腫瘤遺傳咨詢

腫瘤遺傳咨詢

2I.何為癌癥？II.

癌癥是一種基因組疾病III.

癌基因與抑癌基因IV.

DNA

修復與癌癥V.

癌癥與免疫VI.

腫瘤易感基因VII.

腫瘤藥物遺傳學VIII.

腫瘤遺傳咨詢相關(guān)事宜腫

瘤腫

+

瘤，細胞生長異常的組織。腫瘤可分為良性腫瘤和惡性腫瘤兩大類，惡性腫瘤就是癌癥

。上皮組織的惡性腫瘤

,

才是癌癥。良

性腫瘤一般生長緩慢，生長方式大多為膨脹性生長，有包膜，與周圍正常組織分界清楚

.惡

性腫瘤大都生長較快，一般無包膜，邊界不清，腫塊固定，與周圍組織粘連而不能移動

。I.

何為癌癥？

惡性腫瘤?

惡性腫瘤通常稱為“癌”，

癌癥是人類的一組

疾病，其特征為異常細胞的失控生長，與正常

細胞爭奪養(yǎng)分，并由原發(fā)部位向其它部位播散，

這種播散如無法控制，將侵犯要害器官和引起

衰竭，最后導致死亡。?

白血病

,

俗稱血癌

,

也是惡性腫瘤。

癌癥的特征————具有異常的細胞結(jié)構(gòu)失去控制的細胞分裂可侵犯其它組織借助血液和淋巴擴散轉(zhuǎn)移5

許多癌癥死亡是可以避免的：

40%

以上的癌癥是可以預防；

其它癌癥可以被

早期發(fā)現(xiàn)、治療和痊愈

。

即使是晚期癌癥患者，

可能通過良好的醫(yī)療減輕因

病帶來的痛苦。

WHO

關(guān)于癌癥的報告

癌癥影響著每個人

—

青年人和老年人、富人和窮人、男人女人和兒童

—

癌癥給患者、家庭和社會帶來巨大的重負。在世界上，癌癥是主要的致死原因，尤其在發(fā)展中國家更是如此。癌癥是我國死亡第二因素，每年腫瘤死亡人數(shù)超過

200

萬Cell

144,

March

4,

2011The

hallmarks

of

cancer

自足的生長信號

對抑制生長信號不敏感

無限的復制能力

持續(xù)的血管生成

組織浸潤和轉(zhuǎn)移

避免免疫摧毀

促進炎癥

能量代謝異常

基因組不穩(wěn)定和突變

抵抗細胞死亡腫瘤的遺傳性與遺傳性腫瘤?

腫瘤具有遺傳易感性，家族聚集性，是多基因遺傳病，受到基因與環(huán)境因素的共同作用；腫瘤的發(fā)生是環(huán)境作用下，體細胞多次基因突變的結(jié)果?

遺傳性腫瘤是指具有腫瘤家族史的呈現(xiàn)孟德爾遺傳特征的腫瘤，如家族性乳腺癌

,

是生殖細胞BRCA1

等基因突變后再在環(huán)境誘導下發(fā)生新的突變而產(chǎn)生的腫瘤。腫瘤有家族遺傳性的，也有非遺傳性的（散發(fā)性）。取決于發(fā)生變異的是

體細胞還是生殖細胞。?

視網(wǎng)膜母細胞瘤

(retinoblastoma)?

兒童眼內(nèi)惡性腫瘤，發(fā)病時期早（

10-14個月），眼底有灰白腫塊，易擴散。遺傳型占

35-45%

，多見雙側(cè)發(fā)病，有家族史。Rb

基因定位于

13q14?

腎母細胞瘤

(Wilms

tumor/nephroblastoma)?

在兒童腹部腫瘤的首位，惡性實體瘤，多發(fā)于嬰幼兒時期（出生后

5

年內(nèi)）。遺傳型多為雙側(cè)發(fā)病。?

家族性腺瘤樣息肉癥

（

familialadenomatous

polyposis,

FAP

）?

在青少年時期結(jié)腸和直腸已有多發(fā)性息肉，其中一些隨年齡增加而惡變成結(jié)腸癌。WT1

基因定位于

11p13APC

基因定位于

5q21?

腫瘤發(fā)生率是一個和年齡正

?

在化工廠接觸致癌物的工人

相關(guān)的函數(shù)。隨著年齡的增

發(fā)生腫瘤的時間。接觸時間

加，腫瘤發(fā)生的概率增加，

越長的工人越早生癌，且隨

且增加的幅度隨著年齡增加

著年齡的增加患癌的比率也

而增加

。

逐年增加。癌癥是一種基因組疾病

腫瘤發(fā)生是一系列基因連續(xù)突變的累積結(jié)果?

只有連續(xù)的突變累積才能使癌變中的正常細胞逃脫機體各道防御機制，實現(xiàn)惡性增殖和侵襲轉(zhuǎn)移。?

研究提示一個正常上皮細胞突變

成為癌細胞可能需要累積

6~7

個突變；?

一個個體平均有

10E13

個細胞；?

基因的自發(fā)突變頻率約為

10E-7

；?

在個體的一個細胞內(nèi)發(fā)生連續(xù)六個突變的概率是

10E-29

。？?

問題

：腫瘤細胞如何實現(xiàn)突變的快速累積？多個基因突變的累積導致癌癥Malignant

Cells

11Normal

Cell

FirstMutation

SecondMutation

ThirdMutationFourth

or

Later

Mutation?

根據(jù)

Fearon

and

Vogelstein

(1990)

從手術(shù)切除獲得的不同時期家族性腺瘤樣息肉病患者的結(jié)腸標本中進行基因突變的分析，推測出的結(jié)腸癌的多步驟發(fā)生模型。?

APC

基因丟失

/

突變

->

DNA

超甲基化

->

K-Ras

基因活化

->

SMAD4

基因丟失

/

突變

->

p53

基因丟失

/

突變

->

腫瘤發(fā)生?

沒有普適性

。DNA

表觀修飾異常13DNA

變異（

DNA

mutations

）的主要方式14發(fā)生突變可能導致癌癥的主要基因類型

腫瘤抑制基因（

Tumour

suppressor

genes

）

癌基因

（

Oncogenes

）DNA

修復基因

（

DNA

repair

genes

）端粒酶基因

（

Telomerase

）細胞周期調(diào)節(jié)基因基因

(

Cell

cycle

regulators)細胞凋亡相關(guān)基因

(Apoptosis

regulators)公認與腫瘤發(fā)生直接有關(guān)的基因約

400

余個，間接有關(guān)的約

3000

余個。15

基因突變導致細胞增殖失控的機制*

體細胞突變激活其它的下游途徑；*

限制細胞增殖的負反饋調(diào)節(jié)途徑的破壞

；*

逃避生長抑制因子的作用；*

細胞增殖途徑異常促進細胞惡性變；*

失去細胞接觸抑制。?

癌基因（

oncogene

）：

正常情況下促進細胞增殖的基因。在腫瘤細胞中因為功能獲得性突變（

gain-of-functionmutation

）而產(chǎn)生過度或不恰當?shù)幕钴S形式，使腫瘤細胞獲得無限生長的推動力。不含有突變形式的癌基因被稱作原癌基因（

proto-oncogene

）。單個等位基因突變可以導致癌基因的活化。?

腫瘤抑制基因（

tumor

suppressor

gene,

TS

gene

）

:

正常情況下監(jiān)控細胞準確復制，正常分裂和生長的基因。在腫瘤細胞中因為功能喪失性突變（

loss-of-functionmutation

）喪失了阻止不正當細胞周期，調(diào)控異常細胞凋亡，糾正

DNA

復制錯誤等功能，使發(fā)生突變和異常的細胞逃避機體的監(jiān)控。只有兩個等位基因的沉默或突變才能關(guān)閉腫瘤抑制基因的正常功能。腫瘤相關(guān)

基因癌基因與抑癌基因癌基因

原癌基因高度保守，從酵母到人中都普遍存在，受到精細和嚴格的控制，調(diào)控細胞的生長，分裂和分化等。

原癌基因突變成癌基因后，異常表達的癌基因能引起正常細胞轉(zhuǎn)化，誘發(fā)腫瘤。最早克隆的癌基因：

RasNature

297,

479

-

483

(10

June

1982)Tumorigenic

transformation

of

mammalian

cells

induced

by

a

normalhuman

gene

homologous

to

the

oncogene

of

Harvey

murine

sarcomavirus.人為地高表達人

Ras

基因（原癌基因的激活）可以引起細胞轉(zhuǎn)化和裸鼠成瘤。?

Ras

最早是從大鼠肉瘤病毒中克隆出的轉(zhuǎn)化基因，后來首先在人的膀胱癌細胞系中檢測到了活化的

Ras

基因。?

Ras

基因家族與腫瘤相關(guān)的基因有三種，

H-ras

、

K-ras

和

N-ras

，分別定位于

11

、

12

、

1號染色體，參與了多種腫瘤的形成與發(fā)展。?

正常的

Ras

蛋白在細胞分裂的信號轉(zhuǎn)導中通過動態(tài)結(jié)合GDP/

GTP

發(fā)揮信號轉(zhuǎn)導中的開關(guān)作用。但是，基因突變后的

Ras

癌蛋白可以在不需要信號刺激的情況下與

GTP

牢固結(jié)合，持久地處于激活狀態(tài)，促進細胞的過度生長

。EGFR

基因的突變EGFR

廣泛分布在許多正常和惡性上皮細胞中，其過度表達和自我激活可能與

70%

腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。

19原癌基因包括：生長因子

;生長因子受體

;胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導蛋白

;轉(zhuǎn)錄因子

;細胞周期蛋白21EGFR

信號途徑中與癌癥有關(guān)的突變

（

L858R

）

（

G776V

）慢性髓系白血病

(CML)

：Ph

染色體BCR-ABL

融合基因chromosome

9

(c-ABL)

chromosom

22

（

BCR

）產(chǎn)生組成型激活的

BCR-ABL

融合蛋白；酪氨酸激酶活性提高，導致CML

。BCR-ABL

的抑制劑格列衛(wèi)第一個腫瘤靶向藥物其它癌基因及激活方式

—

染色體易位實體瘤

：越來越多的融合基因被發(fā)現(xiàn)，如

前列腺癌與

21q22

上TMPRSS2-ERG

融合基因形成相關(guān)

。選擇性剪切與癌基因激活?

90%

以上的基因具有多種轉(zhuǎn)錄本，與

15%

的疾病相關(guān)，多種基因的轉(zhuǎn)錄后的選擇性剪切在腫瘤的發(fā)生發(fā)展和治療中發(fā)生了異常。?

CD44

是細胞粘附因子，該基因有多種轉(zhuǎn)錄本，在腫

瘤細胞中，

CD44V

（變異轉(zhuǎn)錄本）則會表達異常，影

響了

Ras

的活性，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展具有重要關(guān)系，早于很多常見的腫瘤相關(guān)基因。?

在腫瘤耐藥的機制研究中，也發(fā)現(xiàn)了一種黑色素瘤

治療藥物

Vemurafenib

（

BRAF

靶向藥物）耐藥的新機

制：

產(chǎn)生了

BRAF

截短的變異體（非基因突變，而是選擇性剪切導致），這種截短蛋白可相互結(jié)合形成二聚體，使細胞耐受

Vemurafenib

。

基因擴增：癌基因拷貝數(shù)的增加，引起超量表達，誘發(fā)腫瘤。如晚期神經(jīng)母細胞瘤和橫紋肌肉瘤中可見數(shù)以百計的額外的

Myc

基因的擴增。

插

入

激

活

:

由于染色體易位、病毒感染等原因，

原癌基因的調(diào)控序列發(fā)生了變化，導致原癌基因過量表達，誘發(fā)腫瘤。如鳥類白細胞組織增生病毒含有

LTR

，感染宿主后如果整合到細胞原癌基因MYC

附近就可激活

c-Myc

的表達。其它癌基因激活方式表觀調(diào)控異常導致癌基因激活原癌基因參與正常細胞的生長和增殖調(diào)控，當原癌基因突變成癌基因后，調(diào)控細胞生長的通路被過度激活，可以在不受到外源生長因子刺激的條件下直接進入分裂期，快速增殖。

癌基因小結(jié)原癌基因只需要單拷貝的突變就可以成為有功能的癌基因；原癌基因的突變或者改變基因產(chǎn)物的生化性質(zhì)，或者提高基因的表達水平。

腫瘤抑制基因?

一類監(jiān)控細胞正常行為的基因，對正常細胞的增殖起負調(diào)控

作用，抑制細胞的惡性轉(zhuǎn)化。當這些基因的失活或缺失，會

導致細胞非正常分裂，正常細胞有可能轉(zhuǎn)化為腫瘤細胞。?

Rb

基因

是第一個克隆的腫瘤抑制基因，最早在視網(wǎng)膜母細胞瘤中發(fā)現(xiàn)。

1971

年

Knudson

在患者體細胞中

Rb

基因的兩個拷貝都出現(xiàn)了功能喪失型突變。TSGs

的功能是控制細胞生長，

作用主要有

(1)

調(diào)節(jié)細胞生長

.(2)

維持基因穩(wěn)定

.(3)

觸發(fā)衰老，誘導細胞程序性死亡

.(4)

誘導終末分化

.(5)

抑制和調(diào)節(jié)蛋白酶活性

.(6)

改變

DNA

甲基化酶活性

.(7)

調(diào)節(jié)血管形

成

.(8)

促進細胞間聯(lián)系。?

Rb

基因

：

928

個氨基酸，編碼

105kD

蛋白，是一與

DNA

結(jié)合的磷酸化蛋白質(zhì)，調(diào)控細胞周期。?

RB

蛋白質(zhì)能與轉(zhuǎn)錄因子

E2F

結(jié)合，使之失活，將細胞周期阻斷在

G1期，抑制

DNA

的復制。

Rb

基因突變使其蛋白質(zhì)失活，

E2F

因子被釋放，誘導

DNA

的復制和細胞的分裂

。腫瘤抑制基因的突變形式

—

以

Rb

為例?

基因突變或丟失

，造成蛋白質(zhì)產(chǎn)物無活性或者無產(chǎn)物；?

病毒感染造成

RB

蛋白和病毒癌蛋白的結(jié)合，不能再和結(jié)合蛋白互作；?

磷酸化，磷酸化的RB

蛋白不能和結(jié)合蛋白互作；?

RB

蛋白質(zhì)的降解被過渡激活，導致

RB產(chǎn)物不足；有無其他修飾導致滅活形式？明星基因

--

p53?

TP53

基因全長

20kb

，定位于人類染色體

17p13.1

，由

11

個外顯子組成，編碼

393

個氨基酸組成的

53kd

的核內(nèi)磷酸化蛋白，

具有蛋白質(zhì)

-DNA

和蛋白質(zhì)

-

蛋白質(zhì)結(jié)合的功能，以四聚體發(fā)揮作用。?

P53

參與細胞周期的

調(diào)控，

p53

負調(diào)控

p21等轉(zhuǎn)錄因子，抑制細胞進入

S

期；?

p53

參與啟動細胞內(nèi)凋亡途徑；?

P53

監(jiān)控基因組穩(wěn)定性，在基因組受到損傷刺激后激活

DNA

損傷修復機制等；?

P53

參與血管新生；?

……..P53

參與調(diào)控包括細胞周期，細胞凋亡，基因修復等在內(nèi)的多個細胞生物學過程的調(diào)控。P53

30

年的認識之路??

P53

蛋白能與

DNA

特異結(jié)合，其活性受磷酸化、乙?；?、甲基化、泛素化等翻譯后修飾調(diào)控。正常

P53

的生物功能好似“基因組衛(wèi)士，在

G1

期檢查

DNA

損傷點，監(jiān)視基因組的完整性。如有損傷，

P53

蛋白阻止

DNA

復制，以提供足夠的時間使損傷修復；如果修復失敗，

P53

蛋白則引發(fā)細胞凋亡

;

如果

p53

基因的兩個拷貝都發(fā)生了突變，對細胞的增殖失去控制，導致細胞癌變

。

P53

基因是自從

1979

年被首次報道以來迄今發(fā)現(xiàn)與人類腫瘤相關(guān)性最高的基因，人們對

P53

基因的認識經(jīng)歷了

癌蛋白抗原，癌基因到抑癌基因

的三個認識轉(zhuǎn)變，現(xiàn)已認識到，引起腫瘤形成或細胞轉(zhuǎn)化的

P53

蛋白是

P53

基因突變的產(chǎn)物，是一種腫瘤促進因

子，而野生型

P53

基因是一種抑癌基因，它的失活對腫瘤形成起重要作用。

臨床上超過

50%

的腫瘤有

p53

異常腫瘤抑制基因的

二次突變學說腫瘤抑制基因因為有兩個正常的拷貝，因此需要

兩次失活突變

才能喪失其抑制腫瘤的作用。遺傳性病例中，第一次突變發(fā)生于生殖細胞，結(jié)果個體每一個細胞均帶有一個突變，成為突變的雜合子。在此基礎上發(fā)生的第二次突變是體細胞突變。兩次突變累加才能完全破壞腫瘤抑制基因的正常功能。而散發(fā)性腫瘤中，需要同一體細胞在一對等位基因上發(fā)生連續(xù)兩次失活突變，發(fā)生概率較低。因此，遺傳型病例常為雙側(cè)或多發(fā)且發(fā)病較早，而散發(fā)性病例發(fā)病晚，且多單側(cè)發(fā)病。

雜合性丟失

（

Loss

of

heterozygosity,LOH

）?

當?shù)任换蛱幱陔s合時，會出現(xiàn)丟失或突變另一個基因的

趨勢，稱為雜合性丟失。?

雜合性丟失的機制包括：

A)

染色體丟失

B)

復制后不分離

C)

體細胞重組

D)

染色體缺失

E)

基因突變其他方式？？表觀調(diào)控

是沉默腫瘤抑制基因的重要機制TS

基因啟動子超甲基化會導致基因的表達抑制，造成沉默突變。腫

瘤抑制基

因小結(jié)腫瘤抑制基因需要兩個拷貝的突變

才具有促進腫瘤發(fā)生的功能；突變可以是基因丟失，也可以是由于突變或表達抑制造成的基因沉默；腫瘤抑制基因在正常條件下監(jiān)控細胞的正常生長，復制和分裂，一旦發(fā)生錯誤可以誘導細胞周期停滯進行修復或者啟動凋亡清除錯誤復制細胞；如果腫瘤抑制基因雙拷貝突變，細胞將逃避修復和凋亡，累積突變并大量增殖。特

點基因?qū)傩灾掳┓绞秸T發(fā)機理致癌機理腫瘤類型

oncogene

cell

增殖基因

活化

/

異常表達突變

/

擴增

/

易位

/

高表達

顯性

白血病，淋巴瘤

TS

genecell

增殖抑制基因基因丟失

/

失活

突變

/

缺失

/

沉默

隱性

實體瘤等剎車：腫瘤抑制基因引擎：癌基因?

不受外源性生長信號

的調(diào)控；?

可逃脫凋亡；?

可逃脫衰老和分化；?

基因組不穩(wěn)定；?

具有浸潤和轉(zhuǎn)移能力，

可在轉(zhuǎn)移灶存活和增

殖，形成新的腫瘤組

織；快速生長累積突變侵襲轉(zhuǎn)移細胞周期細胞凋亡細胞衰老和分化突變修復細胞凋亡細胞遷移基質(zhì)降解血管新生腫

瘤相關(guān)基

因參與了

多種細胞

行為的調(diào)

控2015/11/741

DNA

修復（

DNA

repair

）與癌癥

細胞內(nèi)外的物理與化學等因素可造成

DNA

分子斷鏈等損傷，在長期進化過程中，細胞或機體形成了多種

DNA

損傷修復

(repair

of

DNA

damage)

機制，保持了基因組的相對穩(wěn)定性。

目前報道的

DNA

修復相關(guān)基因有

200

余個，至少有

40

余種

DNA

修復基因的突變，

這些突變降低了DNA

修復功能，增加的癌癥發(fā)生的風險

。

.42

DNA

損傷反應途徑（

DNA

damage

response

pathway

）Biology

2013,

2(4)

：

1338

Strand

Breaks

DNA

AdductsCross-Linking

Agents

Oxidative

Damage

Specific

DNA

Repair

Pathways

Homologous

recombinational

(HR)

and

non-homologousend

joining

(NHEJ)

Repair

Nucleotide

excision

repair

(NER)

NER,

HR

&

NHEJ

repair

Base

excision

repair

（

BER

）2015/11/744

DNA

修復方式?

直接逆轉(zhuǎn)（

Direct

reversal

）?

堿基切除修復（

Base

excision

repair

，

BER)?

核苷酸切除修復（

Nucleotide

excision

repair

，

NER)?

錯配修復（

Mismatch

repair

，

MMR)?

雙鏈斷裂修復（

Double

Strand

Break

Repair

，

DSBR

）?

同源重組修復（

Homologous

recombination

repair

，

HRR)?

非同源末端連接修復（

non-homologous

end

joining

，

NHEJR)?

微同源性序列介導的末端連接修復（

Microhomology-

mediated

end

joining

，

MMEJR)45DNA

修復基因

BRCA1

和

BRCA2

突變

導致的乳腺癌易感性

BRCA1

and

BRCA2

are

involved

in

repair

of

double

strand

breaks.

—

BRCA1

activates

checkpoint;

—

BRCA2

stimulates

recombination.2015/11/72015/11/746癌細胞的

DNA

修復基因是治療的靶點抵抗細胞死亡ApoptosisAutophagyNecrosisAUTOPHAGY腫瘤的免疫逃逸?

腫瘤細胞經(jīng)過了多次基因突變，逃脫了細胞凋亡監(jiān)控而形成了惡性轉(zhuǎn)化細胞的種子，這些種子一旦在合適的環(huán)境中就會生根發(fā)芽，形成腫瘤。?

人體的免疫系統(tǒng)——識別惡性轉(zhuǎn)化細胞免疫清除免疫對抗免疫逃逸免疫凋亡腫

瘤

免疫編輯癌癥與免疫從免疫清除到免疫對抗?

免疫清除是指機體免疫系統(tǒng)識別腫瘤組織，并且通過多種途徑殺傷腫瘤組織的過程。

經(jīng)過免疫清除后，少數(shù)存活下來的

弱免疫原性腫瘤細胞

和

免疫系統(tǒng)

之間可以

動態(tài)平衡的狀態(tài)共處，這種共存狀態(tài)稱之為

免疫對抗

。?

在免疫對抗階段，淋巴細胞和IFNγ等對腫瘤組織中的腫瘤細胞進行選擇殺傷，識別并殺傷免疫原性強的腫瘤細胞，而

弱免疫原性的腫瘤細胞的得以保留，這階段是“殘酷的達爾文式選擇

”，這就如同面目猙獰的壞人容易被清除，而偽裝的的壞人難以識別，容易潛伏下來。?

因為腫瘤細胞基因組不穩(wěn)定，容易突變，這些對免疫系統(tǒng)抵抗力高的腫瘤突變體能夠與機體的免疫系統(tǒng)共存

.

通過這一過程，機體實際上選擇出了免疫原性低的腫瘤突變體

。免

疫逃逸?

一些腫瘤突變體可以經(jīng)過免疫清除和免疫對抗后，能夠適應機體的生存環(huán)境而存活下來，進入

免疫逃逸

階段。?

大量研究表明，腫瘤在形成過程中，可通過多重機制，逃避了免疫系統(tǒng)的的監(jiān)視，我們將這一過程稱之為腫瘤組織的免疫逃逸。?

更有甚者，腫瘤細胞會促使免疫細胞凋亡。腫瘤如何與機體免細胞對抗

偽裝

鈍化免疫系統(tǒng)攻擊、誘導免疫細胞疫

腫瘤細胞編輯的何止是免疫細胞？Inducing

AngiogenesisHanahan

and

Folkman,

1996腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移腫瘤細胞總是會分泌各種生長因子一方面自我反饋促進腫瘤細胞生長，一方面會分泌血管形成因子Activating

Invasion

and

Metastasis原發(fā)性腫瘤擴展浸潤、腫瘤細胞脫離、轉(zhuǎn)送和繼發(fā)性生長等環(huán)節(jié)

Liu

et

al.,

2013,

PNAS,

29;110(5):1686-91遺傳因素癌的形成過程及其影響因素前致癌物終致癌物DNA

損傷基因突變癌前病變惡性腫瘤活化解毒凋亡增生修復損傷ExposureCancer腫瘤遺傳易感性腫瘤遺傳易感性spontaneous15%pureenvironment2%puregenetic5%Gene-environmentinteraction78%Gene

-

Environment

Interaction

Environment

-

+

-Genetic

+20%80%100%17%

83%Schulte,

1994“

Genetics

loads

gun,but

Environments

trigger”遺傳易感基因的發(fā)現(xiàn)：關(guān)聯(lián)研究?

研究

2

個因素之間是否獨立或具有相關(guān)性的研究方法，如吸煙與肺癌的關(guān)聯(lián)；關(guān)聯(lián)研究是自然科學、社會科學和管理科學共同的研究方法。?

研究遺傳基因變異與人類性狀或疾病的相關(guān)性，稱之為基因關(guān)聯(lián)研究，屬于分子流行病學。是遺傳學與流行病學的結(jié)合。等位基因差異：

G,

T基因型差異：

GG,GT,TT候

選

基因

的

關(guān)聯(lián)

分

析選

擇

從

功

能

角

度可

能

與

腫

瘤相

關(guān)

的

基

因開

展

關(guān)

聯(lián)

研

究

，根據(jù)重要性，逐個選擇

。例如

;

DNA

損傷修復基因

。?

DNA

損傷修復能力的差異?

與腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)

。ERCC1

genotypes

and

lung

cancer

risk基因型病例

(n=1010)對照

(n

=1011)P校正

OR(95%CI)

1No.%No.%rs3212948992986

GG

CG

CCCG/CC594338

6039859.934.1

6.140.2521403

6246552.840.9

6.347.20.0050.003

1.000.73

(0.60-0.88)0.96

(0.65-1.41)0.76

(0.63-0.91)rs1007616835908

CC

CT

TTCT/TT513270

5232261.432.3

6.238.5493354

6141554.339.0

6.745.70.0090.004

1.000.72(0.59-0.89)0.90(0.61-1.35)0.75(0.62-0.91)舉例遺傳易感基因關(guān)聯(lián)研究的拓展Multiple

SNPsMultiple

GenesSingle

SNPPathway

basedGWASCandidate

genePCR

-

RFLPTaqManSNP

ChipSequencingGenotyping

technologies60The

candidate

gene

approach

—

hypothesis-drivenTraditionalThe

genome

wide

approach

—

data-driven,

large

scale

analysisIndustrialized-Slide

from

Francis

Colinsvs61GWAS

風暴2005

年，

Science發(fā)表了第一篇關(guān)于年齡相關(guān)性視網(wǎng)膜黃斑變性的GWAS

研究。隨后

,

一系列復雜疾病

/

性狀的

GWAS在全世界不同研究小組中相繼開展

,

并取得很大的成功。Nicotinic

acetylcholine

receptorsubunit

gene/

SNP

at

15q25

and

lungcancer

risk08

年

4

月

,Nature,Nature

Genetics,

同時發(fā)表

3

篇肺癌的GWAS

研究

,

取得相似的結(jié)果

.64Published

Genome-Wide

Associations

through

12/2010,

1212

published

GWA

at

p<5x10

-8

for

210

traits

NHGRI

GWA

Catalog

/GWAStudies65Limitations

of

GWAS

“

常見疾病，常見變異”中國的腫瘤

GWAS

我國科學家王立東、周鋼橋、曾益新、林東昕、沈洪兵、孫穎浩、余龍、魏慶義、趙耀分別領(lǐng)銜的團隊先后在肝癌、鼻咽癌、食管癌、肺癌、前列腺癌、肝癌、頭頸部腫瘤、垂體瘤等重大疾病的

GWAS

研究上取得重要突破。目前，利用

GWAS

方法研究復雜疾病易感基因，已經(jīng)成為我國科學家的普遍共識。我國科學家紛紛采用全基因組關(guān)聯(lián)分析研究對一些

常見疾

病開展易感基因研究，將我國復雜疾病易感基因研究推上一個新的臺階。從進化的角度認識腫瘤?

進化論是生物學的基石，從進化的角度理解和分析一切生命現(xiàn)象。?

腫瘤是一種體細胞突變的復雜多基因遺傳病，進化是認識腫瘤的很好的視角。?

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展以及人類的治療中的分子機制是理解進化論的范例之一。68?

過度治療?

錯誤治療腫瘤：

23%腫瘤藥物遺傳學

能受益于藥物治療的人群：

~50%

全球肺癌臨床研究的結(jié)果?

時間：

1965

年

~2004

年?

數(shù)量：

–

64

個臨床試驗

14574

例各期肺癌患者?

5

年生存率結(jié)果：–

手術(shù)

+

化療

---

提高

4%

；

–

化療

+

放療

—

提高

2.2%Non-small

Cell

Lung

Cancer

Collaborative

Group

協(xié)調(diào)會議

/

2008

年

9

月，倫敦有待提高！舉例70Kola

I

et

al

.,

Nature

Reviews

Drug

Discovery

2014藥物臨床試驗成功率低：

11%

腫瘤：

5%

將

癌癥

列為“重中之重”，“（精準醫(yī)學）使我們更加接近于治愈癌癥”奧巴馬

2015

年初宣布啟動“精準醫(yī)學”計劃

Precision

Medicine

Initiative

5P

：

P

rediction,

P

revention,

P

articipation,

P

ersonalization

P

recision藥物的遺傳因素?

基因轉(zhuǎn)錄組水平

直接從基因轉(zhuǎn)錄檢測藥物的有效性和毒副作用。具有直接的優(yōu)點。如對

腫瘤化療，單抗藥物的選擇

。

但是靶標復雜，常常無法通過外周血檢測。mRNA,

miRNA,

LncRNA,

選擇性剪切，融合基因，RNA

編輯，加帽與選擇性加尾等?

蛋白質(zhì)組水平

基因轉(zhuǎn)錄翻譯的延伸和發(fā)展?

基因組水平

多態(tài)性

：

最早期、最根本的藥物個性化預測。主要由人基因組

SNP

，

STR

，

CNV

等，

預測?；蛲蛔儯?/p>

基因突變，

LOH

，重排

。基因組修飾：

DNA

甲基化，組蛋白修飾單核苷酸多態(tài)性（

SNP

）?

SNP

檢測與分析：

適應于各類藥物遺學，也是用于腫瘤藥物遺傳學，但是在腫瘤研究中的重要性被降低，主要由于腫瘤是體細胞突變的疾病。藥物

毒付作用和不良反應

首先要考慮從

SNP角度入手進行分析，這一點不需要置疑！至于療效和生存期分析，

SNP

的作用視具體情況而異。59%

藥物的不良反應與基因變異相關(guān)TPMT

基因的遺傳變異與急性淋巴細胞性白血病化療毒副作用

藥理作用：細胞周期特

異性藥物

(S

期敏感

)

，

抑制嘌呤合成途徑

適應癥：急性淋巴細胞

白血病及急性非淋巴細

胞白血病，慢性粒細胞

白血病的急變；為

不良反應：較常見的為

骨髓抑制；肝臟損害

：

消化系統(tǒng)毒性、高尿酸

血癥

巰嘌呤

6-MP

與

TPMT

多態(tài)性兒童急淋一線藥物

TPMT

基因的遺傳變異與急性淋巴細胞性白血病化療毒副作用????

TPMT

(

巰嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶

)6p22.3

，

9

introns,

10

exons全長

3.4

kb

，編碼序列

2.7kb

；

1

號外顯子全長及

3

、4

號外顯子部分不編碼TPMT

的活性在患者間個體差異明顯，人群中

86.6％的

TPMT

活性較高，而

11.1

％具有中等活性，有0.3

％活性缺失。80%-95%

的低

TPMT

活性可由：

TPMT*2

，

*3A

，

*3B

，和

*3C

解釋，在東方人群中

*3C

占絕大多數(shù)TPMT

活性與

TPMT

突變呈基因劑量效應

Journal

of

the

National

Cancer

Institute,

1999,

91(23)TPMT

(

巰嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶

)MMWMWW

根據(jù)

TPMT

基因型調(diào)整

6-MP

劑量TPMT*1/*1

野生型基因攜帶者酶活性正常，使用正常劑量；TPMT

*1/*2

、

*1/*3A

、

*1/*3C

突變雜合子基因攜帶者酶活性很低，使用10

～

50

％劑量，減少毒性反應并節(jié)省費用；TPMT

*2/*2

，

*3A/*3A

、

*3C/*3C

、

*2/*3A

、

*3A/*3C

、

*2/*3C

突變純合子基因攜帶者酶活性極低，使用

5

～

10

％劑量，減少毒性反應并節(jié)省費用。他莫昔芬與雌激素受體他莫昔芬（

Tamoxifen

）是一種選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑，ER

陽性乳腺癌患者中，雌激素與雌激素受體結(jié)合，刺激腫瘤細胞生長。他莫昔芬的結(jié)構(gòu)與雌激素相似，它能與雌激素競爭結(jié)合雌激素受體，抑制乳腺癌細胞的增殖。有效減少ER

陽性乳腺癌的復發(fā)，提高患者的生存率。金標準！

1999年，他莫昔芬再次被美國

FDA批準為乳腺癌風險較高婦女的乳腺癌預防藥

。他莫昔芬與

CYP2D6CYP2D6

是他莫昔芬的主要代謝酶之一，能活化他莫昔芬使其產(chǎn)生療效。接受他莫昔芬治療的乳腺癌患者的CYP2D6

基因型與血液中活性代謝產(chǎn)物的濃度密切相關(guān)，并因此顯著影響患者的復發(fā)率和生存期。

美國

FDA

已于

2006

年建議患者在接受他莫昔芬治療前首先對

CYP2D6

的基因型進行檢測

。在中國人群中，

CYP2D6

常見的功能減弱等位基因突變型為

CYP2D6

﹡

3

（約占

1%

）、

CYP2D6

﹡

4

（約占

1%

）、CYP2D6

﹡

5

（約占

6%

）、

CYP2D6

﹡

10

（約占

53%

），此外，基因重復突變（

gene

duplication

，約占

2%

）

CYP2D6功能增強。Frequencies

of

CYP2D6

allelesIn

Caucasians,

71%

of

2D6

alleles

code

for

normal

enzyme,

while26%

are

non-functional.In

contrast,

in

Chinese,

the

frequency

for

the

functional

alleles

isonly

43%,

while

the

reduced

functional

alleles

mainly

*10consists

of

50%

pf

the

populationChineseJapaneseMalaysCaucasiansFunctional

0.43

0.553

0.36

0.71Non-functional

0.067

0.045

0.079

0.26Reduced

0.50

0.381

0.533

0.033

Duplications

0.01(*2

2)0.010

(*1,*2

2)

0.07基因(英文)基因(中文名)涉及藥物藥物反應藥物動力學DPYD二氫嘧啶脫氫酶5氟尿嘧啶突變型純合子對于5氟尿嘧啶致死，雜合子有較強毒副作用喪失酶活GSTM1谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶M1紫杉醇順氯氨鉑(順鉑)突變型在紫杉醇和順氯氨鉑治療后有較好的生存時間，降低急性粒系白血病治療時的復發(fā)喪失酶活GSTP1谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶Pi5氟尿嘧啶草酸鉑突變型有利患者在化療中的生存纈氨酸降低酶活MTHFR5,10亞甲基四氫葉酸還原酶甲氨喋呤(氨甲葉酸)氨甲葉酸對于突變型純合子的患者有較強的毒副作用純合子酶活低TPMT巰嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶巰嘌呤類藥物突變型純合子對于巰嘌呤類藥物有很強的造血細胞毒副作用，雜合子有中度毒性突變蛋白降低酶活UGT1A1UDP葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶CTP-11突變型純合子和雜合子都有較嚴重的毒副作用酶表達下降，降低CTP-11的代謝腫瘤化療毒副作用相關(guān)基因多態(tài)性相關(guān)基因和化療藥物基因變異與靶向藥物?

腫瘤是基因突變并逐漸積累的產(chǎn)物，因此，不同的基因突變譜就預示腫瘤有不同的特性，對藥物有不同的敏感性。?

根據(jù)腫瘤的突變譜來設計靶向藥物已經(jīng)成為藥物研究和開發(fā)的大趨勢！?

基因突變等是在腫瘤細胞層面上發(fā)生的，因此也是需要通過腫瘤組織取向進行檢測才是最為合適的。?

根據(jù)近些年來的研究情況，研究人員總結(jié)了在臨床發(fā)現(xiàn)的腺癌中各突變的出現(xiàn)頻

率，如

圖所示，

Kras

突變、

EGFR

突變及

ALK

融合突變

在腺癌中的占了很大的比例。Cancer

Cell

21

,

March

20,

2012

.2012

Elsevier

Inc.

DOI

10.1016/j.ccr.2012.03.007??????????

近

10

年來上市的

腫瘤

靶向治療

主要產(chǎn)品

Imatinib/Gleevec

(Abl,

PDGFR?,

c-KIT)Gefitinib,

Erlotinib

(EGFR);

Lapatinib

(HER2)Herceptin

(HER2

mab);

Erbitux

(EGFR

mab),

Avatin

(VEGF)Velcade

(proteasome),

2003Sunitinib,

Sorafenib

(multi-kinases),

2006,

2007CCI-779/Torisel,

RAD001/Afinitor

(mTORC1),

2007,

2009Vemurafenib

(B-RAF),

Vismodegib

(Smoothened),

2011Crizotinib,

Ceritinib

(ALK),

2011,

2014Tasocitinib

(JAK),

Idelalisib

(PI3K

d

),

2012,

2014Ipilimumab

(CTLA-4),

Pembrolizumab

(PD-1),

2011,

2014突變基因潛在藥物靶點示意圖（黑體表示靶點）Cancer

Cell

21

,

March

20,

2012

.

DOI

10.1016/j.ccr.2012.03.007

EGFR

基因突變與

TKI

的肺癌靶向治療

EGFR

，

即

表

皮

生長

因

子受

體

，是

原

癌基

因

c-erbB1

的

表

達產(chǎn)物。

EGFR

信號通路在

細

胞的

生

長、

增

殖和

分

化中

發(fā)

揮著

重

要作用。早在

1980

年代，科

學

家

們

就

在

乳

腺

癌、膀

胱

癌等

腫

瘤中

發(fā)

現(xiàn)EGFR

表達水平的異常。

醫(yī)學論壇網(wǎng)

/舉例?

位于酪氨酸激酶域，常見的

EGFR

突變主要位于

19

號和

21

號

外顯子。?

帶有

EGFR

突變的

EGFR

對酪

氨酸激酶抑制劑（

TKIs

）高度

敏感，因此

TKIs

類靶向藥物在

EGFR

突變攜帶肺癌患者的臨床

治療中發(fā)揮重要作用。N

Engl

J

Med

2004;

350:2129-2139May

20,

2004DOI:

10.1056/NEJMoa040938

EGFR

基因突變研究表明，活化

EGFR

突變常用的

EGFR

靶向藥物吉非替尼、厄洛替尼

選擇性表皮生長因子受體

(EGFR)

酪氨酸激酶抑制劑，由于

EGFR

基因

18-21

號外顯子子編碼酪氨酸激酶區(qū)，此段基因序列發(fā)生突變后會使

EGFR

被配體激活后磷酸化程度升高或持續(xù)激活下游信號通路，因此

EGFR

靶向藥物在

EGFR

突變攜帶者中的療效更好。突變發(fā)生位置決定癌細胞對

EGFR-I

的反應性

Iressa

Tarceva易瑞莎和特羅凱NSCLC

人群EGFR

突變率EGFR-I

有效率白種人2-8%(1/61,

2/25)

~10.4%(11/106)日本人中國人26%(15/58)39%(39/101)~27.5%(28/102)~50%NSCLC

中

EGFR

突變與

EGFR-I

療效最新數(shù)據(jù)表明，中國人中

EGFR

突變主要集中在

19

，

21外顯子中，突變治療總有效率

92.3%,

其中

19

外顯子突變的治療有效率達到

100

％。藥物敏感基因檢測流程

非小細胞肺癌組織

/

切片

/

循環(huán)

CTC

基因組

DNA

提取PCR

擴增目標片段部分需加K-ras

基因，BRAF

基因的基因突變檢測

DNA

測序(EGFR18,19,21

外顯子

)

基因低頻突變檢測方法的發(fā)展！基因表達與腫瘤治療?

基因表達水平與腫瘤藥物治療相關(guān)也是情理之中的事情，直接測定腫瘤組織中相關(guān)基因

mRNA

的量是比較常見的方法。這方面的研究比較常見。?

常由于影響藥物作用的基因不止一個，需要多個基因定量檢測Herceptin

與腫瘤治療?

單克隆抗體治療疾病的特點是專一性識別獨特的抗原，因此有生物導彈的稱號。?

her2

過量表達是腫瘤細胞的特征之一。以

her2

為靶點的人源化單克隆抗體

Herceptin

能夠特異性治療一些腫瘤，目前在人乳腺癌治療中有非常好的療效，但是其療效依賴于

Her2

表達量融合基因與藥物治療格列衛(wèi)

(Glivec)

格列衛(wèi)與白血病

CML

治療格列衛(wèi)，甲磺酸伊馬替尼，用于治療

Ph+

的慢性粒細胞白血病（

CML)

急變期、加速期或

α

-

干擾素治療失敗后的慢性期患者。用于治療不能切除和

/

或發(fā)生轉(zhuǎn)移的惡性胃腸道間質(zhì)腫瘤（

GIST

）的成人患者。格列衛(wèi)影響因素?

格列衛(wèi)通過

CYP3A4

代謝，該基因多態(tài)性將會影響其有效性

和毒副作用，

CYP3A4

抑制劑將提高藥物有效濃度，增加毒性，

反之亦然則降低療效。酮康唑（

CYP3A4

抑制劑）可以使伊馬

替尼曲線下面積（

AUC

）可增加

40%

，

CYP3A4

抑制劑（如：

伊曲康唑、紅霉素和克拉霉素）。

CYP3A4

誘導劑：利福平可

以使伊馬替尼的清除增加

3.8

倍。效減低。其它誘導劑如予苯

妥英地塞米松、卡他咪嗪、苯巴比導致療妥和含有

St

John

麥汁浸膏制劑等，可能有類似問題，因此應避免伊馬替尼與CYP3A4

誘導劑，抑制劑同時服用。伊馬替尼可抑制

Bcr-Abl

酪氨酸激酶，能選擇性抑制

Bcr-Abl陽性細胞系細胞、費城染色體陽性（

Ph+

）的慢性髓性白血病（

CML

）和急性淋巴細胞白血病細胞的增殖和誘導其凋亡

。C-Kit

與格列衛(wèi)?

C-kit

是原癌基因，其產(chǎn)物可導致酪氨酸激酶激活，該基因突變會導致其自發(fā)激活，格列衛(wèi)作為酪氨酸激酶抑制劑是

c-kit

靶向藥物。胃腸間質(zhì)瘤（

GIST

）常常因