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生物学医学数据库系统开发与集成服务
案例:CYP450基因检测用药查询系统

 案例:CYP450基因检测用药查询系统

 

 1)  关于CYP450

Cytochrome P450是一类以还原态与CO结合后用分光光度法测得在450nm处具有最高吸收峰的含血红素的单链蛋白质,是血红蛋白酶超级家族,简称CYP450P-450。该蛋白酶位于细胞内质网膜上。

CYP家族参与代谢的药物约占市场上销售药物的80%以上,可见一旦这些酶的功能变化,那么对药物代谢的影响十分明显,进而对药物的疗效和毒性产生一定的影响。

在药物不良反应(adverse drug reactionADR)研究中,大约48%所选用的药物是由P450代谢的,并且在ADR报道中只有20%药物是由非多态性酶代谢的,P450的多态形式与大量的ADR密切相关。

P450的遗传多态性导致不同个体对同一药物产生不同药物应答,CYP1A1CYP1A2CYP2E1CYP3A4、基因序列相对保守,没有重要的功能性遗传多态性,主要在药物和前致癌代谢过程中发挥发展用。CYP2A6CYP2B6CYP2C9CYP2C19CYP2D6具有明显的遗传多态性,在药物代谢过程中发挥重要作用。CYP450遗传多态性可能引起CYP450酶缺失,表达量降低或增高,底物特异性改变等,从而引起药物代谢动力学的改变。

根据CYP450基因多态性,将用药人群分为四种代谢表型,弱代谢型(PM),中等代谢型(IM),强代谢型(EM),超强代谢型(UM)。慢代谢者对药物代谢速率过慢,导致药物血药浓度过高,引起药物不良反应。快代谢者对药物的代谢速率过快,导致药物治疗效果差。CYP450遗传多态性是造成药物疗效和毒副作用存在个体差异的重要原因,这些基因型和表型在人群中的差异直接或间接地影响了临床药物的治疗效果。

200764日中国国家卫生部发布《医疗机构临床检测项目目录》公告(文号:卫医发(2007180号),正式将P450家族代谢酶基因突变检测列入检验项目目录,支持开展基于基因分型的个人合理用药

 

 

P450_1.jpg

 

CYP450基因型检测属于个性化诊疗的范畴,通过CYP450基因型检测可以获知待检人的药物代谢表型,从而降低甚至消除患者对药物的不良反应。

北京市计算中心针对个体CYP450多态性导致的药物代谢表型差异,建立了CYP450相关药物代谢检测系统。该系统服务于医疗机构,旨在为医生和病人提供理论的个性化用药建议。

2)  CYP450个性化诊疗相关药物代谢检测系统模型设计

建立数据库之前要完善数据库系统相关应用功能设计。CYP450相关药物代谢检测系统包含前台功能页面和后台管理页面。

前台功能页面要充分考虑到用户的使用习惯,完善用户使用功能。主要考虑用户提交待检内容,阅读结果报告,查询检索历史等方面。

后台由系统管理员使用,管理员可以添加、删除用户,保障用户数据安全。维护更新数据库。

 

 

 

 

 

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数据库系统结构示意图

 

3)  CYP450数据库概念模型与逻辑模型设计

根据CYP450亚家族的等位基因型和药物代谢表型的关系设计数据库概念模型。

 

P450_3.jpg

CYP450数据库关系图

数据库选用MySQL作为管理系统,开源易于开发的特点是选择MySQL的最佳理由。

CYP450家族基因型决定了药物代谢的表型,不同的CYP450家族作用于不同的药物,不同的基因型又决定了药物的代谢速率表型。因此,CYP450家族信息,药物信息,基因型和表型之前的关系决定整个数据库的逻辑结构设计。

 

4)  CYP450数据库物理结构架设计

数据库平台开发应用Linux+Apache+Mysql+Python组合,性能可以完全达到要求。Linux系统采用Red Hat Enterprise Linux Server release 5.4Apache作为世界使用排名第一的Web服务器软件,它可以运行在几乎所有广泛使用的计算机平台上,由于其跨平台和安全性被广泛使用,是最流行的Web服务器端软件之一;MySQL的体积小、速度快、开源特点决定了他是数据库管理系统的首选;python这一年轻的语言语法简捷而清晰,并且具有丰富和强大的开发框架。python适合快速开发,可维护性较强,MySQL数据库可以很好的链接。

 

5)  CYP450数据库实施与运行维护

这一过程主要涉及:数据库数据的导入;在线检测系统代码的编写;网站的运行调试。

CYP450为使用者提供友好的使用接口,使用者可以便捷的查询获得基因型与药物代谢表型报告,为患者提供合理的用药建议,避免患者发生药物不良反应。用户只需要通过浏览器就可以使用本数据库。在运行的过程中,数据库中的数据会持续更新,丰富CYP450检测位点信息。

 

 

 

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