经典化疗药物biomarker

1、Right people Right time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 The ERCC1 (excision repair cross-complementing 1) is a gene encoding a protein of the nucleotide excision repair (NER) complex, a group of proteins able to cor

2、rect DNA damage induced by substances forming adducts, like platinum (Martin et al, 2008). High levels of ERCC1 protein have been shown to be a positive prognostic factor in chemotherapy-naive radically resected NSCLC (Olaussen et al, 2006; Zheng et al, 2007; Simon et al, 2008). DNA损伤修复途径的靶点铂类等主要靶点通

3、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期双氯氨铂双氯氨铂-adductsDNA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Siddik ZH. Oncogene. 2003 Oct 20;22(47):7265-79.顺铂耐药顺铂耐药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

4、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British journal of cancer 2013j Olaussen KA, Dunant A, Fouret P, et al. N Engl J Med. 2006 Sep 7;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in two kinds of DNA repair mechanisms: NER and doub

5、le-strand break repair (DSBR) (Martin et al, 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-fuDoc+5-fuGao Y, Zhu J, Zhang X, et al. PLoS One. 2013;8(1):e52589RAP80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

6、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mTORRosell R, Perez-Roca L, Sanchez JJ, et al. PLoS One. 2009;4(5):e5133RAP80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

7、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

8、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 Association of DPYD Genotypes With Isolated Types of ToxicitySchwab M, Zanger UM, Marx C, et al. J Clin Oncol. 2008 May 1;26(13

9、):2131-8DPYD wt/*2ANo.%Toxicity (Overall )OR :4.67 ;95% CI: 1.54 to 14.2, P=.010* Grade 3 to 4 6 5.5 Grade 0 to 2 7 1.2 Diarrhea OR:3.3 ,95% CI: 0.9 to 12.3 ,P =NS* Grade 3 to 4 3 5.1 Grade 0 to 2 10 1.6 Mucositis OR: 5.8 ,95% CI: 1.71 to 19.4 ,P =.013* Grade 3 to 4 4 7.7 Grade 0 to 2 9 1.4 Leucopen

10、ia OR: 10.19 ,95% CI: 3.0 to 35.1 ,P =.0021* Grade 3 to 4 4 12.5 Grade 0 to 2 9 1.4 *Compared with DPYD wt/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

11、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/3C mRNA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）TSTSTSTSDNA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 FdUMPTSFdUMPFdUMPFdUMPFdUMP5-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dT

12、MPdUMPFdUMPTSTS的mRNA表达水平与5-FU/奥沙利铂治疗的疗效相关（p 6/7 7/7) 16.0 10.7 8.0 P =0.02 (6/6 6/7 7/7) Liu et al.128 mCRC CPT-11 180 mg/m2 q2w +5-FU/LV WT(6/7) (7/7) 79.715.6 4.7 4.9 53.8 P 0.01 5.9 26.9 P 0.01 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：

13、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型型 tubulin可能是紫杉醇耐药的预测标志物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药物的作用机制蒽环类细

14、胞质细胞核DNA转录c-mycc-fosc-jun?17q21-22：共扩增或共调节拓扑拓扑异构酶异构酶 Iic-erbB-2直接作用直接作用间接抑制间接抑制Hengstler JG, et al. Cancer Res 1999; 59:3206-3214.Mei .x.Qi The Journal of Biological Chemistry Vol 286 NO.41, PP. 35883-35890 Oct. 14.2011Increased p38 protein expression in primary breast cancer correlates with up-regu

15、lated Topo II. Here, we report that p38, but not p38, MAPK is specifically activated by treatment of breast cancer cells with topoisomerase II (Topo II) drugs, whereas paclitaxel (Taxol) does not have this effect. 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

16、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】 Jarvinen TA，Kononen J，Pelto-Huikko M，et al. J.Am J Pathol，1996，148(6):2073-2082.【2】 Liu D，Huang GL，Kameyama K，et al. J.Cancer,2002,94(8);2239-2247【3】Villiman K,et al. Mod Pathol. 2002 May;15(5):486-91.【4】 Park K, Kim J, Lim S, et al. 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耐药预测指标安全性预测指标增效预测指标TOP2ABiomarker不是靶向药物的专属抑制DNA聚合酶Ara-c抑制胸腺嘧啶核苷酸合成