高通量測序與腫瘤課題思路

基因IT的突破和個體化醫(yī)學(xué)

GeneticIT&PersonalizedMedicine

基因突變和過高或過低基因表達是大多數(shù)慢性疾病發(fā)生的分子基礎(chǔ)（系統(tǒng)，規(guī)范，標準）Genetics/Epigenetics人類估計20,000-25,000蛋白質(zhì)編碼基因~3billionDNAbasepairs人基因組測序:基因組數(shù)據(jù)庫(&Epigenetics)人外顯子組(RNA)測序:基因組表達數(shù)據(jù)庫(&ncRNA)個體生命特性和生物學(xué)功能正?；蚣膊?11年前完成人類基因組計劃讓人們看到曙光，慢性病的治愈良方馬上就能出現(xiàn)。如今，靈丹妙藥依然難求，但低成本，快速，測序海量數(shù)據(jù)而新知識正在讓一部分病人受益，科技進步帶來挑戰(zhàn)，復(fù)雜的生物學(xué)也在從中作梗，給病人治愈帶來難度和變數(shù)而也為技術(shù)進步確立了新的目標。第1頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月基因突變和過高或過低基因表達是大多數(shù)慢性疾病發(fā)生的分子基礎(chǔ)

基因突變(DNA):基因表達的改變(RNA):遺傳生殖細胞突變:突變的蛋白和正常蛋白表達的改變.單個和多個基因突變體細胞突變:突變蛋白和正常蛋白表達的改變遺傳單核苷酸多態(tài)性(SNP)感染生活方式環(huán)境等第2頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月分子箱（molecularbins）的概念

每一個癌癥都有獨特的分子異常改變。根據(jù)分子異常改變制定相應(yīng)的治療方案，每個患者對治療的療效也會不同。如何確定molecularbins？通過基因測序可確定分子異常改變、突變、突變譜、表觀遺傳異常、表達譜、甲基化譜等。

摘自吳一龍點評ASCO2013肺癌-分子靶向篇

第3頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月流程圖細胞/腫瘤黑盒個體基因的百科全書DNA測序需要特定的專業(yè)知識/技能團隊才能去理解句子,段落,章節(jié),整本基因書?PointmutationsTruncationsInsertionFusionCancerGeneticdiseases第4頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月保密突變X

生物/病理學(xué)的后果？

治療靶標？多學(xué)科專家組成的醫(yī)學(xué)基因信息分析團隊:遺傳學(xué)家,腫瘤學(xué)家,免疫學(xué)家,醫(yī)生,生物信息學(xué)專家第5頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月提綱腫瘤個體化診療背景測序技術(shù)的革命性發(fā)展新一代測序技術(shù)的臨床應(yīng)用檢測流程6第6頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月腫瘤個體化配藥

腫瘤個體化配藥：

對于每一腫瘤藥物只有10—30%的患者能夠響應(yīng)治療。但目前醫(yī)生用藥前無法預(yù)知哪位患者能夠響應(yīng)某一藥物治療。這一情況造成巨大浪費并耽誤對患者治療。2010年腫瘤藥物市場600億美元，由于事先不知患者是否對藥物響應(yīng)，近450億美元的藥物沒有起到作用。協(xié)同開發(fā)個體腫瘤基因靶標預(yù)測及FDA藥物個體化匹配，建立個體腫瘤基因表達數(shù)據(jù)庫找到藥物敏感的標簽基因至關(guān)重要。

目前：FDA批130多種腫瘤藥物對應(yīng)80多種基因靶標，有的基因靶標并無對應(yīng)的藥物，利用基因靶標的標簽基因表達譜掃描FDA非腫瘤藥物作用于腫瘤細胞的基因表達關(guān)聯(lián)譜數(shù)據(jù)庫來尋找匹配藥物—“藥物新用”給FDA非腫瘤藥物找到抗癌用途。已有成功報道。第7頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月腫瘤診療的進展和未來的趨勢從單個基因檢測到多基因檢測，確立腫瘤基因型，減少對病種（組織學(xué)層次）的依賴按照突變基因組合（pattern）對腫瘤分型，選擇適用靶向藥物/藥物組合。檢測原癌基因、抑癌基因、DNA錯配修復(fù)基因的基因型為目前的基因檢測組合。未來：更多的基因突變+基因mRNA表達水平+甲基化+microRNA水平+蛋白水平+…的綜合分型？off-label用藥從單基因突變型/野生型到按突變pattern用藥：突變在沒有FDA批下來的適用癥中出現(xiàn)，藥物有效，稱為off-label用藥，如貝伐單抗。單一用藥到復(fù)合用藥：腫瘤治療的組合用藥多基因檢測，綜合性分析第8頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月癌癥的發(fā)生是個漫長的過程，潛伏期長達5-20年癌細胞數(shù)量1031061091010-1110129第9頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月形態(tài)學(xué)免疫分型

免疫球蛋白電泳免疫組化基因定性、定量基因突變檢測MSIWHO規(guī)范化腫瘤綜合檢測-MICM分類標準免疫學(xué)細胞遺傳學(xué)分子生物學(xué)常規(guī)病理

血細胞涂片核型分析

熒光原位雜交MICM癌癥診斷的分子化侵襲性生長與轉(zhuǎn)移宏觀惡性增殖與無控生長細胞遺傳學(xué)表型的改變分子10第10頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月21世紀腫瘤治療的策略的轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)（分子診斷技術(shù)）?2004年ASCO會議預(yù)測：5-10年后進入“個體化療”時代?2009年ASCO會議倡議：吹響腫瘤個體化醫(yī)療的號角?2011年ASCO會議：腫瘤“個體化醫(yī)療”進入快車道局部治療時代化療時代個體化治療時代第一代第二代第三代“尋找與破壞”（Seek&Destroy）“靶向與控制”（Target&Control）?2004年ASCO會議預(yù)測：5-10年后進入“個體化療”時代?2009年ASCO會議倡議：吹響腫瘤個體化醫(yī)療的號角?2011年ASCO會議：腫瘤“個體化醫(yī)療”進入快車道Pro.Eschenbach（NCI）2023/7/21第11頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月免疫治療治療不再是僅由腫瘤位置所決定，更多的是由病人和腫瘤的基因?qū)W決定?！狝SCO主席SandraSwain我們在腫瘤和免疫細胞的重要靶標上越來越有更好的目標?！狝SCO癌癥交流委員會主席BruceRoth第12頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月肺腺癌的驅(qū)動基因ModifiedfromKrisM,etal.IASLC2012TargetedTherapiesConference.KRASEGFR未知60%KRAS未知75%200419992005-2013未知25%KRASEGFRRETROS1MEKHER2METBRAFPIK3CAALKNRASNTRK1第13頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月Cancers,likeindividuals,aredistinct…evenatthemolecularlevel藥物基因組學(xué)催生分子靶向藥物細胞信號傳導(dǎo)通路原癌基因和抑癌基因細胞因子及受體抗腫瘤血管形成自殺基因14第14頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月通過驅(qū)動基因選擇靶向治療可以延長患者OS14家LCMC成員單位入組1102例轉(zhuǎn)移性肺腺癌患者檢測KRAS,EGFR,HER2,BRAF,PIK3CA,AKT1,MEK1，NRAS

突變，ALK

重排和

MET擴增1007例至少一個基因檢測的患者中，622例（62%）檢測到至少一個驅(qū)動基因狀態(tài)的改變；733例行全部10個基因檢測的患者中，465例（63%）檢測到至少一個基因狀態(tài)改變JohnsonBE,etal.2013ASCOAbstract8019.LCMCIncidenceofMutationDetected第15頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月通過驅(qū)動基因選擇靶向治療可以延長患者OS279例(28%)伴驅(qū)動基因突變患者的數(shù)據(jù)用于選擇靶向治療或入組靶向研究在有后續(xù)臨床隨訪信息的938例患者中，總生存分析如下：中位生存時間(年)伴驅(qū)動突變沒有接受靶向治療的患者(n=313)伴某種驅(qū)動突變接受靶向治療的患者(n=264)不伴驅(qū)動突變的患者(n=361)P<0.0001結(jié)論：伴有已確定驅(qū)動突變的患者中，接受靶向治療者的生存時間較未接受靶向治療者明顯延長多重基因組檢測有助于臨床醫(yī)生選擇適當?shù)幕颊哌M行靶向治療和入組靶向治療臨床研究JohnsonBE,etal.2013ASCOAbstract8019.第16頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月NSCLC驅(qū)動基因突變譜：歐美人群迄今晚期NSCLC患者中開展的規(guī)模最大的生物標志物研究BarlesiF,etal.2013ASCOAbstract8000;GiacconeG,etal.2013ASCOAbstract7513.首個評估生物標志物配對治療療效的前瞻性臨床研究第17頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月NSCLC腺癌基因突變譜：亞洲研究EGFR依然是亞裔腺癌最常見的驅(qū)動基因KohY,etal.2013ASCOAbstract7572.WuYL,etal.2011.370例中國肺腺癌201例日本肺腺癌第18頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月驅(qū)動基因指導(dǎo)下的NSCLC

臨床研究不斷深入2023/7/21第19頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月Crizotinib治療ROS1重排的晚期NSCLC33例ROS1陽性NSCLC患者入組，31例接受crizotinib治療，在25例療效可評價患者中:

ORR為56%，8周和16周DCR為76%和60%。

中位PFS尚未達到，因為60%的患者仍在隨訪中，6個月PFS率為71%。主要毒副作用是視覺障礙、惡心及腹瀉。結(jié)論：

雖然該研究仍在繼續(xù)，但足以說明crizotinib治療ROS1陽性NSCLC有效。Sai-HongIgnatiusOu,etal.2013ASCOAbstract8032第20頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月基因多態(tài)性對藥物作用的影響藥代動力學(xué)藥效動力學(xué)藥物療效和毒性的個體差異基因多態(tài)性藥物靶點藥物轉(zhuǎn)運體藥物代謝酶由于個體差異的存在。。。。僅有20%~40%的患者從已批準的藥物中獲益；70%~80%的藥物在臨床試驗中被淘汰；許多已被批準藥物由于毒副作用而退出市場。GT突變野生型突變型基因多態(tài)性（SNP）在人群中普遍存在；人類基因組平均每1200bp就有一個SNP。21第21頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月不同患者相同癌癥相同臨床分期相同病理分級影響因素相同的藥物相同的計量患者對藥物反應(yīng)正常患者對藥物不敏感用藥后產(chǎn)生毒副作用癌癥藥物治療個體化第22頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月革命性的測序技術(shù)發(fā)展SangerSequencing1977Next-GenerationSequencing2004IonSemiconductorSequencing2010TheChipistheMachine第一代測序新一代測序半導(dǎo)體芯片測序第23頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月第一代測序的局限性操作繁瑣，測序時間長一次只能對單個基因的一個片段進行測序樣本需求量大（微克級）背景噪音難克服，難以確認低頻突變樣本中腫瘤含量要求高價格昂貴第24頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月新一代測序技術(shù)

（next—generationsequencing）Roche454，GenomeSequencerFLXABI(Life)SOLiD4SystemIllumina/SolexaHiseq2000第二代測序技術(shù)—高通量第25頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月高通量測序加速腫瘤個體化用藥進程一次能對多個基因多個片段進行測序操作自動化，測序時間短樣本需求量?。{克級）樣本中腫瘤含量需求少可以確認低頻突變(<~5%)價格低廉26第26頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月半導(dǎo)體芯片測序技術(shù)的優(yōu)點簡捷光學(xué)－電子信號快速２個小時完成測序