Life Ion在临床医学与检测中的应用-肿瘤

新一代Ion半导体测序平台

在临床检测与医学研究中的应用人类基因组计划完成10周年

基因产业已进入疾病基因组研究和分子诊断的应用时代

人类基因组计划人类基因组单倍体型图计划特定群体基因组单倍型体图比较基因组计划千人基因组图谱灵长类哺乳类脊椎动物脊索动物多细胞单细胞癌症基因组计划05101500病原体基因组计划多发疾病基因组计划常见疾病基因组计划环境疾病基因组计划11001,000单基因病基因组计划10,000100,0001,000,000症状诊断治疗易感性早期检测预防医学干预监测基因风险临床前进展疾病引发疾病进展给正确的病患

正确的用药减少副作用治疗反应症状前健康管理以分子检测为基础的医学症状后健康管理以症状为基础的医学预后今天的医疗：注重干预未来的的医疗：注重保持健康现代医学的发展趋势（1）：

及早诊断并用更安全、更快速和更有效的方式治疗疾病基因检测技术是最有望改善全球健康状况的十大关键生物技术之首WHO关于癌症防治原则癌前阶段：可以实现近100%的预防早期癌症：可以实现85-95%以上的治愈率早发现、早诊断、早治疗如果能早期发现，癌症是可防、可治的现代医学的发展趋势（2）：个体化医疗并非药物对所有人有效并非药物对所有人安全如何最大程度的提高疗效，降低副作用

临床分子诊断学基因检测技术是最有望改善全球健康状况的十大关键生物技术之首个性化治疗的广阔前景以治疗为主体的医疗将向预防医学、诊断医学和治疗相结合的医学方面转换。以药物疗效和毒副作用分析的分子诊断市场前景广阔。先进的基因检测等分子检测技术能使药物如同激光制导武器那样具有针对性，可以大大增加用药准确性和减少药物的副反应。美国2012年有500多万人接受基因检测，达30亿美金的市场收益中国的亚健康人群高达75%以上。我国两到三年内认识到基因检测重要性的人群将达到总人口的15%到20%，约有三亿人的市场潜在需求，每年基因检测量至少在300万人次以上。基因检测与人类健康及繁衍息息相关育龄夫妇体检试管婴儿产前筛查新生儿筛查遗传病筛查肿瘤突变筛查基因突变甲基化、组蛋白修饰拷贝数变异（CNV）表达量变化基因融合可变剪切测序技术----最直接的基因分子检测方法测序技术：通过检测DNA、RNA的碱基序列信息，准确获得基因突变、拷贝数变异、甲基化修饰、表达量改变、基因融合等信息测序技术发展的历史第1代测序平台第2代测序平台第2.5代测序平台ANDMORE……成本低：病人能承受检测费用/节约科研成本数据准确：结果与经典的传统方法一致性高速度快：一天能出报告/尽快获得实验结果

操作简单：自动化程度高，重复性好

灵活性高：无论样本多或者少都能开机检测

解决方案多：样本处理试剂盒、数据分析完整解决方案临床医学对高通量测序技术提出的要求Ion测序技术平台（2.5代测序仪）

——FirstPostLight™sequencingtechnology

测序原理简单----后光学原理直接检测氢离子，无需荧光检测高通量芯片内进行测序反应PGMChips:314Chip:1.2Mwells316Chip:6.1Mwells318Chip:11MwellsRothbergJ.M.etalNaturedoi:10.1038/nature10242SensorPlateSiliconSubstrateDrainSourceBulkdNTP∆pH∆Q∆VSensingLayerH+4种dNTP依次流过Ion芯片直接检测DNA聚合反应产生的氢离子每个碱基的检测只需要几秒ProtonChips:PIChip:165MwellsPIIChip:660Mwells芯片上几十万、几百万甚至上亿个DNA片段同时读取序列信息测序数据进行分析，获得基因突变结果测序数据进行分析，获得染色体非整倍体结果目前测序速度最快的高通量测序仪制备测序文库油包水相扩增数据分析收集纯化磁珠10上机测序102-5小时5小时1.5-2.5小时0.5小时DNA样本到数据一天之内完成IonPGM客户：3款芯片单次run数据通量314chip316chip318chipProton客户：PI芯片单次run数据通量Ion测序平台可灵活应用于各类医学研究及临床项目疾病相关基因靶向重测序：肿瘤、遗传病等

PGS/PGD微卫星线粒体DNA测序microRNA测序ChIP-seq

病源微生物检测

全外显子组测序

全转录组测序

全基因组测序

无创产前诊断NGS与转化医学----BiomarkerNext

generation

sequencing已知Biomarker：

临床检测

未知Biomarker：

医学研究一．肿瘤个体化治疗基因检测二．疾病风险预估及个体化健康管理三.无创产筛四．产前&新生儿单基因遗传病筛查项目五.PGS/PGD(体外辅助生殖，试管婴儿)六．结核杆菌耐药性

利用新一代测序（IonTorrent）开展临床检测项目开展项目1：肿瘤个体化治疗全国肿瘤登记中心发布的《2012中国肿瘤登记年报》显示，平均每天8550人，全国每分钟有6人被检测为癌症。我国居民因癌症死亡的几率是13%，即每7至8人中有1人因癌死亡。中国已成为世界第二大癌症高发国，恶性肿瘤已成为我国人口最主要的死因，近20年来癌症呈现年轻化及发病率和死亡率“三线”走高的趋势。当前我国肺癌、肝癌、胃癌、食管癌、结直肠癌等死亡率居高不下，肺癌早已取代肝癌，稳居中国癌症死亡“排行榜”的首位，中国未来20年或有1800万人患肺癌人类健康“第一杀手”----肿瘤肿瘤治疗的用药挑战：一种肿瘤药只适用于25%的病人药物治疗适合人群抗肿瘤药25%抗阿尔茨海默病药30%抗尿失禁药40%抗丙型肝炎病毒（HCV）药47%预防偏头痛药50%抗糖尿病药57%抗哮端药和抗心律失常药60%抗抑郁药62%新型抗炎镇痛药80%肿瘤个性化治疗：靶向药物EGFR基因突变与肺癌靶向用药靶向治疗，使个体化治疗成为可能，明显提高了肿瘤治疗的疗效。吉非替尼和厄洛替尼能特异性地抑制具有EGFR基因突变的非小细胞肺癌的生长，改善预后。靶向药物费用：约10万元一个疗程（6个月），中国一年约2万例病人获益。使用小分子酪氨酸激酶抑制剂治疗前，EGFR的突变检测已成为一项重要且必须的指标。中国2013年接受EGFR基因检测病人达10万人，上海一代测序收费标准2400元/例。高突变野生型吉非替尼和厄洛替尼

EGFR有突变，存活长肺癌与靶向药物随着研究的进步，肿瘤相关的Biomarker及靶向药物越来越多单个biomarkerPathwayIon突变+融合检测方案：针对非小细胞肺癌所有靶向药物相关基因目前FDA批准的肿瘤靶向药物达44种，处于临床试验II、III期的药物有80多种肿瘤检测靶点（基因）指导靶向药物肺癌K-ras、EGFR易瑞沙肠癌及肝转移者K-ras、EGFR爱必妥乳腺癌Her2、PIK3CA赫塞汀慢粒白血病Bcr/abl格列卫胃肠间质瘤C-kit/PDGFR格列卫头颈部癌K-ras爱必妥胆道、卵巢、子宫内膜、脑肿瘤、甲状腺肿瘤、前列腺、膀胱、肾癌等VEGFR索拉非尼Ion肿瘤靶向药物相关基因检测试剂盒同时检测50个肿瘤相关基因，2800个热点突变，辅助肿瘤诊断为28种FDA批准的肿瘤靶向药物提供靶点基因候选

为癌症的化疗、放疗和靶向治疗提供用药指导和预后预测

比现有技术更准确、综合费用更低、耗时更短1-2天肿瘤类型肿瘤相关基因乳腺癌APC、BRAF、CDH1、CTNNB1、EGFR、ERBB2、ERBB4、HRAS、KDR、KRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、SMAD4、STK11、TP53等结直肠癌APC、BRAF、CTNNB1、EGFR、GNAS、KRAS、MLH1、NRAS、PIK3CA、PTEN、SMAD4、SRC、TP53、STK11等肺癌APC、BRAF、CTNNB1、EGFR、ERBB2、KRAS、MET、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、STK11、TP53等黑色素瘤APC、BRAF、CDKN2A、CTNNB1、EGFR、KDR、KRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、STK11、TP53、KIT等胃肠间质瘤KIT、PDGFRA等前列腺癌APC、BRAF、CDH1、CTNNB1、EGFR、KRAS、HRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、STK11、TP53等卵巢癌APC、BRAF、CTNNB1、EGFR、ERBB2、KRAS、MET、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、STK11、TP53等肝癌APC、BRAF、CTNNB1、HNF1A、KRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、SMAD4、STK11、TP53等胃癌APC、BRAF、CDH1、CTNNB1、EGFR、ERBB2、HRAS、KRAS、NRAS、TP53等肾细胞癌FGFR3、KIT、MET、STK11、TP53、VHL等胰腺癌APC、BRAF、CTNNB1、EGFR、GNAS、HNF1A、KRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、SMO、RB1、TP53等血液肿瘤ABL1、AKT1、ATM、CSF1R、FBXW7、FGFR1、FLT3、IDH1、JAK2、JAK3、MPL、NOTCH1、TP53等膀胱癌FGFR3、HRAS、CDKN2A、RB1、ERBB2、PTEN、TP53、AKT1等子宫内膜癌AKT1、PIK3CA、HNF1A、MLH1、PTEN、KRAS、CTNNB1等甲状腺癌BRAF、RB1、RET、HNF1A、KRAS、HRAS、NRAS、MET等脑胶质瘤IDH1、TP53、EGFR、CDKN2A、BRAF等肿瘤热点突变试剂盒包含基因所涉及肿瘤类型第三方软件：Ion测序平台直接出检测报告软件

肿瘤个性化用药指导报告CombiningHighlyMultiplexedPCRwithSemiconductor-BasedSequencingforRapidCancerGenotyping.JofMolDiagn.,2012

作者利用IonAmpliseqCancerPanelV1验证45个FFPE标本中的肿瘤基因突变10ng起始DNA量

55个已知突变位点验证正确27个新的突变位点与sanger法检测结果一致

正确检测出10个已知的indels

Targetreads比例达95%（探针杂交法只有41%）

Ampliseq技术可根据不同疾病进行个性化定制

PGM平台灵活性高、检测速度快、操作简单，非常适合于临床诊断实验室IonAmpliseqHotspotCancerPanel应用于肿瘤FFPE样本

背景：微创穿刺越来越多应用于肿瘤诊断，由于其DNA量少，仅可用于组织形态学/免疫学检测，无法用于多基因的分子检测（倘若使用传统方法）。

样本：

31例肿瘤穿刺样本（16个涂片，15个细胞块），癌变20%以上，DNA10ng以上

方法：利用IonAmpliseqCancerPanel以及Ion