附件(71KB)。
青岛大学医学院附属医院 梁 军 吕红英
以往肿瘤的化学治疗多是根据经验，建立在肿瘤学实验和临床试验结果的基础上。许多抗癌药物在不同人体的多态酶系的生物转化和解毒作用下，其药效和毒性明显不同。根据体表面积给出的药物剂量会使那些存在酶活性缺陷的患者处于严重毒性和治疗失败的高风险中 [ 1 ] 。药物遗传学就是通过识别特定的多态基因型筛选出那些有增加药物毒性风险的患者并为其选择特殊的化疗方案。遗传多态性多是由于基因的特定位置存在不同的核苷( SNP ，单核苷酸多态性)。药物遗传的多态性主要是药物代谢酶 [ 2 ] 。本文将从药物代谢酶、药物靶、药物运输因子及 DNA 修复酶等几个方面综述遗传多态性与肿瘤个体化治疗的关系。
一、药物代谢酶多态性与肿瘤治疗
药物代谢酶催化两个阶段反应。细胞色素酶 P450(CYPs) 主要催化第一阶段反应(氧化，还原和水解)，大多数药物都要经过 CYPs 解毒或者使无活性的前体药物活化。第二阶段酶通常结合第一阶段产物、其它的反应介质或是生成更利于肾脏或胆汁排泄的极性衍生物。包括尿苷二磷酸葡糖醛酰转移酶( UGTs )， N -乙酰基转移酶( NATl ， NAT2 )谷胱甘肽 S 转移酶和磺基转移酶 [3] 。
(一)细胞色素酶 Cytochrome P450s
人类至少有 30 种 CYP 的同工酶，但参与抗癌药物代谢的有 CYP3A, CYP1A, CYP2B, 和 CYP2C 几种亚型 [4] 。一种 SNP ， A>G ，插入 CYP3A5 基因内含子 3 中 (CYP3A5*3) ，转录异常的 mRNA, 编码出无活性的 CYP3A5 。个体中至少要有一个 CYP3A5*1 等位基因(编码正常的 mRNA ) CYP3A5 才能使肝脏和肠壁的 CYP3A 有活性。 CYP3A5 是 CYP3A4 的底物， CYP3A4 参与抗癌药物的代谢，所以 CYP3A5 的多态性可影响药效 [ 5 ] 。
CYP3A4 和 CYP3A5 可催化泰素帝(用于乳腺癌和卵巢癌)环化前的初始氧化。 CYP2C8 参与紫杉醇的代谢，其表达也是多态性的。有 6 种变异在不同种族间证实。 CYP2C8*2 只出现在非洲-美洲，概率为 0.18 %，而 CYP2C8*3 主要出现在白种人中，约 0.13 %。体外功能研究显示， CYP2C8*3 代谢紫杉醇的效能比 CYP2C8*1 低。有研究发现，日本人中仅少数发生 CYP2C8 突变(仅 0.25%CYP2C8*5 ， 475 位 A 缺失)，使得紫杉醇在日本的使用受限，而高加索人和非裔美国人有多种等位基因类型，其基因变异率约 2-15% 。 CYP2C8*3 的纯合子可能有更重要的临床作用。 CYP2D6 参与三苯氧胺的代谢，可将其代谢为更强的抗雌激素物质 -4- 羟基三苯氧胺。目前关于基因型-表型的研究仍尚未一致 [6] 。
(二) 尿苷二磷酸葡糖醛酰转移酶 Uridine diphosphate glucuronosyltransferases (UGTs)
UGTs 是由内质网装配的跨膜蛋白，具有组织特异性。能催化多种内源性和外源性的可溶性脂质葡糖醛酸化，增加底物的极性，使其更好的被从体内清除。人类的 UGTs 被分为 UGT1 ， UGT2 两个家族。编码 UGT1 家族的基因复合体在染色体 2q37 上， UGT1 的基因至少包括 13 个亚型，并分为更多的亚基： UGT1A1 ， UGT1A2 直到 UGT1A12 。最常见的多态性是一个二核苷酸( TA )插入了启动子 TATA 盒中，形成 (TA)7 TAA (UGT1A1*28) ，这样就使 UGT1A1 基因表达减少约 30 %。人群中有 0.5 %- 19 %的这种变异的纯合子，造成 Gilbert's 综合征(高加索人，黑人，和亚洲人)。 UGT1A1 基因的转录活性与 TATA 盒中 TA 重复的数目成反比。 UGT1A1 使胆红素葡糖醛酰化，其异常遗传多态性与家族性高胆红素血症有关，如 Crigler-Najjar 综合征 1 型 (CN-I) 和 Ⅱ 型 (CN-II), 及 Gilbert's 综合征 [ 7 ] 。
UGT1A1 参与依立替康的代谢。依立替康( CPT-11 )是治疗转移性结直肠癌，肺癌等多种实体瘤的一种喜树碱的衍生物。它是一种前体药物，必须被组织中的羧酸酯酶代谢为 SN-38 ，后者通过特异性抑制拓扑异构酶 Ⅰ 发挥其抗肿瘤活性。 SN-38 由胆汁排泄可继续留在胃肠道中直接损害肠上皮，引起持续的腹泻。 SN-38 结合葡萄糖醛酸甙生成无活性的 SN-38 葡萄糖醛酸甙，则易被肾脏清除。依立替康代谢的遗传素质可由 UGT1A1 的活性决定 [ 8 ] 。
Iyer 等 [ 9 ] 发现 SN-38 葡萄糖醛酸化效率在基因型为纯合子 (TA) 7 /(TA) 7 和杂合子 (TA) 6 /(TA) 7 时比野生的基因型 (TA) 6 /(TA) 6 明显降低 , 分别减少 50 %， 25 %。各种亚型的活性最大与最小的相差 17 倍。那些有较低的葡萄糖醛酸化率的患者积累 SN-38 引发毒性。 Gupta 等 [ 10 ] 发现两例 Gilbert's 综合征患者(纯合子)出现了严重的白细胞减少症和/或腹泻。另外一项前瞻性研究显示， 20 例患有实体瘤的患者接受 CPT- 11 300mg/m 2 / 3 周，基因型为纯合子 (TA) 7 /(TA) 7 和杂合子 (TA) 6 /(TA) 7 的患者比野生的基因型 (TA) 6 /(TA) 出现了更多的严重的白细胞减少症和/或腹泻( P =0.001 )，并与其绝对白细胞计数有明显相关 [ 11 ] ( P <0.0001 )。
Kenichiro Ogura 等 [12] 研究发现，三苯氧胺( TAM )的代谢产物之一反式 4 羟基 TAM ( trans-4-HO-TAM )比 TAM 有更强的结合雌激素受体的能力， trans-4- HO-TAM 及其同分异构体 cis-4-HO-TAM 经 N- 糖基化后分泌，催化这一反应的 UGT 只有 UGT1A4 。除了 UGT1A4 和 UGT1A3 以外的所有 UGTs 催化 4-HO-TAM 的 O- 糖基化反应，而这一反应使 4-HO-TAM 与 ER 的结合大大降低。
(三)硫嘌呤甲基转移酶 Thiopurine S-methyltransferase (TPMT)
TPMT 是药物遗传学在肿瘤学临床应用的最好例子。 TPMT 是常染色体显性遗传。 TPMT 基因位于染色体 6p22.3 上，包括 10 个外显子，其中 8 个编码蛋白。其多态性是由于其开放阅读框内有非同一的 SNPs ，变异的蛋白更易降解导致酶的活性降低。 TPMT 有 9 种等位基因被证实，三种变异型： TPMT*2 (G238C), TPMT*3A (G460A 和 A719G), 及 TPMT*3C (A719G) ，分别使酶的活性降低 80 %、 95 %和 50% [ 13 ] 。最新研究证实 TPMT 基因的启动子区域存在 17 或 18 对重复元素( VNTR ，可变数串联重复)， VNTR 的长度是 3 到 9 个重复不等，等位基因中重复元素的数目与 TPMT 的活性呈负相关 [ 14 ] 。红细胞中 TPMT 的活性在白种人中 89 %具有高活性， 11 %具有中度活性，只有 0.3 %的纯合子缺乏活性 [ 15 ] 。
巰基类药物包括 6 -巰基嘌呤， 6 -硫鸟嘌呤，硫唑嘌呤，用于治疗淋巴细胞白血病，自身免疫及炎性肠炎。这些前体药物要经过致活转化生成有活性的 6 -硫鸟嘌呤核苷才能发挥其效能和引起毒性。 TPMT 催化巰基类药物的 S- 甲基化生成无活性的代谢物。个体应用巰基类药物的毒性和治疗效果的主要决定因素是 TPMT 的活性。 6 - MP 甲基化后，其活性大大减少。若缺少 TPMT ，会有更多的 6 - MP 相关毒性出现，包括由于过多的巯基鸟嘌呤在造血组织中过多积聚而引起的骨髓抑制 [ 16 ] 。 TPMT 活性在约 11 %的白血病患者中至少有一个突变基因， 0.3 %是纯合子。等位基因是纯合子的患者就有最大毒性的可能 [ 17 ] 。一项儿童急淋研究显示，全部的纯合子， TPMT 缺陷的患者常规应用巰基类药物表现出剂量限制性造血系统毒性，而大部分杂合子患者表现中度毒性。另一个儿童急淋的多变量研究，较低的 TPMT 活性有较好的效果，高的 TPMT 活性可能降低治疗效果 [ 18 ] 。 TPMT 的活性与红细胞中 6 -硫代鸟嘌呤核苷水平呈负相关，通过检测红细胞中 TPMT 的活性来发现那些有较低活性的患者。
(四)二氢嘧啶脱氢酶 Dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD)
DPD 是尿嘧啶和胸腺嘧啶代谢的首个限速酶并且是哺乳动物 β -丙氨酸合成的唯一代谢途径。 DPD 基因在染色体 lp22 上，包含 23 个外显子。已报道有 19 个变异的等位基因。在部分或全部缺乏 DPD 的患者中最常见的变异是在内含子 14 的 5'- 剪接处有一个 G 换为 A ( DPYD*2A )，引起 14 外显子缺失，生成一段缺少 55 个氨基酸的无酶活性的蛋白产物。白种人中 DPYD*2A 的概率是 0.9 %。
DPD 活性减少的患者 5-FU 的毒性增加甚至死亡。在 103 例应用过 5 - FU 并意外出现毒性的患者中， 12 ( 12 %)例被证实存在 DPD 酶活性的严重不足， 32 ( 31 %)例被证实有部分不足。 van Kuilenburg . 等研究发现 55 %的 DPD 酶缺乏的患者出现了 Ⅳ 度白细胞减少，而只有 13 %的正常患者出现( P ＝ 0.01 ) [ 19 ] 。所以对于那些存在 DPD 不足的患者应用 5-FU 前进行基因筛查以发现变异。
肿瘤的 DPD 表达水平也用来预测 5-FU 的治疗效果。 5-FU 在 TP (胸腺嘧啶脱氧核苷磷酸化酶)的作用下生成 5-FUdR ( 5-FU 脱氧核苷)，此过程是可逆的。 5-FudR 可进一步磷酸化，生成的 5-FdUMP 是 TS (胸腺核苷合成酶)的强效抑制剂。增加 DPD ， TP ， TS 中的任何一种酶的活性都可引起耐药。 Salonga 等研究了 33 例应用 5 - FU 和甲基四氢叶酸的结肠癌患者，发现 22 例患者存在高水平的 DPD ， TS 或 TP 酶，无一例有效。低水平表达 DPD ( <2.5 x 10 -3 units/mg protein )的 50 %部分有效，而高表达的患者( >2.5 x 10 -3 units/mg protein )均无效 [ 20 ] 。
(五)二氢叶酸还原酶 dihydrofolate reductase (DHFR) 和 5 ， 10 甲基四氢叶酸还原酶 ( 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase MTHFR )
研究叶酸盐代谢途径的多态性可为氨甲喋呤的治疗效应提供信息。 MTHFR 是同型半胱氨酸再甲基化生成蛋氨酸的甲基供体。 MTHFR 基因的一个常见多态性是 C677T ，纯合子比杂合子可减少 30 %的活性。携有杂合子 C677T/A1298C 的患者酶的活性也减低。应用氨甲喋呤治疗的患者，基因型为 TT 比 CC 的有更高口腔粘膜炎风险，血像恢复得更慢 [ 21 ] 。早期乳腺癌患者应用 CMF 方案首轮辅助化疗出现 4 度毒性的，有 5 / 6 是 TT 基因型 [ 22 ] 。日本学者发现，在 DHFR 的 3 / 非翻译区一个 C 转换成 T ，在 16 %的急性淋巴细胞白血病患者中发现此种改变，并引起该酶的过度表达。等位基因为野生型 C 和一个 T ，或具有变异 T 的纯合子， DHFR 的表达增加了 2 - 10 倍。而 DHFR 的表达与氨甲喋呤的效应减低有关 [ 23 ] 。体外实验表明， MTHFRC677T 突变的结肠癌和乳腺癌细胞对 5-FU 反应敏感，而该乳腺癌细胞对 MTX 反应敏感性下降。
(六) N- 乙酰基转移酶 N -acetyltransferases (NAT)
人体内存在着两种 NAT ： NAT1 ， NAT2 。人类的 NAT2 基因，已经证实有 9 种点突变，可单独发生或者联合生成更多的突变等位基因。降低功能的等位基因产生遗传性的退行性慢乙酰化的表型。慢乙酰化的表型需要两种突变的等位基因，而快速乙酰化的表型包括野生型的纯合子和杂合子两种，前者具有更高的乙酰化率 [ 24 ] 。
NAT 能催化芳香族和杂环胺的乙酰化。 NAT2 的底物包括氨萘非特，苯哒嗪，异烟肼，普鲁卡因胺和磺胺药物。氨萘非特是一种 DNA 插入因子及拓扑异构酶 Ⅱ 抑制剂，可被 NAT2 乙酰化。主要用于乳腺癌和白血病，由于多种原因已不再应用于临床。主要是由于个体间乙酰化作用的不同导致了多种不可预知的毒性 [ 25 ] 。 Ratain 等 [ 26 ] 在用氨萘非特治疗癌症病人是用咖啡因作为探针来观察氨萘非特的表型。咖啡因和氨萘非特的慢和快乙酰化均被证实。乙酰化代谢产物是一种引起骨髓抑制的主要物质，而快的乙酰化物比慢的有更明显的毒性。
(七)谷胱甘肽 S 转移酶 Glutathione S-transferases
谷胱甘肽能与许多亲电子试剂(包括一些药物及其有潜在损伤氧化作用的代谢物)结合，使其活性减半。这个结合过程是由 GST 家族催化的，而人类的编码此酶的基因具有高度的多态性，人群中大约分别有 50 %和 25 %完全缺失 GST-M1 和 GST-T1 ，导致酶的活性缺失。另外一些 GST (如 GST-P1 ， GST-A )也具有基因的多态性并与几种药物的耐药有关 [ 27 ] 。
几项关于 GST 的多态性与抗癌药物的效能和/或毒性的研究显示，高的 GST 活性与抗癌
药物的耐药有关，遗传性 GST 缺陷可减少血液系统和中枢神经系统病变复发的危险，并可增加儿童急性淋巴细胞白血病化疗的强的松的效能 [ 28 ] 。具有一个 GSTP1 等位基因 Ile105Val 的乳腺癌患者生存率均比那些至少具有一个野生型 GSTP1 的患者高；缺乏 GST-M1 或 GST-T1 的患者生存率也提高，两者均缺乏者更高。相反，在应用高剂量联合化疗的 AMI 患者中，缺乏 GST-T1 的纯合子因为缺乏 GST 解毒酶而不能耐受密集的化疗具有更高的因毒性死亡的危险 [ 29 ] 。......（后略) ......
青岛大学医学院附属医院 梁 军 吕红英
以往肿瘤的化学治疗多是根据经验，建立在肿瘤学实验和临床试验结果的基础上。许多抗癌药物在不同人体的多态酶系的生物转化和解毒作用下，其药效和毒性明显不同。根据体表面积给出的药物剂量会使那些存在酶活性缺陷的患者处于严重毒性和治疗失败的高风险中 [ 1 ] 。药物遗传学就是通过识别特定的多态基因型筛选出那些有增加药物毒性风险的患者并为其选择特殊的化疗方案。遗传多态性多是由于基因的特定位置存在不同的核苷( SNP ，单核苷酸多态性)。药物遗传的多态性主要是药物代谢酶 [ 2 ] 。本文将从药物代谢酶、药物靶、药物运输因子及 DNA 修复酶等几个方面综述遗传多态性与肿瘤个体化治疗的关系。
一、药物代谢酶多态性与肿瘤治疗
药物代谢酶催化两个阶段反应。细胞色素酶 P450(CYPs) 主要催化第一阶段反应(氧化，还原和水解)，大多数药物都要经过 CYPs 解毒或者使无活性的前体药物活化。第二阶段酶通常结合第一阶段产物、其它的反应介质或是生成更利于肾脏或胆汁排泄的极性衍生物。包括尿苷二磷酸葡糖醛酰转移酶( UGTs )， N -乙酰基转移酶( NATl ， NAT2 )谷胱甘肽 S 转移酶和磺基转移酶 [3] 。
(一)细胞色素酶 Cytochrome P450s
人类至少有 30 种 CYP 的同工酶，但参与抗癌药物代谢的有 CYP3A, CYP1A, CYP2B, 和 CYP2C 几种亚型 [4] 。一种 SNP ， A>G ，插入 CYP3A5 基因内含子 3 中 (CYP3A5*3) ，转录异常的 mRNA, 编码出无活性的 CYP3A5 。个体中至少要有一个 CYP3A5*1 等位基因(编码正常的 mRNA ) CYP3A5 才能使肝脏和肠壁的 CYP3A 有活性。 CYP3A5 是 CYP3A4 的底物， CYP3A4 参与抗癌药物的代谢，所以 CYP3A5 的多态性可影响药效 [ 5 ] 。
CYP3A4 和 CYP3A5 可催化泰素帝(用于乳腺癌和卵巢癌)环化前的初始氧化。 CYP2C8 参与紫杉醇的代谢，其表达也是多态性的。有 6 种变异在不同种族间证实。 CYP2C8*2 只出现在非洲-美洲，概率为 0.18 %，而 CYP2C8*3 主要出现在白种人中，约 0.13 %。体外功能研究显示， CYP2C8*3 代谢紫杉醇的效能比 CYP2C8*1 低。有研究发现，日本人中仅少数发生 CYP2C8 突变(仅 0.25%CYP2C8*5 ， 475 位 A 缺失)，使得紫杉醇在日本的使用受限，而高加索人和非裔美国人有多种等位基因类型，其基因变异率约 2-15% 。 CYP2C8*3 的纯合子可能有更重要的临床作用。 CYP2D6 参与三苯氧胺的代谢，可将其代谢为更强的抗雌激素物质 -4- 羟基三苯氧胺。目前关于基因型-表型的研究仍尚未一致 [6] 。
(二) 尿苷二磷酸葡糖醛酰转移酶 Uridine diphosphate glucuronosyltransferases (UGTs)
UGTs 是由内质网装配的跨膜蛋白，具有组织特异性。能催化多种内源性和外源性的可溶性脂质葡糖醛酸化，增加底物的极性，使其更好的被从体内清除。人类的 UGTs 被分为 UGT1 ， UGT2 两个家族。编码 UGT1 家族的基因复合体在染色体 2q37 上， UGT1 的基因至少包括 13 个亚型，并分为更多的亚基： UGT1A1 ， UGT1A2 直到 UGT1A12 。最常见的多态性是一个二核苷酸( TA )插入了启动子 TATA 盒中，形成 (TA)7 TAA (UGT1A1*28) ，这样就使 UGT1A1 基因表达减少约 30 %。人群中有 0.5 %- 19 %的这种变异的纯合子，造成 Gilbert's 综合征(高加索人，黑人，和亚洲人)。 UGT1A1 基因的转录活性与 TATA 盒中 TA 重复的数目成反比。 UGT1A1 使胆红素葡糖醛酰化，其异常遗传多态性与家族性高胆红素血症有关，如 Crigler-Najjar 综合征 1 型 (CN-I) 和 Ⅱ 型 (CN-II), 及 Gilbert's 综合征 [ 7 ] 。
UGT1A1 参与依立替康的代谢。依立替康( CPT-11 )是治疗转移性结直肠癌，肺癌等多种实体瘤的一种喜树碱的衍生物。它是一种前体药物，必须被组织中的羧酸酯酶代谢为 SN-38 ，后者通过特异性抑制拓扑异构酶 Ⅰ 发挥其抗肿瘤活性。 SN-38 由胆汁排泄可继续留在胃肠道中直接损害肠上皮，引起持续的腹泻。 SN-38 结合葡萄糖醛酸甙生成无活性的 SN-38 葡萄糖醛酸甙，则易被肾脏清除。依立替康代谢的遗传素质可由 UGT1A1 的活性决定 [ 8 ] 。
Iyer 等 [ 9 ] 发现 SN-38 葡萄糖醛酸化效率在基因型为纯合子 (TA) 7 /(TA) 7 和杂合子 (TA) 6 /(TA) 7 时比野生的基因型 (TA) 6 /(TA) 6 明显降低 , 分别减少 50 %， 25 %。各种亚型的活性最大与最小的相差 17 倍。那些有较低的葡萄糖醛酸化率的患者积累 SN-38 引发毒性。 Gupta 等 [ 10 ] 发现两例 Gilbert's 综合征患者(纯合子)出现了严重的白细胞减少症和/或腹泻。另外一项前瞻性研究显示， 20 例患有实体瘤的患者接受 CPT- 11 300mg/m 2 / 3 周，基因型为纯合子 (TA) 7 /(TA) 7 和杂合子 (TA) 6 /(TA) 7 的患者比野生的基因型 (TA) 6 /(TA) 出现了更多的严重的白细胞减少症和/或腹泻( P =0.001 )，并与其绝对白细胞计数有明显相关 [ 11 ] ( P <0.0001 )。
Kenichiro Ogura 等 [12] 研究发现，三苯氧胺( TAM )的代谢产物之一反式 4 羟基 TAM ( trans-4-HO-TAM )比 TAM 有更强的结合雌激素受体的能力， trans-4- HO-TAM 及其同分异构体 cis-4-HO-TAM 经 N- 糖基化后分泌，催化这一反应的 UGT 只有 UGT1A4 。除了 UGT1A4 和 UGT1A3 以外的所有 UGTs 催化 4-HO-TAM 的 O- 糖基化反应，而这一反应使 4-HO-TAM 与 ER 的结合大大降低。
(三)硫嘌呤甲基转移酶 Thiopurine S-methyltransferase (TPMT)
TPMT 是药物遗传学在肿瘤学临床应用的最好例子。 TPMT 是常染色体显性遗传。 TPMT 基因位于染色体 6p22.3 上，包括 10 个外显子，其中 8 个编码蛋白。其多态性是由于其开放阅读框内有非同一的 SNPs ，变异的蛋白更易降解导致酶的活性降低。 TPMT 有 9 种等位基因被证实，三种变异型： TPMT*2 (G238C), TPMT*3A (G460A 和 A719G), 及 TPMT*3C (A719G) ，分别使酶的活性降低 80 %、 95 %和 50% [ 13 ] 。最新研究证实 TPMT 基因的启动子区域存在 17 或 18 对重复元素( VNTR ，可变数串联重复)， VNTR 的长度是 3 到 9 个重复不等，等位基因中重复元素的数目与 TPMT 的活性呈负相关 [ 14 ] 。红细胞中 TPMT 的活性在白种人中 89 %具有高活性， 11 %具有中度活性，只有 0.3 %的纯合子缺乏活性 [ 15 ] 。
巰基类药物包括 6 -巰基嘌呤， 6 -硫鸟嘌呤，硫唑嘌呤，用于治疗淋巴细胞白血病，自身免疫及炎性肠炎。这些前体药物要经过致活转化生成有活性的 6 -硫鸟嘌呤核苷才能发挥其效能和引起毒性。 TPMT 催化巰基类药物的 S- 甲基化生成无活性的代谢物。个体应用巰基类药物的毒性和治疗效果的主要决定因素是 TPMT 的活性。 6 - MP 甲基化后，其活性大大减少。若缺少 TPMT ，会有更多的 6 - MP 相关毒性出现，包括由于过多的巯基鸟嘌呤在造血组织中过多积聚而引起的骨髓抑制 [ 16 ] 。 TPMT 活性在约 11 %的白血病患者中至少有一个突变基因， 0.3 %是纯合子。等位基因是纯合子的患者就有最大毒性的可能 [ 17 ] 。一项儿童急淋研究显示，全部的纯合子， TPMT 缺陷的患者常规应用巰基类药物表现出剂量限制性造血系统毒性，而大部分杂合子患者表现中度毒性。另一个儿童急淋的多变量研究，较低的 TPMT 活性有较好的效果，高的 TPMT 活性可能降低治疗效果 [ 18 ] 。 TPMT 的活性与红细胞中 6 -硫代鸟嘌呤核苷水平呈负相关，通过检测红细胞中 TPMT 的活性来发现那些有较低活性的患者。
(四)二氢嘧啶脱氢酶 Dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD)
DPD 是尿嘧啶和胸腺嘧啶代谢的首个限速酶并且是哺乳动物 β -丙氨酸合成的唯一代谢途径。 DPD 基因在染色体 lp22 上，包含 23 个外显子。已报道有 19 个变异的等位基因。在部分或全部缺乏 DPD 的患者中最常见的变异是在内含子 14 的 5'- 剪接处有一个 G 换为 A ( DPYD*2A )，引起 14 外显子缺失，生成一段缺少 55 个氨基酸的无酶活性的蛋白产物。白种人中 DPYD*2A 的概率是 0.9 %。
DPD 活性减少的患者 5-FU 的毒性增加甚至死亡。在 103 例应用过 5 - FU 并意外出现毒性的患者中， 12 ( 12 %)例被证实存在 DPD 酶活性的严重不足， 32 ( 31 %)例被证实有部分不足。 van Kuilenburg . 等研究发现 55 %的 DPD 酶缺乏的患者出现了 Ⅳ 度白细胞减少，而只有 13 %的正常患者出现( P ＝ 0.01 ) [ 19 ] 。所以对于那些存在 DPD 不足的患者应用 5-FU 前进行基因筛查以发现变异。
肿瘤的 DPD 表达水平也用来预测 5-FU 的治疗效果。 5-FU 在 TP (胸腺嘧啶脱氧核苷磷酸化酶)的作用下生成 5-FUdR ( 5-FU 脱氧核苷)，此过程是可逆的。 5-FudR 可进一步磷酸化，生成的 5-FdUMP 是 TS (胸腺核苷合成酶)的强效抑制剂。增加 DPD ， TP ， TS 中的任何一种酶的活性都可引起耐药。 Salonga 等研究了 33 例应用 5 - FU 和甲基四氢叶酸的结肠癌患者，发现 22 例患者存在高水平的 DPD ， TS 或 TP 酶，无一例有效。低水平表达 DPD ( <2.5 x 10 -3 units/mg protein )的 50 %部分有效，而高表达的患者( >2.5 x 10 -3 units/mg protein )均无效 [ 20 ] 。
(五)二氢叶酸还原酶 dihydrofolate reductase (DHFR) 和 5 ， 10 甲基四氢叶酸还原酶 ( 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase MTHFR )
研究叶酸盐代谢途径的多态性可为氨甲喋呤的治疗效应提供信息。 MTHFR 是同型半胱氨酸再甲基化生成蛋氨酸的甲基供体。 MTHFR 基因的一个常见多态性是 C677T ，纯合子比杂合子可减少 30 %的活性。携有杂合子 C677T/A1298C 的患者酶的活性也减低。应用氨甲喋呤治疗的患者，基因型为 TT 比 CC 的有更高口腔粘膜炎风险，血像恢复得更慢 [ 21 ] 。早期乳腺癌患者应用 CMF 方案首轮辅助化疗出现 4 度毒性的，有 5 / 6 是 TT 基因型 [ 22 ] 。日本学者发现，在 DHFR 的 3 / 非翻译区一个 C 转换成 T ，在 16 %的急性淋巴细胞白血病患者中发现此种改变，并引起该酶的过度表达。等位基因为野生型 C 和一个 T ，或具有变异 T 的纯合子， DHFR 的表达增加了 2 - 10 倍。而 DHFR 的表达与氨甲喋呤的效应减低有关 [ 23 ] 。体外实验表明， MTHFRC677T 突变的结肠癌和乳腺癌细胞对 5-FU 反应敏感，而该乳腺癌细胞对 MTX 反应敏感性下降。
(六) N- 乙酰基转移酶 N -acetyltransferases (NAT)
人体内存在着两种 NAT ： NAT1 ， NAT2 。人类的 NAT2 基因，已经证实有 9 种点突变，可单独发生或者联合生成更多的突变等位基因。降低功能的等位基因产生遗传性的退行性慢乙酰化的表型。慢乙酰化的表型需要两种突变的等位基因，而快速乙酰化的表型包括野生型的纯合子和杂合子两种，前者具有更高的乙酰化率 [ 24 ] 。
NAT 能催化芳香族和杂环胺的乙酰化。 NAT2 的底物包括氨萘非特，苯哒嗪，异烟肼，普鲁卡因胺和磺胺药物。氨萘非特是一种 DNA 插入因子及拓扑异构酶 Ⅱ 抑制剂，可被 NAT2 乙酰化。主要用于乳腺癌和白血病，由于多种原因已不再应用于临床。主要是由于个体间乙酰化作用的不同导致了多种不可预知的毒性 [ 25 ] 。 Ratain 等 [ 26 ] 在用氨萘非特治疗癌症病人是用咖啡因作为探针来观察氨萘非特的表型。咖啡因和氨萘非特的慢和快乙酰化均被证实。乙酰化代谢产物是一种引起骨髓抑制的主要物质，而快的乙酰化物比慢的有更明显的毒性。
(七)谷胱甘肽 S 转移酶 Glutathione S-transferases
谷胱甘肽能与许多亲电子试剂(包括一些药物及其有潜在损伤氧化作用的代谢物)结合，使其活性减半。这个结合过程是由 GST 家族催化的，而人类的编码此酶的基因具有高度的多态性，人群中大约分别有 50 %和 25 %完全缺失 GST-M1 和 GST-T1 ，导致酶的活性缺失。另外一些 GST (如 GST-P1 ， GST-A )也具有基因的多态性并与几种药物的耐药有关 [ 27 ] 。
几项关于 GST 的多态性与抗癌药物的效能和/或毒性的研究显示，高的 GST 活性与抗癌
药物的耐药有关，遗传性 GST 缺陷可减少血液系统和中枢神经系统病变复发的危险，并可增加儿童急性淋巴细胞白血病化疗的强的松的效能 [ 28 ] 。具有一个 GSTP1 等位基因 Ile105Val 的乳腺癌患者生存率均比那些至少具有一个野生型 GSTP1 的患者高；缺乏 GST-M1 或 GST-T1 的患者生存率也提高，两者均缺乏者更高。相反，在应用高剂量联合化疗的 AMI 患者中，缺乏 GST-T1 的纯合子因为缺乏 GST 解毒酶而不能耐受密集的化疗具有更高的因毒性死亡的危险 [ 29 ] 。......（后略) ......
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