大肠癌个体化治疗 实践与探讨 江苏省肿瘤医院内科 陆建伟.

Presentation on theme: "大肠癌个体化治疗 实践与探讨 江苏省肿瘤医院内科 陆建伟."— Presentation transcript:

1 大肠癌个体化治疗 实践与探讨 江苏省肿瘤医院内科 陆建伟

2 概 述 大肠癌是常见恶性肿瘤之一，在世界范围内西方发达国家为明显高发地区，美国大肠癌发病率至今仍居其肿瘤发病的第三位。
概　述 大肠癌是常见恶性肿瘤之一，在世界范围内西方发达国家为明显高发地区，美国大肠癌发病率至今仍居其肿瘤发病的第三位。 我国大肠癌发病率在80年代初远低于美国，约相差3倍以上。但近年来我国大肠癌发病率增长幅度呈持续上升趋势，大城市的发病率已达恶性肿瘤发病的第三位、农村为第五位，均较20年前增高。 2006－2008年，江苏省肿瘤医院收住大肠癌新病例数： 　　　　　　　　　外科：1113例；内科：1216例；放疗科：285例 近半个世纪来，尽管外科手术学有了很大进步，但大肠癌的生存率仍没有较大提高。 大约33%的病人会出现复发，近半数病人死于转移。 化疗已成为大肠癌综合治疗的一个重要组成部分。 江苏省肿瘤医院内科

3 概 述 已经批准用于大肠癌治疗的药物 agent Commercial name 5-fluorouracil Folinic acid
概　述 已经批准用于大肠癌治疗的药物 agent Commercial name 5-fluorouracil Folinic acid Leucovorin Irinotecan Campto® or Camptosar® Oxaliplatin Eloxatin® Bevacizumab Avastin® Cetuximab Erbitux® S－1 Capecitabine Xeloda® Uracil/tegafur UFT Raltitrexed 羟基喜树碱 HCPT 江苏省肿瘤医院内科

4 概 述 化疗药物在毒性和抗瘤作用方面表现出明显的个体差异，因此对具体的个体而言，就很难选择出最佳的治疗方案。
概　述 化疗药物在毒性和抗瘤作用方面表现出明显的个体差异，因此对具体的个体而言，就很难选择出最佳的治疗方案。 遗传变异是影响治疗疗效和毒性的一个重要因素。 药物代谢酶、膜运转蛋白、治疗靶点相关基因编码发生的遗传改变是鉴别药物异常药代学或药效学高危病人的有效工具。 江苏省肿瘤医院内科

5 氟尿嘧啶相关代谢酶基因多态 与大肠癌化疗疗效的关系
　　　5－氟尿嘧啶是治疗大肠癌最有效、最常用的化疗药物之一。与其它药物组成了多种有效的化疗方案。 　LF、FOLFOX、FOLFRI方案 江苏省肿瘤医院内科

6 5－氟尿嘧啶代谢途径 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 江苏省肿瘤医院内科

7 胸苷酸合成酶（TS）基因多态与5－FU疗效关系
与5－FU化疗疗效相关的基因多态存在于TS基因的5’区和3’UTR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3．6倍。 3R/3R的mRNA表达是2R/3R的2．1倍。 28％－56％的3R等位基因上存在G＞C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。　 江苏省肿瘤医院内科

8 TS基因多态种族差异 江苏省肿瘤医院内科

9 Association between genotypes and response to chemotherapy in the 80 patients
No. of patients (%) Genotypes Respondersa (N=34) Non-respondersa (N=46) P-value TS 5'-UTR  2R/2R 16 (20) 10 (30) 6 (13)  2R/3R 38 (47) 14 (40) 24 (52) 0.19  3R/3R 26 (33) 16 (35) TS 5'-UTR b  2R/2R, 2R/3C, 3C/3C 48 (60) 26 (76) 22 (48) 0.011§  2R/3G, 3C/3G, 3G/3G 32 (40) 8 (24) TS 3'-UTR  -6/-6 30 (38) 11 (32) 19 (41)  -6/+6 40 (50) 20 (59) 20 (44) 0.37  +6/+6 10 (12) 3 (9) 7 (15) Liver-only metastatic colorectal cancer patients and thymidylate synthase polymorphisms for predicting response to 5-fluorouracil-based chemotherapy 。 Br J Cancer Sep 2;99(5): 江苏省肿瘤医院内科

10 亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）基因多态与5－FU疗效关系
MTHFR基因最常见的是C677T和A1298C多态。 前者在677位点发生C－T改变，使酶活性显著降低，后者在1298位点发生A－C改变，也影响酶的活性， 多态使体内5，10-MTHF水平升高，增强5-FU的抗瘤作用。 结肠癌和乳腺癌细胞株的实验室研究中发现MTHFR基因C677T的多态性将影响叶酸的浓度和在细胞内的分布，同时改变癌细胞的生长和对化疗的敏感性。 因此研究MTHFR基因的多态性对预测癌细胞对5-FU的敏感性可能具有较高的临床价值。 江苏省肿瘤医院内科

11 epigenetic characteristic of tumors, and response to chemotherapy .
Kaplan–Meier survival curves for patients in relation to (a) MTHFR C677T polymorphism (log rank=0.01, p=0.92) and (b) MTHFR A1298C polymorphism (log rank=10.67, p=0.001) Kaplan–Meier survival curves for patients after 5-FU-based chemotherapy (n=135) in relation to the MTHFR C677T genotypes (log rank=3.86, p=0.05) and MTHFR A1298C genotypes (log rank=6.82, p=0.009) Association of polymorphisms MTHFR C677T and A1298C with risk of colorectal cancer, genetic and epigenetic 　characteristic of tumors, and response to chemotherapy . Int J Colorectal Dis Feb;25(2):141-51 江苏省肿瘤医院内科

12 MTHFR Gene Polymorphism
MTHFR Gene Polymorphism and Response (79 patients ) MTHFR Gene Polymorphism Response No Response Total No. of Patients % C677T     CC 11 34＃ 21 66 32     CT 8 21＃ 30 79 38     TT 6 67＊ 3 33 9 A1298C     AA 17 39 27 61 44     AC 7 25 75 28 37 5 63 MTHFR, methylenetetrahydrofolate reductase.　＊& # : P = 0.04 Journal of Clinical Oncology, Vol 23, No 7 (March 1), 2005: pp 江苏省肿瘤医院内科

13 二氢嘧啶脱氢酶基因多态性 5-Fu在体内的清除模式为分解代谢，与尿嘧啶的降解相同。
在肝脏内，超过80%的5-Fu被其分解代谢限速酶—二氢嘧啶脱氢酶（Dihydropyrimidine dehydrogenase, DPD）所灭活。 DPD活性在不同个体中的波动范围在8-21倍之间。 DPD酶活性降低可导致5-Fu分解代谢率下降，5-Fu活性代谢产物增多，以致造血系统、神经系统及胃肠道毒性反应增加 . 大约3-5%的人群携带杂合性失活突变基因DPYD，0.1%携带DPD纯合性失活突变。 DPD的功能缺陷影响嘧啶的代谢，导致一系列临床症状的出现，特别是神经系统症状。 在DPD基因中已经明确存在多个位点遗传变异，等位基因IVS14＋1位点G＞A (DPYD*2A)的突变，以该基因为模板转录的mRNA缺少第14外显子，翻译出缩短55个氨基酸的DPD蛋白缺乏酶的活性，并且立即被蛋白酶降解。 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。 江苏省肿瘤医院内科

14 *Compared with DPYD wt/wt.
Association of DPYD Genotypes With Isolated Types of Toxicity DPYD wt/*2A No. % 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* 3 5.1 10 1.6 Mucositis OR: 5.8 , 95% CI: 1.71 to 19.4 , P =.013* 4 7.7 9 1.4 Leucopenia OR: , 95% CI: 3.0 to 35.1 , P =.0021* 12.5 *Compared with DPYD wt/wt. Role of genetic and nongenetic factors for fluorouracil treatment-related severe toxicity: a prospective clinical trial by the German 5-FU Toxicity Study Group J Clin Oncol May 1;26(13):2131-8 江苏省肿瘤医院内科

15 乳清酸磷酸核糖转移酶基因多态 在5－FU转化为有活性核苷酸的磷酸化过程中乳清酸磷酸核糖转移酶（Orotate Phosphoribosyltransferase，OPRT）起着重要的作用。 5－FU通过乳清酸磷酸核糖转移酶等一系列酶转换为5-氟-2‘-脱氧尿苷酸盐或者磷酸化为活性代谢产物三磷酸氟脲嘧啶。三磷酸氟脲嘧啶被广泛的内装在RNA（即F-RNA）中，破坏正常RNA的加工处理和功能发挥。 已有报道，在一小鼠模型中，5-FU诱导的胃肠毒性与F-RNA有关，而与5-氟-2‘-脱氧尿苷酸盐的水平无关。 此外，奥特拉西，一个乳清酸磷酸核糖转移酶的抑制剂，能减少氟脲糖苷磷酸盐的水平，随之小肠中F-RNA减少70%，以及胃肠道毒性减少。 综合这些结果，应该考虑到在乳清酸磷酸核糖转移酶在正常小肠中的表达与5-FU诱导的胃肠道毒性有关。 对日本乳清酸尿症患者进行uridine phosphorylase缺乏的分子研究显示与疾病相关三种单核苷酸多态性 ，其中乳清酸磷酸核糖(基)转移酶Gly213Ala的多态现象可能能预测5-FU诱导的毒性。 小样本分析发现Ala/Ala基因型患者3－4度腹泻发生率为100％，而Gly/Gly基因型仅为2．7％。 江苏省肿瘤医院内科

16 UGT1A1多态与CPT－11化疗的副反应性关系
CPT-11 在体内通过羧酸酯酶的作用转化为活性代谢产物SN-38，肝脏内的尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶1A1（UGT1A1）使SN-38转化为极性更强的失活化合物—葡萄糖醛基化SN-38。 腹泻和白细胞减少症是CPT-11的主要不良反应，与SN-38的水平正相关。 UGT1A1的表达具有很高的变异。 研究显示SN-38的葡萄糖醛基化率在不同个体中的差异最高达50倍。 最常见的变异为在启动子去TATA盒中插入一个双核苷酸（TA），产生等位基因UGT1A1＊28，它可使SN-38的葡萄糖醛基化下降，从而引起体内活性SN-38的显著升高，增加毒副作用发生和程度。 也有研究发现严重的毒性反应只发生在携带UGT1A1＊28杂合子和UGT1A1＊28纯合子患者，UGT1A1基因型与中性粒细胞绝对计数显著相关。 回顾性研究发现： 　　　在出现严重的腹泻或中性粒细胞减少患者中，15%病例为UGT1A128纯合子或31%为杂合子携带者。 　　　无明显毒副反应发生的患者中UGT1A128纯合子和杂合子携带者分别仅占3%和11%。 因此，对患者进行UGT1A1基因型的鉴定，有助于临床对CPT-11严重毒副反应的预测。 江苏省肿瘤医院内科

17 UGT1A1 status correlation with irinotecan-associated toxicity and treatment efficacy
Author n Tumour CTX schedule UGT1A1 Haematotoxicity grade 3/4 Delayed diarrhoeag rade 3/4 Cote et al. 89 CRC CPT mg/m2 q2w +5-FU/LV WT (6/7) (7/7) 42 50 8 16 25 P = 0.06 27 P = 0.31 Rouits et al. 75 CPT mg/m2 q1w, 180 mg/m2 q2w 41 47 9 10 40 71 P = 0.001 13 20 29 NS Marcuello et al. 95 CPT FU/tomudex 80 mg/m2 q1w, 180 mg/m2 q2w, 350 mg/m2 q3w 11 15 P =0.2 17 33 70 P = 0.005 McLeod et al. 520 IFL (CPT-11 : 125 mg/m2 d 1, 8, 15, and 22 every 6 weeks), reduced dose 100 mg/m2, IROX (CPT-11: 200 mg/m2 q3w), FOLFOX 46 44 14.8 18.2 36.2 P =0.007 (neutropenia grade 4) Roth et al. 628 5-FU/LV or 5-FU/LV + CPT-11 (CPT-11: 180 mg/m2 q2w) 43 25.5 25.9 44.8 P =0.006 (6/6 > 6/7 > 7/7) 16.0 10.7 8.0 P =0.02 (6/6 > 6/7 > 7/7) Liu et al. 128 mCRC 79.7 15.6 4.7 4.9 53.8 P < 0.01 5.9 26.9 江苏省肿瘤医院内科

18 Kras基因突变指导结直肠癌治疗 靶向治疗是近年来肿瘤治疗领域的新热点，尤其是针对表皮生长因子受体（Epidermal growth factor receptor，EGFR）的药物更是被广泛应用，并且还有大量相关药物在研发之中。 大量临床研究资料证实，Kras基因突变状态与针对EGFR的药物，如西妥昔单抗（Cetuximab）和帕尼单抗（Panitumumab）等的疗效有关。Kras检测目的检测基因状态,筛选用药人群。 Kras基因是EGFR信号通路中的重要分子之一，位于染色体12p12.1上，编码21kD（p21）蛋白。突变型Kras不依赖刺激信号的激活，即突变型Kras基因不受上游EGFR基因状态的影响，始终处于激活状态,只有野生型Kras基因受上游EGFR信号刺激的影响，这也是具有突变型Kras基因患者对抗EGFR药物治疗无效的理论基础。 检测Kras基因突变,对判断这些肿瘤的发生发展、预后以及了解肿瘤的治疗效果具有一定意义。 江苏省肿瘤医院内科

19 Association Between KRAS Status and Response to Panitumumab or Cetuximab Therapy in Patients With Colorectal Cancer Wild-type KRAS Mutated KRAS n Pts OR(n) RR( %) Amado et al Panitumumab 124 21 17 84 Freeman et al 38 4 11 24 Benvenuti et al Panitumumab, cetuximab, or cetuximab+chemotherapy 32 10 31 16 1 6 Moroni et al 8 2 20 Lievre et al Cetuximab 65 26 40 Khambata-Ford et al 50 5 30 Finocchiaro et al 49 13 27 Cervantes et al Cetuximab+chemotherapy 29 28 55 19 Cetuximab or cetuximab+chemotherapy Di Fiore et al 43 12 Tejpar et al 47 Bokemeyer et al 61 37 52 33 Van Cutsem et al 172 102 59 105 36 Frattini et al 9 53 江苏省肿瘤医院内科

20 江苏省肿瘤医院内科在胃肠癌 个体化治疗中的实践

21 Association Between genotype Status and Response to 5-FU base Chemotherapy in 173 Patients With advanced Gastric Cancer（2002－2008） Overall frequency Responder p-value No. of Pts % RR(%) MTHFR C677T C/C 55 31.8 13 23.6 0.000 C/T 88 50.9 27 30.7 T/T 30 17.3 22 73.3 MTHFR A1298C A/A 122 70.5 51 41.8 0.011 A/C 49 28.2 11 17.7 2 1.2 0.0 TS 28bp in 5`UTR 2R/2R 8 5.9 25.0 0.487 2R/3R 40 29.6 18 45.0 3R/3R 87 64.4 32 36.8 TS 6bp in 3`URT -6bp/-6bp 65 37.6 25 38.5 0.044 -6bp/+6bp 74 42.8 31 41.9 +6bp/+6bp 34 19.7 6 17.6 RR: response rate. 江苏省肿瘤医院内科

22 西妥昔单抗联合FOLFIR I方案治疗晚期大肠癌的临床观察
2006 年6 月～2008年12一、二线治疗失败的43例晚期大肠癌患者。 以往治疗： 25例FOLFOX ，13 例FOLFIRI ， 12例XELOX。 FOLFIRI方案＋西妥昔单抗。 CR 2例(4．6%) , PR 13例(30．2%) ,SD 21 例( 48．8% ) , PD 7 例( 16．3% ) 。 RR 为34．9% (15 /43) ,DCR 83．7% (31 /38) 。 江苏省肿瘤医院内科

23 K-ras基因分析提高治疗疗效 2009年对39例化疗失败的晚期胃肠癌进行K-ras基因状态分析，大肠癌33例，胃癌6例。29例12／13位点均未突变。 14例大肠和6例胃癌进行FOLFIRI方案＋西妥昔单抗治疗。 14例大肠癌：7例PR（50％），5例SD，2例PD。 6例胃癌：2例CR，2例PR，2例SD，RR：66．7％ 江苏省肿瘤医院内科

24 基因型为基础的个体化治疗小结 江苏省肿瘤医院内科

25 基因型为基础的个体化治疗 存在的问题 FDA推荐在使用6-mercaptopurine、irinotecan 、tamoxifen前检测相关的基因多态性。 但是，大多数药物的相关基因型检测结果来自回顾性资料。 虽然药物遗传学在决定治疗结果方面的重要性已被公认，但在为病人设计个体化用药方案之前，仍有许多问题有待解决。 江苏省肿瘤医院内科

26 在药物遗传药理学研究中存在的混杂因素及可能的解决方法
可能有用的解决方法 亲代细胞和癌细胞之间的表型不一致(如杂合子缺失，LOH) 分别检测原发灶和转移灶标本的DNA变异。 在目标基因中存在附加的变异（如：TYMS 2R 等位基因中存在G＞C的变异）。 评估该基因所有已知多态性(将考虑在设计 药物遗传药理学研究中)。 药物作用的多基因因素。 单元型标签（当两个或更多SNPs一起存在 时，被称作单元型。能区分不同单元型的Ｓ ＮＰ称作“单元型标签”）。 预后与预测价值。 鉴别对药物疗效和毒性起关键作用的基因多态 表遗传变异（如DNA序列异常甲基化） 用表观基因组方法分析肿瘤细胞。 联合用药方案研究的多样性。 对比研究（包括相同治疗方案）。 化学治疗的分子机制尚未完全确定。 全基因组的方法，以提供对药物反应机制的新见解。 江苏省肿瘤医院内科

27 展　望 DNA 微阵列可同时检测成千上万个基因的表达,其检测到的关于诊断、预后和治疗反应的标记基因可给病人的个体化治疗提供重要的信息来源。缺点：经费贵，需要的标本量多。 微小RNA(miRNA)是一类小分子非编码RNA,能够在转录后水平调控蛋白合成,几乎参与了调控细胞活动的各个环节。发现miRNA表达水平与药物敏感性有相关性。标本来源丰富：石蜡包埋的肿瘤组织、血清、胸腹腔积液,甚至痰液。 随着用于预测个体治疗疗效的基因平台的不断发展，最终建立新的多学科药物遗传药理学体系。 为实现这一宏伟目标，临床医生、药理学家、分子生物学家和为高通量的SNP基因分型提供强大技术的计算机科学家之间的相互协作，通过网络对SNP遗传相关研究以及最近发展起来的单元型图中所包含的信息进行自动筛选，在不远的将来，针对药物代谢酶和药物靶点中大量的候选基因，将创立一个一体化基因检测工具。 江苏省肿瘤医院内科

28 谢　谢！ 江苏省肿瘤医院内科