章復雜性疾病的分子診斷殷

第十二章

復雜基因疾病的分子診斷概述遺傳相關(guān)數(shù)據(jù)庫診斷策略腫瘤診斷其它疾病診斷內(nèi)容疾病遺傳物質(zhì)的變異（內(nèi)因）染色體異?；蛲蛔儐魏塑账岫鄳B(tài)和插入缺失多態(tài)拷貝數(shù)變異DNA修飾和核小體修飾等外界環(huán)境變化（外因）感染損傷環(huán)境情緒和情感教育和社會第一節(jié)概述分子診斷意義

確定個體易感性早期快速診斷分期分型、療效監(jiān)測、預后判斷等癌基因抑癌基因細胞增殖正調(diào)控負調(diào)控第二節(jié)腫瘤發(fā)生機理正負調(diào)控信號平衡的重要性細胞正常正調(diào)信號負調(diào)信號抑制增殖，促進分化、成熟、衰老和凋亡促進細胞生長、增殖,阻止分化細胞異常正調(diào)信號負調(diào)信號衰老退型性疾病等細胞異常正調(diào)信號負調(diào)信號腫瘤(癌基因和抑癌基因)表達的調(diào)控核小體重塑DNA甲基化組蛋白修飾基因丟失基因擴增基因重排轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)運與胞質(zhì)定位mRNA降解其它RNA影響翻譯翻譯后加工修飾蛋白質(zhì)降解等11真核生物基因表達的調(diào)控可發(fā)生在不同水平POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB轉(zhuǎn)錄起始復合物

POL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控

增強子（enhancer)調(diào)控性轉(zhuǎn)錄因子

DNA水平的調(diào)控16（一）染色體重塑（二）DNA甲基化（三）組蛋白修飾（四）基因丟失（五）基因擴增（六）基因重排染色體結(jié)構(gòu)及相關(guān)的修飾18（一）染色體重塑(chromatinremodeling）核小體組蛋白乙?；溉旧|(zhì)重塑復合物染色體重塑依賴ATP的染色質(zhì)重塑結(jié)構(gòu)基因5’端附近富含CG二聯(lián)核苷的區(qū)域稱為CpG島(CpGislands)。常分布于啟動子區(qū)域。（二）DNA甲基化CH3dCMPdmCMP(~mC~)(~C~)45TFDNA甲基化抑制轉(zhuǎn)錄----直接干擾24組蛋白帶正電荷，可與DNA上帶負電的磷酸結(jié)合，遮蔽DNA，妨礙轉(zhuǎn)錄。（三）組蛋白修飾一、乙?；?、甲基化…25（四）基因丟失（五）基因擴增（六）基因重排2.mRNA穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)小干擾RNA或miRNAlncRNA調(diào)控轉(zhuǎn)錄微小RNA(microRNA,miRNA)

對基因表達的調(diào)控lncRNA對翻譯的調(diào)節(jié)------Moran,NucleicAcidsResearch,2012,40(14):6391癌基因激活轉(zhuǎn)導點突變插入突變易位基因擴增甲基化程度改變一、腫瘤的發(fā)病機制（二）插入突變病毒基因插入細胞癌基因鄰近而激活癌基因。（一）轉(zhuǎn)導含病毒癌基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒感染動物，使之發(fā)生腫瘤。（三）染色體易位無活性的原癌基因移至強的啟動子或增強子附近而被活化。（四）原癌基因擴增基因擴增：細胞經(jīng)過一個細胞周期，DNA復制數(shù)多于一次。如人急性粒性白血病細胞株HL-60細胞中有C-myc大量擴增，在乳腺癌、結(jié)腸癌、胃癌等有C-myb擴增。（五）點突變正常膀胱上皮的H-ras與人膀胱癌細胞株的H-ras只是一個堿基不同：正常情況下為GGC，膀胱癌的為GTC。CpG島的甲基化會穩(wěn)定核小體之間的緊密結(jié)合而抑制基因的表達。（六）甲基化水平降低啟動子序列中的CpG島被甲基化以后，不能啟動轉(zhuǎn)錄腫瘤細胞總體甲基化水平低。而抑癌基因的甲基化水平可能高。第三節(jié)診斷標志物Biomarkers可反映生理狀況、病理過程、對藥物反映，并且可測定的指標化學、物理或分子分子標記：DNA序列、甲基化模式、異常轉(zhuǎn)錄、miRNA，蛋白質(zhì)或脂、糖等代謝物Biomarkers

分子標記采用“全基因組關(guān)聯(lián)研究”（GWAS）的方法，從來自2,098個大腸癌病例和5,749個對照的遺傳數(shù)據(jù)中，研究人員確定了64個與大腸癌相關(guān)的變異或“單核苷酸多態(tài)性”(SNPs)。隨后在另一組樣本中復現(xiàn)了這些研究結(jié)果，將疾病相關(guān)變異的數(shù)量縮小至4個。在這4個變異中有3個也與歐洲樣本的大腸癌風險相關(guān)?！斑@項研究結(jié)果與亞洲和歐洲種群均具有相關(guān)性。有趣的是，以往在歐洲裔群體中開展的研究并沒有發(fā)現(xiàn)這三個易感位點。直腸癌相關(guān)位點miRNA與腫瘤致癌miRNA、抑癌miRNA和背景依賴的miRNA。抑癌miRNA的丟失提高了靶向癌基因的表達；致癌miRNA的過表達抑制了靶向抑癌基因的表達。miRNA突變破壞了與靶基因結(jié)合能力，造成癌基因的激活和/或抑癌基因的抑制。許多腫瘤中，致癌miRNA（miR-155,miR-21,miR17到92）擴增，而抑癌miRNA(miR-146,miR-15和16）表達下調(diào)。腫瘤中常發(fā)現(xiàn)作用于表觀修飾酶EZH2和DNMT3的miR101和miR29的突變。一些miRNA突變，影響與癌基因表達相關(guān)miRNA啟動子區(qū)的蛋白質(zhì)或DNA修飾，從而引起腫瘤。lncRNA與腫瘤Qi&Du,ModernPathology(2013)26,155–165lncRNA與腫瘤Qi&Du,ModernPathology(2013)26,155–165肝癌相關(guān)lncRNAPlasmaH19levelsweresignificantlyhigherinpatientsthaninhealthycontrols.PlasmaH19levelsweresignificantlyreducedinpostoperativesamples.Conclusion:CirculatinglncRNAscanbedetectableinplasma,andthedetectionofcirculatinglncRNAsmayprovidenewcomplementarytumormarkersforgastriccancer.CirculatingLongNon-codingRNAsinPlasmaofPatientswithGastricCancerArita,etal.ANTICANCERRESEARCH,2013,33:3185腸癌血漿lncRNA變化肝癌相關(guān)的甲基轉(zhuǎn)移酶基因沉默2013.10.21DACH1在乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌和前列腺癌等多種腫瘤細胞中表達降低，認為其起抑癌作用。DACH1在肝癌中頻繁發(fā)生甲基化，且DACH1的表達受到啟動子超甲基化的調(diào)控。揭示了DACH1下調(diào)是抵抗TGF-β1抗增殖信號及對5-FU產(chǎn)生耐受的一種新機制。分子標記：

糞便和血液DNA的高甲基化---直腸癌風險評估和檢測；

組織標本和尿液中谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶P1（GSTP1）基因高甲基化----前列腺癌檢測。CDKN2A和CDH13基因同時高甲基化---非小細胞肺癌早復發(fā)與死亡。MGMT高甲基化---膠質(zhì)瘤患者對化療放療敏感相關(guān)治療：

5’氮雜核苷：抑制DNA轉(zhuǎn)甲基酶，延遲骨髓增生異常向白血病的轉(zhuǎn)化。

脫乙酰酶抑制劑與DNA甲基化酶抑制劑聯(lián)合應用2023年3月20日47DNA甲基化與腫瘤以單個腫瘤細胞或以肉眼不可見細胞集落的形式存于腫瘤患者血液或組織中的腫瘤細胞。是腫瘤復發(fā)的根本原因，其診斷對病人的治療和預后具有重要意義。

三、腫瘤微小殘留病的分子檢測

minimalresidualdisease，MRD微小殘留病的分子標記物

相關(guān)蛋白質(zhì)染色體的缺失、重排及異位等DNA的雜合性缺失和基因點突變RNA的表達檢測微小殘留病的分子標記物

種類類型舉例蛋白質(zhì)組織類型特異性抗原腫瘤特異性表型抗原器官特異性分泌蛋白質(zhì)角蛋白類（CK19,CK20）等突變型P53蛋白等AFP，PSA等染色體缺失、重排、異位等費城染色體等DNA雜合性缺失基因點突變p53突變；K-ras突變等RNA組織類型特異性mRNA腫瘤特異性表型抗原mRNA器官特異性分泌蛋白質(zhì)mRNA細胞角蛋白類（CK19,CK20）等；突變型p53等；AFP，PSA，酪氨酸酶等

1.對藥物主動排出

2.對藥物解毒能力的增加

3.細胞內(nèi)靶酶的質(zhì)量改變

4.DNA的修復能力增強

5.凋亡通路受阻

6.藥物前體活化失敗

7.癌基因活化

（一）產(chǎn)生耐藥的機制四、腫瘤耐藥的分子機理及其檢測多藥耐藥基因(MDR1)/P糖蛋白多藥耐藥相關(guān)蛋白(MRP)肺耐藥蛋白(LRP)乳腺癌耐藥蛋白(BCRP)蛋白激酶C(PKC)金屬硫蛋白(MT)BCL2（二）常見耐藥基因及其表達產(chǎn)物結(jié)腸癌患者治療的選擇K-ras突變(過表達)檢測未突變，不使用愛必妥突變，使用愛必妥不檢測K-ras突變，直接使用愛必妥治療獲益者結(jié)腸癌患者08年《美國國立癌癥綜合網(wǎng)絡(NCCN)結(jié)直腸癌臨床實踐指南》明確指出所有轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者都應檢測K-Ras基因狀態(tài)；只有K-Ras野生型患者才建議接受EGFR抑制劑的治療（西妥昔單抗/帕尼單抗panitumumab）09年《NCCN非小細胞肺癌臨床實踐指南》明確指出K-Ras基因如果發(fā)生了突變，則不建議病人進行分子靶向治療（使用特羅凱Tarceva/厄洛替尼Erlotinib）結(jié)直腸臨床診療指南一、人類孟德爾遺傳在線（OnlineMendelianInheritanceinMan,OMIM)

第五節(jié) 多基因遺傳病數(shù)據(jù)庫二、遺傳關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫（GeneticAssociationDatabase,GAD）網(wǎng)址：三、癌癥基因數(shù)據(jù)庫

（CancerGenomeAnatomyProject,

CGAP;

cancerGenomeCharacterizationInitiative,CGCI）網(wǎng)址：CGAP:正常、癌前及癌細胞的基因表達模式，以提高檢測、診斷和治療方法CGCI:不同癌癥中的基因組變化

癌癥微陣列數(shù)據(jù)庫和整合數(shù)據(jù)挖掘平臺.比較最主要的癌癥類型和各自的正常組織的差異表達分析，以及各種癌癥亞型和基于臨床及基于病理學的分析可以進行探索。腫瘤基因組數(shù)據(jù)庫/

基因突變數(shù)據(jù)庫cancer.sanger.ac.uk/cosmic/第五節(jié)復雜性疾病相關(guān)分子診斷一、

白血病和淋巴瘤染色體易位—癌基因與其它基因融合—新的蛋白質(zhì)—細胞轉(zhuǎn)化染色體易位—原癌基因易位到抗原受體位點—受TCR調(diào)控—過表達融合序列探針—原位雜交融合序列—設計引物—PCR融合蛋白抗體—免疫組化二、

乳腺癌雌激素受體(ER):高則存活時間長.孕激素受體(PR):高則存活時間長.人表皮生長因子受體-2(HER-2):高則轉(zhuǎn)移快!常用免疫組化檢測表達.目前已知90多個相關(guān)基因位點(Dayetal.NatureGenetic