湿性年龄相关性黄斑变性药物遗传学的研究进展

郑思梦，张 璐

0 引言

年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration,ARMD)是西方发达国家老年人中央视力丧失的主要原因。在全球范围内约有8.7%的人口患ARMD[1]。ARMD的晚期阶段分为两种类型：萎缩性(干性)ARMD和渗出性(湿性)ARMD。湿性ARMD是造成患者失明的主要原因，视力下降和视物变形的症状可能在几天到几周内迅速发展。临床检查的特征性表现为视网膜下脉络膜新生血管(CNV)、视网膜水肿、出血和瘢痕形成，视网膜神经胶质增生，导致永久性的视力丧失。虽然大多数湿性ARMD患者通过玻璃体内注射抗VEGF抗体治疗在提高视力和黄斑水肿消退方面获得了显著改善的治疗效果，但在临床实践中发现患者对这种疗法具有差异性反应，部分湿性ARMD患者疗效有限[2]。

迄今为止，全基因组关联研究发现了34个基因位点的52种遗传变异与ARMD的发病相关，占全球ARMD风险的46%～71%[3]。单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphisms,SNP)是指在基因组水平上由单个碱基的转换、颠换、插入或缺失所导致核苷酸的变异而引起的DNA序列的多态性。DNA序列的遗传差异导致表型变异，影响疾病风险和对环境的反应。它在人类基因组中广泛存在，是人类可遗传的变异中最常见的一种。因此，SNP作为第三代遗传标志可以解释很多疾病的遗传易感性[4]。

药物遗传学现已在许多生物医学领域的大量研究中证明了遗传因素与药物异常反应的关系，包括神经和精神疾病、哮喘、心血管疾病和癌症的治疗[5]。鉴定ARMD风险基因的遗传变异能否在治疗反应中起作用成为了药物遗传学中的热门研究课题。下面我们将概括总结对湿性ARMD的发病机制有重大贡献的SNP的药物遗传学研究进展。

1 血管内皮生长因子基因

血管内皮生长因子(VEGF)是VEGF基因家族中的重要组成成员，编码血管内皮生长因子A蛋白，可导致血管内皮细胞的增殖、迁移和存活，是血管渗透性增加和CNV形成的主要调节因子。缺氧、氧化应激和补体系统激活促进视网膜色素上皮VEGFA的表达增加被认为是引起湿性ARMD的重要机制[2]。抗VEGF药物是人源化单克隆抗体Fab片段，能够阻断VEGFA与高亲和力酪氨酸激酶受体VEGFR1和VEGFR2结合，抵消VEGFA的负面作用，使脉络膜血管稳定和静止[6]。因此我们认为影响VEGFA表达的SNP可以参与调节对抗VEGF药物的应答。

意大利学者Lazzeri等[7]筛选出64例湿性ARMD患者进行玻璃体内雷珠单抗治疗，并观察短期疗效，数据显示，在3次注射雷珠单抗后，携带VEGFArs699947野生纯合AA基因型的患者显示早期缺乏对雷珠单抗的功能反应，纯合CC和杂合AC基因型患者的最佳矫正视力测量结果得到显著提高。同年Fernando等进行了前瞻性队列研究，选取了94例西班牙湿性ARMD患者接受雷珠单抗治疗1a，结果发现VEGFArs699947表达AA基因型的患者有更高的机会提高其最佳矫正视力。同时他们也发现VEGFArs833061的等位基因分布与抗VEGF药物对视力提高的反应有统计学差异。携带保护基因型CC的患者具有更高的改善最佳矫正视力的概率[8]。Wu等[9]对VEGFA的8种SNP进行的荟萃分析结果表明抗VEGF治疗对于具有rs833061CC基因型的湿性ARMD患者更有效，证实了VEGFArs833061可能在抗VEGF治疗湿性ARMD中起积极作用，但是他们没有检测到VEGFArs699947与抗VEGF治疗的应答相关。最近韩国报道评估了394例湿性ARMD患者的药物遗传学研究，发现VEGFArs3025039的TT基因型更容易获得视力的提高[10]。Chang等[11]虽然没有发现VEGFArs833069与最佳矫正视力之间的显著差异，但主要等位基因纯合子AA基因型、杂合子AG基因型和风险等位基因纯合子GG基因型在第3mo的中央视网膜厚度分别降低25.66±85.40、86.93±92.31、85.30±105.30μm，风险等位基因G与中央视网膜厚度的下降显著相关。

虽然VEGFA多态性与抗VEGF治疗反应之间的相关性仍存在争议，部分研究受到小样本量、非标准化结果评估、随访时间的长短、使用不同的药物和不同的治疗方案的限制，造成临床研究之间存在显著差异，但大多数对VEGFA多态性的药物遗传学研究已经展示出了极大的研究价值。抗VEGF途径相关的SNP能做为湿性ARMD抗VEGF治疗反应的预测因子。除了最佳矫正视力外，光学相干断层扫描测定的中央视网膜厚度也可以用于评估治疗效果。同时也需要我们继续在更大的队列中确认这些结果，重点判断不同多态性对治疗的预测价值。

2 补体因子H基因

补体因子H(CFH)基因位于染色体1q32上，编码的CFH是一种可溶性糖蛋白，通过血液系统循环至需要补体防御反应的组织[12]。补体系统有清除免疫复合物、炎症产物和凋亡细胞的作用。当补体系统中C3转化酶被过度激活，C3向C3a和C3b转化增多，在RPE-脉络膜界面形成膜攻击复合物(membrane attack complex,MAC)，导致细胞外液快速流入细胞内造成细胞裂解死亡，从而损害Bruch膜的完整性。CFH作为补体途径的负调节剂，能够阻止C3转化酶的形成，并且使C3b失活至iC3b，防止形成MAC，对发展中的ARMD有保护作用[13]。因此，CFH基因多态性引起的补体途径的失调可以增加发生ARMD的风险。

在CFH基因的众多变体中，多态性Y402H是最突出的遗传风险因素。在这种高风险变体中，酪氨酸残基在402位氨基酸位置被组氨酸取代，限制了CFH的调节功能[14]。多项研究的结果表明CFH中的SNPY402H可能影响对治疗的反应。在一个包含139例湿性ARMD患者的土耳其人群中，研究者发现CFHY402HCC基因型视力预后较差，而TT基因型与患者良好的治疗反应相关[15]。高加索人群中的94例湿性ARMD患者接受标准雷珠单抗治疗，结果分析也显示CFH风险等位基因CC与较差的视觉效果相关。同时他们发现了ARMD遗传和非遗传因素之间的累积效应，CFHCC等位基因和吸烟史阳性的患者视力下降，而CFH风险等位基因与吸烟史和高血压病患者联合，视力下降更显著[16]。随后，一项纳入14项相关研究，共包括2963例湿性ARMD患者的荟萃分析得出了相同的结论，携带Y402HTT基因型的个体比携带CC基因型的个体更有可能获得好的视力[17]。Mohamad等[18]以马来西亚患者作为研究人群，发现CC基因型患者治疗后的最佳矫正视力明显更差，中央视网膜厚度也有增加。在Chen等[19]的荟萃分析中，他们发现具有CC基因型的患者与湿性ARMD的抗VEGF治疗反应降低相关，CFHY402H更可能是高加索人群反应的预测因子，可能与高加索人群中CFHY402HC等位基因的频率较高有关。

基于目前的研究，我们发现，携带Y402HCC基因型的患者对抗VEGF治疗的反应降低，CFHY402H在湿性ARMD治疗反应中具有预测作用。同时，ARMD的发病机制是多因素的，遗传、环境因素之间可能存在累积效应，CFHY402H似乎在不同人种湿性ARMD患者中对抗VEGF治疗的反应有差异，但是因为对东亚人种的研究较少，难以正确地评估风险等位基因对治疗的影响。因此未来应进一步扩大样本量并扩展研究人群，积极探索多种风险因素的相互作用，了解这种潜在的药物遗传学效应，为药物遗传学的研究提供更有利的证据，为临床决策和治疗选择提供有力的依据。

3 年龄相关性黄斑病变易感因子2基因和高温需求蛋白A-1基因

遗传学研究在染色体10q26上发现了两个ARMD易感基因座：年龄相关性黄斑病变易感因子2(ARMS2)和高温需求蛋白A-1(HTRA1)。ARMS2主要存在于视网膜组织中，特别是在感光细胞的线粒体中。光感受器暴露于高水平的光和氧中，受到氧化损伤，导致线粒体编码基因突变和基因组编码的线粒体功能突变[16]。在视网膜色素上皮及玻璃疣中研究人员发现了HTRA1基因编码的丝氨酸蛋白酶高度表达，HTRA1的过表达可能会改变Bruch膜的完整性并加速CNV的发展[11]。因此ARMS2SNPrs10490924和HTRA1SNPrs11200638也被确定为湿性ARMD中CNV生长的主要遗传因子。这两个ARMD风险等位基因实际上赋予ARMD相同的风险，其发挥的效应很难区分，因此研究中常常将他们放在一起分析。

一项澳大利亚的研究证明了这两种SNP纯合子风险等位基因与玻璃体内抗VEGF注射治疗效果之间的强烈遗传关联，ARMS2rs10490924 纯合子GG基因型与HTRA1rs11200638纯合子AA基因型患者可能会获得较差的视力[20]。John等发现携带ARMS2rs10490924的纯合子TT基因型的患者抗VEGF治疗效果不佳，中央网膜厚度没有明显的变化[21]。Yamashiro等虽然没有发现ARMS2/HTRA1多态性与治疗结果相关，但他们发现rs10490924可用于预测患者在用雷珠单抗进行初始治疗后是否需要额外治疗,当患者在rs10490924中具有一个G等位基因时，预计额外治疗的必要性降低至63%。T风险等位基因的纯合子需要在48mo的随访中进行更多的再次治疗[22-23]。Park等[10]筛选394例未接受过治疗的韩国患者进行前瞻性研究，发现ARMS2rs10490924和HTRA1rs11200638两者的次要等位基因纯合子GG基因型在第12mo与其他基因型相比中央黄斑厚度明显降低。最近的一项荟萃分析显示HTRA1基因的SNPrs11200638与湿性ARMD的抗VEGF治疗的反应之间没有关联，基于人种的亚组分析也没有发现统计学上的药物遗传学关联[24]。

我们可以发现，对于这两种基因，药物遗传学的研究目前还比较少，虽然ARMS2和HTRA1可能预测ARMD的发展，但还缺乏足够的能力来预测对抗VEGF药物视觉效果的影响，需要更多的研究来进一步证明。由于我们进行的实验大多是小样本回顾性分析，因此精心设计高质量大样本的前瞻性干预研究是我们得出准确结果的必要前提。鉴于这两种SNP可能对疾病所需注射次数的影响，判断患者基因型，以尽可能少的注射次数或更强化的治疗方案，为患者实现最佳视觉结果，这一发现可能对抗VEGF疗法的优化产生重大意义。

4 结语

一个人的基因组成不仅对ARMD的发生和发展产生影响，而且还可以决定对ARMD治疗的反应程度，每位患者的基因构成对抗VEGF的治疗反应起着重要作用。ARMD药物遗传学研究目前还面临的关键的问题是各个群体的反应并不一致，缺乏对治疗反应良好和不良的统一定义，没有单一的SNP有足够的能力来预测治疗结果。尽管如此，通过研究抗VEGF药物治疗对不同基因型患者的反应，临床医生可以为患者提供更有针对性、个性化的治疗方案，并可以避免患者接受不必要的治疗。同时也促进了很多ARMD新疗法的研究，如基因治疗和干细胞治疗。几种SNP同时存在时，对抗VEGF治疗的反应的可能是一个新的研究方向。总而言之，药物遗传学主要研究了基因多态性与湿性ARMD患者抗VEGF疗效的相关性，有利于眼底病专家评估湿性ARMD患者的治疗需求，预测患者的功能预后，提高ARMD个性化医疗的准确性，预测复发风险，为湿性ARMD患者设计更合适的后续治疗策略，并能准确地识别那些反应好的患者，改进临床治疗方案，作出准确的临床决策，避免不良反应的发生，成为真正实现精准医疗的指导工具。