药物基因组学背景

影响患者对药物反应的因素有很多,包括患者本身的内在因素如年龄、性别、种族及民族、遗传、疾病状态和 器官功能,还有其它生理变化,包括怀孕、哺乳,以及外源性因素如吸烟和饮食。药物在体内代谢、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,进而导致疾病表现和药 物反应的多样性,这一观念已得到广泛认可,并经研究证实。

对于一些遗传因素影响研究比较明确的药物,在治疗上可以根据基因信息的指导进行给药,避免其毒性并使治 疗效果达到最优化。此外,对于药物反应个体化差异的遗传机制的研究,有助于降低新药研发中不可预期毒性 的风险,明确特定病人的疗效预期,淘汰疗效不佳、易出现严重不良反应的新药。这些药物基因组学涉及的主 要内容,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。越来越多的经美国FDA批准的药品说明书中都提供了药物基因组学方面的信息,各国也都出台了基于药物基因组学知识指导的操作规范。药物基因组学作为精准医疗的重要部分,被包括中国在内的各国精准医疗计划所大力推动。

药物基因组学相关的基因多态性

药物基因组学涉及的基因多态性,首先明确基因多态性的类型和多态性所影响到的蛋白,包括但不只局限于酶、转运体和受体。多态性的功能影响可以是蛋白活性的增加,也可能是蛋白活性的降低或者根本没有影响。第二,要考虑人种的差异性,比如,某些CYP2C19的SNP在亚洲人和白人中的发生频率要高一些。第三,分析基因多态性和药物之间的关系。多态性可以影响到药物的剂量、效能、毒性、药动学或药效学。第四,分析基因多态性和疾病之间的关系。多态性可以影响疾病的状态,预后和易感性。


Thermo Fisher提供的药物基因组学解决方案

随着药物基因组学知识的不断积累,以及分子检测技术的不断发展,多位点/多药物的个体化用药检测正在被行业所接受。一次检测就可以获得常用药物或一类药物(如心血管、免疫抑制)的药物代谢酶及作用靶点基因的遗传信息,对药物剂量、药物种类选择及药物间相互作用等个体化用药方案的制定产生决定性影响。

1. 基于定量PCR(qPCR)的药物基因组学解决方案

作为市场上使用最广泛的方法之一,qPCR以其操作简单、仪器选择性宽等特点占有很大市场份额。Thermo Fisher提供了从基础型qPCR仪到高通量快速qPCR一系列平台选择。

解决方案一:QuantStudio 12K Flex实时荧光定量PCR系统 + 商品化OpenArray PGx Panel

对于大量样本检测,对时间、成本及准确性又有极高要求的客户,配合OpenArray技术的QuantStudio 12K Flex 实时荧光定量PCR系统无疑是最好的选择。OpenArray技术是一种应用范围极广的纳升微流体技术平台,可用于超小提及液相反应,其优点包括:

  1. 较低的试剂成本;
  2. 更可靠的数据质量和液相PCR反应性能;
  3. 快速的处理;
  4. 灵活方便的“样本/检测位点数”设计。

结合OpenArray技术,Thermo Fisher推出了两款商品化的药物基因组学检测Panel(TaqMan OpenArray™ PGxExpress Panel和TaqMan OpenArray PGx Panel),以满足客户快速开展药物基因组学研究的需要。

OpenArray技术结合的QuantStudio 12K Flex实时荧光定量PCR系统,作为一款全能平台,为药物基因组学研究及检测带来极大的便利和精准的结果。

解决方案三:常规qPCR平台 + 客户定制Assay/Panel

如果实验室已有常规荧光定量PCR设备,可以按照需求订购以上TaqMan DME Assay、SNP Genotyping Assay及Copy Number Assay,进行药物基因组学靶点的检测,操作与其他定量PCR检测一样简单。

TaqMan DME Assay提供以下供应方式,便于客户定制个性化的Assay组合:单管、96孔板、384孔板、384孔TaqMan ArrayCard、OpenArray芯片。

TaqMan SNP Genotyping Assay及Copy Number Assay提供以下供应方式,便于定制Assay组合:单管、96孔板、384孔板。

解决方案一:QuantStudio 12K Flex实时荧光定量PCR系统 + 商品化OpenArray PGx Panel

对于大量样本检测,对时间、成本及准确性又有极高要求的客户,配合OpenArray技术的QuantStudio 12K Flex 实时荧光定量PCR系统无疑是最好的选择。OpenArray技术是一种应用范围极广的纳升微流体技术平台,可用于超小提及液相反应,其优点包括:

  1. 较低的试剂成本;
  2. 更可靠的数据质量和液相PCR反应性能;
  3. 快速的处理;
  4. 灵活方便的“样本/检测位点数”设计。

结合OpenArray技术,Thermo Fisher推出了两款商品化的药物基因组学检测Panel(TaqMan OpenArray™ PGxExpress Panel和TaqMan OpenArray PGx Panel),以满足客户快速开展药物基因组学研究的需要。

OpenArray技术结合的QuantStudio 12K Flex实时荧光定量PCR系统,作为一款全能平台,为药物基因组学研究及检测带来极大的便利和精准的结果。

解决方案三:常规qPCR平台 + 客户定制Assay/Panel

如果实验室已有常规荧光定量PCR设备,可以按照需求订购以上TaqMan DME Assay、SNP Genotyping Assay及Copy Number Assay,进行药物基因组学靶点的检测,操作与其他定量PCR检测一样简单。

TaqMan DME Assay提供以下供应方式,便于客户定制个性化的Assay组合:单管、96孔板、384孔板、384孔TaqMan ArrayCard、OpenArray芯片。

TaqMan SNP Genotyping Assay及Copy Number Assay提供以下供应方式,便于定制Assay组合:单管、96孔板、384孔板。

2. 基于毛细管电泳的药物基因组解决方案

毛细管电泳(CE)是分子检测的金标准。ABI基因分析仪是一个多功能、开放的毛细管电泳平台,基于这个平台,可以开展测序、片段分析、SNP研究及相对定量等研究。

对于药物基因组研究,研究者可以利用“PCR+测序”的方法,针对目的区域设计引物并进行PCR扩增,之后对目的区域进行测序得到结果;也可以利用类似“SNaPshot™”的片段分析方法,针对目的位点设计不同的延伸引物,对目的区域进行多重扩增,之后进行片段分析得到SNP位点信息。

以上两种方法,客户可以根据研究目的自行设计引物,利用通用试剂进行检测;也可以利用第三方试剂开展检测。


3. 基于芯片的药物基因组解决方案

生物芯片作为高通量检测技术的代表,以其高通量、操作简单及其成本优势成为多靶点检测的重要技术选择之一。Affymetrix基于药物基因组学应用提供了药物代谢酶和转运蛋白解决方案,——DMET Plus(Drug Metabolizing Enzymes and Transporters)

DMET Plus解决方案

  • 实验——分子倒置探针(MIP)精确扩增目的DNA
  • 芯片——等位基因特异的寡核苷酸芯片在GeneChip@ Scanner 3000或GeneChip@ Scanner 3000Dx v.2上提供了单色读数,并被广泛安装使用。
  • 分析软件——DMET Console软件既提供了用户自定义报告的灵活性,也支持大部分临床相关基因的最全面
    转化,将基因型数据转化成星号等位基因分类和预测的代谢型状态


4. 基于高通量测序(NGS)的药物基因组解决方案

通过简单易用的Ion半导体测序解决方案,药物基因组学研究者可以实现先进且功能强大的NGS应用。实验室可以利用NGS实现经济实惠、准确且常规的ADME基因的DNA测序,对可能影响药物和化合物吸收、分布、代谢和排泄(ADME)的遗传变异进行基因分型和筛选。基于Ion测序技术的多种平台系统提供了从靶点选择到变异体报告的全套解决方案,能够在一天内完成从DNA样本到报告的全部流程

• 商品化的药物基因组检测Panel (Ion AmpliSeq Pharmacogenomics Research Panel)
商品化的药物基因组检测Panel,单次检测40个DME assay,包含SNP,CNV以及InDel(下表)。仅需10ng起始DNA,单次测序可同时检测多达96个样本。

• 客户自行设计的药物基因组学Panel
客户也可以利用Ion AmpliSeq定制针对药物基因组学目的基因的DNA检测。

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