个体化医学与分子诊断课件

个体化医学与分子诊断周宏灏中南大学，长沙分子

诊断质量保证会议,

2013,10,22

长沙个体化医学与分子诊断周宏灏中南大学，长沙分子诊断质量保证会1人类个体的遗传变异

31.6亿个碱基对

2-2.5万个基因300万变异疾病相关药物反应差异相关不同个体DNA序列

99.9%

相同

0.1%人类个体的遗传变异31.6亿个碱基对2-2.5万个基2

基于基因组的个体化医学罕见疾病风险

查出孟德尔疾病致病基因早期疾病预测

孕前/胚胎植入前筛查药物基因组学

风险分层

药物效应和剂量

不良反应预测常见疾病风险

风险预测

风险分层

查出早期的行为异常风险显现1 基于基因组的个体化医学早期疾病预测药物基因组学 药3发病易感遗

传缺陷早期查出针对性预防疾

病发展预测对药物的

可能反应监测药物反应和

发病反复健康状态无症状疾病状态慢病治疗有症状疾病状态个体化医学和个体化药物治疗

个体化医学

当今医疗保健重点

病人分层

/

治疗未来医疗保健重点

个体化药物治疗疾病基因组学药物基因组学发病易感遗早期查出针对性预防疾预测对药物的监测药物反应和健康4药物临床研究和应用的相悖临床试验对象

群体

用药对象

个体基因药物临床研究和应用的相悖临床试验对象基因5人数药物代谢酶遗传变异引起疗效和毒性个体差异使用相同剂量后体内药物总量酶活性过高酶活性适中酶活性过低无效毒性血内药物浓度人数药物代谢酶遗传变异引起疗效和毒性个体差异使用相同剂量后体6?均有哮喘急性发作受体遗传变异引起疗效和安全性个体差异

哮喘发作终止均吸入2肾上腺素受体激动药

沙丁胺醇(Albuterol)

沙美特罗

(Salmeterol)

死亡

2肾上腺素受体基因

变异

(Arg/Arg16)?均有哮喘急性发作受体遗传变异引起疗效和安全性个体差异均吸入7正常细胞无融合蛋白CML细胞融合基因BCR-ABL正常细胞Her2+

乳腺癌细胞

融合蛋白伊马替尼

特异性靶点伊马替尼抑制BCR-ABL络氨酸激酶

，用于bcr-abl融合基因阳性的慢性

粒细胞性白血病

过表达靶点赫赛汀是人源化Her-2单克隆抗体

，对

Her-2有高亲合力，

用于

Her-

2受体过表达的乳腺癌

赫赛汀

Her2+

受体个体化治疗应用之1：作用于特异性或过表达靶点正常细胞无融合蛋白CML细胞融合基因BCR-ABL正常细胞H8维生素K（减少）氯比格雷华法林

肠吸收

代谢CYP2C9CYP4F2CYP2C19肝

氯比格雷GPlla/lll

P2Y12

受体

受体

华法林肝细胞NADH

NAD+主动循环药

VKORCI

维生素K（氧化）功能性凝血因子次功能性凝血因子血小板细胞

药物效应动力学

血小板膜糖蛋白(GP)IIa/III和膜蛋白

P2Y12受体基因多态性：氯比格雷

VitK环氧化还原酶基因多态性：华法林

药物代谢动力学

氯比格雷

(前药)：CYP2C19基因多态性

华法林：CYP2C9

基因多态性个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量维生素K（减少）氯比格雷华法林 代谢肝 氯比格雷 华法林N9CYP2D6弱代谢者乳腺癌复发显著增加,

生存率降低,CYP2D6抑制剂合用,

高活性代谢产物去甲他莫昔芬血浆水平减少65-75%欧洲药品管理局药物警戒工作组（PhVWP）认定:̶

CYP2D6弱代谢者对他莫昔芬的

治疗应答可能降低

避免合用CYP2D6抑制剂̶他莫昔芬活性:100X4-OH-N-去

甲他莫昔芬(Endoxifen)

个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量-他莫昔芬:

选择性雌激素受体调节剂;

女性乳腺癌CYP2D6弱代谢者乳腺癌复发显著增欧洲药品管理局药物警10Cellular

TGNCellular

TGN个体化治疗应用之2：预估药物效应和01020300010203004210

8

6*2,

*3A,

*3C*1TPMT

Activity010203006-10%

65%

Conventional

dose

基于TPMT基因型的剂量5000

500基因检测

常规剂量

毒性风险高5000

剂量

毒性风险低

500个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量

根据TPMT基因型确定6-MP剂量CellularTGNCellularTGN个体化治疗应11剂

量

（

%

）ABCD依据:

PK

值

−AUC−CL常规剂量基因型特异性剂量m/mw/mw/ww/nw常规相同剂量个体化

剂量个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量

-

单因素

250-200-

150-

100-50-

0-ABCD理想药物浓度理想药物浓度理想药物浓度理想药物浓度剂量（%）ABCD依据:−CL常规剂量基因型特异性剂12药

物

清

除

率

（％

）药理学差异Molecular

Psychiatry

(2012),

1

--

15个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量药物清除率（％）药理学差异MolecularP13药物清除率（％）药理学差异Molecular

Psychiatry

(2012),

1

--

15个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量药物清除率（％）药理学差异MolecularPsychia14N

Engl

J

Med.

2009,19;

360(8):

753–764.68.613.37.26.72.61.6

Unknown

VKORC1

CYP2C9

AgeHigh

+

BW

Others各因素解释华

Factors药剂量差异原因百分比法林用

for

warfarin

dosingVKORC1

A/GCYP2C9

*1/*3VKORC1

A/ACYP2C9

*3/*3

ClinicalalgorithmNo

genetic

variation

Personalized

medication

application

2:prediction

of

drug

effect

and

dosage-Multiple

factor

Pharmacogenetic

dosing

algorithm

(international

multiple

center

containing

9

contries

and

4043

subjectsWarfarin

dose（mg/d）=

[5.6044

−

0.2614(age)

+

0.0087(height

in

cm)

+

0.0128

(weight

in

kg)

−0.8677(VKORC1-1639

A/G)

−1.6974(VKORC1-1639

A/A)

−

0.4854(VKORC1

genotype

unknown)

−0.5211(CYP2C9*1/*2)

−

0.9357(CYP2C9*1/*3)

−

1.0616(CYP2C9*2/*2)

−

1.9206

(CYP2C9*2/*3)

−2.3312(CYP2C9*3/*3)

−

0.2188

(CYP2C9

genotype

unknows)

−

0.1092(Asian

race)

−

0.2760(Blacks)

−0.1032(Mixed

race)

+

1.1816(Enzyme

induces)

−

0.5503(Amidarone)

]2/7

The

International

Warfarin

Pharmacogenetics

Consortium,

N

Engl

J

Med

2009;360:753-64.NEnglJMed.2009,19;360(8):15Percentage

of

predictionXY

Gage

IW

AndPC

e

Tar

o

kasn

hashi

Wen

Huang

You

Miao

Ohno

KimChoZ

h

Scu

o

Wnc

ade

elius100

50

0underidealoverAlgorithmsThe

dosing

calculatedvia

Xiang

Ya

dosingalgorithm

is

more

closeto

the

actual

requiredfor

the

individualpatient

from

SouthCentral

area

of

China

Personalized

medication

application

2:

prediction

of

drug

effect

and

dosage-Multiple

factor

Xiang-Ya

PGx

dosing

algorithmWarfarin

stable

dose

(mg/d)

=

[2.140

–

0.370×(VKORC1-1639G>A)

–0.332×(CYP2C9*3)

+

0.324×(BSA)

–

0.004×(age

in

decades)

–0.231×(number

of

increasing

INR

drugs)

+

0.105×(smoking

habit)

–0.135×(preoperative

stroke

history)

–

0.108×(hypertension)]2PercentageofpredictionXYGag16

Personalized

medication

application

2:

prediction

of

drug

effect

and

dosagePGx

research

of

TCM

Tianqi

hypoglycemic

capsule

184

ADMET-related

loci

SNPrs1142345GeneTPMTAllele

A/G

MAF0.229

p0.001FDR

P

0.038rs2306168

SLCO2B1

T/C0.3050.0030.114rs2231142

rs717620ABCG2ABCC2A/CC/T0.2600.2300.0210.0230.7980.874rs1799931

NAT2

A/Grs4244285

CYP2C19

A/Grs4124874

UGT1A1

G/T0.1530.3440.3370.0240.0270.0440.912

1

1Li

X,

Evidence-Based

Complementary

andAlternative

Medicine,

2013

/10.1155/2013/327629 Personalizedmedicationappli17Each

group

(%)Percentage

of

each

group

in

rs1142345

heterozygote

(AG)

and

wild-type

(AA)

patients.

Li

X,

Evidence-Based

Complementary

andAlternative

Medicine,

2013

/10.1155/2013/327629HeterozygoteWitt

type

Personalized

medication

application

2:

prediction

of

drug

effect

and

dosage0.7-0.6-0.5-HelthyMaintenlance

Deterioration0.4-0.3-

0.20.1-

0-Eachgroup(%)Percentageofea18

结肠癌病人

(n=

59)4～5级嗜中性白血球低下Innocenti

et

al,

J

Clin

Oncology

22:1-7,

2004

50%减少剂量或换药*28/*2810%

12.5%

减少剂量或换药

Wt/*28

0%

常规剂量Wt/Wt个体化治疗应用之3：预测和预防药物毒性

伊立替康毒性发生率与UGT1A*28基因型 结肠癌病人(n=59)Innocentietal,19卡马西平(Cabamazepine)

癫痫性发作,神经痛等神经性

疾病

HLA-B*1502疱、紫癜、坏死；死亡率30~40%多形糜烂性红斑(Stevens-JohnsonSyndrome，

SJS)

多形性红斑，发热、小别嘌呤醇(Allopurinol)

原发性和继发性痛风病人，控

制高尿酸血症

HLA-B*5801个体化治疗应用之3：预测和预防药物毒性

卡马西平和别嘌呤醇引起的

SJS卡马西平(Cabamazepine)疱、紫癜、坏死；多形20

Allopurinol

Primary

and

secondary

gout

patients,

hyperuricemia

HLA-B*5801

Allele

positive:

85/90

(94.4%)

Rs9263726

A

Allele

positive:

82/90

(91.1%)

Personalized

medication

application

3:

prediction

and

prevention

of

drug

toxicity

HLA-B*5801

and

surrogate

SNP

rs9263726

areassociated

with

allopurin-SCAR

in

mainland

ChinesePatientsAllele

positive/total

(%)OR

(95%

CI)

399.5(74.6~2139.4)HLA-B*5801

Allopurinol-

SCAR

Allopurinol-

Tolerated85/90

(94.4%)

2/49

(4.1%)Rs9263726

A

240.9(49.1~1181.7)Allopurinol-SCARAllopurinol-Tolerated82/90

(91.1%)

2/49

(4.1%)AllopurinolPrimaryands21ADR

发生率Individual

risk10000

1000

100

10

1

0.11E-101E-091E-081E-070.000001

0.000010.00010.0010.010.115000

不良反应突变基因频率引起ADRs的药物

59%

经多态性DME代谢

个体化治疗应用之3：预测和预防药物毒性

药物不良反应发生率与突变基因频率相关100000ADR发生率Individualrisk100001E-22在下列情况下，药厂必需提供药物基因组学资料

(这些必需提交的药物基因组学资料会影响FDA对这些药物的决策);1.

对药物标签上的剂量、安全性或有效性有重要参考价值的资料2.

在有遗传学标志物的亚组人群中进行的药物临床试验资料3.

已知遗传变异与药物反应相关的资料，如细胞色素CYP2D6基因。对于大多数其他的药物基因组学资料，例如这些资料并非作为临床试验或销售申请的一部分，则无强制要求，但FDA鼓励其自愿提交。（2005）在下列情况下，药厂必需提供药物基因组学资料(这些必需提交123FDA批准药品说明书中的遗传变异生物标记药物或代表药123456789CC趋化因子受体5(CCR-5)EGFR

表达等Her2/neu

过表达费城染色体阳性反应等C蛋白缺损

(遗传性或获得性）TPMT

变异UGT1A1

变异HLA-B*1502

等位基因尿素循环障碍(UCD)马拉维若(抗逆转录病毒药)西妥昔单抗、帕尼单抗、吉非替尼核赛汀(Herceptin,曲妥珠单抗达沙替尼华法林硫唑嘌呤伊立替康卡马西平丙戊酸10

CYP2C9

突变等11

Vit

K

环氧化还原酶

(VKORC1)

变异12

家族性高脂蛋白血症

LDL受体缺损或突变13

G6PD

缺损14

HLA-B*5701

等位基因华法林华法林阿托伐他汀拉布立酶阿巴卡韦FDA批准药品说明书中的遗传变异生物标记药物或代表药1CC趋24生物标记药物或代表药

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25262728C-KIT

表达PML/RAR(a)表达(维甲酸受体反应/无反应)UGT1A1

变异等CYP2C19

突变CYP2C9

突变CYP2D6

变异CYP2D6

和其他变异第五对染色体长臂间隙基因缺损DPD

缺损EGFR

表达EGFR

表达等G6PD

缺损等NAT

变异费城染色体阳性反应者伊马替尼甲磺酸维甲酸尼罗替尼伏立康唑塞来昔布托莫西汀盐酸氟西汀来那度胺卡培他滨埃罗替尼吉非替尼

（头颈癌）伯氨喹异烟肼，马利兰马利兰FDA批准药品说明书中的遗传变异生物标记药物或代表药 15C-KIT表达伊马替尼甲磺酸FD25

确认期PoC开发期发现期研究商业开发I

期0

期II

期III

期申报上市

IV

期选择靶点先导化合物产生与优化

试剂盒批文、上市

应用与上市后评估

量体裁衣给药和监测临床验证体外检测分析生物标记发现和确证

靶点确证

研究分析伴随诊断的可行性和吸引力

选择病人

技术验证分析药物和生物标记检测方法和试剂盒同步开发确认期PoC开26Xalkori

(crizotinib,

克里唑蒂尼)•

酪氨酸激酶抑制剂，治疗间变性淋巴瘤激酶(ALK)阳性的局部晚期或转移性非小细胞肺癌(NSCLC)。•

同时还批准了雅培的Vysis

ALK

Break-Apart

FISH检测试剂盒，使用该试剂盒检测ALK阳性的NSCLC患者可采用Xalkori进行治疗。Zelboraf

(vemurafenib,

威罗菲尼)•

BRAF抑制剂，用于晚期转移性或不能手术切除的黑色素瘤的治疗。•

FDA还批准了首个用于检测cobas

4800

BRAFV600突变的诊断试剂。同步开发实例2011年FDA批准的用于有特定基因突变的亚组人群抗癌药Xalkori(crizotinib,克里唑蒂尼)•272004-4：个体化治疗咨询中心2006-2：个体化治疗遗传分析中心2010-9：中南大学湘雅医学检验所1990年代中南大提出个体化用

药物治疗中期：学的个体化中南大学个体化药物治疗的应用和推广2013-8：国家卫生计生委个体化医学检测培训基地2004-4：个体化治疗咨询中心2006-2：个体化治疗遗传28中南大学药物基因组学(个体化医学)转化医学链

临床服务基因检测方法建立、临床个体化治疗咨询、培训、基因检测服务

湘雅医学检验所

产品生产

药物相关基因变

异检测试剂盒后

期，即产品申报

和生产长沙、武汉、上海

生物产业公司

已提供企业11个

成熟前期产品供

企业申报，其中

已有获批者

基础研究遗传变异发现、确证、实验研究、

(小样本大样本)临床研究

临床药理研究所

30年基础研究：

300篇SCI论文

57个基因

81个位点

前期产品药物相关基因变异检测方法的建立和标准化及试剂盒前期

湖南个体化医学

产品培育基地

已经积淀212个成

熟检测项目，待

研发成前期产品12个分中心中南大学药物基因组学(个体化医学)转化医学链 临床服务 29产品名称CYP2D6*10、CYP2C9*3、ADRB1(1165G>C)、AGTR1(1166A>C)、ACE(I/D)检测试剂盒(基因芯片法)

产品标准

YZB/国

4686-2012

基因芯片、洗涤母液A、洗涤母液B、阳性参照、阴性参照、杂交液；PCR反应液1、产品性能结

PCR反应液2、PCR反应液3、PCR反应液4、PCR反应液5、酶1、酶2、定位参照。

构及组成

产品有效期：A盒：2-8℃；B盒：-20℃，有效期6个月。附件：注册产品标准，

产品说明书。

有效期

2016.10.28

批准日期

2012.10.29

检测五种基因多态性：CYP2D6*10(CYP2D6*1/*1、CYP2D6*1/*10、产品适用范

CYP2D6*10/*10)、CYP2C9*3(CYP2C9*1/*1、CYP2C9*1/*3、

围

CYP2C9*3/*3)、ADRB1(1165G/G、1165G/C、1165C/C)、

AGTR1(1166A/A

、1166A/C、1166C/C)、ACE(II、ID、DD)。

规格型号

20

人份/套

个体化药物治疗基因芯片/datasearch/face3/base.jsp

注册号

国食药监械(准)字2012第3401324号

生产单位

湖南宏灏基因生物科技有限公司产品名称CYP2D6*10、CYP2C9*3、ADRB1(130开发成熟的个体化药物治疗基因芯片1.

YZYMT-001-A人类KRAS基因突变检测试剂盒（PCR-荧光探针法)12人份/盒2.

YZYMT-002-A人类EGFR基因突变检测试剂盒（PCR-荧光探针法）12人份/盒3.

YZYMT-003-A人类BRAF基因突变检测试剂盒（PCR-荧光探针法）12人份/盒4.

YZYMT-006人类CYP2C19基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法20人份/盒5.

YZYMT-007人类CYP2C9和VKORC1基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法）20人份/盒6.

YZYMT-008人类UGT1A1基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法)20人份/盒7.

YZYMT-009人类CYP2D6和SULT1A1基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法）20人份/盒8.

YZYMT-010人类TPMT基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法)20人份/盒9.

YZYMT-011人类SLCO1B1和ApoE基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法)20人份/盒开发成熟的个体化药物治疗基因芯片1.YZYMT-00131我国个体化医学发展三个阶段基础理论研究基因导向个体化药物治疗的

提出和推动推动国家管理体系和个体化医疗技术标准

化和法规化１９８０年代启动１９９０年代启动２０１０年代启动我国个体化医学发展三个阶段基础理论研究基因导向个体推动国家管32

疾病相关基因疾病预测与诊断药物作用相关基因

个体化药物治疗罕见孟德尔遗传病

致病基因常见复杂疾病

易感基因药物代谢/作用

基因药物代谢/作用

SNPs疾病预测-对疾病的新认识和控制个体化用药-最佳药物反应伦理、法律、社会问题分子诊断是实施个体化医学的必需

基因检测 疾病相关基因药物作用相关基因罕见孟德尔遗传病常见复杂疾病药33

发现生物标记假说候选生物标记

确证

开发原型检测

方法

确证候选生物标记

临床确证体外诊断试剂分析方法优化

和开发管理部门批准

应用

各实验室采用审核实验室结果

的室间差

临床和实验

室培训生物标记和分子诊断方法的发现、确证和应用 发现 确证 应用生物标记和分子诊断方法的发现、34

BRACAnalysis®

Campath®

(坎帕斯

)

CD52人源化单克隆抗体

Herceptin®

(赫赛汀)Camptosar®

(伊立替康

)

Gleevec®(格列卫)

Oncotype

DX®

乳腺癌

判断病情慢性淋巴细胞性白血病

选药

乳腺癌

确定剂量

结肠直肠癌

判断药物疗效

慢性髓细胞性白血病

复发风险

乳腺癌

基因测序,

风险分析

轻微后遗症

HER2基因表达UGT1A1多态性分析

BCR-ABL荧光定量

多变量分析个体化医学分子诊断临床应用分类及举例

疾病易感 BRACAnalysis® 乳腺癌 基因测序35Oncotype

DX

(基因表达谱-21)

筛选乳腺癌相关基因临床研究(n=400)验证

确定与无转移生存最有

关的21个基因基因表达谱-21试剂盒

(RT-PCR技术)结果以复发风险评分(0-100):

＜18分:

低；18-31：中；＞31：高250/25000基因多(3)中心临床试验16个癌基因5个癌基因正常表达参考基因(reference

genes)OncotypeDX(基因表达谱-21) 筛选乳腺癌36胰腺癌分子诊断：PathFinderTG2010年1月1日启用由于标本量不足，或组织细胞学结果不能肯定作出病理学诊断时的辅助方法。可视为“分子解剖病理学”可确定诊断和预后，也可预测多器官系统的治疗反应检测步骤：

1.显微解剖，从病理组织确定和获得异常细胞

2.抽提DNA和扩增

(如PCR)

3.DNA测序，确认致癌性基因突变

4.整合分子诊断结果和病理学家提供的细胞或组织学发

现，作出肯定诊断

Jian

Shen,

J,

et

al,

Cancer

Cytopathol,

2009;117:217–27.胰腺癌分子诊断：PathFinderTG2010年1月137Jian

Shen,

J,

et

al,

Cancer

Cytopathol,

2009;117:217–27.包括3个检测项目：1.

k-ras基因突变2.

15个抑癌基因杂合性丢失

(LOH)

分析3.

胰腺囊肿液中DNA

质量检定符合下述标准者定为“异常”1.

k-ras

基因突变2.

LOH

有两个位点突变3.

高质量

DNA如无上述异常，则定为良性非黏蛋白胰腺囊肿胰腺癌分子诊断：PathFinderTGJianShen,J,etal,CancerCy38PathFinderTG

分子诊断标准

分子诊断（MDx）良性非黏蛋白囊肿良性黏蛋白囊肿恶性（原位或浸润癌）

标准1.

DNA质量低到中等，和：2.

未见k-ras基因点突变，和：3.

LOH<2个位点1.

DNA质量高，

或：2.

k-ras点突变，或：3.

LOH2个位点1.k-ras基因点突变，高幅(>75%),

或：2.

LOH2个位点，高幅度(>75%)PathFinderTG分子诊断标准 分子诊断（MDx）39分子诊断改善胰腺癌的治疗Rina

Wolf

Testimony

before

House

Committee

on

Small

Business,

Subcommittee

on

Regulations,

Healthcare

and

Trade,

May

14,

2008可疑胰腺癌观察与等待

胰切除术可疑胰腺癌良性，不处理

风险增高

胰岛素不足胰腺癌积极治疗两种坏结果正确选择理想结果70%30%

分子诊断PathFinderTG分子诊断改善胰腺癌的治疗RinaWolfTestimon40过去

–

宏观水平检测检测只是判断有无疾病根据部位和改变程度诊断疾病实验室诊断技术的进步今天

–

分子水平检测根据细胞生物学或DNA诊断疾病检测可区分疾病类别预测特定治疗结果预测不良反应监测疾病进展明天

–

预测性检测多技术平台，更高精确度多因素分析常见和复杂疾病多基因信息作为疾病诊断标准新的检测标本:尿、唾液、呼吸气、其他更多应用诊断性影像学过去–宏观水平检测检测只是判断有无疾病根据部位和改变41分子诊断的今天与明天

当今

形态学检查

稳定、基本的方法

单个基因检测

组织标本时间不定，取决与病理学家

病理学报告和解释结果

未来

分子检查许多新出现和建立的方法-包括芯片

多基因

/

多方法

多种类型的标本

时间点可控

（试剂盒）

分子学实验室直接向临床医生提供

诊断结果分子诊断的今天与明天 当今 未来42

个体化药物治疗的伦理、法律、社会问题

（1）保护个人基因信息隐私权未经本人同意，均不能获知相关的个人基因信息。尊重被检者本人因种种原因而不愿知道自己某些基因信息的选择。基因检测单位应制定合理获得、转移、保留个人遗传信息的程序和规定。

（2）尊重个人基因知情权检测前，必须告知被检者检测的目的、意义、程序、结果及风险，由本人同意。经本人同意而得出的检测结果，应当真实地告知个人。科学地、全面地、正面地向其解释在疾病发生中的风险评估以及在药物治疗当中的积极意义，使病人能正确地、积极地对待个体的基因信息。

(3)反对基因歧视原则个人的基因信息可能带来基因歧视。要保护个体不受基因歧视，在当今首要的是要保护个人基因信息的隐私，其次就是要建立完善的法律体系和社会道德体系。在个体化治疗的基因检测中，虽然不是以遗传性疾病检测和疾病预测为目的，但因其仍需检测基因突变且存在潜在的疾病易感性和预后预测的可能，会带来社会、心理及经济的风险。因此，除体细胞突变检测外，在采集标本前应告知患者以上风险并签署知情同意书。 个体化药物治疗的伦理、法律、社会问题检测前，必须告知被检43Page

44AcknowledgmentThank

you

for

your

attentionPage44AcknowledgmentThankyou44个体化医学与分子诊断周宏灏中南大学，长沙分子

诊断质量保证会议,

2013,10,22

长沙个体化医学与分子诊断周宏灏中南大学，长沙分子诊断质量保证会45人类个体的遗传变异

31.6亿个碱基对

2-2.5万个基因300万变异疾病相关药物反应差异相关不同个体DNA序列

99.9%

相同

0.1%人类个体的遗传变异31.6亿个碱基对2-2.5万个基46

基于基因组的个体化医学罕见疾病风险

查出孟德尔疾病致病基因早期疾病预测

孕前/胚胎植入前筛查药物基因组学

风险分层

药物效应和剂量

不良反应预测常见疾病风险

风险预测

风险分层

查出早期的行为异常风险显现1 基于基因组的个体化医学早期疾病预测药物基因组学 药47发病易感遗

传缺陷早期查出针对性预防疾

病发展预测对药物的

可能反应监测药物反应和

发病反复健康状态无症状疾病状态慢病治疗有症状疾病状态个体化医学和个体化药物治疗

个体化医学

当今医疗保健重点

病人分层

/

治疗未来医疗保健重点

个体化药物治疗疾病基因组学药物基因组学发病易感遗早期查出针对性预防疾预测对药物的监测药物反应和健康48药物临床研究和应用的相悖临床试验对象

群体

用药对象

个体基因药物临床研究和应用的相悖临床试验对象基因49人数药物代谢酶遗传变异引起疗效和毒性个体差异使用相同剂量后体内药物总量酶活性过高酶活性适中酶活性过低无效毒性血内药物浓度人数药物代谢酶遗传变异引起疗效和毒性个体差异使用相同剂量后体50?均有哮喘急性发作受体遗传变异引起疗效和安全性个体差异

哮喘发作终止均吸入2肾上腺素受体激动药

沙丁胺醇(Albuterol)

沙美特罗

(Salmeterol)

死亡

2肾上腺素受体基因

变异

(Arg/Arg16)?均有哮喘急性发作受体遗传变异引起疗效和安全性个体差异均吸入51正常细胞无融合蛋白CML细胞融合基因BCR-ABL正常细胞Her2+

乳腺癌细胞

融合蛋白伊马替尼

特异性靶点伊马替尼抑制BCR-ABL络氨酸激酶

，用于bcr-abl融合基因阳性的慢性

粒细胞性白血病

过表达靶点赫赛汀是人源化Her-2单克隆抗体

，对

Her-2有高亲合力，

用于

Her-

2受体过表达的乳腺癌

赫赛汀

Her2+

受体个体化治疗应用之1：作用于特异性或过表达靶点正常细胞无融合蛋白CML细胞融合基因BCR-ABL正常细胞H52维生素K（减少）氯比格雷华法林

肠吸收

代谢CYP2C9CYP4F2CYP2C19肝

氯比格雷GPlla/lll

P2Y12

受体

受体

华法林肝细胞NADH

NAD+主动循环药

VKORCI

维生素K（氧化）功能性凝血因子次功能性凝血因子血小板细胞

药物效应动力学

血小板膜糖蛋白(GP)IIa/III和膜蛋白

P2Y12受体基因多态性：氯比格雷

VitK环氧化还原酶基因多态性：华法林

药物代谢动力学

氯比格雷

(前药)：CYP2C19基因多态性

华法林：CYP2C9

基因多态性个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量维生素K（减少）氯比格雷华法林 代谢肝 氯比格雷 华法林N53CYP2D6弱代谢者乳腺癌复发显著增加,

生存率降低,CYP2D6抑制剂合用,

高活性代谢产物去甲他莫昔芬血浆水平减少65-75%欧洲药品管理局药物警戒工作组（PhVWP）认定:̶

CYP2D6弱代谢者对他莫昔芬的

治疗应答可能降低

避免合用CYP2D6抑制剂̶他莫昔芬活性:100X4-OH-N-去

甲他莫昔芬(Endoxifen)

个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量-他莫昔芬:

选择性雌激素受体调节剂;

女性乳腺癌CYP2D6弱代谢者乳腺癌复发显著增欧洲药品管理局药物警54Cellular

TGNCellular

TGN个体化治疗应用之2：预估药物效应和01020300010203004210

8

6*2,

*3A,

*3C*1TPMT

Activity010203006-10%

65%

Conventional

dose

基于TPMT基因型的剂量5000

500基因检测

常规剂量

毒性风险高5000

剂量

毒性风险低

500个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量

根据TPMT基因型确定6-MP剂量CellularTGNCellularTGN个体化治疗应55剂

量

（

%

）ABCD依据:

PK

值

−AUC−CL常规剂量基因型特异性剂量m/mw/mw/ww/nw常规相同剂量个体化

剂量个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量

-

单因素

250-200-

150-

100-50-

0-ABCD理想药物浓度理想药物浓度理想药物浓度理想药物浓度剂量（%）ABCD依据:−CL常规剂量基因型特异性剂56药

物

清

除

率

（％

）药理学差异Molecular

Psychiatry

(2012),

1

--

15个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量药物清除率（％）药理学差异MolecularP57药物清除率（％）药理学差异Molecular

Psychiatry

(2012),

1

--

15个体化治疗应用之2：预估药物效应和剂量药物清除率（％）药理学差异MolecularPsychia58N

Engl

J

Med.

2009,19;

360(8):

753–764.68.613.37.26.72.61.6

Unknown

VKORC1

CYP2C9

AgeHigh

+

BW

Others各因素解释华

Factors药剂量差异原因百分比法林用

for

warfarin

dosingVKORC1

A/GCYP2C9

*1/*3VKORC1

A/ACYP2C9

*3/*3

ClinicalalgorithmNo

genetic

variation

Personalized

medication

application

2:prediction

of

drug

effect

and

dosage-Multiple

factor

Pharmacogenetic

dosing

algorithm

(international

multiple

center

containing

9

contries

and

4043

subjectsWarfarin

dose（mg/d）=

[5.6044

−

0.2614(age)

+

0.0087(height

in

cm)

+

0.0128

(weight

in

kg)

−0.8677(VKORC1-1639

A/G)

−1.6974(VKORC1-1639

A/A)

−

0.4854(VKORC1

genotype

unknown)

−0.5211(CYP2C9*1/*2)

−

0.9357(CYP2C9*1/*3)

−

1.0616(CYP2C9*2/*2)

−

1.9206

(CYP2C9*2/*3)

−2.3312(CYP2C9*3/*3)

−

0.2188

(CYP2C9

genotype

unknows)

−

0.1092(Asian

race)

−

0.2760(Blacks)

−0.1032(Mixed

race)

+

1.1816(Enzyme

induces)

−

0.5503(Amidarone)

]2/7

The

International

Warfarin

Pharmacogenetics

Consortium,

N

Engl

J

Med

2009;360:753-64.NEnglJMed.2009,19;360(8):59Percentage

of

predictionXY

Gage

IW

AndPC

e

Tar

o

kasn

hashi

Wen

Huang

You

Miao

Ohno

KimChoZ

h

Scu

o

Wnc

ade

elius100

50

0underidealoverAlgorithmsThe

dosing

calculatedvia

Xiang

Ya

dosingalgorithm

is

more

closeto

the

actual

requiredfor

the

individualpatient

from

SouthCentral

area

of

China

Personalized

medication

application

2:

prediction

of

drug

effect

and

dosage-Multiple

factor

Xiang-Ya

PGx

dosing

algorithmWarfarin

stable

dose

(mg/d)

=

[2.140

–

0.370×(VKORC1-1639G>A)

–0.332×(CYP2C9*3)

+

0.324×(BSA)

–

0.004×(age

in

decades)

–0.231×(number

of

increasing

INR

drugs)

+

0.105×(smoking

habit)

–0.135×(preoperative

stroke

history)

–

0.108×(hypertension)]2PercentageofpredictionXYGag60

Personalized

medication

application

2:

prediction

of

drug

effect

and

dosagePGx

research

of

TCM

Tianqi

hypoglycemic

capsule

184

ADMET-related

loci

SNPrs1142345GeneTPMTAllele

A/G

MAF0.229

p0.001FDR

P

0.038rs2306168

SLCO2B1

T/C0.3050.0030.114rs2231142

rs717620ABCG2ABCC2A/CC/T0.2600.2300.0210.0230.7980.874rs1799931

NAT2

A/Grs4244285

CYP2C19

A/Grs4124874

UGT1A1

G/T0.1530.3440.3370.0240.0270.0440.912

1

1Li

X,

Evidence-Based

Complementary

andAlternative

Medicine,

2013

/10.1155/2013/327629 Personalizedmedicationappli61Each

group

(%)Percentage

of

each

group

in

rs1142345

heterozygote

(AG)

and

wild-type

(AA)

patients.

Li

X,

Evidence-Based

Complementary

andAlternative

Medicine,

2013

/10.1155/2013/327629HeterozygoteWitt

type

Personalized

medication

application

2:

prediction

of

drug

effect

and

dosage0.7-0.6-0.5-HelthyMaintenlance

Deterioration0.4-0.3-

0.20.1-

0-Eachgroup(%)Percentageofea62

结肠癌病人

(n=

59)4～5级嗜中性白血球低下Innocenti

et

al,

J

Clin

Oncology

22:1-7,

2004

50%减少剂量或换药*28/*2810%

12.5%

减少剂量或换药

Wt/*28

0%

常规剂量Wt/Wt个体化治疗应用之3：预测和预防药物毒性

伊立替康毒性发生率与UGT1A*28基因型 结肠癌病人(n=59)Innocentietal,63卡马西平(Cabamazepine)

癫痫性发作,神经痛等神经性

疾病

HLA-B*1502疱、紫癜、坏死；死亡率30~40%多形糜烂性红斑(Stevens-JohnsonSyndrome，

SJS)

多形性红斑，发热、小别嘌呤醇(Allopurinol)

原发性和继发性痛风病人，控

制高尿酸血症

HLA-B*5801个体化治疗应用之3：预测和预防药物毒性

卡马西平和别嘌呤醇引起的

SJS卡马西平(Cabamazepine)疱、紫癜、坏死；多形64

Allopurinol

Primary

and

secondary

gout

patients,

hyperuricemia

HLA-B*5801

Allele

positive:

85/90

(94.4%)

Rs9263726

A

Allele

positive:

82/90

(91.1%)

Personalized

medication

application

3:

prediction

and

prevention

of

drug

toxicity

HLA-B*5801

and

surrogate

SNP

rs9263726

areassociated

with

allopurin-SCAR

in

mainland

ChinesePatientsAllele

positive/total

(%)OR

(95%

CI)

399.5(74.6~2139.4)HLA-B*5801

Allopurinol-

SCAR

Allopurinol-

Tolerated85/90

(94.4%)

2/49

(4.1%)Rs9263726

A

240.9(49.1~1181.7)Allopurinol-SCARAllopurinol-Tolerated82/90

(91.1%)

2/49

(4.1%)AllopurinolPrimaryands65ADR

发生率Individual

risk10000

1000

100

10

1

0.11E-101E-091E-081E-070.000001

0.000010.00010.0010.010.115000

不良反应突变基因频率引起ADRs的药物

59%

经多态性DME代谢

个体化治疗应用之3：预测和预防药物毒性

药物不良反应发生率与突变基因频率相关100000ADR发生率Individualrisk100001E-66在下列情况下，药厂必需提供药物基因组学资料

(这些必需提交的药物基因组学资料会影响FDA对这些药物的决策);1.

对药物标签上的剂量、安全性或有效性有重要参考价值的资料2.

在有遗传学标志物的亚组人群中进行的药物临床试验资料3.

已知遗传变异与药物反应相关的资料，如细胞色素CYP2D6基因。对于大多数其他的药物基因组学资料，例如这些资料并非作为临床试验或销售申请的一部分，则无强制要求，但FDA鼓励其自愿提交。（2005）在下列情况下，药厂必需提供药物基因组学资料(这些必需提交167FDA批准药品说明书中的遗传变异生物标记药物或代表药123456789CC趋化因子受体5(CCR-5)EGFR

表达等Her2/neu

过表达费城染色体阳性反应等C蛋白缺损

(遗传性或获得性）TPMT

变异UGT1A1

变异HLA-B*1502

等位基因尿素循环障碍(UCD)马拉维若(抗逆转录病毒药)西妥昔单抗、帕尼单抗、吉非替尼核赛汀(Herceptin,曲妥珠单抗达沙替尼华法林硫唑嘌呤伊立替康卡马西平丙戊酸10

CYP2C9

突变等11

Vit

K

环氧化还原酶

(VKORC1)

变异12

家族性高脂蛋白血症

LDL受体缺损或突变13

G6PD

缺损14

HLA-B*5701

等位基因华法林华法林阿托伐他汀拉布立酶阿巴卡韦FDA批准药品说明书中的遗传变异生物标记药物或代表药1CC趋68生物标记药物或代表药

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25262728C-KIT

表达PML/RAR(a)表达(维甲酸受体反应/无反应)UGT1A1

变异等CYP2C19

突变CYP2C9

突变CYP2D6

变异CYP2D6

和其他变异第五对染色体长臂间隙基因缺损DPD

缺损EGFR

表达EGFR

表达等G6PD

缺损等NAT

变异费城染色体阳性反应者伊马替尼甲磺酸维甲酸尼罗替尼伏立康唑塞来昔布托莫西汀盐酸氟西汀来那度胺卡培他滨埃罗替尼吉非替尼

（头颈癌）伯氨喹异烟肼，马利兰马利兰FDA批准药品说明书中的遗传变异生物标记药物或代表药 15C-KIT表达伊马替尼甲磺酸FD69

确认期PoC开发期发现期研究商业开发I

期0

期II

期III

期申报上市

IV

期选择靶点先导化合物产生与优化

试剂盒批文、上市

应用与上市后评估

量体裁衣给药和监测临床验证体外检测分析生物标记发现和确证

靶点确证

研究分析伴随诊断的可行性和吸引力

选择病人

技术验证分析药物和生物标记检测方法和试剂盒同步开发确认期PoC开70Xalkori

(crizotinib,

克里唑蒂尼)•

酪氨酸激酶抑制剂，治疗间变性淋巴瘤激酶(ALK)阳性的局部晚期或转移性非小细胞肺癌(NSCLC)。•

同时还批准了雅培的Vysis

ALK

Break-Apart

FISH检测试剂盒，使用该试剂盒检测ALK阳性的NSCLC患者可采用Xalkori进行治疗。Zelboraf

(vemurafenib,

威罗菲尼)•

BRAF抑制剂，用于晚期转移性或不能手术切除的黑色素瘤的治疗。•

FDA还批准了首个用于检测cobas

4800

BRAFV600突变的诊断试剂。同步开发实例2011年FDA批准的用于有特定基因突变的亚组人群抗癌药Xalkori(crizotinib,克里唑蒂尼)•712004-4：个体化治疗咨询中心2006-2：个体化治疗遗传分析中心2010-9：中南大学湘雅医学检验所1990年代中南大提出个体化用

药物治疗中期：学的个体化中南大学个体化药物治疗的应用和推广2013-8：国家卫生计生委个体化医学检测培训基地2004-4：个体化治疗咨询中心2006-2：个体化治疗遗传72中南大学药物基因组学(个体化医学)转化医学链

临床服务基因检测方法建立、临床个体化治疗咨询、培训、基因检测服务

湘雅医学检验所

产品生产

药物相关基因变

异检测试剂盒后

期，即产品申报

和生产长沙、武汉、上海

生物产业公司

已提供企业11个

成熟前期产品供

企业申报，其中

已有获批者

基础研究遗传变异发现、确证、实验研究、

(小样本大样本)临床研究

临床药理研究所

30年基础研究：

300篇SCI论文

57个基因

81个位点

前期产品药物相关基因变异检测方法的建立和标准化及试剂盒前期

湖南个体化医学

产品培育基地

已经积淀212个成

熟检测项目，待

研发成前期产品12个分中心中南大学药物基因组学(个体化医学)转化医学链 临床服务 73产品名称CYP2D6*10、CYP2C9*3、ADRB1(1165G>C)、AGTR1(1166A>C)、ACE(I/D)检测试剂盒(基因芯片法)

产品标准

YZB/国

4686-2012

基因芯片、洗涤母液A、洗涤母液B、阳性参照、阴性参照、杂交液；PCR反应液1、产品性能结

PCR反应液2、PCR反应液3、PCR反应液4、PCR反应液5、酶1、酶2、定位参照。

构及组成

产品有效期：A盒：2-8℃；B盒：-20℃，有效期6个月。附件：注册产品标准，

产品说明书。

有效期

2016.10.28

批准日期

2012.10.29

检测五种基因多态性：CYP2D6*10(CYP2D6*1/*1、CYP2D6*1/*10、产品适用范

CYP2D6*10/*10)、CYP2C9*3(CYP2C9*1/*1、CYP2C9*1/*3、

围

CYP2C9*3/*3)、ADRB1(1165G/G、1165G/C、1165C/C)、

AGTR1(1166A/A

、1166A/C、1166C/C)、ACE(II、ID、DD)。

规格型号

20

人份/套

个体化药物治疗基因芯片/datasearch/face3/base.jsp

注册号

国食药监械(准)字2012第3401324号

生产单位

湖南宏灏基因生物科技有限公司产品名称CYP2D6*10、CYP2C9*3、ADRB1(174开发成熟的个体化药物治疗基因芯片1.

YZYMT-001-A人类KRAS基因突变检测试剂盒（PCR-荧光探针法)12人份/盒2.

YZYMT-002-A人类EGFR基因突变检测试剂盒（PCR-荧光探针法）12人份/盒3.

YZYMT-003-A人类BRAF基因突变检测试剂盒（PCR-荧光探针法）12人份/盒4.

YZYMT-006人类CYP2C19基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法20人份/盒5.

YZYMT-007人类CYP2C9和VKORC1基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法）20人份/盒6.

YZYMT-008人类UGT1A1基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法)20人份/盒7.

YZYMT-009人类CYP2D6和SULT1A1基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法）20人份/盒8.

YZYMT-010人类TPMT基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法)20人份/盒9.

YZYMT-011人类SLCO1B1和ApoE基因多态性检测试剂盒（PCR-荧光探针法)20人份/盒开发成熟的个体化药物治疗基因芯片1.YZYMT-00175我国个体化医学发展三个阶段基础理论研究基因导向个体化药物治疗的

提出和推动推动国家管理体系和个体化医疗技术标准

化和法规化１９８０年代启动１９９０年代启动２０１０年代启动我国个体化医学发展三个阶段基础理论研究基因导向个体推动国家管76

疾病相关基因疾病预测与诊断药物作用相关基因

个体化药物治疗罕见孟德尔遗传病

致病基因常见复杂疾病

易感基因药物代谢/作用

基因药物代谢/作用

SNPs疾病预测-对疾病的新认识和控制个体化用药-最佳药物反应伦理、法律、社会问题分子诊断是实施个体化医学的必需

基因检测 疾病相关基因药物作用相关基因罕见孟德尔遗传病常见复杂疾病药77

发现生物标记假说候选生物标记

确证

开发原型检测

方法

确证候选生物标记

临床确证体外诊断试剂分析方法优化