表观遗传学修饰在肿瘤诊断和治疗中的应用课件

1、表观遗传学修饰在肿瘤诊断和治疗中的应用邱 林 MD.PhD哈尔滨血液病肿瘤研究所.第1页，共30页。遗传学在肿瘤诊断和治疗中的应用RT-PCRFISH伊马替尼Ph染色体第2页，共30页。表观遗传学 在不改变基因序列的基础上，通过基因修饰及蛋白质与蛋白质、DNA和其他分子的相互作用而影响和调节基因的表达和功能，这种影响是可遗传的，也是可逆的。 主要包括：基因组印记、DNA甲基化、组蛋白修饰和RNA干扰等。表观遗传学第3页，共30页。DNA甲基化DNA甲基转移酶第4页，共30页。正常人的甲基化状态GRNBK，APMIS 2019：115第5页，共30页。组蛋白乙酰化与去乙酰化Kim，Epigene

2、tic 2019:1第6页，共30页。异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生Vaissiere Mutation Research 659 (2019)第7页，共30页。调控基因表达表观遗传学修饰异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生 抑癌基因沉默原癌基因活化DNA甲基化组蛋白修饰第8页，共30页。异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生Galm, blood Review 2019:20第9页，共30页。异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生Vaissiere Mutation Research 2019:659 第10页，共30页。肿瘤细胞中常见异常甲基化导致基因沉默 Pathway Genes细胞周期Rb, p1

3、4, p15, p16, p73细胞侵润和黏附E-cadherin, APC, TIMP-3, VHL凋亡调节DAP kinase 1, caspase 8, TMS-1DNA 损伤修复O6MGMT, hMLH1, BRCA1, GST生长因子RAR2, CRBP1, SOCS-1, SOCS-3, ERGalm, blood Review 2019第11页，共30页。DNA的甲基化的检测甲基化芯片甲基化特异性PCR亚硫酸氢盐序列分析限制性酶切扫描技术第12页，共30页。表观遗传学与癌症的进展正常上皮细胞发育异常原位癌转移癌癌症全基因组甲基化水平CpG岛甲基化水平组蛋白修饰失平衡第13页，共3

4、0页。肿瘤中异常的表观遗传学改变表观遗传学改变CpG岛高甲基化 基因组低甲基化 miRNAs高甲基化 组蛋白修饰异常结肠癌 + + + +乳腺癌 + + + +肺癌 + + +神经胶质瘤 + + +白血病 + + + +淋巴瘤 + + + +膀胱癌 + + + +肾癌 + + +前列腺癌 + + +食管癌 + +胃癌 + + + +肝癌 + + +肿瘤类型GRNBK，APMIS 2019：115第14页，共30页。早期诊断检测血清或组织液中CpG岛的超甲基化例：尿液中GSTP1的甲基化可用于前列腺癌的诊断治疗通过去甲基化或去乙酰化转移酶抑制剂，间挨计划CpG岛超甲基化可作为化疗、激素治疗和靶向

5、治疗疗效评价的标准例：MGMT甲基化变化可作为神经胶质瘤患者替莫唑胺治疗效果的评价标准预后CpG岛超甲基化可作为化疗、激素治疗和靶向治疗疗效评价的标准例：MGMT甲基化变化可作为神经胶质瘤患者替莫唑胺治疗效果的评价标准肿瘤表观遗传学修饰在肿瘤诊断和治疗中的应用Esteller, N Engl J Med 2019:358第15页，共30页。甲基化检测的优点取材方便：尿沉淀，血浆，痰，血液，等检测的是DNA，稳定不易降解。正常组织与肿瘤组织的甲基化有质区别，而非量的区别，检测具有高度的特异性和敏感性抑癌基因的甲基化早于肿瘤的发生，适合早期诊断。第16页，共30页。DNA甲基化与肿瘤诊断及预后肿瘤

6、类型诊断标志(诊断率)预后标志AMLp15INK4B (70%)、SOCS1 (50%)p15INK4B、CDH1MDSp15INK4B (50%)p15INK4B、CDH1、HIC1非何杰金氏淋巴瘤DAPK (80%) 、 SHP1 (100%) 、DBC1 ( 100%)LMNA 、 MGMT何杰金氏淋巴瘤SYK、BOB.1/ORF头颈癌LHX6(60%)、RASSF1A(80%) 、 DAPK(70%) 、 RAR(70%)RPRM、MGMT、MINT31食管癌APC(90%)、TIMP3(50%)APC、TIMP3胃癌CDH1(50%)CDH1大肠癌SST(80%)p16INK4A和p

7、14ARF肝癌p16INK4A(50%)、RASSF1A(80%)乳腺癌CDH1(70%) 、RASSF1A(80%)CDH1非小细胞肺癌PCDH20 (50%)FHIT、PCDH20、TSLC1/IGSF4膀胱癌RUNX3 (70%)CDH1、 FHIT、TIMP3前列腺癌GSTP1(70%)、APC(70%)、PTGS2(70%)GSTP1、APCGRNBK，APMIS 2019：115第17页，共30页。检测血浆和血清中DNA甲基化标志物检测血浆和血清中DNA甲基化标志物疾病 DNA来源 标志敏感度 特异性膀胱癌血浆CDKN2A(ARF)13/15(87%)N/A血清CDKN2A(INK

8、4A)12/14(86%)31/31(100%)乳腺癌血浆CDKN2A(INK4A)5/35(14%)N/A血浆CDKN2A(INK4A)6/43(14%)N/A结肠癌血清CDKN2A(INK4A)14/20(70%)44/44(100%)血浆CDKN2A(INK4A)21/58(36%)N/A胃癌血清CDH1、CDKN2A(INK4A) 、GSTP1、CDKN2B(INK4B)、DAPK145/54(83%)30/30(100%)肝癌血浆/血清CDKN2A(INK4A)、CDKN2B(INK4B)17/23(74%)35/35(100%)肺癌血清(NSCLC)血浆CDKN2A(INK4A)

9、、GSTP1 、DAPK1、MGMT CDKN2A(INK4A)11/15(73%) 64/73(88%)N/AN/A前列腺癌血浆/血清GSTP112/16(75%)22/22(100%)Laird, Nature Review Cancer 2019第18页，共30页。检测不同部位中DNA甲基化标志物疾病 DNA来源 标志敏感度 特异性膀胱癌尿沉渣CDH1(E-Cadherin)、DAPK1、CDKN2A(INK4A) 、RARB(RAR-)20/22(91%)13/17(76%)乳腺癌乳腺导管内液脱落细胞CCND2(CyclinD2)、RARB(RAR-)、TWIST17/19(89%)4

10、0/45(89%)头颈癌唾液CDKN2A(INK4A)、GSTP1、MGMT11/17(65%)30/30(100%)肺癌痰CDKN2A(INK4A) 、MGMT10/10(100%)N/A前列腺癌血沉棕黄层GSTP15/16(31%)26/26(100%)活检冲洗液脱落细胞GSTP121/63(33%)30/31(97%)Laird, Nature Review Cancer 2019第19页，共30页。DNA甲基化与肿瘤诊断及预后Mund, Epigenetic 2019:1第20页，共30页。国内研究进展 解放军总医院于力教授研究团队 应用限制性酶切扫描技术（ RLGS）技术筛 选出白血

11、病细胞中高甲基化状态的基因， 如ID4基因登，用于急性白血病诊断、疗效观察、预后判断、微小残留病检测等的有力手段。已开发ZO-1基因启动子区DNA甲基化检测试剂盒2. 应用筛选出的高甲基化状态的基因如ID4基因，筛选靶向治疗药物第21页，共30页。表观遗传学治疗在肿瘤治疗中应用Vaissiere Mutation Research 2019 :659第22页，共30页。去甲基化药物可以逆转抑癌基因CpG岛甲基化，恢复抑癌基因的功能。去甲基化药物高度特异性的作用于甲基化的胞嘧啶，并不引起正常细胞中基因表达的实质性改变。在动物模型中都可以观察到去甲基化药物可以阻止或逆转肿瘤的发生。常用的去甲基化抑

12、制剂有地西他滨和5氮杂胞苷已获FDA批准用于MDS治疗。DNA甲基化在肿瘤治疗中应用第23页，共30页。表观遗传学药物在临床中的应用药物治疗范围甲基转移酶抑制剂5-氮杂胞甙（已获FDA批准）MDS，AML，CML地西他滨（已获FDA批准）AML，CML，MDSMG98肾细胞癌RG108结肠癌细胞株普鲁卡因胺结肠癌细胞株HDAC抑制剂SAHA（已获FDA批准）皮肤T细胞淋巴瘤，多种实体瘤PXD101多种实体瘤LBH589皮肤T细胞淋巴瘤缩酚酸肽多种肿瘤细胞株，MDS，AML丁酸苯酯MDS丙戊酸成神经瘤细胞MS-275前列腺癌细胞株，多种实体瘤，淋巴恶性肿瘤CI-994多种实体瘤第24页，共30页

13、。5-氮杂胞甙治疗MDS的临床试验作者GALGB 9221FabreFenauxLyon给药剂量75 mg/m2/day75 mg/m2/day75 mg/m2/dayAZA 5-2-2 (75 mg/m/day5 days,AZA 5-2-5 (50 mg/m/day5 days, AZA 5 (75 mg/m/day 5 days)临床试验IIIIIIIIIII病例数n=99n=61n=179n=139疗效10%CR，1%PR，36%HI ，ORR 47%16%CR， 25%PR，21% HI ，ORR 62%28.5% CR+PR AZA 5-2-2：44% HI AZA 5-2-5：5

14、2% HI AZA 5： 57%HI 毒副作用 骨髓抑制，恶心，呕吐骨髓抑制，局部反应，1-2级胃肠不适恶心，呕吐，骨髓抑制，局部反应，腹泻，疲劳骨髓抑制Kuendgen, Ann Hemaol 2019第25页，共30页。HDACi治疗MDS及AML的临床试验作者OdenikeByrdGiles GarciaGojo抑制剂缩酚酸肽缩酚酸肽LBH589SAHAMS-275临床试验IIIIII给药剂量i.v.,18mg/m2/dayi.v., 13 mg/kg/m2i.v.,4.8-14mg/m2Oral, 100-300 mgOral, 4-10mg/m2患者人数及临床诊断AML (n=18)

15、AML (n=10)AML (n=13),MDS (n=1)AML (n=31),MDS (n=3),CML (n=1)AML (n=38)疗效2例骨髓原始细胞清除骨髓和外周血中原始细胞短暂下降8例外周血中原始细胞短暂下降1例CR，2例CRp，1例PR，5例完全骨髓缓解7例血液学改善，骨髓和外周血中原始细胞短暂下降毒副作用 恶心，呕吐，疲劳恶心，呕吐，疲劳，腹泻，肿瘤溶解综合征QT延长，恶心，呕吐，低血钾恶心，呕吐，腹泻，中性粒细胞减少，盲肠炎，疲劳中枢神经系统毒性，感染，疲劳，恶心，呕吐Kuendgen, Ann Hemaol 2019第26页，共30页。DNMT抑制剂与HDACi联合使用的

16、临床试验作者GarciaSorianoMaslakBlumGore给药剂量DAC 15 mg/m2+ VPA oral 20, 35,50 mg/kgAZA 75 mg/m2+VPA Oral 50,62.5 ,75 mg/kg +ATRA AZA 75 mg/m2+PB 200 mg/kgDAC 20 mg/m2+VPA15,20,25 mg/kgAZA 25,50 75mg/m2 days+PB 375 mg/kg/day 病例数AML (n=48)MDS (n=6)AML (n=49)MDS (n=4)AML (n=8)MDS (n=2)AML (n=11)AML (n=18)MDS (n=13)CMML (n=1)疗效CR(19%)CRp(3%)CR(22%) CRp(5%)骨髓缓解(13%)PR(30%)CR(18%) CRi(18%)PR(18%)CR(14%) PR(3%) HI(21%)毒副作用 中枢神经系统毒性中枢神经系统毒性中枢神经系统毒性，发热，恶心，疲劳中枢神经系统毒性，骨髓抑制，感染，髓样分化综