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1、金域分子病理,基因检测指导个体化用药,个性化医学,Human Genome Project in 2003Finishing the euchromatic sequence of the human genome.Nature 2004;431(7011):931-945.Phase I HapMap project in 2005A haplotype map of the human genome.Nature 2005:437(7063):1299-1320Encyclopedia of DNA Elements project in 2007Identification and an
2、alysis of functional elements in 1%of the human genome by the ENCODE pilot project.Nature 2007;447(7146):799-8161000 Genomes Project in 2008DNA sequences.A plan to capture human diversity in 1000 genomes.Science 2008;319(5863):395,Source:U.S.DOE(),Human Genome Project Information,个体化医学,static,dynami
3、c,技术平台,风险评估,诊断,预后,治疗,监测,个体化用药个体化医学的先行领域,药物基因组学遗传药理学,药物基因组学,从基因组出发，研究药物与基因组结构之间的关系，指导临床用药，达到个体化治疗目标。,药物基因组,个体化用药,以FDA批准药物说明书中遗传变异检测指南为准。1类检测(要求检测）：EGFR、Her/neu表达；Ph+染色体阳性反应等 2类检测(推荐检测）：TPMT、UGT1A1、CYP2C9、VKORC1变异等 3类检测（有报告）：c-KIT、PML/RARa表达；CYP2C19突变、CYP2D6、NAT突变等 120个基因检测,Cellular Signals and Their
4、Pathway,靶向药物基因检测,抗癌靶向用药严格的定义（政府监管）：药物使用说明书标明用药前或用药同时必须进行相关诊断检测以确定病人是否合格用药。,浸润性乳腺癌的HER-2基因检测,HER-2是一种原癌基因,该基因编码一种跨膜糖蛋白HER-2,参与调控细胞的生长、增殖及分化，是公认的重要肿瘤分子标志之一，大约18%-20%的乳腺癌中有HER2基因的扩增。因此现在被广泛用于乳腺癌的预后评价和指导治疗。Herceptin（贺赛汀）是一种针对HER-2/neu原癌基因产物的人/鼠嵌合单抗，能特异地作用于HER-2受体过度表达的乳腺癌细胞。,Herceptin的可能作用机制,ASCO/CAP HER
5、-2检测指南,842例标本检测结果,Sauter G.et al J Clin Oncol 27(8):1323-1333 2009,HER2检测的结论及建议,IHC法检测HER2基因引起的Her2蛋白水平异常 组织蛋白受到太多因素的影响而不能保持恒定（组织固定、切片保存、抗原修复与暴露、抗体种类与批次、效价、试验程序、质量控制、判读标准）FISH法检测的是DNA基因，组织DNA状态 基本不受上述因素的影响而能保持恒定（成功率在44个国家的实验室均达到98%以上）IHC检测法在准确性、可重复性、严谨性上均不及FISH法,临床背景,PIK3CA一个细胞原癌基因；定位于人类3q26.3上；含20个
6、外显子；编码型PI3K的P110催化亚基。,临床背景,PI3Ks,脂类激酶家族,三型：、和型,型PI3K,P110催化亚基,P85调节亚基,异源二聚体,PIK3CA基因突变可引起乳腺癌患者对HER2靶向药物Herceptin的治疗耐药，从而导致疗效欠佳。PIK3CA基因突变检测可为结直肠癌及乳腺癌患者的预后评估或合理用药提供参考依据。,临床意义,Berns K,et al.Cancer Cell.2007;12:395-402.,K-ras基因检测与结直肠癌治疗,Cetuxamab(西妥昔单抗)抑制酪氨酸激酶活性和其后的肿瘤生长2004年获得FDA审批资格治疗结直肠癌Panitumumab（帕
7、尼单抗）靶向作用于表皮生长因子受体（EGFR）2005年7月获得FDA快速通道审批资格治疗结直肠癌,K-ras基因检测与结直肠癌治疗,K-ras基因检测与结直肠癌治疗,K-ras基因野生型患者才能从这类药物治疗中获益。90%K-ras mutations are codon 12,13(6:1),Livre A,Bachet J-B,Boige V,et al.J ClinOncol.2008;26:374-379.Eberhard DA,Johnson BE,Amler LC,et al.JClin Oncol.2005;25:5900-5909.,K-ras基因检测与结直肠癌治疗,2009
8、年7月FDA批准了对西妥昔单抗和帕尼单抗说明书标签的修改：1、使用妥昔单抗和帕尼单抗前必须进行K-ras基因codon12和codon13突变检测。2、K-ras基因突变的转移性结直肠癌患者不推荐使用妥昔单抗和帕尼单抗进行治疗。,K-ras基因检测与结直肠癌治疗,K-ras基因检测与结直肠癌治疗,Langreth,R.(2008),Imclones Gene Test Battle,F,16May,K-ras基因突变检测,Erbitux,Erbitux,治疗成功,其它治疗方式,临床意义,结直肠癌：,预测预后,指导临床用药,结肠癌：PIK3CA(+)预后不良,直肠癌：PIK3CA(+)局部复发,
9、PIK3CA突变对Cetuximab和Panitumumab的治疗耐药。,Ogino S,et al.J Clin Oncol.2009;27:1477-1484.He Y,et al.Clin Cancer Res.2009;15:6956-6962.Sartore-Bianchi A,et al.Cancer Res.2009;69:1851-1857.,KIT、PDGFRA基因与GIST治疗,间质性肿瘤；主要发生于胃肠道；占所有胃肠道肿瘤的1%80%为胃肠道肉瘤；绝大数（95%）显示CD117（c-KIT）阳性；多发于中年人，男性发病率略高于女性。GIST中恶性10%-30%，潜在恶性占
10、70%-90%,MiettinenM et al.Arch PatholLab Med.2006;130:1466-1478.,GIST治疗,GIST治疗的靶向药物,第一代药物：,Imatinib(Gleevec),二代药物,KIT、PDGFRA基因与GIST治疗,KIT、PDGFRA基因的突变是GIST发生的中心事件。KIT:80%-85%1PDGFRA:7%2 Wild type(no detectable mutation):10%-15%1KIT、PDGFRA基因突变导致酪氨酸激酶的活化，是GIST发生的关键步骤。1.Corless CL et al.J Clin Oncol.2004
11、;22:3813-3825.2.Heinrich MC et al.Science.2003;299:708-710,KIT、PDGFRA基因与GIST治疗,KIT、PDGFRA基因突变检测意义,1.辅助CD117阴性GIST的诊断2.指导临床用药，如Imatinib(Gleevec)。不同位置，不同类型的基因突变对靶向治疗药物的反应不同3.预测预后,基因突变与靶向药物疗效,肺癌的分类,NSCLC:非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer)；SCLC:小细胞肺癌(small cell lung cancer)；其它：转移癌、恶性间皮瘤等,非小细胞肺癌的治疗,肺癌的分类
12、,NSCLC的靶向药物治疗,EGFR基因突变与非小细胞肺癌治疗,用于治疗时 90%患者没有改善10%患者具有疗效有突变 54%better response rateExon19 缺失69%increased response rate点突变43%increased response rate,主要发生于酪氨酸激酶区exons 18-21,NSCLC的靶向药物治疗,EGFR基因突变与非小细胞肺癌治疗,ABL激酶区突变检测,慢性粒细胞白血病（CML）是一种起源于造血干细胞的克隆性恶性疾病。格列卫是目前较常使用于具有bcr-ABL融合基因的CML治疗的靶向药物。ABL激酶区突变与抗药相关,ABL激
13、酶区突变检测,P-loop,Imatinib,C.Sawyers and others,ABL激酶区突变检测,ABL,P,aa510,250,252,253,255,355,351,387,317,396,379,315,359,244,2,4,4,13,26,20,4,16,2,2,1,1,5,A,C,T315I mutation resistant to current second generation Imatinib(Gleevec)inhibitors,BCR,aa30,ABL激酶区突变位点,SNPs 改变临床结果SNPs改变药物反应SNPs 改变药代动力学SNPs体外试验改变活性
14、非保守氨基酸改变外显子的非同义SNPs外显子SNPs(120,000,平均每基因4个外显子SNPs)全部SNPs,主要的药物代谢酶 Evans WE.et al(1999).,UGT1A1A检测与伊立替康TMPT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP 2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类,UGT1A1基因检测与伊立替康,伊立替康（Irinotecan，CPT-11），也叫开普拓对提高结直肠癌根治术后的长期生存率具有重要意义，同时也对肺癌、脑癌和乳腺癌等癌症都具有有效的抗癌活性是最普遍的化疗处方药物之一。,Irinoteca
15、n,SN-38,(羧酸)酯酶,UGT1A1,SN-38G,SN-38G,UGT1A6,UGT1A9,UGT1A1基因检测与伊立替康,Based on data from Innocenti et al(2004),UGT1A1基因检测与伊立替康,All Patients with Same Diagnosis(10%risk),UGT1A1基因检测与伊立替康,UGT1A1A检测与伊立替康TPMT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP 2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类,嘌呤类抗癌药物：主要有6-巯基嘌呤(6-MP)、6-
16、硫鸟嘌呤（6-TG）及硫唑嘌呤(AZA)常用于治疗血液系统恶性肿瘤、自身免疫性疾病以及器官移植术后的排斥反应在临床上是引起骨髓抑制等毒副作用的主要原因，不良反应发生率约为15%28%，其中约10%的不良反应与TPMT活性相关。,TPMT,TPMT,AdoMet,AdoHcy,6-Mercaptopurine,6-Methylmercaptopurine,TPMT,巯嘌呤甲基转移酶（TPMT）是一种特异性催化杂环类和芳香类化合物的巯基甲基化反应的细胞内酶，对临床常用的巯嘌呤类药物的代谢过程和疗效发挥起关键作用。TPMT突变会导致酶活性降低，使用病人在用药过程中产生严重毒性，严重时会危及生命。,T
17、PMT,TPMT,TPMTH/TPMTH（90%）,TPMTL/TPMTH（10%）,TPMTL/TPMTL（0.3%）,Eichelbaum M,Ingelman-Sundberg M,Evans WE.Annu Rev Med.2006.57:119-137.,TPMT,UGT1A1A检测与伊立替康TMPT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP 2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类,5-氟尿嘧啶（5-FU）广泛用于结直肠癌、胃癌、乳腺癌等实体肿瘤的化疗，有很强的毒副作用。,DPYD检测与5-FU类药物,FdUMP:5-
18、氟尿嘧啶脱氧核苷5-单磷酸盐 FdUrd:5-氟尿嘧啶脱氧核苷 MS:蛋氨酸合酶 MTHFR:亚甲基四氢叶酸还原酶 THF:四氢叶酸 TK:胸腺嘧啶脱氧核苷激酶 TP:胸腺啶磷酸化酶 TYMS(TS):胸苷酸合成酶,5,10-CH2-THF:5,10-亚甲基四氢叶酸 5-CH3-THF:5-甲基四氢叶酸 5-FU:5-氟尿嘧啶 DHF:二氢叶酸;DHFR:二氢叶酸还原酶 DHFU:二氢氟尿嘧啶 DPYD:二氢嘧啶脱氢酶 dTMP:脱氧胸苷5-单磷酸盐 dUMP:脱氧尿苷5-单磷酸盐,85%,15%,DPYD检测与5-FU类药物,二氢嘧啶脱氢酶(DPYD)是5-FU分解代谢的起始酶和限速酶，其活
19、性的高低决定5-FU体内代谢快慢和毒性大小，是影响5-FU化疗疗效及不良反应的主要因素之一。,DPYD 多态性已发现大约40个能引起DPD活性降低或者缺失的多态性。主要多态性有以下3个：IVS14+1 GA,D949V,I560S全长测序是“金标准”,DPYD检测与5-FU类药物,DPYD gene variations are associated with a 7-fold(or up to a 60%)risk of severe toxicity.,Mol Cancer Ther 2006.5(11):289-291.Pharmacogenomics J 2001.1(1):65-70
20、.JCO.2008;26(13):2130-2137.,DPYD检测与5-FU类药物,MTHFR与5-FU类药物,亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）是叶酸代谢过程中的关键酶，可将还原型叶酸转变为5-甲四氢叶酸（5-MTHF），从而使FdUMP、TS与还原型叶酸组成的三元复合物减少，削弱5-FU的抗肿瘤作用,MTHFR基因最常见的是C677T。MTHFR在677位点发生CT改变，使酶活性显著降低。多态性使体内5，10-MTHF水平升高，增强5-FU的抗瘤作用。,MTHFR与5-FU类药物,MTHFR Gene Polymorphism and Response(79 patients),Jour
21、nal of Clinical Oncology,Vol 23,No 7(March 1),2005:pp.1365-1369,677位TT基因型携带者化疗有效率显著高于TC和CC基因型携带者,MTHFR与5-FU类药物,UGT1A1A检测与伊立替康TMPT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP 2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类,Mushiroda T,Ohnishi Y,Saito S,et el.J Hum Genet.2006;51(3):249-53.,Warfarin是最常用的口服抗凝血药。华法林几乎完全通过
22、肝脏代谢。华法林治疗时应该监测抗凝强度（INR=23，3出血并发症）INR=（PT/平均正常PT）ISI ISI为国际敏感指数，代表凝血活酶反应性INR系统在华法林治疗的初期缺乏可靠性（INR是规律的抗凝治疗6周后根据ISI计算所得出）。,CYP 2C9、VKORC1检测与华法林,Gage B.Nov 14 2005 FDA Clin Pharm Advisor Committe,肝酶体系的20%CYP2C9*2：10%CYP2C9*3：8%,Anderson T,Flockhart DA,Goldstein DB,et el.Clin Pharmcol Thera.2005 Dec;78(6
23、):559-81.,CYP2C9,CYP 2C9、VKORC1检测与华法林,Warfarin(R)-&(S)-enantiomers),CYP2C9*1 3 daysCYP2C9*2(12%activity)6 daysCYP2C9*3(5%activity)12 daysFuruya,et al.Pharmacogenetics(1995)5:389-392Steward,et al.Pharmacogenetics(1997)7:361-367Linder MW Ph.D.DABCC,Manage the“Over-steer”in warfarin dose titration.,CYP
24、 2C9、VKORC1检测与华法林,CYP 2C9、VKORC1检测与华法林,VKORC1:维生素K环氧化物还原酶复合体亚单位1，在维生素K由氧化型转变为还原型的过程中起重要作用。,VKORC1已发现约10个多态性位点：Haplotype A(-1639GA,1173CT):lower maintenance dose Haplotype B(9041GA):higher maintenance doseVKORC1 A/A:2.7 0.2 mg/dVKORC1 A/B:4.9 0.2 mg/dVKORC1 B/B:6.2 0.3 mg/dMean maintenance dose:5.1 0
25、.2 mg/d,Rieder MJ,Reiner AP,Gage BF,et el.N Eng J Med 2005;352:2285-93.Schalekamp T,Brasse BP,Roijers JF,et el.Clin Pharmacol Ther.2006 Jul;80(1):7-12.Herman D,Peternel p,Stegnar M,et el.Thromb Haemost 2006;95:782-7.Sconce EA,Khan TI,Wynne HA,et el.Blood Oct 2005;106(7):2329-33 Gage BF,MD,MSc.,CYP 2
26、C9、VKORC1检测与华法林,CYP 2C9、VKORC1检测与华法林,Linder MW Ph.D.DABCC,Manage the“Over-steer”in warfarin dose titration.,CYP 2C9、VKORC1检测与华法林,CYP 2C9、VKORC1检测与华法林,http:/,5 mg/d，3天 检测2C9和VKORC1，并计算维持剂量和清除率。第四天开始按新剂量用药按期监测INR，如 3、6、12。,Linder MW Ph.D.DABCC,Manage the“Over-steer”in warfarin dose titration.,CYP 2C9、
27、VKORC1检测与华法林剂量指南,UGT1A1A检测与伊立替康TMPT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP 2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类,自从1967 年顺铂的抗癌活性被发现以来，铂类抗癌药物的研究和应用得到了迅速的发展。铂类药物已成为癌症化疗中不可缺少的药物。在过去的40多年里,有几千个新的铂系列化合物参与了筛选，其中有7个化合物获得批准进入市场。,GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类,GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类,顺铂（第一代）,卡铂（第二代）,奥沙利铂（第三代）,1986年上市,1996年上
28、市,1978年上市,GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类,与DNA反应形成铂链加合物（铂原子嵌合于DNA内部两个相邻的鸟嘌呤或鸟嘌呤与腺嘌呤之间，并使其断裂，从而阻断其复制和转录），产生细胞毒作用和抗肿瘤活性。与顺铂相比，奥沙利铂更有效力，较少的加合物产生同样的细胞毒作用，导致DNA死亡。,GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类,GSTP1GSTM1,ERCC1、XRCC1,损伤DNA 阻断复制,GSTP1 Ile105ValGSTM1*0,ERCC1 C118TXRCC1 Arg399Gln,异亮氨酸Ile 缬氨酸Val精氨酸Arg 谷氨酰胺Gln,GST、XRCC1、ERCC1检测与
29、铂类,GSTP1、GSTM1（谷胱甘肽转移酶P1）是GSTs家族的主要成员,。GSTP1、GSTM1与一些致癌剂的体内代谢有关,参与机体解毒，还与肿瘤细胞耐药密切相关。基因突变可导致酶活性丧失或降低，从而增强机体对某些毒物或致癌物的敏感性，同时也会使机体对某些肿瘤化疗药物的解毒性下降，疗效增强，,GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类,核苷酸切除修复（NER）和碱基切除修复（BER）是人体内两种极为重要的DNA修复途径。XRCC1和ERCC1基因分别在NER和BER途径中发挥重要作用。,GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类,XRCC1 Arg399Gln和ERCC1中Asn118Asn多
30、态性影响到蛋白的表达水平，从而影响到肿瘤细胞对铂类化疗药物的敏感性。XRCC1基因中399位GG基因型患者采用铂类药物的疗效更佳ERCC1基因中118位密码子CC基因型对铂类药物化疗反应性较好,GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类,GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类,UGT1A1A检测与伊立替康TMPT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP 2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类,载脂蛋白E(Apolipoprotein E，ApoE)基因位于人类第19号染色体长臂，编码基因全长约3.6kb，由四个外显子组成。Ap
31、oE基因分型又可分为e2/e2、e3/e3、e4/e4三个纯合子以及e2/e3、e2/e4、e4/e4三个杂合子，以e3/e3最常见，e2/e2最为罕见。,APOE检测与他汀类,ApoE与CVD携有e4的人属于动脉粥样硬化、心脏病以及中风的高风险群。携有e2的与家族性第三型高脂蛋白血症有高度相关性。携有e3的人属于正常代谢型。,APOE基因分型,ApoE与阿兹海默症 携有e4的人属于高风险群。,ApoE与CVD胆固醇和甘油三酯升高的患者，通常考虑选择他汀类药物治疗，但携带e4 的个体对他汀类药物的相应的降脂效果比携带e2的个体差。,APOE检测与他汀类,指导他汀类药物临床用药。评估心血管疾病和阿兹海默症风险。,APOE检测与他汀类,有效者,改用其它治疗,最佳治疗效果(高效、低毒),易发生毒性降低剂量或改用它药,以基因检测为基础的个体化用药,无效者,谢谢！,感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！,
