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1、单核苷酸多态性与乳腺癌化疗应答 Single Nucleotide Polymorphisms and Chemotherapy Response of Breast Cancer,唐金海 江苏省肿瘤医院 Tang-jinhai Jiangsu cancer hospital,SNP的研究意义,药物治疗疗效预测直接关系到患者的预后和生存： 不同个体对药物的敏感性差异很大，难以准确预测治疗的效果，导致治疗上的一定盲目性； 肿瘤细胞对化疗药物的耐药常导致化疗失败； 当前肿瘤的预后主要依靠临床分期大小、浸润范围、深度、淋巴结转移数，以及远处转移等进行判断，但这些因素只能评价群体患者，并不能科学地预测
2、个体患者的转归，迫切需要寻找有效的分子标志来预测肿瘤治疗效果。NIH、NCCN、St.Gallen(2007),个体化治疗,分子生物学的进展,基 础 为,提高肿瘤治疗水平 减轻毒副作用 改善患者生存质量,最大 限度,SNP的研究具有很大的希望：,单核苷酸多态性（SNP）检测可作为药物疗效预测的可靠分子指标，其研究已成为国际新宠； 单核苷酸多态性（ Single Nucleotide Polymorphisms, SNP）是指在基因水平上由于单个核苷酸位置存在置换、颠换、缺失或插入等变异而引起的DNA序列改变而形成的多态性。SNP已成为第三代遗传分子标记。, 疾病的易感性； 化疗的敏感性； 预后
3、判断。,SNP是形成个体间差异的重要 遗传学基础：,SNP的分子学基础,关于HapMap计划 （20022005、2007),国际人类基因组单体型图计划（The International HapMap Project）是继国际人类基因组计划（The Human Genome Project，HGP）之后人类基因组研究领域的又一个重大研究计划。HapMap计划起始于2002年，由美、加、中、日、英、尼日利亚等国研究机构发起、参与及完成。,2003年，我国863计划生物领域专家委员会首席科学家强伯勒教授，在上海召开的第三届国际人类基因组组织亚太地区会议和第四届亚太人类遗传会议上宣布，中国将在年底
4、正式启动“中华民族基因组单核苷酸多态性（SNP）目录的构建和研究。我国由中科院北京基因组所牵头，承担3号、21号和8号染色体短臂单体型图的构建，约占总计划的10。我国的初步研究已表明：在若干重要疾病相关SNP的频率方面， 我国人群与西方人群有显著差异。,2005、2007年两次公布的HapMap成果显示：人类基因组序列的一致性高达99.9%以上，仅0.1%（万分之一）的差异，这些差异主要是由“单核苷酸多样性”（SNP）产生的，它构成了不同个体的遗传基础。 人类共有约30亿对碱基，约2500030000个基因； 每一基因由数量不等的碱基对构成； 碱基序列的变化（缺失、插入、颠倒、置换）致SNP。
5、,单核苷酸多态性概念, 单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism，简称SNP）是指在基因水平上由于单个核苷酸位置存在置换、缺失或插入等变异而引起的DNA序列多态性。 继限制性酶切片段长度多态性（RFLP）和短串联重复序列多态性（STR）之后，SNP已成为第三代遗传分子标记。,分子生物学基础, 单核苷酸：核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接 形成的核苷酸（脱氧核苷酸）。 核 酸：核苷酸之间以磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，携带和传递遗传信息。,序列：包括了所有信息,关键问题：碱基序列问题,DNA双螺旋结构,遗传信息,碱基配 对法则 A-T G-C,Central
6、 Dogma of Molecular Biology,复制,转录,翻译,DNA OR RNA 序列问题最重要：,一旦发生缺失、置换，插入等变化,SNP,功能改变,单核苷酸多态性对基因功能影响,SNP主要从三方面影响基因功能1、编码区SNP（cSNP）： 根据是否改变编码的氨基酸分为非同义cSNP和同义cSNP2、调节区SNP （rSNP）：影响基因的表达和调控，使基因的表达量产生变化。 哺乳类动物基因相似性高（如人、鼠、犬等）； 人鼠有约99%的基因相同，在基因开关的调控下，表现为人或鼠。3、内含子SNP （iSNP）：可能在mRNA水平的调控中起作用。,Central Dogma of M
7、olecular Biology,rSNP+iSNP 基因调控作用,cSNP 编码作用,野生型 GG 杂合型 GC 突变型 CC,等位基因:GC,目前已基本明确的基因多态性与相关药物的应答,摘 自 药 学 进 展 2 0 0 7 年 3 1 卷 第 6 期,SNP与乳腺癌药物治疗应答,我国乳腺癌发病概况,发病率逐年增长，已达发达城市女性恶性肿瘤的首位，与西方国家差距在缩小 ； 发病年轻化，从30岁以后开始增加，发病高峰在40-49岁，比西方妇女早10-15年 ； 死亡率增加，正在以每年3的速度增长（长幅最快的癌症 ) ，而欧美却在以每年1.7%的速率持续下降 ； 就诊时病期相对偏晚，术前偏晚的
8、III、IV期病人比例约为30%，而同期美国约为15%。如江苏省肿瘤医院1992-2002年2608例乳腺癌中I期仅占11.34%，90%以上患者需进行药物治疗。,美国乳腺癌死亡率趋势 （the death rate tendency of breast cancer in America）,乳腺癌诊治现状,我国乳腺癌发病形势严峻，药物治疗占有重要地位，包括新辅助药物治疗、术后辅助药物治疗和晚期解救药物治疗等。,疾病诊断,药物1,药物2,药物3,疾病诊断,药物1,药物2,药物3,药物敏感性测定,目前的疾病治疗,将来的疾病治疗,据SNP状态,乳腺癌化疗主要用药,紫杉类,蒽环类,烷化剂,辅助化疗,
9、新辅助化疗,抗代谢,紫杉类药物,紫杉类（Taxanes）包括紫杉醇和多西紫杉醇，是一类新型且非常有效的抗微管药物，通过诱导和促进癌细胞中微管的生成和聚合，干扰微管解聚，抑制癌细胞有丝分裂和纺维体形成，使癌细胞复制受阻而凋亡。,目前主要从三个方面研究,与紫衫类药物应答关系密切的SNPs,药物代谢酶基因 细胞色素P450系统（CYP2C8、 CYP3A4和CYP3A5）谷胱苷肽硫-转移酶（GSTA、 GSTM、GSTP和GSTT） 药物转运体基因 多药耐药基因MDR1（C3435T、G2677T/A和C1236T ） 靶蛋白基因 微管蛋白同型表达I类微管蛋白（A593G突变）,药物代谢酶基因,1、
10、细胞色素P450系统（cytochromes P450, CYPs） 是催化药物进行氧化、还原等 I 相反应的特异性酶。 临床所用的药物有近80%的I相反应由CYPs催化，由基因多态性引起的不良反应中有80%是被CYPs催化的药物。 紫杉醇主要在肝脏经CYP2C8和CYP3A4/3A5、多西紫杉醇经CYP3A4/3A5代谢，最终转化为无活性物质自胆道排出。,2、谷胱苷肽硫-转移酶（Glutathiones S-transferase, GSTs） GSTs是一个多功能的II相代谢酶家族，主要催化GSH（还原性谷胱苷肽）与亲电子化合物间的结合反应，使后者失去结合机体DNA的活性，是细胞抗损伤、抗
11、癌变的主要解毒系统。 肿瘤细胞通过表达GSTs来保护自身不受化疗药物的伤害，基因多态性可改变GSTs的表达或活性，从而改变药物的动力学特征。 迄今已发现8种GSTs，研究较多的主要有(GSTA)、(GSTM)、(GSTP) 和(GSTT) 4个亚家族。,Medeiros等对以紫杉醇为基础化疗患者的 研究结果表明：GSTM1/GSTT1缺失基因型、尤其是GSTM1缺失者3年生存率明显高于野生型患者（81.3% or 100% vs 20.8%）。,药物转运体基因,紫杉醇是药物转运体P-糖蛋白（P-gp）的转运底物。 P-gp是一种能量依赖性的跨膜外向转运蛋白，其功能是将进入细胞内的药物主动泵出，
12、在药物的吸收、利用和排泄过程中发挥着重要作用。 多药耐药基因MDR1(或称ABCB1)是P-gp的编码基因。多药耐药基因表达水平可作为预测化疗效果的一个参考指标，SNP可影响其表达和活性。,药物基因组学研究发现在不同种族和个体间MDR1基因多态性与P-gp表达和功能的改变密切相关，其中26号、21号和12号外显子的C3435T、G2677T/A和C1236T最为引人注目 。Nakajima等在日本人群中进行MDR1基因-129C、1236C、2677T/A和3435T 变异与紫杉醇代谢关系的研究，虽然也证实MDR1 C3435T变异对紫杉醇代谢存在有功能性的影响，但他们并不认为这些SNPs用于
13、紫杉醇疗效的预测具有重要价值。,靶蛋白基因,微管是紫杉醇的作用靶点；微管变异影响疗效。紫杉醇结合于微管蛋白N端第31个氨基酸上，此部位由外显子1和2编码，在种属间高度保守；-微管蛋白由多基因家族编码，在细胞中以同型存在，同型间的差别主要集中在C末端最后15个氨基酸上。 近年来的研究主要集中在微管蛋白同型表达和I类微管蛋白突变在耐药中的作用。,Mozzetti等研究发现，卵巢癌紫杉醇耐药组与敏感组相比MDR1表达无统计学差异，也未发现微管突变存在，但3表达却明显增加，提示3同型表达提高可能是癌患者紫杉醇耐药的主要机制。Wiesen等对不表达P-gp的、耐紫杉醇的K-20T人乳腺腺癌细胞系进行实验
14、，发现它们对紫杉醇的耐药性增加了18倍；序列分析显示其I类微管蛋白存在A593G突变，导致氨基酸发生Glu198Gly改变；而一旦这些细胞经转染表达野生型微管蛋白后，其对紫杉醇的耐药性又明显下降，因此微管蛋白A593G被认为是影响微管稳定性和紫杉醇耐药的一个关键因素。,目前有文献报道：,蒽环类药物,蒽环类（Anthracyclines）包括阿霉素、表阿霉素等，是乳腺癌化疗最常用的药物之一。作用机制：产生氧自由基，损伤细胞线粒体，诱导肿瘤细胞凋亡。氧自由基在诱导肿瘤细胞凋亡的同时，也诱导细胞表达与抗氧化相关的酶来保护细胞线粒体，防止细胞凋亡。,与蒽环类药物应答关系密切的SNPs,药物代谢酶基因
15、GSTs：GSTM1和 GSTT1缺失型、GSTP1 （A313G）自由基代谢酶：锰超氧化物歧化酶（MnSOD； C47T, Ala- 9Val）、CAT（C-262T）、髓过氧 化物酶 (MPO；G-463A)等 药物转运体基因 MDR1（C3435T ）、BCRP（Arg482 ）、 MRP 其它重要相关基因 P53（C215G）和 P73,药物代谢酶基因,1、与自由基代谢相关酶：锰超氧化物歧化酶（MnSOD；C47T, Ala-9Val）、CAT（C262T）、髓过氧化物酶 (MPO；G463A)等基因多态性可导致相应酶表达或活性的改变，影响蒽环类药物在体内的化疗应答 。2、谷胱苷肽硫-
16、转移酶（GSTs）：GSTM1和 GSTT1缺失也影响蒽环类药物代谢。,与氧自由基代谢有关的酶及其SNP对疾病预后的影响 注： ROS-活性氧；GPX-谷胱苷肽过氧化物酶,Christine等对以阿霉素为基础化疗的乳腺癌患者开展MnSOD、CAT和MPO基因SNPs与治疗反应和预后的相关研究，结果发现携带MPO GG和/或MnSOD CC（野生型）患者死亡风险明显下降；而CAT TT突变型患者也存在死亡风险下降的趋势，提示这些氧化应激相关酶SNPs可通过改变细胞内氧自由基的代谢状况来影响蒽环类的治疗应答。,目前有文献报道：,Zrate等对蒽环类为基础的乳腺癌化疗患者进行了该药相关代谢酶的14个SNP位点分析，结果发现GSTP1 A313G与其血液系统GIII-IV毒性密切相关，是独立的预告因子。Ambrosone CB 等报道了251例接受CAF方案化疗的乳腺癌患者， GSTM1或GSTT1缺失型基因、尤其是两基因同时缺失者，复发转移和死亡风险明显降低。,
