经典化疗药物生物标志物

经典化疗药物生物标志物,RightpeopleRighttime,常规化疗药物疗效预测分子靶向化疗,铂类：ERCC1，BRCA1抗代谢药物希罗达/5-Fu：DPD基因多态性，TS吉西他滨：RRM1拓扑异构酶抑制剂CPT-11：UGT1A1基因多态性植物类：紫杉醇：微管蛋白蒽环类：TOP2A,TheERCC1(excisionrepaircross-complementing1)isageneencodingaproteinofthenucleotideexcisionrepair(NER)complex,agroupofproteinsabletocorrectDNAdamageinducedbysubstancesformingadducts,likeplatinum(Martinetal,2008).HighlevelsofERCC1proteinhavebeenshowntobeapositiveprognosticfactorinchemotherapy-naiveradicallyresectedNSCLC(Olaussenetal,2006;Zhengetal,2007;Simonetal,2008).,DNA损伤修复途径的靶点,铂类等主要靶点通过损伤DNA，阻止其复制及转录加速细胞凋亡,形成铂一DNA加合物通过DNAPtDNA结构形成交联破坏DNA的正常结构阻碍DNA的模板作用抑制DNA的复制和转录使增殖迅速的细胞停滞在G2M期,双氯氨铂-adducts,DNA修复机制是铂类耐药的主要因素,核苷酸剪切修复(NER)：在DNA大块损伤（顺铂等重金属所致损伤）的修复中起重要作用,DNA加合物与旁路调节,SiddikZH.Oncogene.2003Oct20;22(47):7265-79.,顺铂耐药,ERCC1,与DNA修复酶缺乏互补基因(XPF)形成异源二聚体在DNA单链受损处的5端进行剪切而发挥功能NER过程中起限速作用,位于19号染色体的核苷酸剪切修复家族的重要成员,ERCC1过表达可使停滞在G2/M期细胞的损伤DNA得到迅速修复,Britishjournalofcancer2013j,OlaussenKA,DunantA,FouretP,etal.NEnglJMed.2006Sep7;355(10):983-91.,2011年NCCN指南（NSCLC）,BRCA1,BRCA1参与DNA修复mRNA转录细胞周期的调节蛋白泛素化等,位于染色体17q21的家族性乳腺癌易感基因,intwokindsofDNArepairmechanisms:NERanddouble-strandbreakrepair(DSBR)(Martinetal,2008).,BRCA1在DNA损伤修复中的作用,DNA损伤,DNA损伤传感器进行探测并发出损伤信号,BRCA1招募多个修复蛋白形成复合体,定位到损伤部位进行修复,BRCA1同时预测铂类和紫杉类的疗效,晚期食管鳞癌（n=144）,Cis+5-fu,Doc+5-fu,GaoY,ZhuJ,ZhangX,etal.PLoSOne.2013;8(1):e52589,RAP80协助BRCA1定位于DNA损伤部位,RAP80是BRCA1复合物行使正常的DNA修复功能所必需的结构单元。RAP80与聚集在DNA损伤位点的特定类型泛素结合，将BRCA1靶定到DNA断裂位点，从而使得BRCA1复合物能够到达损伤位点，在正常的DNA损伤修复反应中起关键作用。另外，RAP80还能特异性地与BRAC1一起在细胞周期的G2/M检控点处起作用,mTOR,RosellR,Perez-RocaL,SanchezJJ,etal.PLoSOne.2009;4(5):e5133,RAP80协助BRCA1定位于DNA损伤部位,常规化疗药物疗效预测分子靶向化疗,铂类：ERCC1，BRCA1抗代谢药物希罗达/5-Fu：DPD基因多态性，TS吉西他滨：RRM1拓扑异构酶抑制剂CPT-11：UGT1A1基因多态性植物类：紫杉醇：微管蛋白蒽环类：TOP2A,氟脲嘧啶类药物代谢途径,DPD:二氢嘧啶脱氢酶TS:胸腺嘧啶核苷酸合成酶OPRT:乳清酸磷酸核糖基转移酶TP:胸(腺嘧啶脱氧核)苷磷酸化酶,胸腺嘧啶磷酸化酶(TP),Capecitabine作为5-FU的前体药物，在胃肠道的吸收过程中并不会被DPD灭活；转变为5-二氢氟尿嘧啶(5-DHFU)进一步通过肿瘤中的TP转化为5-FU，发挥其细胞毒性作用,DPD:二氢嘧啶脱氢酶TS:胸腺嘧啶核苷酸合成酶OPRT:乳清酸磷酸核糖基转移酶TP:胸(腺嘧啶脱氧核)苷磷酸化酶,DPD:二氢嘧啶脱氢酶TS:胸腺嘧啶核苷酸合成酶OPRT:乳清酸磷酸核糖基转移酶TP:胸(腺嘧啶脱氧核)苷磷酸化酶,DPD是5-Fu代谢的限速酶在肝脏中80%的5-Fu被DPD代谢灭活DPD酶活性：5-Fu分解代谢率5-Fu活性代谢产物毒性反应3-5%的人群携带失活性突变基因早期研究表明，大约25%的病人在5-Fu治疗后出现3-4度毒性反应的肿瘤患者携带杂合性DPYD2A等位基因,DPD与5-FU代谢,AssociationofDPYDGenotypesWithIsolatedTypesofToxicity,SchwabM,ZangerUM,MarxC,etal.JClinOncol.2008May1;26(13):2131-8,*ComparedwithDPYDwt/wt.,TS基因多态与5-Fu疗效相关,与5-Fu化疗疗效相关的基因多态存在于TS基因的5区和3UTR区。TS基因起动子5区的28bp序列重复多态(TS2R和TS3R)将影响基因的表达。2R表现为TS基因低表达，3R表现为TS基因高表达。3区6bp表现出细胞内TS基因低表达。3R/3R的mRNA表达是2R/2R的36倍。3R/3R的mRNA表达是2R/3R的21倍。2856的3R等位基因上存在GC的单核苷酸多态，2R/3G、3C/3G、3G/3G)mRNA高表达，2R/2R、2R/3C、3C/3CmRNA低表达,TS（胸腺嘧啶核苷酸合成酶）,dUMP（脱氧尿嘧啶核苷酸）,dTMP（脱氧胸腺嘧啶核苷酸）,TS,TS,TS,TS,DNA合成，肿瘤生长,5-FU的活性代谢产物FdUMP可与dUMP竞争性结合TS，TS失活，抑制DNA的合成，从而抑制肿瘤细胞的生长和增殖,FdUMP,TS,FdUMP,FdUMP,FdUMP,FdUMP,5-FU的关键酶缺失;5-FU代谢酶活性增加;TS还原性叶酸底物的缺乏;TS基因扩增;TS基因过度表达或基因突变引起的TS活性或水平改变;DNA损伤反应通路的变化,TS的mRNA表达水平与5-FU/奥沙利铂治疗的疗效相关（p0.001）TS低表达的患者生存期显著长于TS高表达的患者,氟尿嘧啶类检测的基因-TS,Associationbetweengenotypesandresponsetochemotherapyinthe80patients,GrazianoF,RuzzoA,LoupakisF,etal.BrJCancer.2008Sep2;99(5):716-21,DNA合成的限速酶，具有催化核糖核酸还原为脱氧核糖核酸功能的酶,吉西他滨与RRM1,核糖核苷酸还原酶M1（RRM1）,肿瘤组织中基因表达水平低的患者，对吉西他滨药物敏感，高表达患者表现耐药。,肿瘤组织中基因表达水平高的患者，生存效果更佳。,吉西他滨与RRM1,常规化疗药物疗效预测分子靶向化疗,铂类：ERCC1，BRCA1抗代谢药物希罗达/5-Fu：DPD基因多态性，TS吉西他滨：RRM1拓扑异构酶抑制剂CPT-11：UGT1A1基因多态性植物类：紫杉醇：微管蛋白蒽环类：TOP2A,伊立替康与UGT1A1,在体内经过CES转化为活性代谢物SN-38，其活性较伊立替康强100-1000倍SN-38经肝脏UGT1A灭活，生成无活性代谢产物SN-38G产葡糖醛酸糖苷酶菌能在肠道逆转该反应，重新活化SN-38并引起剂量限制性毒性最常见的变异为在启动子去TATA盒中插入一个双核苷酸（TA），产生等位基因UGT1A128，它可使SN-38的葡萄糖醛基化下降，从而引起体内活性SN-38的显著升高，增加毒副作用发生和程度,vanderBolJM,etal.ClinCancerRes2010;16(2):736-742.,伊立替康为前体药物,胆红素尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶基因（UGT1A1）,UGT1A1*28与伊立替康副反应-迟发性腹泻/中性粒细胞减少的相关性,伊立替康与UGT1A1,UGT1A1*27(C686A)或UGT1A1*28(TA)7TAA:野生型：6个TAUGT1A1*6(G211A)：,使UGT1A1的转录活性下降了三分之二。导致对伊立替康的毒性增加。,UGT1A1的多态性-伊立替康的毒性增加,此型的酶活性是野生型的49。,常规化疗药物疗效预测分子靶向化疗,铂类：ERCC1，BRCA1抗代谢药物希罗达/5-Fu：DPD基因多态性，TS吉西他滨：RRM1拓扑异构酶抑制剂CPT-11：UGT1A1基因多态性植物类：紫杉醇：微管蛋白蒽环类：TOP2A,-微管蛋白与紫杉类药物,紫杉醇可使微管蛋白（微管蛋白和微管蛋白）和组成的微管蛋白二聚体失去动态平衡，诱导与促进微管蛋白聚合、微管装配，防止解聚，使微管稳定，从而阻止癌细胞的生长于G2/M期。,微管蛋白基因突变诱发紫杉耐药,III型tubulin可能是紫杉醇耐药的预测标志物,常规化疗药物疗效预测分子靶向化疗,铂类：ERCC1，BRCA1抗代谢药物希罗达/5-Fu：DPD基因多态性，TS吉西他滨：RRM1拓扑异构酶抑制剂CPT-11：UGT1A1基因多态性植物类：紫杉醇：微管蛋白蒽环类：TOP2A,蒽环类与抗TOP2药物的作用机制,HengstlerJG,etal.CancerRes1999;59:3206-3214.Mei.x.QiTheJournalofBiologicalChemistryVol286NO.41,PP.35883-35890Oct.14.2011,Increasedp38proteinexpressioninprimarybreastcancercorrelateswithup-regulatedTopoII.Here,wereportthatp38,butnotp38,MAPKisspecificallyactivatedbytreatmentofbreastcancercellswithtopoisomeraseII(TopoII)drugs,whereaspaclitaxel(Taxol)doesnothavethiseffect.,抗TOP2药物作用机制提示TOP2是蒽环的敏感性指标，而非紫杉类。,TOP2蛋白和基因,TOP2酶蛋白与乳腺癌细胞增殖密切相关1，表现为G0/G1期较低，S期开始升高，G2/M期达到顶峰，但各细胞周期均有表达。2,3TOP2基因定位于人类17号染色体（CEP17q12-22），与Her2基因相邻，是一个与乳腺癌等恶性肿瘤增殖相关的基因。4,【1】JarvinenTA，KononenJ，Pelto-HuikkoM，etal.J.AmJPathol，1996，148(6):2073-2082.【2】LiuD，HuangGL，KameyamaK，etal.J.Cancer,2002,94(8);2239-2247【3】VillimanK,etal.ModPathol.2002May;15(5):486-91.【4】ParkK,KimJ,LimS,etal.J.Cancer,2003,39:631-634.,预后指标？,TOP2A,疗效预测？,基因,蛋白,乳腺癌新辅助化疗,乳腺癌辅助化疗,乳腺癌晚期化疗,TOP2A,Biomarker不是靶向药物的专属,抑制DNA聚合酶,Ara-c,抑制胸腺嘧啶核