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1、肿瘤诊断和预后生物标志物的研究进展,曹志成 院士,2010年5月22日,香港伊利沙伯医院,结论 五个基因指纹与非小细胞肺癌的无复发生存期和总生存期密切相关,Dual-specificity phosphatase 6 (DUSP6), monocyte-to-macrophage differentiation associated protein (MMD), signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1), v-erb-b2 avian erythroblastic leukemia viral oncogene hom
2、olog 3 (ERBB3), lymphocyte-specific protein tyrosine kinase (LCK).,根据五个基因指纹RT-PCR检测的不同结果，用Kaplan-Meier法分析非小细胞肺癌患者的生存时间 Overall survival and relapse-free survival are shown for the 101 patients with NSCLC (Panel A and Panel B, respectively) and for the 59 patients with stage I or II disease (Panel C
3、and Panel D, respectively). Overall survival is also shown for the independent cohort of 60 patients (Panel E), for the 42 patients in this cohort who had stage I or II disease (Panel F), and for the 86 patients described in an independent set of published NSCLC microarray data10 (Panel G).,设定为 10%假
4、阴性 灵敏性 91 %, 特异性 73%,70 个预后相关基因表达谱 监督分析,70 个预后相关基因 与肿瘤细胞生物学各个方面均有关,微阵列试验具有高度的可重复性 (99%),Glas et al, BMC Genomics 2007,可重复性：重复试验,良好预后组患者没有一例复发,MammaPrint:良好预后组(n = 23)不良预后组(n = 144),Straver M et al, Brit Cancer Res Treat 2009,Oncotype Dx的临床研究发展,发展高通量、实时RT-PCR技术来定量检测固定肿瘤标本中的基因表达筛选出250个候选基因 在来自3个临床研究、共
5、447例患者中检测250个候选基因与复发风险的相关性,16 个肿瘤相关基因 + 5 个参考基因 Oncotype DX (复发风险指数),Paik et al. NEJM. 2004.,如何评估乳腺癌患者的复发风险,传统病理学标准,细胞增殖 Ki-67 STK15 Survivin Cyclin B1 MYBL2,雌激素 ER PR Bcl2 SCUBE2,细胞侵润 Stromelysin 3 Cathepsin L2,HER2 GRB7 HER2,BAG1,GSTM1,参考基因 Beta-actin GAPDH RPLPO GUS TFRC,CD68,Paik et al, NEJM 200
6、4;351:2817-26,16个肿瘤基因和5个参考基因构成了Oncotype DX基因组，根据这些基因的表达情况计算复发指数：,Oncotype DX 21-基因复发指数,复发指数,低危组 RS 18 复发风险 = 6.8% C.I. = 4.0% - 9.6%,中危组 RS 18 - 31 复发风险 = 14.3% C.I. = 8.3% - 20.3%,高危组 RS 31 复发风险 = 30.5% C.I. = 23.6% - 37.4%,Paik et al, NEJM 2004;351:2817-26,Oncotype DX,低复发指数（RS）与最小化疗获益相关；高复发指数（RS）与
7、较好的化疗获益相关。Oncotype DX复发指数提供了简洁、定量的个体预后信息，是具有统计学意义、与患者年龄、肿瘤大小和肿瘤分期分级无关的独立指标。,2006年诺贝尔生理学和医学奖,Andrew Z. Fire Craig C. Mello,C. elegans,Cho WC. MicroRNAs in cancer - from research to therapy. Biochim Biophys Acta - Rev Cancer 2010;1805:209-17,非编码-RNA：曾经被认为是毫无意义的多余物,tRNA rRNA snRNA tmRNA Rnase P RNA vRN
8、As gRNAs MRP RNA SRP RNAs 端粒酶RNA,转录/染色体结构调节因子 转录调节因子 蛋白功能调节因子 RNA/蛋白定位调节因子,RNA 转录,调节RNA miRNA siRNA piRNA 反义 RNA,编码蛋白的mRNA,非编码 RNA 转录,核仁小RNAs,管家 RNAs,非编码-RNA在复杂的基因组学中起重要作用,肺癌诊断和预后的独特microRNA表达谱,先天和后天的转变可能改变miRNA的表达，从而引起肿瘤靶基因的异常表达,Yanaihara et al, Cancer Cell 2006:- 采用miRNA微阵列法对104对原发性肺癌和相应非肿瘤肺部组织的mi
9、RNA表达谱做分析- 43个miRNAs显示出了统计学差异,miRNAs是非编码的小RNA，在调节mRNA的反应和降解中发挥重要作用,一项单变量Cox比例风险回归模型全局排列检验显示：miRNA hsa-miR-155 和 hsa-let-7a-2 的表达与腺癌患者的结局相关,hsa-miR-155高表达或hsa-let-7a-2低表达的肺腺癌患者预后较差,Yanaihara N, et al. Unique microRNA molecular profiles in lung cancer diagnosis and prognosis. Cancer Cell 2006, 9:189-1
10、98.,肺癌诊断和预后的独特microRNA表达谱,microRNAs在肿瘤诊断中的作用,应用原位RT-PCR技术，发现miR-221、miR-301和miR-376a 只在胰腺癌细胞中异常表达，但在细胞基质、正常腺泡或导管中无表达。异常miRNA表达为胰腺肿瘤形成机制提供新的线索，可能是胰腺癌诊断的生物标志物。Lee et al. Expression profiling identifies microRNA signature in pancreatic cancer. Int J Cancer 2007;120:1046-1054. Cho WC. MicroRNAs: potenti
11、al biomarkers for cancer diagnosis, prognosis and targets for therapy. Int J Biochem Cell Biol 2010.Cho WC. MicroRNAs in cancer - from research to therapy. Biochim Biophys Acta - Rev Cancer 2010;1805(2):209-217.,microRNAs在肿瘤预后中的角色,let-7 miRNA在肺癌中往往表达下降，而let-7 miRNA表达下调与患者术后生存期较短明显相关。过表达的 let-7 miRNA
12、 在A549肺腺癌细胞中能抑制体外肺癌细胞的生长。Takamizawa et al. Reduced expression of the let-7 microRNAs in human lung cancers in association with shortened postoperative survival. Cancer Res 2004;64:3753-3756.,microRNAs在肿瘤预后中的角色,采用miRNA微阵列，比较胰腺癌和正常胰腺组织以及慢性胰腺炎中miRNA的表达差异：miRNAs表达的差别可以用以鉴别胰腺癌、正常胰腺组织或/和慢性胰腺炎。miR-196a-2的高
13、表达能预测患者预后，高表达者往往活不过24个月。Bloomston et al. MicroRNA expression patterns to differentiate pancreatic adenocarcinoma from normal pancreas and chronic pancreatitis. JAMA 2007;297:1901-1908.,Cho WC. MicroRNAs: potential biomarkers for cancer diagnosis, prognosis and targets for therapy. Int J Biochem Cell
14、 Biol 2010. Cho WC. OncomiRs: the discovery and progress of microRNAs in cancers. Mol Cancer 2007;6:60.,相同的基因组 不同的蛋白组,基因以外的因素,在分子水平上描述蛋白和DNA的特性 是理清基因功能的关键,基因组学,功能性基因组学,蛋白组学,蛋白组学：引领21世纪生物科学,蛋白组学代表着对有机生物、器官和细胞器中所有蛋白的特性、分子量、结构和生物化疗、细胞功能加以明确同时了解这些特性在空间、时间或不同生理状态下的变化,Cho WC. Proteomics - leading biologic
15、al science in the 21st century. Science J 2004;56(5):14-17.Cho and Cheng. Oncoproteomics: current trends and future perspectives. Expert Rev Proteomics 2007;4(3):401-410.,传统方法 vs 高通量技术,蛋白组学的出现和应用,ESI: 电喷雾电离 MALDI: 基质辅助激光解吸电离 SELDI: 表面增强激光解吸离子化 TOF: 飞行时间,Cho and Cheng. Oncoproteomics: current trends
16、and future perspectives. Expert Rev Proteomics 2007;4:401-10.,表面增强激光解吸离子化 (SELDI),Cho WC. Proteinchip. In: Encyclopedia of Cancer, 2nd Ed. Springer 2009.,HTP 自动化,高度可重复的采样程序化流程,蛋白芯片系统 PCS4000,Aquarius (Tecan),Biomek 2000 (Beckman),Cho WC, et al. Clin Cancer Res 2004;10:43-52.Cho WC. Chin J Biotech 2006;22(6):871-876. Cho WC, et al. J Cell Biochem 2006;99(1):256-68.Cho WC, et al. Dis Markers 2006;22(3):153-66.Cho WC, et al. J Ethnopharmacol 2006;108(2):272-9.Cho WC, et al. Clin Chem 2007;53(2):241-250.,
