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1、基因检测技术的临床应用价值和策略,李晓宇 上海交通大学附属第一人民医院,内容提要,药物基因组学发展历程 临床基因检测的关注点 基因检测的临床应用价值 我们开展的一些工作,内容提要,药物基因组学发展历程 临床基因检测的关注点 基因检测的临床应用价值 我们开展的一些工作,药物基因组学是研究基因序列多态性与药物效应多样性之间的关系，即研究基因本身及其突变体与药物效应相互关系的一门科学 目标：提高药物疗效及安全性，研究影响药物吸收、转运、代谢、消除等个体差异的基因特性，以及基因变异所致的不同患者对药物的不同反应，并由此开发新的药物和用药方法 宗旨：实现个体化用药,以获得最佳疗效和最少不良反应,药物基因
2、组学研究,基因组学技术的作用 在新药研发中的作用 寻找新靶点，提高药物安全性 指导I期临床研究，缩短药物上市所需时间，保证有效性和安全性 老药的重新评价 应用范围：药物临床前研究及各期临床试验研究,疗效好,疗效不好或无疗效,毒副反应,药物反应的个体差异,相同药物治疗的一组人群,药物不良反应,开展药物基因组学研究的价值,FDA, Clinical Pharmacogenomics: Premarketing Evaluation in Early Phase Clinical Studies (2011.2),治疗药物监测发展趋势,HPLC-MS、红外光谱质谱、毛细管电泳 体内药物代谢产物分离分
3、析,20世纪 50-60年代,20世纪 70-80年代,20世纪 90年代,21世纪,薄层分析、气相色谱（GC） 临床毒物分析、体液分析,HPLC、GC-MS及免疫学测定如放射免疫等分析 血药浓度的监测广泛应用于临床，TDM深入发展,药物基因组学、代谢组学 多学科联合的基因分析,上海市公立医院基因检测平均服务人次（2009-2011年）,范祝萍，白洁，周萍等. 上海市医疗机构基因临床研究与应用现状分析. 中国医院管理，2013,33（1）：23-25,内容提要,药物基因组学发展历程 临床基因检测的关注点 基因检测的临床应用价值 我们开展的一些工作,美国FDA确认的与相关基因有关需进行TDM的药
4、物分类,FDA近几年批准的基因检测数量,FDA面向制药企业发布两个文件（ 2012年初） 药物基因组学数据提交指南（PDS） 临床药物基因组学：早期临床研究的上市前评价草案,CYP450酶系,* Mediates efflux from cell. # Mediates uptake into cell.,相关转运体,硫嘌呤甲基转移酶（TMPT）：巯嘌呤类药物 葡萄糖醛酸转移酶1A1：伊立替康 HER2/NEU：曲多单抗 表皮生长因子（EGFR）：吉非替尼 乙醛脱氢酶（ALDH2）：硝酸甘油等,其他基因/蛋白类型,小分子生物标志物,生物标志物一般是指可供客观测定和评价的、生理病理或治疗过程中的
5、某些特征性的生化指标，通过对它的测定就可获悉机体在某个时间或某种特殊影响下的生理病理状态 FDA在“药物基因组学数据呈报指南”草案中推出了生物标志物的分类方法。草案指出“有效的生物标志物”是一种得到人们广泛认可的、具有生理学、毒理学、药理学或者临床意义的指标 临床用药和诊断提供参考依据的小分子标志物 卡尼汀判断左卡尼汀是否用药的依据 褪黑素睡眠障碍药物治疗的参考 异前列腺素氧化应激药物治疗预后指标 大麻素神经细胞调节因子应用监测指标 过敏原（PRF） 判断药物过敏的细胞因子之一,TDM领域中的相关基因产品,CYP2C19基因检测与波立维合理用药 波立维主要代谢酶为CYP2C19，形成活性代谢物
6、发挥作用。 CYP2C19弱代谢患者使用常规剂量波立维，抑制血小板功能弱，接受PCI手术时，心血管事件发生率较高。 CYP2C19基因可检测国食药械（准）2009第3400723号，检测结果作为医生调整用药策略的依据。,通过CYP2C19基因代谢的药物,CYP2C19基因检测结果分析,氯吡格雷 慢代谢疗效差 剂量增加/更换其他药 丙戊酸 慢代谢者适用 较小-正常 奥美拉唑 快代谢疗效差 剂量增加/更换其他药 伏立康唑 快代谢疗效差 剂量增加/更换其他药,乙醛脱氢酶（ALDH2）基因试剂盒（2010年6月获SFDA批文） 硝酸甘油 突变型不适用 更换其他药 饮 酒 突变型伤害大 限制饮酒 高血压
7、个体化用药基因试剂盒,内容提要,药物基因组学发展历程 临床基因检测的关注点 基因检测的临床应用价值 我们开展的一些工作,肿瘤化疗实施中的困惑 同一癌症，同一分期，同一病理类型，使用相同的化疗方案，疗效与生存期可能截然不同； 不同类型癌症患者，相同的化疗方案，疗效与生存期相似； 化疗耐受与化疗耐药现象； 原因？,基因检测技术的临床应用价值,影响消化道肿瘤患者化疗疗效、预后及毒性反应相关蛋白、基因 胸苷酸合成酶； 二氢嘧啶脱氢酶； 切除修复交叉互补基因； 多药耐药相关蛋白-1； 葡萄糖醛酸转移酶； 着色性干皮病复合物D； X线交叉互补基因1 ,胸苷酸合成酶（thymidylate synthase
8、 TS） 生物学性质及功能 TS基因位于18号染色体p11.32，含7个外显子，6个内含子，长度为16kb，在5非翻译区的增强子区域内含有单一重复的28bp序列。 编码的TS是DNA合成途径中的一种限速酶 5-FU作用机制及肿瘤耐药 机制3R等位基因可以导致肿瘤组织TS表达增加（原因在于增加了mRNA的翻译效率和TS mRNA水平），TS的高表达需要足够多的5-FU来抑制TS的活性，从而产生耐药，同时，3R-等位基因对5-FU不敏感，反而增加3-4级的毒性和腹泻的副作用，,5-FU,尿苷激酶,FdUMP,DNA,(-)TS,临床应用 65例胃癌患者，化疗方案：顺铂+甲酰四氢叶酸+5-FU,启示
9、 TS蛋白和基因的表达水平与5-FU为基础的胃癌患者化疗疗效呈现负相关 对胃癌患者开展TS检测可以提高患者的疗效,二氢嘧啶脱氢酶（dihydropyrimidine dehydrogenase DPD） 生物学性质及功能 由相同亚单位构成的二聚体，每亚单位分子质量为111103，含有FMN，FAD，-NH2，-COO(4Fe24S) 2 双氢嘧啶脱氢酶（DPD）是嘧啶类药物如5-FU分解代谢的起始酶和限速酶 5-FU分解代谢及肿瘤耐药 机制,5-FU,5-FUH2,NADPH,5-FUPA,5-FBAL, -丙氨酸合成酶,体 外,DPD,耐药机制 药代动力学研究表明，DPD活性的高低与肿瘤耐药
10、有明显的关系 DPD低活性：5-FU体内清除下降，T1/2显著延长，合成增加，毒性加强； DPD高活性： 5-FU分解增加，合成减少，耐药 临床应用特点 DPD活性与患者人种、性别、年龄、肿瘤部位、分期、分化、病理类型无关 研究表明，临床监测5-FUH2浓度为1.14-37.88mol/L时，5-FU临床疗效最佳； 胃癌组织中DPD活性可以预测肿瘤组织对5-FU的敏感性，DPD越低对5-FU越敏感 外周血单核细胞DPD活性具有时间节律性，1点活性最高，13点活性最低，临床上可以根据这一规律来调整用药。,切除修复交叉互补基因（excision repair cross-complementing
11、-1 ERCC1） 生物学性质及功能： ERCC1位于19q13.3-q13.2，基因长度约为14kb，包括10个外显子。 H-Ras基因所引起的Ap1主导的c-Jun和c-Fos强大的相互作用对ERCC1反应很重要，在以H-Ras介导的细胞对铂类药物耐药具有重要意义； 减少ERCC1的表达可以增加肿瘤细胞对铂类化疗药物的敏感性。,临床应用 用顺铂为基础的胃癌患者进行辅助化疗，结果如下 启示 在化疗方案中，合用ERCC1合成抑制剂可以大大提高以铂类为基础的化疗药物在消化道肿瘤化疗中的疗效。,Metzgle R, Leichman CG, Danenberg, et al,. J Clin On
12、col, 1998,16(1)309-317,多药耐药相关蛋白-1（multidrug resistance-assiciated proteins-1 MRP-1） 生物学性质及功能 属于ABC转运蛋白超家族，定位于16号染色体p13.1带上，6500bp组成，编码1531个氨基酸的跨膜糖蛋白，分子质量为190000，主要包括MRP-1、MRP-2和MRP-3 主要功能为肿瘤组织对抗肿瘤药物耐药，是判断恶性肿瘤敏感性的极其重要的指标，与恶性肿瘤化疗生物学行为及预后密切相关。,耐药机制 与谷胱甘肽S结合载体（GS-X泵）活性提高有关 MRP转运的步骤 谷胱甘肽（GSH）的合成 GSH与药物偶联
13、 MRP将药物泵出细胞外 MRP可以介导 药物中的谷胱甘肽共轭物 葡萄糖醛酸甙共轭物 硫酸盐共轭物 解决途径 7-乙基-10-羟基喜树碱（SN-38）等可以逆转MRP介导的多药耐药（MDR） 反义RNA技术，可以大大减少对化疗药的耐药 启示 在消化道肿瘤化疗前，检测MRP的表达，对于指导临床化疗药选择、评估疗效及预后具有重要的意义。,葡萄糖醛酸转移酶（UDP-glucuronosyltransferase, UGTs） 伊立替康体内代谢与转化,UGT1A1分子生物学特征 具有25种基因多态性，其中28等位基因启动子区域含6个TA重复区域（-53(TA)67，UGT1A1*28）最为普通。 TA
14、重复区域的高表达与严重的中性粒细胞减少所致发热、腹泻有密切关系（增加7倍） 启示 对于消化道肿瘤患者进行UGT1A1*28等位基因的测定，对于选择正确选择药物，减少伊立替康所带来的不良反应具有极其重要的意义。,着色性干皮病复合物D（Xeroderma pigmentosum complementation group D, XPD） 在基于奥沙利铂治疗的胃癌患者中，同义XPDArg156Arg（CA）基因多态性与C/A或A/A长时间和高表达密切相关，对于转移性结直肠癌患者，基因高表达可以增加肿瘤组织对药物的敏感性，延长患者的中位生存率。 XPD Lys751Gln（AC）基因多态性在给予各种铂
15、类制剂化疗的结直肠癌患者中与生存率无显著差异。 启示：对肠道肿瘤患者进行XPD基因多态性的相关检测，对于选择合适的铂类化疗药，评价疗效，化疗预后均有重要的意义。,X线交叉互补基因1(X-ray repair cross complementing group 1, XRCC1) 分子生物学特征及功能 位于人19号染色体长臂区（19q13.2），编码的蛋白通过与多聚ADP核糖聚合酶（PARP）、APE1、多聚核苷酸激酶/磷酸酶、DNA连接酶3及DNA多聚酶的相互作用参与DNA碱基修复及DNA单链断裂重组修复，该基因常见的单核苷酸多态性有3种：C26304T、G27466A、G28152A，这些突
16、变位点的存在会影响编码蛋白的功能活性，使机体对肿瘤的易感性发生变化。,基因多态性与结直肠癌发病相关性 埃及人群：26304T、28152A等位基因编译，会增加早发性结直肠癌的罹患风险； 韩国人群：28152A等位基因变异与结直肠癌增高显著相关（OR：1.61）； 台湾人群： 28152AA等位基因变异与结直肠癌增高显著相关（OR： 1.59）； 中国人群：对26304T、27466A、28152A 等位基因SNP分析发现与患结直肠癌风险无显著相关性； 基因多态性与胃癌发病的相关性 已经发现3种aa突变，分别位于密码子194（Arg-Trp）、280（Arg-His）和399（Arg-Gln） 携带Gln等位基因的个体较Arg/Arg基因型个体胃癌危险性有所上升（OR值1.35）； Arg/Arg基因型与Arg/Trp基因型及Trp/Trp基因型相比，胃贲门癌发生危险性显著增加（OR值1.86）,
