肿瘤防治的新挑战-肿瘤异质性,分子分型及个体化冶疗

1、.肿瘤肿瘤异质性异质性, 分子分型分子分型, 及个体化冶疗及个体化冶疗) .我国恶性肿瘤发病及死亡情况的回顾与预测预计在2020年，全球新发病例将达1500万(我国占1/5)，死亡1000万(我国占1/4)，现患病例3000万。. Wood,LD,et.al(Science,2007,Nov.16,Vol.318:1108) isolated DNA from 11 breast and 11 colorectal tumors and determined the sequences based on exons representing 20,857 transcript from 18,

2、191gene. Any gene that was mutated in the tumor but not in normal tissue from the same patients was analyzed in 24 additional tumors. Pathway rather than individual genes appear to govern the course of tumorigenesis. Disruption of a pathway by mutation in any one of its genetic components would pres

3、umably lead to similar changes in growth. The 15 driver mutation in an individual tumor likely reflect alterations in a similar number of pathways.A few gene mountains are mutated in a large proportion of tumors; most genes are mutated in 5% of tumors represented as hills两个肿瘤突变基因重复的很少， (Science 2007

4、,318: 1108). Greenman,C et al(Nature, 2007,446:153-)reported 1,000 somatic mutations found in the coding exons of 518 protein kinase genes in 210 diverse human cancers. There was substantial variation in the number and pattern of mutations in individual cancer. Most somatic mutations are likely to b

5、e passengers that do not contribute to oncogenesis. However, there was evidence for driver mutation contributing to the development of the cancer studied in approximately 120 genes.Thomas,RK et al.(Nature genetics,2007,39:347-)determined 238 known oncogen mutation across 1,000 human tumor samples of

6、 17 cancer types. Of 17 oncogens analyzed, they found 14 to be mutated at least once, and 298(30%) samples carried at least one mutation. 1). Wood,LD,et.al determined the 乳腺癌和结直肠癌乳腺癌和结直肠癌 DNA sequences based on exons of 20,857 transcript from 18,191gene. (Science,2007,Nov.16,Vol.318:1108) 2). Thomas

7、 RK,et al 分析分析17类肿瘤类肿瘤 238个个oncogenes 的突变的突变(Nature genetics, 2007: 39; 153-) 3). Greenman,C;et al. 分析分析210个不同人的肿瘤的个不同人的肿瘤的 518 protein kinase gene exons 的突变的突变 ( Nature, 2007, 446: 153-) 两个肿瘤之间突变基因重复的很少两个肿瘤之间突变基因重复的很少 Pathway rather than individual genes appear to govern the course of tumorigenesis

8、. Disruption of a pathway by mutation in any one of its genetic components would presumably lead to similar changes in growth. The differences are likely to be the basis for the wide variation in tumor behavior and responsiveness to therapy .The epigenetic progenitor model of cancerStem/progenitor c

9、ells表观遗传学表观遗传学(epigenetic)改变改变; Gatekeeper mutation; Genetic and epigenetic instabilityFeinberg,AP et al.( Nature Review Genetics,2006,7: 21-33).我们还不清楚一个肿瘤包含有多少个基因的改变，以我们还不清楚一个肿瘤包含有多少个基因的改变，以及相互的作用机理？及相互的作用机理？但研究已揭示与癌变有关的基因参与的复杂性，造戌但研究已揭示与癌变有关的基因参与的复杂性，造戌了肿瘤病人的个体反应不同，这是肿瘤分子分型和了肿瘤病人的个体反应不同，这是肿瘤分子分型和个

10、体化冶疗的基础个体化冶疗的基础. 肿瘤肿瘤异质性异质性, 分子型分子型, 及个体化冶疗及个体化冶疗 Systems biology 基因突变谱基因突变谱 (SNP) （Array CGH）基因组甲基化谱基因组甲基化谱基因表达谱基因表达谱MicroRNAs谱谱(Oncomirs)蛋白标志谱蛋白标志谱染色体异常染色体异常细胞组织细胞组织. Breast cancer patients with the same stage can have markedly different treatment responses. The clinical behaviour (such as lymph n

11、ode status and histological grade) fail to classify accurately outcome. Chemotherapy or hormonal therapy reduces distant metastases by one-third, however 70-80% of these patients would not developed distant metastases without the adjuvant treatment, these patients may not benefit from the treatment,

12、 and may potentially suffer from the side effects. (Nature, 2002,VOl.415, 530). FDA News FOR IMMEDIATE RELEASEP07-13February 6, 2007 Media Inquiries: . The MammaPrint test uses the latest in molecular technology to predict whether existing cancer will metastasize (spread to other parts of a patients

13、 body). 70 genes activity confers information about the likelihood of tumor recurrence. . MicroRNA(miRNAs 300-1000) are an abundant class of negative gene regulators that have been shown to control a wide range of biological functions such as cellular proliferation, differentiation and apoptosis. Ab

14、out half of the annotated human miRNAs map within fragile region of chromosomes, which are areas of the genome that are associated with various human cancers. miRNA mutations or mis-expression correlate with various human cancers and can function as tumor suppressors and oncogenes. A single miRNA mi

15、ght bind as many as 200 gege targets and so, miRNAs potentially control the expression of about one-third of human mRNAs . Nature Reviews/ Cancer 2006, 6;259-269.Lu et al.( Nature,2005 435:834-). 约25%临床诊断为肺癌Ia期患者，单纯接受手术治疗后会复发。因此有必要识别此亚型的患者，以便给予更有效的治疗。Potti等（ N Engl J Med 2006, 355:570- ）用89例早期NSCLC病

16、例构建了一个“肺癌转移模型”表达谱芯片(准确率93%, ，高于目前应用的基于临床病理特征的预测方法 64%) ，并可鉴别出需要术后化疗的Ia期患者。该研究已被美国临床肿瘤学会（ASCO）评为2006年临床肿瘤研究主要进展之一。 .N ENGL J MED 2006,355:570-.N ENGL J MED 2006,355:570-.Methylation of the promotor regions of P16 and CDH13 in both tumor and mediastinal lymph nodes in stage 1 NSCLC patients was associ

17、ated with an odds ratio of recurrent cancer of 15.5. 有甲基有甲基化病人无复发存活时间明显病人无复发存活时间明显低于无甲基低于无甲基化(N.ENGL.J.MED.2008,358:1118-).N0N+42个基因可区分肺癌淋巴结转移.(50%).分子标志谱在判断乳腺癌治疗敏感性中的应用分子标志谱在判断乳腺癌治疗敏感性中的应用 (北京市科委重大专项)通过分析新辅助化疗有效(完全缓解+部分缓解)与无效(肿瘤进展)患者治疗前后的肿瘤组织标本以及血标本, 发现与乳腺癌化疗敏感性相关的分子标志谱。 根据根据NCCN Clinical Practice

18、Guidelines in Oncology (Breast Cancer, Version 1.2005) 选取临床IIA（T2, N0, M0）、IIB（T2, N1, M0；T3, N0, M0）、IIIA（T3, N1, M0）期患者、其他符合保乳手术治疗的患者符合保乳手术治疗的患者（除外肿瘤大小因素）以及局部进展期乳腺癌患者(IIIA: T0-3, N2, M0; IIIB: T4, N0-2, M0; Any T, N3, M0)入组。在接受治疗前，对入组患者进行空心针穿刺活检（在接受治疗前，对入组患者进行空心针穿刺活检（core needle biopsy）取得病理诊断；随后给予

19、）取得病理诊断；随后给予4周期周期EC方案（表阿霉素方案（表阿霉素+环磷酰胺，环磷酰胺，14天天/周期）；评价疗效周期）；评价疗效 运用基因芯片技术，对治疗前后标本的运用基因芯片技术，对治疗前后标本的mRNA表达情况进行表达情况进行检测、分析。比较治疗反应阳性组与治疗反应阴性组患者的检测、分析。比较治疗反应阳性组与治疗反应阴性组患者的上述检测指标之间的差异，寻找与新辅助化疗疗效相关的分上述检测指标之间的差异，寻找与新辅助化疗疗效相关的分子标志谱，建立预测化疗疗效的临床生物学模型。子标志谱，建立预测化疗疗效的临床生物学模型。 . Is cancer metastasis predetermine

20、d and predictable? .n利用此153个有显著差异的基因，在国际上首次建立了一个肝癌转移的预测模型。n这一模型预测待检标 本 的 准 确 率 达90%以上。(Ye QH, et al. Nat Med, 2003, 9; 416-423).NSCLC有淋巴结转移与无淋巴结转移病人比较有淋巴结转移与无淋巴结转移病人比较, 前者前者 有有1q25-32, 12q23-24.3, 17q12-22 区域区域DNA拷贝增加，而且这种差别在原位癌拷贝增加，而且这种差别在原位癌阶段即已形成阶段即已形成, 提示在原位癌阶段即可能巳经有与转移相关的提示在原位癌阶段即可能巳经有与转移相关的dri

21、ver genes 在不断推在不断推 动以后的肺癌动以后的肺癌 转移转移 (J ,Ma. et al. J Pathl 2006, 210: 205-213),.癌前病变与癌癌前病变与癌.癌变的多阶段发生模式 从正常细胞发展到危及生命的恶性肿瘤，大多经历“癌前病变”阶段。而从“癌前病变”发展成侵袭性癌一般需要10年或更长的时间，“癌前病变”的一个重要特征是具有可逆性。正常增生轻度不典型增生原位癌侵袭癌转移癌1030 年癌前病变.正常或浅表性胃炎慢性萎缩性胃炎肠上皮型化生异型增生胃癌胃粘膜多阶段癌变过程异型增生发生癌变的危险度增加41倍多；.控制癌前病变控制癌前病变 19501950年以来，巴氏

22、涂片检测宫颈癌前年以来，巴氏涂片检测宫颈癌前病变加上外科切除，使宫颈癌发生率和死病变加上外科切除，使宫颈癌发生率和死亡率分别下降亡率分别下降7878和和7979，而未实施这项，而未实施这项措施的国家措施的国家, ,宫颈癌仍然是妇女肿瘤的主要宫颈癌仍然是妇女肿瘤的主要死亡原因。死亡原因。. 为什么有些癌前病变会发展成为浸袭性癌？而为什么有些癌前病变会发展成为浸袭性癌？而大部分不会？大部分不会？ Molecular lesions that occur in early stage of cancer or in precursor lesions are more likely to have

23、a direct influence (Drivers) on cancer occurrence and progression than those that accumulate at the later stage of cancer development. Among the latter, many alterations may be considered as passengers 早期癌变预警标志早期癌变预警标志 . 肿瘤早期发现和诊断肿瘤早期发现和诊断是肿瘤治疗的关键是肿瘤治疗的关键.肺癌肺癌 Stage 1Stage 1病人病人5 5年生存率年生存率70%70%左右左右

24、 Stage IVStage IV病人病人5 5年生存率年生存率5%5%左右左右l Low-dose CT筛查 31,567 无症状人群 (1993-2005)发现的 412 Stage 1肺癌病人10年生存率 88%, 302例病人在诊断后一个月做手术,10年生存率92%, 8例病人Stage 1,诊断后未接受治疗5年之内去世。u (N.Engl. J.Med. 2006, 355: 1763-).未来肿瘤早诊研究趋势：未来肿瘤早诊研究趋势：分子影像学分子影像学体液中肿瘤分子标志谱体液中肿瘤分子标志谱.技术路线 (Molecular & Cellular Proteomics 200

25、5, 4: 1480)肺癌细胞正常细胞空培养基原代培养收集条件培养基浓缩、冻干1-D SDS-PAGE电泳质谱鉴定临床组织标本验证. 检测到肺癌相关游离（分泌）蛋白已有1000多种。通过对肺癌患者血浆的检测分析，已鉴定出11种蛋白，8种明显差异（增高或降低，如MMP1、Fascin、 CD98、 SC、 14-3-3-eta、-sigma、-beta、LAMC2)，其中有7种未见在人血浆中被检出的报道。 这也是目前国际上同类研究中最大的一个肿瘤相这也是目前国际上同类研究中最大的一个肿瘤相关分泌释放蛋白数据库关分泌释放蛋白数据库 (Molecular & Cellular Proteom

26、ics 2005, 4: 1480).人类控制肿瘤的关键人类控制肿瘤的关键l预防预防 与病毒相关的宫颈癌、肝癌将首先被控制与病毒相关的宫颈癌、肝癌将首先被控制l控制癌前病变控制癌前病变 不断减少晚期肿瘤发生不断减少晚期肿瘤发生l早期诊治早期诊治l晚期肿瘤的多靶点综合治疗晚期肿瘤的多靶点综合治疗( (个体化个体化冶疗冶疗) ). 与病毒相关的宫颈癌、肝癌将首先被控制与病毒相关的宫颈癌、肝癌将首先被控制 1). HPV1). HPV病毒疫苗病毒疫苗 2). 20062006年年6 6月月9 9日美国日美国FDAFDA批准批准GardasilGardasil ( (加德西加德西) )上市。上市。5

27、5年随访发现年随访发现 该疫苗有该疫苗有 效预防了效预防了HPV16HPV16和和HPV18HPV18型有关的宫颈、外阴和型有关的宫颈、外阴和阴道癌前病变发生。阴道癌前病变发生。 预防预防HPV6 HPV6 和和 HPV11HPV11型相关的生殖器疣型相关的生殖器疣发生。发生。. First patient-applied therapy for treatment of external genital and perianal wartsin 10 years Download Package Insert .American Botanical Council (Austin, Texa

28、s, Nov 9, 2006)”非赢利的美国植物学会创建者和执行主任非赢利的美国植物学会创建者和执行主任马克马克布鲁蒙萨尔说：布鲁蒙萨尔说：“一种复杂的草本制一种复杂的草本制剂得以作为处方药进入美国市场，这是近剂得以作为处方药进入美国市场，这是近半个世纪以来的第一次。半个世纪以来的第一次。” “这种新药这种新药, 其安全和功效已经得到了充分的临其安全和功效已经得到了充分的临床证明，并且跟所有化学或生物药物一样获得床证明，并且跟所有化学或生物药物一样获得了了FDA的批准。这一批准实际上为一个新药行的批准。这一批准实际上为一个新药行业的建立铺平了道路。业的建立铺平了道路。” .What we dont know