分子医学的临床应用 Clinical Application of Molecular medicine 上海伯豪医学检验所邱耕 2014 年 6 月北京
概念 Molecular medicine is a broad field, where physical, chemical, biological and medical techniques are used to describe molecular structures and mechanisms, identify fundamental molecular and genetic errors of disease, and to develop molecular interventions to correct them. The molecular medicine perspective emphasizes cellular and molecular phenomena and interventions rather than the previous conceptual and observational focus on patients and their organs. --Massoud TF, Gambhir SS., Trends in Molecular Medicine, Vol. 13, No. 5, May 2007, pp. 183-191
概念 以分子生物技术为基本出发点, 综合人类遗传学 基因组学 蛋白组学 生物组织学以及分子实验与测试技术和生物信息技术等, 寻找在生命体的微观层面进行早期诊断和个性化治疗的临床应用技术与产品成为转化医学的一个重点和生命科学与临床医学发展前沿的一个亮点 兴起 这股浪潮会引发临床医学的新飞跃和医疗与保健产业新市场的
应用 Molecular medicine will open the door to early Detection of diseases and individualized treatment Based on each persons unique genetic fingerprint People of all ages will benefit. --The Dawn of Molecular Medicine
应用 - 4P 医学的新时代 陈竺 : 人类基因组计划的完成, 数百种病原基因的解析, 促进了医学模式的转变, 产生所谓 4P 医学 Predictive Medicine 预测医学 Preventive Medicine 预防医学 Personalized Medicine 个体化医学 Participatory Medicine 参与医学 人们从以往根据临床症状 体征和可见的实体病变发现和诊断疾病, 到深入分子机制去早 期预测 早期发现疾病 ; 从以往一种疾病一种药物 任何人患同种病吃同一种药, 到药 物靶向治疗, 这些都得益很大程度上于医学分子生物学的发展!
影响 --TheDawnofMolecularMedicine
分子诊断学 (Molecular Diagnosis) 分子生物学 : 研究核酸 (DNA 和 RNA) 的学科分子诊断学 : 为临床诊断目的研究核酸的学科 鉴别完整的基因 鉴别特定的基因序列 鉴别单个碱基改变 -- 临床分子诊断学
分子诊断的应用分析 跨行业的分布 1) 医疗 ; 2) 卫生防疫 ; 3) 农业 ; 4) 环保 ; 5) 法医 ; 6) 其他 传染病 血筛 遗传病 肿瘤及其治疗 个体化治疗 易感基因检测
分子诊断项目 个体化用 法医分子 分子遗传 药快速 ; 特异 ; 灵敏 ; 适用面广 技术复杂 ; 昂贵 病原体 分子病理 血筛 感染性疾病性传播疾病 遗传病 分子肿瘤 个体化用药 流式细胞 细胞遗传 易感基因
我病了 症状 / 体征 影像 Zh.vikipedia.org 检验报告 病理切片 细胞染色体核酸 DNA RNA 蛋白质
表象改变是有内在变化的基础 癌症是由什么引起的? 癌症源自一个单细胞 从一个正常细胞转变为一个肿瘤细胞要经过一个多阶段过程, 通常从癌前病变发展为恶性肿瘤 这些变化是一个人的基因因素和三种外部因素之间相互作用的结果, 这些外部因素包括 : 物理致癌物质, 例如紫外线和电离辐射 ; 化学致癌物质, 例如石棉 烟草烟雾成分 黄曲霉毒素 ( 一种食品污染物 ) 和砷 ( 一种饮水污染物 ); 以及生物致癌物质, 例如由某些病毒 细菌或寄生虫引起的感染 -- 世界卫生组织 (WHO) 癌症实况报道
分子诊断 - 早期诊断 世界范围内, 宫颈癌是妇女第二常见癌症 每年新发病例约 500,000,250,000 死亡 欧洲 : 每年超过 25,000 新病例, 约 12,000 死亡 美国 : 每年近 11,000 新病例, 约 4,000 死亡 中国 : 我国每年宫颈癌新发病例约 13.15 万 http://nobelprize.org/nobel_ prizes/medicine/laureates/2008/pres s.html 3 10
分子诊断 - 早期诊断 我国大肠癌的发病率和死亡率逐年升高, 目前在长三角 珠三角 东北 等高发地区大肠癌的发病率已跃居恶性肿瘤第二位 单位 : 万 ( 人数 ) 每年十万以上患者死于大肠癌 数据来源 :2012 中国肿瘤登记年报
分子诊断 - 早期诊断 正常黏膜腺瘤严重异形增生癌症 Adenoma Carcinoma Sequence Early-Stage Cancer 1-3 years to develop Late-Stage Cancer 60% of new cases 5-year survival rates 94% 82% 62% 8%
大肠警哨原理 体内病变组织微环境发生变化 血细胞在流经病变组织时, 与组织进行信息交流 血细胞基因表达发生相应变化, 传递信息, 激活体内免疫反应 / 修复机制 Chaussabel, D. BMC Biol, 2010. 8: p. 84.
大肠警哨原理 1 drop of blood Candidate Genes from Microarray Validate Genes using RT-PCR Combine Genes by Logistic Regression Gene set optimization Multiplexed Biomarker Sets
大肠警哨检测报告 个人信息 当前患结直肠癌的风险值 报告解读
分子诊断 - 个体化治疗 http://www.dxy.cn 肿瘤施虐的通道 - 信号通路找到堵塞治病 效果 - 生存曲线 http://www.candergrace.com
分子诊断 - 个体化治疗 个体化医学 (personalized medicine, PM) 是一种医学模式, 它是指提倡以病人个体为单位, 配置医疗卫生资源, 比如医学决定 实践和产品 个人的遗传信息在这一医学模式中扮演了主要的角色, 还曾经是这一模式中的唯一核心 个体化医学在疾病诊疗过程中涉及个体化诊断和个体化治疗 具体来说, 个体化医药是基于个体间遗传背景的不同, 对疾病易感性 预测 诊断 治疗反应和预后判断都有个体化的应对方案(Risch, Burchard et al. 2002) 只不过, 现在所指的个体化医药, 更多的是指药物的药物靶向治疗和药物遗传学的范畴 (Phamargenetics) the right dose, for the right person, at the right time.
分子诊断 - 个体化治疗 美国食品和药品监督管理局 (FDA) 在 2003 年就指定相关法律, 规定申报的新药均需要做药物遗传学研究并呈报数据, 这样做的核心目的是两个 : 1) 找到真正对新药有潜在应答者, 这样可以显著提高药物的疗效 ; 2) 预先排除可能产生毒副反应的病人 这样做显然可以使药物开发更具针对性和关注病人健康 --US Food and Drug Administration. FDA issues guidance on pharmacogenomic data. http://www.fda.gov/bbs/topics/news/2003/new00969.html with link to http://www.fda.gov/cder/guidance/5900dft.pdf (accessed December 2003).
分子诊断 - 个体化治疗 联合国世界卫生组织统计 : 全球死亡患者中,1/3 是死于不合理用药, 而非死于自然疾病本身 我国国家卫生部药品不良反应监察中心的数据为 : 住院病人中, 每年约有 20 万人死于药品不良反应 ; 家庭用药不良反应需要住院治疗的病人则多达 250 万人 提高药物的疗效, 降低药物的毒副作用, 减少医疗费用让患者花最短的时间 最少的钱, 达到最好的治疗效果体现医院实力和科研水平, 提高医疗服务水平, 增强医院竞争力帮助医生的职责从 治病 向 治好病 转化
分子诊断 - 个体化治疗 1 2 3 4 用药安全 指导用药 预后监测 社会效益 从分子水平检测 确定患者治疗 用于患者预后 提高药物疗效 患者对药物的敏 过程中的用药 疗效跟踪监测 减轻患者痛苦 感度和承受力, ( 包括放化疗 ) 减少医疗资源浪 确定适合何种药 剂量的调整 费 物
分子诊断应用 防止 提前干预 早期发现 直达靶标 分子机理 靶向治疗 遗传背景 灵敏
个性化治疗 - 肿瘤靶向治疗 作用机理 靶向药物是针对肿瘤基因开发的, 它能够识别肿瘤细胞上由肿瘤细胞特有的基因所决定的特征性位点, 通过与之结合 ( 或类似的其他机制 ), 阻断肿瘤细胞内控制细胞生长 增殖的信号传导通路, 从而杀灭肿瘤细胞 阻止其增殖 由于这样的特点, 靶向药物不仅效果好, 而且副作用要比常规的化疗方法小得多 (1) 小分子药物通常是信号传导抑制剂, 它能够特异性地阻断肿瘤生长 增殖过程中所必需的信号传导通路, 从而达到治疗的目的 (2) 单克隆抗体药物通过抗原抗体的特异性结合来识别肿瘤细胞, 药物作用于细胞膜外, 与生长因 子竞争结合受体, 阻断信号传道
个体化治疗 - 靶向治疗 - 小分子药物 商品名名称适应症作用靶点治疗指导 易瑞沙 吉非替尼 局部晚期或转移性 NSCLC EGFR-TKI, 抑制 EGFR-TK 磷酸化, 阻断肿瘤细胞信号传导 EGFR KRAS BRAF 突变 EGFR 扩增 格列卫 伊马替尼 慢性粒细胞性白血病 (CML) 胃肠间质细胞瘤 (GIST) 等 小分子多靶点 TKI Bcr-abl KIT PDGFRA 突变 索坦 舒尼替尼 对标准疗法没有响应或不能耐受之 GIST 和转移性肾细胞癌 EGFR VEGFR PDGFR KIT FLT3 等多靶点 TKI KIT PDGFRA 突变 多吉美 索拉菲尼 肾细胞癌 肝癌 黑色素瘤 NSCLC 首个口服 EGFR VEGFR 等多靶点酪氨酸激酶抑制剂 BRAF 突变等 特罗凯 / 他西卫 / 它赛瓦 厄罗替尼 至少两种化疗无效局部晚期或转移性的晚期 NSCLC 的三线治疗 EGFR-TKI, 抑制 EGFR-TK 磷酸化, 阻断肿瘤细胞信号传导 EGFR KRAS BRAF 突变 EGFR 扩增 泰克泊 拉帕替尼 ERBB2/HER2 阳性乳腺癌 因结构为小分子, 与赫赛汀不同, 能够透过血脑屏障, 对于乳腺癌脑转移有一定的治疗作用 一种口服的小分子 EGFR 的 TKI, 同时作用于 EGFR/Her-1 和 ERBB2/Her-2 两个靶点 ERBB2/HER2 FISH
个体化治疗 - 肿瘤单抗靶点检测 疾病 单抗药物 检测项目 检测结果 单抗药物疗效 索坦 ( 舒尼替尼 ); C-kit 基因 11 号外显子 ; 胃肠道间质瘤格列卫 ( 伊马替尼 ); PDGFRA 基因 12 18 号外显子 ; 突变型 好 (GIST) 达希纳 ( 尼洛替尼 ); C-kit 基因 9 13 17 号外显子 ; PDGFRA 基因 14 号外显子 ; 野生型 差 特罗凯 ( 厄洛替尼 ); 突变型好 EGFR 基因 19 20 21 号外显子 ; 易瑞莎 ( 吉非替尼 ); 野生型差 非小细胞肺癌易瑞莎 ( 吉非替尼 ); 突变型差 K-ras 基因 12 13 密码子 ; (NSCLC) 泰欣生 ( 尼妥珠单抗 ); 野生型好 阿瓦斯汀 ( 贝伐单抗 ); K-ras 基因 12 13 密码子 ; 突变型好野生型差 多吉美 ( 索拉非尼 ); BRAF 基因 V600E 突变检测 ; 突变型好野生型差 肾细胞癌突变型好阿瓦斯汀 ( 贝伐单抗 ); K-ras 基因 12 13 密码子 ; (RCC) 野生型差 索坦 ( 舒尼替尼 ); C-kit 基因 11 9 13 号外显子 ; 突变型好野生型差 原发性肝癌突变型好多吉美 ( 索拉非尼 ); BRAF 基因 V600E 突变检测 ; (HCC) 野生型差 阿瓦斯汀 ( 贝伐单抗 ); 阳性好 EGFR 基因扩增检测 ; 结直肠癌爱必妥 ( 西妥昔单抗 ); 阴性差 (CRC) 维克替比 ( 帕尼单抗 ); K-ras 基因 12 13 密码子 ; 突变型 差 泰欣生 ( 尼妥珠单抗 ); BRAF 基因 V600E 突变检测 ; 野生型 好 达希纳 ( 尼洛替尼 ); 突变型差 ABLT315I 突变检测 ; 慢粒 Sprycel( 达沙替尼 ); 野生型好 (CML) 格列卫 ( 伊马替尼 ); 阳性好 ph+ 检测 ; 阴性差 阳性好赫赛汀 ( 曲妥珠单抗 ); HER-2 基因扩增检测 ; 乳腺癌阴性差 (Breast Cancer) 阳性好阿瓦斯汀 ( 贝伐单抗 ); EGFR 基因扩增检测 ; 阴性差 鼻咽癌阳性泰欣生 ( 尼妥珠单抗 ); EGFR 基因扩增检测 (NPC) 阴性差 好
个性化治疗 - 肿瘤化疗药物与相关基因 作用机理 通过对细胞的毒害发挥作用 由于不能准确识别肿瘤细胞, 因此在杀灭肿瘤细胞的同时也会殃及正常细胞, 尤其是杀伤人体中生长发育旺盛的血液 淋巴组织细胞等 (1) 烷化剂类 尼莫司汀 卡莫司汀 洛莫司汀 环磷酰胺 异环磷酰胺 甘磷酰芥 替莫唑胺 (TMZ) 等 e.g. MGMT 甲基化 TMZ 用药指导 ; MGMT 表达量低 烷化剂类药物敏感 (2) 抗代谢药 5- 氟尿嘧啶 吉西他滨 甲氨蝶呤 卡莫氟 去氧氟鸟苷 多西氟鸟啶 硫鸟嘌呤等 e.g. TS 基因多态性 5-Fu 用药指导 ; RRM1 表达 吉西他滨用药指导 ; TPMT 基因多态性 甲氨蝶呤用药指导 (3) 抗肿瘤动植物成分药 伊立替康 紫杉醇 长春碱 依托泊苷等 e.g. UGT1A1 基因多态性 伊立替康毒副作用 ; TUBB3 表达量 ( 低 ) 紫杉醇 长春碱敏感 ; TOP2A 表达量 ( 高 ) 依托泊苷敏感 (4) 抗肿瘤激素类 他莫昔芬 甲他孕酮 氨鲁米特等 e.g. CYP2D6 基因多态性 他莫昔芬药效 ; FVL 基因突变 他莫昔芬药物不良反应 (5) 抗肿瘤抗生素 多柔比星 ( 阿霉素 ) 表柔比星( 表阿霉素 ) 丝裂霉素等 e.g. GSTP1 基因多态性 阿霉素药效 (6) 杂类 卡铂 顺铂 门冬酰胺酶等 e.g. ERCC1 表达量 ( 低 ) 铂类药物敏感
个体化治疗 - 化疗药物基因检测 药物名称检测项目检测结果疗效分析 氟尿嘧啶类 铂类 蒽环类 紫杉类 伊立替康 甲氨喋呤 巯嘌呤类 环磷酰胺 依托泊苷 培美曲赛 丝裂霉素 来曲唑阿那曲唑 他莫西芬 TYMS(2R/3R) DPYD(IVS14+1G>A) MTHFR(C677T) ERCC1(C118T) XRCC1(R399Q) GSTM1 GSTP1(I105V) GSTP1(I105V) CYP2C8(R139K K399R) UGT1A1 MTHFR(C677T) TPMT(A719G) CYP2C9(C430T) CYP2C9(A1075C) CYP3A4(A13989G) UGT1A1 TYMS(2R/3R) NQO1(C609T) NQO1(C465T) CYP19A1(rs4646) CYP19A1(rs10046) CYP2D6*10(C/T) 2R/2R or 2R/3R 3R/3R G/G G/A or A/A C/C or C/T T/T C/C C/T or T/T R/R R/Q or Q/Q 缺失无缺失 I/I I/V or V/V I/I I/V or V/V 139R/399K 139K/399R 6/6TA 6/7TA or 7/7TA C/C or C/T T/T A/A A/G or G/G C/C or C/T T/T A/A or A/C C/C A/A or A/G G/G 6/6TA 6/7TA or 7/7TA 2R/2R or 2R/3R 3R/3R C/C T/T or C/T C/C T/T or C/T G/G G/T or T/T G/G G/A or A/A C/C or C/T 好差毒副作用一般毒副作用大一般好好一般好一般好一般一般好一般好毒副作用一般毒副作用大毒副作用一般毒副作用大毒副作用一般毒副作用大毒副作用一般毒副作用大一般差一般差毒副作用一般毒副作用大毒副作用一般毒副作用大好差好差好差差好好差好
10q24.2 Chromosome 10 华法林个体化用药解析 -CYP2C9 SNP- 导致人类遗传易感性的重要因素 SNP- 导致人类药物代谢和反应差异的重要因素 A G SN P C A A C 突变野生型突变型 10q24. 2 5 CYP2C9 gene 9 Exon 55kb 490 AA Arg144Cys G A G G A C C T G T G T T C A A Glu Asp Cys Arg Val Gln CYP2C9*3 CYP2C9*1 Normal No enzymatic enzymatic activity activity 3 CYP2C9 作为药物代谢中一种重要的 CYP450 酶 有近百种药物是 CYP2C9 的底物, 占了临床常用药物的 10-20% 甲苯磺丁脲 (tolbutamide) 华法林(warfarin) 苯妥英 (phenytoin) CYP2C9 具有遗传多态性, 人类存在几种等位基因的突变体, 其中研究最多也是最主要的 CYP2C9 等位基因有三种, 即野生型 (CYP2C9*1),R144C 突变体 (CYP2C9*2) 和 I359L 突变体 (CYP2C9*3)
个性化治疗 -FDA 确认的药品说明书与基因多态性 基因药物 ( 具有相似剂量调整的药物 ) CYP2C19 伏立康唑 奥美拉唑, 泮托拉唑 艾美拉唑 雷贝拉唑 地西泮 那非那韦 CYP2C9 CYP2D6 DPYD G6PD NAT TPMT UGT1A1(*28) VKORC1 塞来考昔 华法林 阿托西汀 文拉法辛 利哌利酮 塞托溴胺吸入 他莫昔芬 噻吗洛尔 氟西汀 奥氮平 西维美林 托特罗定 特比萘芬 ; 曲马多 氯氮平 阿立哌唑 美托洛尔 普萘洛尔 卡维地洛 普罗帕酮 硫利达嗪 普罗替林 可待因 卡培他滨 氟尿嘧啶乳膏和外用液 拉布立酶 氨苯砜 伯氨喹 氯喹 利福平 异烟肼 吡嗪酰胺 硫唑嘌呤 硫鸟嘌呤 6- 巯基嘌呤 依立替康 (Irinotecan) 华法林
高通量测序核心技术项目介绍 - 产前筛查 研究证实 cffdna 可作为无创产筛的最优材料 8 孕周以后持续存在, 孕周越大含量越高 :cffdna 在孕妇怀孕 4 周时便可检出, 8 周后含量上升并稳定存在, 且孕周越大 cffdna 的含量越高 cffdna 在孕期持续存在的这一特性使其可以在早孕期 中孕期, 甚至是晚孕期进行检测, 检测孕周广泛 核小体形式存在,DNA 稳定性好 : cffdna 在外周血中以核小体形式存在, 具有较好的稳定性, 保证了用 cffdna 作为检测材料的可行性 半衰期短, 分娩后迅速降解 :cffdna 的半衰期很短, 为 16.3 分钟, 在正常分娩 2 小时后在母体外周血中已检测不到 cffdna 快速降解的这种特性使其可以作为无创产前检测的最优检测材料
高通量测序核心技术项目介绍 产前筛查 4008803609 021-61400896 200436 26 28 www.shbiochip.com www.biomedlab.cn DNA 1. Buffer CF1 2. 3. 4. 2min 2000x g(rcf),5min 5. 6. 1-2min, 20 1. 2. Buffer CF1 1:1 10%
高通量测序核心技术项目介绍 - 产前筛查 利用高通量测序技术平台已进行了 1832 例胎儿染色体非整倍体无创产前基因检测, 其中 1 例提示 21chr 高风险, 并经后续染色体分析确认为 21 三体综合征, 其中提示 21chr 低风险的个体目前已经有 1370 例出生, 均为正常个体, 根据这些数据说明, 目前检测结果与临床符合性为 100%
高通量测序核心技术项目介绍 - 肿瘤诊断 / 治疗
上海伯豪医学检验所 PCR 生物芯片 测序 FISH 因为专注, 所以专业
上海伯豪医学检验所
上海伯豪医学检验所 - 技术平台 1202 平方米,2000 万投资, 专业 : 临床细胞分子遗传学 技术平台 :PCR 测序 芯片 FISH
上海伯豪医学检验所 开放的平台 实验室 共建的舞台 客服 技术 质量 市场策 划 服务 双赢的模式 物流 销售
上海伯豪医学检验所 - 质量体系 参照标准 :ISO15189 核心 : 检测全过程质量控制 ( 前, 中, 后 ) 规范性文件 : 共 318 个专业技术培训 : 达 45 次, 其中二代测序 20 次室间质评 & 室间比对 : (1) 室间质评项目 100% 通过 (2)
上海伯豪医学检验所 独立实验室运作特点 - 流程 --BML --BML
联系我们 客服热线 : 400-880-3609 微博 :@ 上海伯豪医学检验所 电邮 :biomedlab@shbiochip.com 官网 :www.biomedlab.cn 微信 :
请批评指正!