表观遗传学修饰与肿瘤

表观遗传学修饰在肿瘤诊断和治疗中的应用邱邱 林林 MD.PhD哈尔滨血液病肿瘤研究所哈尔滨血液病肿瘤研究所.遗传学在肿瘤诊断和治疗中的应用RT-PCRFISH伊马替尼伊马替尼Ph染色体染色体n表观遗传学在 不改变 基因 序列 的基础上，通过基因修饰及蛋白质与蛋白质、 DNA和其他分子的相互作用而影响和调节基因的 表达 和 功能，这种影响是可 遗传的 ，也是 可逆的 。主要包括：基因组印记、 DNA甲基化 、 组蛋白修饰 和 RNA干扰等。表观遗传学DNA甲基化DNA甲基转移酶甲基转移酶正常人的甲基化状态GRNBK， APMIS 2007： 115组蛋白乙酰化与去乙酰化Kim， Epigenetic 2006:1异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生Vaissiere Mutation Research 659 (2008)调控基因表达表观遗传学修饰异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生 抑癌基因沉默原癌基因活化DNA甲基化 组蛋白修饰异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生Galm, blood Review 2006:20异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生Vaissiere Mutation Research 2008:659 肿瘤细胞中常见异常甲基化导致基因沉默Pathway Genes细 胞周期 Rb, p14, p15, p16, p73细 胞侵 润 和黏附 E-cadherin, APC, TIMP-3, VHL凋亡 调节 DAP kinase 1, caspase 8, TMS-1DNA 损伤 修复 O6MGMT, hMLH1, BRCA1, GST生 长 因子 RAR2, CRBP1, SOCS-1, SOCS-3, ERGalm, blood Review 2005DNA的甲基化的检测的甲基化的检测1. 甲基化甲基化芯片芯片2. 甲基化甲基化特异性特异性 PCR3. 亚硫酸亚硫酸氢盐序列分氢盐序列分析析4. 限制性酶切扫描技术表观遗传学与癌症的进展正常上皮细胞 发育异常 原位癌转移癌癌症全基因组甲基化水平CpG岛甲基化水平组蛋白修饰失平衡肿瘤中异常的表观遗传学改变表 观遗传 学改 变CpG岛高甲基化 基因组低甲基化 miRNAs高甲基化 组蛋白修饰异常结肠癌 + + + +乳腺癌 + + + +肺癌 + + +神经胶质瘤 + + +白血病 + + + +淋巴瘤 + + + +膀胱癌 + + + +肾癌 + + +前列腺癌 + + +食管癌 + +胃癌 + + + +肝癌 + + +肿瘤类型GRNBK， APMIS 2007： 115早期诊断检测血清或组织液中CpG岛的超甲基化例：尿液中 GSTP1的甲基化可用于前列腺癌的诊断治疗通过去甲基化或去乙酰化转移酶抑制剂，间挨计划 CpG岛超甲基化可作为化疗、激素治疗和靶向治疗疗效评价的标准例： MGMT甲基化变化可作为神经胶质瘤患者替莫唑胺治疗效果的评价标准预后CpG岛超甲基化可作为化疗、激素治疗和靶向治疗疗效评价的标准例： MGMT甲基化变化可作为神经胶质瘤患者替莫唑胺治疗效果的评价标准肿瘤肿瘤表观遗传学修饰在肿瘤诊断和治疗中的应用Esteller, N Engl J Med 2008:358甲基化检测的优点n 取材方便：尿沉淀，血浆，痰，血液，等n 检测的是 DNA，稳定不易降解。n 正常组织与肿瘤组织的甲基化有质区别，而非量的区别，检测具有高度的特异性和敏感性n 抑癌基因的甲基化早于肿瘤的发生，适合早期诊断。DNA甲基 化与肿瘤诊断及预后肿 瘤 类 型 诊 断 标 志 (诊 断率 ) 预 后 标 志AML p15INK4B (70%) 、 SOCS1 (50%) p15INK4B、 CDH1MDS p15INK4B (50%) p15INK4B、 CDH1、 HIC1非何杰金氏淋巴瘤 DAPK (80%) 、 SHP1 ( 100%) 、DBC1 ( 100%)LMNA 、 MGMT何杰金氏淋巴瘤 SYK、 BOB.1/ORF头颈 癌 LHX6(60%) 、 RASSF1A(80%) 、 DAPK(70%) 、 RAR(70%)RPRM、 MGMT、 MINT31食管癌 APC(90%) 、 TIMP3(50%) APC、 TIMP3胃癌 CDH1(50%) CDH1大 肠 癌 SST(80%) p16INK4A和 p14ARF肝癌 p16INK4A(50%) 、 RASSF1A(80%)乳腺癌 CDH1(70%) 、 RASSF1A(80%) CDH1非小 细 胞肺癌 PCDH20 (50%) FHIT、 PCDH20、 TSLC1/IGSF4膀胱癌 RUNX3 (70%) CDH1、 FHIT、 TIMP3前列腺癌 GSTP1(70%) 、 APC(70%) 、PTGS2(70%)GSTP1、 APCGRNBK， APMIS 2007： 115检测血浆和血清中 DNA甲基化标志物检测血浆和血清中 DNA甲基化标志物疾病 DNA来源 标 志 敏感度 特异性膀胱癌 血 浆 CDKN2A(ARF) 13/15(87%) N/A血清 CDKN2A(INK4A) 12/14(86%) 31/31(100%)乳腺癌 血 浆 CDKN2A(INK4A) 5/35(14%) N/A血 浆 CDKN2A(INK4A) 6/43(14%) N/A结肠 癌 血清 CDKN2A(INK4A) 14/20(70%) 44/44(100%)血 浆 CDKN2A(INK4A) 21/58(36%) N/A胃癌 血清 CDH1、 CDKN2A(INK4A) 、 GSTP1、CDKN2B(INK4B)、 DAPK145/54(83%) 30/30(100%)肝癌 血 浆 /血清 CDKN2A(INK4A)、 CDKN2B(INK4B) 17/23(74%) 35/35(100%)肺癌 血清(NSCLC)血 浆CDKN2A(INK4A) 、 GSTP1 、 DAPK1、 MGMT CDKN2A(INK4A)11/15(73%) 64/73(88%)N/AN/A前列腺癌 血 浆 /血清 GSTP1 12/16(75%) 22/22(100%)Laird, Nature Review Cancer 2003检测不同部位中 DNA甲基化标志物疾病 DNA来源 标 志 敏感度 特异性膀胱癌 尿沉渣 CDH1(E-Cadherin)、 DAPK1、CDKN2A(INK4A) 、 RARB(RAR-) 20/22(91%) 13/17(76%)乳腺癌 乳腺 导 管内液脱落 细 胞CCND2(CyclinD2)、 RARB(RAR-)、TWIST17/19(89%) 40/45(89%)头颈 癌 唾液 CDKN2A(INK4A)、 GSTP1、 MGMT 11/17(65%) 30/30(100%)肺癌 痰 CDKN2A(INK4A) 、 MGMT 10/10(100%) N/A前列腺癌 血沉棕黄 层 GSTP1 5/16(31%) 26/26(100%)活 检 冲洗液脱落 细 胞GSTP1 21/63(33%) 30/31(97%)Laird, Nature Review Cancer 2003DNA甲基化与肿瘤诊断及预后甲基化与肿瘤诊断及预后Mund, Epigenetic 2006:1国内研究进展解放军总医院于力教授研究团队1. 应用限制性酶切扫描技术（ RLGS）技术筛 选出白血病细胞中高甲基化状态的基因， 如 ID4基因登，用于急性白血病诊断、疗效观察、预后判断、微小残留病检测等的有力手段。已开发 ZO-1基因启动子区 DNA甲基化检测试剂盒2. 应用筛选出的高甲基化状态的基因如 ID4基因，筛选靶向治疗药物表观遗传学治疗在肿瘤治疗中应用Vaissiere Mutation Research 2008 :659n 去甲基化药物可以逆转抑癌基因 CpG岛甲基化，恢复抑癌基因的功能。n 去甲基化药物高度特异性的作用于甲基化的胞嘧啶，并不引起正常细胞中基因表达的实质性改变。n 在动物模型中都可以观察到去甲基化药物可以阻止或逆转肿瘤的发生。n 常用的去甲基化抑制剂有地西他滨和 5氮杂胞苷已获 FDA批准用于 MDS治疗。DNA甲基化在肿瘤治疗中应用表观遗传学药物在临床中的应用药 物 治 疗 范 围甲基 转 移 酶 抑制 剂5-氮 杂 胞 甙 （已 获 FDA批准） MDS， AML， CML地西他 滨 （已 获 FDA批准） AML， CML， MDSMG98 肾细 胞癌RG108 结肠 癌 细 胞株普 鲁 卡因胺 结肠 癌 细 胞株HDAC抑制 剂SAHA（已 获 FDA批准） 皮肤 T细 胞淋巴瘤，多种 实 体瘤PXD101 多种 实 体瘤LBH589 皮肤 T细 胞淋巴瘤缩 酚酸 肽 多种 肿 瘤 细 胞株， MDS， AML丁酸苯 酯 MDS丙戊酸 成神 经 瘤 细 胞MS-275 前列腺癌 细 胞株，多种 实 体瘤，淋巴 恶 性 肿 瘤CI-994 多种 实 体瘤5-氮杂胞甙治疗 MDS的临床试验作者 GALGB 9221 Fabre Fenaux Lyon给药剂 量 75 mg/m2/day 75 mg/m2/day 75 mg/m2/dayAZA 5-2-2 (75 mg/m/day5 days,AZA 5-2-5 (50 mg/m/day5 days, AZA 5 (75 mg/m/day 5 days)临 床 试验 III III III II病例数 n=99 n=61 n=179 n=139疗 效10%CR， 1%PR， 36%HI ，ORR 47%16%CR， 25%PR， 21% HI ， ORR 62%28.5% CR+PR AZA 5-2-2： 44% HI AZA 5-2-5： 52% HI AZA 5： 57%HI 毒副作用 骨髓抑制， 恶 心，呕吐骨髓抑制，局部反 应 ， 1-2级 胃 肠不适恶 心，呕吐，骨髓抑制，局部反 应 ，腹泻，疲 劳骨髓抑制Kuendgen, Ann Hemaol 2008HDACi治疗 MDS及 AML的临床试验作者 Odenike Byrd Giles Garcia Gojo抑制 剂 缩 酚酸 肽 缩 酚酸 肽 LBH589 SAHA MS-275临 床 试验 II I I I I给药剂 量 i.v.,18mg/m2/day i.v., 13 mg/kg/m2 i.v.,4.8-14mg/m2 Oral, 100-300 mg Oral, 4-10mg/m2患者人数及临 床 诊 断 AML (n=18) AML (n=10)AML (n=13),MDS (n=1)AML (n=31),MDS (n=3),CML (n=1)AML (n=38)疗 效 2例骨髓原始细 胞清除骨髓和外周血中原始 细 胞短暂 下降8例外周血中原始 细 胞短暂 下降1例 CR， 2例CRp， 1例 PR， 5例完全骨髓 缓 解7例血液学改善，骨髓和外周血中原始 细胞短 暂 下降毒副作用 恶 心，呕吐，疲 劳 恶 心，呕吐，疲 劳 ，腹泻，肿 瘤溶解 综合征QT延 长 ， 恶心，呕吐，低血 钾恶 心，呕吐，腹泻，中性粒细 胞减少，盲肠 炎，疲 劳中枢神 经 系统 毒性，感染，疲 劳 ， 恶心，呕吐Kuendgen, Ann Hemaol 2008DNMT抑制剂与 HDACi联合使用的临床试验作者 Garcia Soriano Maslak Blum Gore给药剂 量DAC 15 mg/m2+ VPA oral 20, 35,50 mg/kgAZA 75 mg/m2+VPA Oral 50,62.5 ,75 mg/kg +ATRA AZA 75 mg/m2+PB 200 mg/kgDAC 20 mg/m2+VPA15,20,25 mg/kgAZA 25,50 75mg/m2 days+PB 375 mg/kg/day 病例数 AML (n=48)MDS (n=6) AML (n=49)MDS (n=4) AML (n=8)MDS (n=2) AML (n=11) AML (n=18)MDS (n=13)CMML (n=1)疗 效 CR(19%)CRp(3%)CR(22%) CRp(5%)骨髓 缓 解 (13%)PR(30%)CR(18%) CRi(18%)PR(18%)CR(14%) PR(3%) HI(21%)毒副作用 中枢神 经 系 统毒性 中枢神 经 系 统毒性