基因检测指导个体化用药

基因检测指导个体化用药个性化医学HumanGenomeProjectin2003Finishingtheeuchromaticsequenceofthehumangenome.Nature2004;431(7011):931-945.PhaseIHapMapprojectin2005Ahaplotypemapofthehumangenome.Nature2005:437(7063):1299-1320EncyclopediaofDNAElementsprojectin2007Identificationandanalysisoffunctionalelementsin1%ofthehumangenomebytheENCODEpilotproject.Nature2007;447(7146):799-8161000GenomesProjectin2008DNAsequences.Aplantocapturehumandiversityin1000genomes.Science2008;319(5863):395Source:U.S.DOE(),HumanGenomeProjectInformation个体化医学staticdynamic

技术平台

风险评估诊断预后治疗监测个体化用药个体化医学的先行领域药物基因组学遗传药理学……药物基因组学

从基因组出发，研究药物及基因组结构之间的关系，指导临床用药，达到个体化治疗目标。

药物基因组

个体化用药以FDA批准药物说明书中遗传变异检测指南为准。

1类检测(要求检测）：

EGFR、Her/neu表达；Ph+染色体阳性反应等

2类检测(推荐检测）：

TPMT、UGT1A1、CYP2C9、VKORC1变异等

3类检测（有报告）：

c-KIT、PML/RARa表达；CYP2C19突变、CYP2D6、NAT突变等

>120个基因检测

药物个体中毒风险毒副反应华法林

14-28%出血巯基嘌呤

0.3%骨髓毒性琥珀胆碱

1.5%呼吸暂停延长氟脲嘧啶

0.1%神经毒性普鲁卡因胺

10-20%(亚洲)药源性红斑狼疮CellularSignalsandTheirPathway

靶向药物基因检测

抗癌靶向用药

严格的定义（政府监管）：药物使用说明书标明用药前或用药同时必须进行相关诊断检测以确定病人是否合格用药。

浸润性乳腺癌的HER-2基因检测

HER-2是一种原癌基因,该基因编码一种跨膜糖蛋白HER-2,参及调控细胞的生长、增殖及分化，是公认的重要肿瘤分子标志之一，大约18%-20%的乳腺癌中有HER2基因的扩增。因此现在被广泛用于乳腺癌的预后评价和指导治疗。Herceptin（贺赛汀）是一种针对HER-2/neu原癌基因产物的人/鼠嵌合单抗，能特异地作用于HER-2受体过度表达的乳腺癌细胞。

Herceptin的可能作用机制ASCO/CAPHER-2检测指南842例标本检测结果SauterG.etalJClinOncol27(8):1323-13332009HER2检测的结论及建议IHC法检测HER2基因引起的Her2蛋白水平异常

组织蛋白受到太多因素的影响而不能保持恒定（组织固定、切片保存、抗原修复及暴露、抗体种类与批次、效价、试验程序、质量控制、判读标准）FISH法检测的是DNA基因，组织DNA状态基本不受上述因素的影响而能保持恒定（成功率在44个国家的实验室均达到98%以上）IHC检测法在准确性、可重复性、严谨性上均不及FISH法

临床背景

PIK3CA一个细胞原癌基因；定位于人类3q26.3上；含20个外显子；编码Ⅰ型PI3K的P110α催化亚基。

临床背景PI3Ks脂类激酶家族三型：Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型Ⅰ型PI3KP110催化亚基P85调节亚基异源二聚体PIK3CA基因突变可引起乳腺癌患者对HER2靶向药物Herceptin的治疗耐药，从而导致疗效欠佳。PIK3CA基因突变检测可为结直肠癌及乳腺癌患者的预后评估或合理用药提供参考依据。

临床意义BernsK,etal.CancerCell.2007;12:395-402.

K-ras基因检测及结直肠癌治疗Cetuxamab(西妥昔单抗)抑制酪氨酸激酶活性和其后的肿瘤生长2004年获得FDA审批资格治疗结直肠癌Panitumumab（帕尼单抗）靶向作用于表皮生长因子受体（EGFR）2005年7月获得FDA快速通道审批资格治疗结直肠癌

K-ras基因检测及结直肠癌治疗

K-ras基因检测及结直肠癌治疗K-ras基因野生型患者才能从这类药物治疗中获益。>90%K-rasmutationsarecodon12,13(6:1)

LièvreA,BachetJ-B,BoigeV,etal..JClinOncol.2008;26:374-379.EberhardDA,JohnsonBE,AmlerLC,etal.J ClinOncol.2005;25:5900-5909.

K-ras基因检测及结直肠癌治疗2009年7月FDA批准了对西妥昔单抗和帕尼单抗说明书标签的修改：

1、使用妥昔单抗和帕尼单抗前必须进行K-ras基因codon12和codon13突变检测。

2、K-ras基因突变的转移性结直肠癌患者不推荐使用妥昔单抗和帕尼单抗进行治疗。

K-ras基因检测及结直肠癌治疗

K-ras基因检测及结直肠癌治疗Langreth,R.(2008),‘Imclone’sGeneTestBattle’,F,16MayK-ras基因突变检测ErbituxErbitux治疗成功其它治疗方式

临床意义结直肠癌：①预测预后②指导临床用药结肠癌：PIK3CA(+)预后不良直肠癌：PIK3CA(+)局部复发PIK3CA突变对Cetuximab和Panitumumab的治疗耐药。OginoS,etal.JClinOncol.2009;27:1477-1484.HeY,etal.ClinCancerRes.2009;15:6956-6962.Sartore-BianchiA,etal.CancerRes.2009;69:1851-1857.KIT、PDGFRA基因及GIST治疗间质性肿瘤；主要发生于胃肠道；占所有胃肠道肿瘤的1%80%为胃肠道肉瘤；绝大数（＞95%）显示CD117（c-KIT）阳性；多发于中年人，男性发病率略高于女性。GIST中恶性10%-30%，潜在恶性占70%-90%MiettinenMetal.ArchPatholLabMed.2006;130:1466-1478.

GIST治疗

甲磺酸伊马替尼C-kit基因突变预测疗效PDGFRα基因突变预测疗效舒尼替尼C-kit基因突变预测疗效

GIST治疗的靶向药物

第一代药物：

Imatinib(Gleevec)

二代药物KIT、PDGFRA基因及GIST治疗KIT、PDGFRA基因的突变是GIST发生的中心事件。KIT:80%-85%[1]PDGFRA:7%[2]Wildtype(nodetectablemutation):10%-15%[1]KIT、PDGFRA基因突变导致酪氨酸激酶的活化，是GIST发生的关键步骤。1.CorlessCLetal.JClinOncol.2004;22:3813-3825.2.HeinrichMCetal.Science.2003;299:708-710KIT、PDGFRA基因及GIST治疗

KIT、PDGFRA基因突变检测意义

1.辅助CD117阴性GIST的诊断2.指导临床用药，如Imatinib(Gleevec)。不同位置，不同类型的基因突变对靶向治疗药物的反应不同3.预测预后

基因突变及靶向药物疗效

肺癌的分类80-85%15-20%NSCLC:非小细胞肺癌(non-smallcelllungcancer)；SCLC:小细胞肺癌(smallcelllungcancer)；其它：转移癌、恶性间皮瘤等

非小细胞肺癌的治疗吉非替尼

厄洛替尼（Small-moleculeTKI)EGFR基因突变疗效KARS基因突变疗效EGFR表达水平疗效西妥昔单抗(MonoclonalAB)KARS基因突变疗效BRAF基因突变疗效EGFR表达水平疗效肺癌的分类NSCLC的靶向药物治疗

EGFR基因突变及非小细胞肺癌治疗用于治疗时

90%患者没有改善10%患者具有疗效有突变

54%betterresponserateExon19缺失69%increasedresponserate点突变43%increasedresponserate主要发生于酪氨酸激酶区exons18-21

NSCLC的靶向药物治疗EGFR基因突变及非小细胞肺癌治疗

ABL激酶区突变检测慢性粒细胞白血病（CML）是一种起源于造血干细胞的克隆性恶性疾病。格列卫是目前较常使用于具有bcr-ABL融合基因的CML治疗的靶向药物。ABL激酶区突变及抗药相关

ABL激酶区突变检测P-loopImatinibC.SawyersandothersABL激酶区突变检测ABLPaa51025025225325535535138731739637931535924424413262041622115ACT315ImutationresistanttocurrentsecondgenerationImatinib(Gleevec)inhibitorsBCRaa30

ABL激酶区突变位点排泄吸收分布代谢酶受体转运体药物

膜蛋白转运吸收与血清蛋白结合运输分布与靶点（受体）相互结合代谢一系列酶促反应排泄代谢酶类药物转运体受体P450DPYD…TPMTGSTUGTALDHNAT…P-gpBCRPMRPs…MTHFRTS…ACGTGTCGGTCTTAAAACGTGTCGGTCTTAAA个体1SNPACGTGTCG

GTCTTAAA

ACGTGTCCGTCTTAAA个体2ACGTGTCCGTCTTAAAACGTGTCCTACTTAAA个体3野生纯合型快代谢型突变杂合型中代谢型突变纯合型低代谢型SNPs改变临床结果SNPs改变药物反应SNPs改变药代动力学SNPs体外试验改变活性非保守氨基酸改变外显子的非同义SNPs外显子SNPs(120,000,平均每基因4个外显子SNPs)全部SNPs代谢酶类药物转运体受体P450DPYD…TPMTGSTUGTALDHNAT…P-gpBCRPMRPs…MTHFRTS…

主要的药物代谢酶

EvansWE.etal(1999).铂类ERCC1\XRCC1\GSTM1\GSTP1基因多态性

ERCC1\XRCC1表达水平5-FU

MTHFR、DPYD、TYMS基因多态性TYMSmRNA表达水平伊立替康UGT1A1基因多态性

嘌呤类TPMT基因多态性UGT1A1A检测及伊立替康TMPT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类

UGT1A1基因检测及伊立替康伊立替康（Irinotecan，CPT-11），也叫开普拓对提高结直肠癌根治术后的长期生存率具有重要意义，同时也对肺癌、脑癌和乳腺癌等癌症都具有有效的抗癌活性是最普遍的化疗处方药物之一。

IrinotecanSN-38(羧酸)酯酶UGT1A1SN-38GSN-38GUGT1A6UGT1A9UGT1A1基因检测及伊立替康GroupPrevalenceRiskofToxicity*28/*2810%50%*1/*2840%12.5%*1/*150%0%BasedondatafromInnocentietal(2004)UGT1A1基因检测及伊立替康AllPatientswith

SameDiagnosis(10%risk)PGxprohigh

risk(50%):treatwithalternativedrugordosePGxPromoderaterisk(12.5%):treatwith

alternativedrugordosePGxProlowrisk(0%):treatwithconventionaldoseUGT1A1基因检测及伊立替康UGT1A1A检测及伊立替康TPMT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类

嘌呤类抗癌药物：主要有6-巯基嘌呤(6-MP)、6-硫鸟嘌呤（6-TG）及硫唑嘌呤(AZA)常用于治疗血液系统恶性肿瘤、自身免疫性疾病以及器官移植术后的排斥反应在临床上是引起骨髓抑制等毒副作用的主要原因，不良反应发生率约为15%~28%，其中约10%的不良反应及TPMT活性相关。TPMTTPMTAdoMetAdoHcy6-Mercaptopurine6-MethylmercaptopurineTPMT巯嘌呤甲基转移酶（TPMT）是一种特异性催化杂环类和芳香类化合物的巯基甲基化反应的细胞内酶，对临床常用的巯嘌呤类药物的代谢过程和疗效发挥起关键作用。TPMT突变会导致酶活性降低，使用病人在用药过程中产生严重毒性，严重时会危及生命。TPMT12345678910G460AA719GG460AA719GAla154ThrTyr240CysAla154ThrVNTRVNTRVNTRVNTRTPMT*1(wildtype)TPMT*3ATPMT*3BTPMT*3CTyr240CysTPMTTPMTH/TPMTH（~90%）TPMTL/TPMTH（~10%）TPMTL/TPMTL（0.3%）EichelbaumM,Ingelman-SundbergM,EvansWE.AnnuRevMed.2006.57:119-137.

TPMTUGT1A1A检测及伊立替康TMPT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类

5-氟尿嘧啶（5-FU）广泛用于结直肠癌、胃癌、乳腺癌等实体肿瘤的化疗，有很强的毒副作用。

DPYD检测及5-FU类药物

FdUMP:5-氟尿嘧啶脱氧核苷5`-单磷酸盐

FdUrd:5-氟尿嘧啶脱氧核苷

MS:蛋氨酸合酶

MTHFR:亚甲基四氢叶酸还原酶

THF:四氢叶酸

TK:胸腺嘧啶脱氧核苷激酶

TP:胸腺啶磷酸化酶

TYMS(TS):胸苷酸合成酶

5,10-CH2-THF:5,10-亚甲基四氢叶酸

5-CH3-THF:5-甲基四氢叶酸

5-FU:5-氟尿嘧啶

DHF:二氢叶酸;DHFR:二氢叶酸还原酶

DHFU:二氢氟尿嘧啶

DPYD:二氢嘧啶脱氢酶

dTMP:脱氧胸苷5`-单磷酸盐

dUMP:脱氧尿苷5`-单磷酸盐85%15%DPYD检测及5-FU类药物二氢嘧啶脱氢酶(DPYD)是5-FU分解代谢的起始酶和限速酶，其活性的高低决定5-FU体内代谢快慢和毒性大小，是影响5-FU化疗疗效及不良反应的主要因素之一。DPYD多态性已发现大约40个能引起DPD活性降低或者缺失的多态性。主要多态性有以下3个：IVS14+1G>A,D949V,I560S全长测序是“金标准”DPYD检测及5-FU类药物DPYDgenevariationsareassociatedwitha7-fold(oruptoa60%)riskofseveretoxicity.MolCancerTher2006.5(11):289-291.Pharmacogenomics

J2001.1(1):65-70.JCO.2008;26(13):2130-2137.StudyPatients(unselected)OverallGrade3-4toxicityDPYDandGrade3-4toxicityDPYDandtoxicityrelativeriskMoreln=4879%60%7-foldSchwabn=68316%50%3-foldDPYD检测及5-FU类药物MTHFR及5-FU类药物亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）是叶酸代谢过程中的关键酶，可将还原型叶酸转变为5-甲四氢叶酸（5-MTHF），从而使FdUMP、TS及还原型叶酸组成的三元复合物减少，削弱5-FU的抗肿瘤作用MTHFR基因最常见的是C677T。MTHFR在677位点发生C－T改变，使酶活性显著降低。多态性使体内5，10-MTHF水平升高，增强5-FU的抗瘤作用。MTHFR及5-FU类药物

MTHFRGenePolymorphismandResponse(79patients)JournalofClinicalOncology,Vol23,No7(March1),2005:pp.1365-1369677位TT基因型携带者化疗有效率显著高于TC和CC基因型携带者MTHFRGenePolymorphismResponseNoResponseTotalNo.ofPatientsNo.ofPatients%No.ofPatients%C677T

CC1134＃216632

CT821＃307938

TT667＊3339MTHFR及5-FU类药物UGT1A1A检测及伊立替康TMPT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类

MushirodaT,OhnishiY,SaitoS,etel.JHumGenet.2006;51(3):249-53.Warfarin是最常用的口服抗凝血药。

华法林几乎完全通过肝脏代谢。华法林治疗时应该监测抗凝强度（INR=2~3，<2有栓塞风险，>3出血并发症）

INR=（PT/平均正常PT）^ISIISI为国际敏感指数，代表凝血活酶反应性INR系统在华法林治疗的初期缺乏可靠性（INR是规律的抗凝治疗6周后根据ISI计算所得出）。CYP2C9、VKORC1检测及华法林GageB.Nov142005FDAClinPharmAdvisorCommitte肝酶体系的20%CYP2C9*2：10%CYP2C9*3：

8%AndersonT,FlockhartDA,GoldsteinDB,etel.ClinPharmcolThera.2005Dec;78(6):559-81.

CYP2C9CYP2C9、VKORC1检测及华法林CHCH2COH2C6H5ONaOOWarfarin[(R)-&(S)-enantiomers)]CYP2C9*1~3daysCYP2C9*2(12%activity)~6daysCYP2C9*3(5%activity)~12daysFuruya,etal.Pharmacogenetics(1995)5:389-392Steward,etal.Pharmacogenetics(1997)7:361-367LinderMWPh.D.DABCC,Managethe“Over-steer”inwarfarindosetitration.CYP2C9、VKORC1检测及华法林CYP2C9、VKORC1检测及华法林VKORC1:维生素K环氧化物还原酶复合体亚单位1，在维生素K由氧化型转变为还原型的过程中起重要作用。VKORC1已发现约10个多态性位点：HaplotypeA(-1639GA,1173CT):lowermaintenancedoseHaplotypeB(9041GA):highermaintenancedoseVKORC1A/A:2.7±0.2mg/dVKORC1A/B:4.9±0.2mg/dVKORC1B/B:6.2±0.3mg/dMeanmaintenancedose:5.1±0.2mg/dRiederMJ,ReinerAP,GageBF,etel.NEngJMed2005;352:2285-93.

SchalekampT,BrasseBP,RoijersJF,etel.ClinPharmacolTher.2006Jul;80(1):7-12.HermanD,Peternelp,StegnarM,etel.ThrombHaemost2006;95:782-7.

SconceEA,KhanTI,WynneHA,etel.BloodOct2005;106(7):2329-33GageBF,MD,MSc.

CYP2C9、VKORC1检测及华法林CYP2C9、VKORC1检测及华法林LinderMWPh.D.DABCC,Managethe“Over-steer”inwarfarindosetitration.CYP2C9、VKORC1检测及华法林CYP2C9、VKORC1检测及华法林5mg/d，3天

检测2C9和VKORC1，并计算维持剂量和清除率。第四天开始按新剂量用药按期监测INR，如

3、

6、12。LinderMWPh.D.DABCC,Managethe“Over-steer”inwarfarindosetitration.CYP2C9、VKORC1检测及华法林剂量指南UGT1A1A检测及伊立替康TMPT检测与嘌呤类DPYD、MTHFR检测与5-FU类CYP2C9、VKORC1检测与华法林GST、XRCC1、ERCC1检测与铂类APOE检测与他汀类

自从1967年顺铂的抗癌活性被发现以来，铂类抗癌药物的研究和应用得到了迅速的发展。铂类药物已成为癌症化疗中不可缺少的药物。在过去的40多年里,有几千个新的铂系列化合物参及了筛选，其中有7个化合物获得批准进入市场。

GST、XRCC1、ERCC1检测及铂类GST、XRCC1、ERCC1检测及铂类顺铂（第一代）卡铂（第二代）奥沙利铂（第三代）1986年上市1996年上市1978年上市GST、XRCC1、ERCC1检测及铂类

及DNA反应形成铂链加合物（铂原子嵌合于DNA内部两个相邻的鸟嘌呤或鸟嘌呤与腺嘌呤之间，并使其断裂，从而阻断其复制和转录），产生细胞毒作用和抗肿瘤活性。与顺铂相比，奥沙利铂更有效力，较少的加合物产生同样的细胞毒作用，导致DNA死亡。GST、XRCC1、ERCC1检测及铂类GSTP1GSTM1ERCC1、XRCC1损伤DNA阻断复制GSTP1Ile105ValGSTM1*0ERCC1C118TXRCC1Arg399Gln异亮氨酸Ile缬氨酸Val精氨酸Arg谷氨酰胺Gln

GST、XRCC1、ERCC1检测及铂类GSTP1、GSTM1（谷胱甘肽转移酶P1）是GSTs家族的主要成员,。GSTP1、GSTM1及一些致癌剂的体内代谢有关,参与机体解毒，还与肿瘤细胞耐药密切相关。

基因突变可导致酶活性丧失或降低，从而增强机体对某些毒物或致癌物的敏感性，同时也会使机体对某些肿瘤化疗药物的解毒性下降，疗效增强，

GST、XRCC1、ERCC1检测及铂类

核苷酸切除修复（NER）