高通量测序与肿瘤课题思路.ppt

新一代测序技术 加速肿瘤个体化诊疗进程 基因IT的突破和个体化医学GeneticIT PersonalizedMedicine基因突变和过高或过低基因表达是大多数慢性疾病发生的分子基础 系统 规范 标准 Genetics Epigenetics 人类估计20 000 25 000蛋白质编码基因 3billionDNAbasepairs 人基因组测序 基因组数据库 Epigenetics 人外显子组 RNA 测序 基因组表达数据库 ncRNA 个体生命特性和生物学功能正常或疾病 11年前完成人类基因组计划让人们看到曙光 慢性病的治愈良方马上就能出现 如今 灵丹妙药依然难求 但低成本 快速 测序海量数据而新知识正在让一部分病人受益 科技进步带来挑战 复杂的生物学也在从中作梗 给病人治愈带来难度和变数而也为技术进步确立了新的目标 基因突变和过高或过低基因表达是大多数慢性疾病发生的分子基础 基因突变 DNA 基因表达的改变 RNA 遗传生殖细胞突变 突变的蛋白和正常蛋白表达的改变 单个和多个基因突变体细胞突变 突变蛋白和正常蛋白表达的改变遗传单核苷酸多态性 SNP 感染生活方式环境等 分子箱 molecularbins 的概念 每一个癌症都有独特的分子异常改变 根据分子异常改变制定相应的治疗方案 每个患者对治疗的疗效也会不同 如何确定molecularbins 通过基因测序可确定分子异常改变 突变 突变谱 表观遗传异常 表达谱 甲基化谱等 摘自吴一龙点评ASCO2013肺癌 分子靶向篇 流程图 细胞 肿瘤黑盒 PointmutationsTruncationsInsertionFusionCancerGeneticdiseases ChenSYConfidential 保密 突变X生物 病理学的后果 治疗靶标 多学科专家组成的医学基因信息分析团队 遗传学家 肿瘤学家 免疫学家 医生 生物信息学专家 7 提纲 肿瘤个体化诊疗背景测序技术的革命性发展新一代测序技术的临床应用检测流程 肿瘤个体化配药 肿瘤个体化配药 对于每一肿瘤药物只有10 30 的患者能够响应治疗 但目前医生用药前无法预知哪位患者能够响应某一药物治疗 这一情况造成巨大浪费并耽误对患者治疗 2010年肿瘤药物市场600亿美元 由于事先不知患者是否对药物响应 近450亿美元的药物没有起到作用 协同开发个体肿瘤基因靶标预测及FDA药物个体化匹配 建立个体肿瘤基因表达数据库找到药物敏感的标签基因至关重要 目前 FDA批130多种肿瘤药物对应80多种基因靶标 有的基因靶标并无对应的药物 利用基因靶标的标签基因表达谱扫描FDA非肿瘤药物作用于肿瘤细胞的基因表达关联谱数据库来寻找匹配药物 药物新用 给FDA非肿瘤药物找到抗癌用途 已有成功报道 肿瘤诊疗的进展和未来的趋势 从单个基因检测到多基因检测 确立肿瘤基因型 减少对病种 组织学层次 的依赖按照突变基因组合 pattern 对肿瘤分型 选择适用靶向药物 药物组合 检测原癌基因 抑癌基因 DNA错配修复基因的基因型为目前的基因检测组合 未来 更多的基因突变 基因mRNA表达水平 甲基化 microRNA水平 蛋白水平 的综合分型 off label用药从单基因突变型 野生型到按突变pattern用药 突变在没有FDA批下来的适用症中出现 药物有效 称为off label用药 如贝伐单抗 单一用药到复合用药 肿瘤治疗的组合用药多基因检测 综合性分析 10 癌症的发生是个漫长的过程 潜伏期长达5 20年 11 免疫分型免疫球蛋白电泳免疫组化 基因定性 定量基因突变检测MSI WHO规范化肿瘤综合检测 MICM分类标准 免疫学 细胞遗传学 分子生物学 常规病理血细胞涂片 核型分析荧光原位杂交 M I C M 癌症诊断的分子化 遗传学表型的改变 分子 2020 1 30 21世纪肿瘤治疗的策略的转变 2004年ASCO会议预测 5 10年后进入 个体化疗 时代 2009年ASCO会议倡议 吹响肿瘤个体化医疗的号角 2011年ASCO会议 肿瘤 个体化医疗 进入快车道 Pro Eschenbach NCI 免疫治疗治疗不再是仅由肿瘤位置所决定 更多的是由病人和肿瘤的基因学决定 ASCO主席SandraSwain我们在肿瘤和免疫细胞的重要靶标上越来越有更好的目标 ASCO癌症交流委员会主席BruceRoth 肺腺癌的驱动基因 ModifiedfromKrisM etal IASLC2012TargetedTherapiesConference 15 Cancers likeindividuals aredistinct evenatthemolecularlevel 药物基因组学催生分子靶向药物 细胞信号传导通路原癌基因和抑癌基因细胞因子及受体抗肿瘤血管形成自杀基因 通过驱动基因选择靶向治疗可以延长患者OS 14家LCMC成员单位入组1102例转移性肺腺癌患者 检测KRAS EGFR HER2 BRAF PIK3CA AKT1 MEK1 NRAS突变 ALK重排和MET扩增 1007例至少一个基因检测的患者中 622例 62 检测到至少一个驱动基因状态的改变 733例行全部10个基因检测的患者中 465例 63 检测到至少一个基因状态改变 JohnsonBE etal 2013ASCOAbstract8019 LCMCIncidenceofMutationDetected 通过驱动基因选择靶向治疗可以延长患者OS 279例 28 伴驱动基因突变患者的数据用于选择靶向治疗或入组靶向研究在有后续临床随访信息的938例患者中 总生存分析如下 结论 伴有已确定驱动突变的患者中 接受靶向治疗者的生存时间较未接受靶向治疗者明显延长多重基因组检测有助于临床医生选择适当的患者进行靶向治疗和入组靶向治疗临床研究 JohnsonBE etal 2013ASCOAbstract8019 NSCLC驱动基因突变谱 欧美人群 迄今晚期NSCLC患者中开展的规模最大的生物标志物研究 BarlesiF etal 2013ASCOAbstract8000 GiacconeG etal 2013ASCOAbstract7513 首个评估生物标志物配对治疗疗效的前瞻性临床研究 NSCLC腺癌基因突变谱 亚洲研究 EGFR依然是亚裔腺癌最常见的驱动基因 KohY etal 2013ASCOAbstract7572 WuYL etal 2011 370例中国肺腺癌 201例日本肺腺癌 2020 1 30 驱动基因指导下的NSCLC临床研究不断深入 Crizotinib治疗ROS1重排的晚期NSCLC 33例ROS1阳性NSCLC患者入组 31例接受crizotinib治疗 在25例疗效可评价患者中 ORR为56 8周和16周DCR为76 和60 中位PFS尚未达到 因为60 的患者仍在随访中 6个月PFS率为71 主要毒副作用是视觉障碍 恶心及腹泻 结论 虽然该研究仍在继续 但足以说明crizotinib治疗ROS1阳性NSCLC有效 Sai HongIgnatiusOu etal 2013ASCOAbstract8032 22 基因多态性对药物作用的影响 由于个体差异的存在 仅有20 40 的患者从已批准的药物中获益 70 80 的药物在临床试验中被淘汰 许多已被批准药物由于毒副作用而退出市场 基因多态性 SNP 在人群中普遍存在 人类基因组平均每1200bp就有一个SNP 不同患者 相同癌症相同临床分期相同病理分级 影响因素 相同的药物相同的计量 癌症药物治疗个体化 革命性的测序技术发展 第一代测序新一代测序半导体芯片测序 第一代测序的局限性 操作繁琐 测序时间长一次只能对单个基因的一个片段进行测序样本需求量大 微克级 背景噪音难克服 难以确认低频突变样本中肿瘤含量要求高价格昂贵 新一代测序技术 next generationsequencing Roche454 GenomeSequencerFLX ABI Life SOLiD4System Illumina SolexaHiseq2000 第二代测序技术 高通量 27 高通量测序加速肿瘤个体化用药进程 一次能对多个基因多个片段进行测序操作自动化 测序时间短样本需求量小 纳克级 样本中肿瘤含量需求少可以确认低频突变 5 价格低廉 28 半导体芯片测序技术的优点 简捷光学 电子信号 快速 个小时完成测序 可扩展性 革命性的突破 样本采集血 组织 FFPE 提取DNA RNA 建库 模板制备 测序 验证 Sh生物信息学分析 医学信息分析 报告生成 检测流程 缺一不可 个体化分析 深度分析 初步分析 药物反应 疾病风险 肿瘤突变 三大支撑团队 技术 信息 医学 石蜡包埋组织切片或组织块新鲜冰冻组织血液和骨髓其他 检测流程 肿瘤个体化用药基因检测报告 肿瘤个体化用药基因检测报告 肿瘤个体化用药基因检测报告 CDK VEGF 损伤修复基因 MDM2 反馈调节 切断肿瘤血供 GD AIF BAI 1 TSP 血管生成因子 抗血管生成因子 p53 Ku70 DNA PK ATM 逆转放疗抗性 MDR 逆转化疗抗性 细胞周期阻滞 MMP 抑制肿瘤浸润转移 NK 旁杀伤效应 a II PH 细胞凋亡 促进作用抑制作用 Ad p53多途径抗癌 贝伐单抗在宫颈癌的第一项报告 一项来自GynecologicOncologyGroup协作组的III期随机临床试验 评估贝伐单抗联合顺铂 紫杉醇 拓扑替康等药物化疗对复发和转移性宫颈癌的疗效 结果表明 这项试验首次发现靶向药物可以显著改善妇科肿瘤的总体生存状况 贝伐单抗联合顺铂 紫杉醇 拓扑替康等药物化疗可延长患者中位生存期4个月 具有显著的临床获益 贝伐单抗治疗新诊断胶质母细胞瘤的III期双盲安慰剂对照试验 结论 新诊断的GBM使用BEV并没有改善OS 数据显示虽然PFS有所提高 但没有达到显著性标准 考虑到II期临床试验的显著疗效 专家在解读这一结果是认为 应当尝试检验贝伐单抗与其他药物联用的疗效 通过高通量检测所获得的数