药物基因组学与 肿瘤个体化治疗 –––– 个案分析与临床实践 湖南省肿瘤医院 罗以.

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1 药物基因组学与 肿瘤个体化治疗 –––– 个案分析与临床实践 湖南省肿瘤医院 罗以

2 个体化医疗系统方案Personalizedmedicine
“We have never been in a better position to advance cancer treatment… we know how to personalize therapy to the unique genetics of the tumor and the patient.” —— Richard L Schilsky, M.D. Former President,ASCO.       “我们正处于一种前所未有的有利位置来推动癌症治疗……我们知道如何根据患者和肿瘤独特的遗传特征将治疗方式个体化。”—— 美国临床肿瘤协会（ASCO）前任主席 Richard L Schilsky. 特异肿瘤分子标志物（靶标）是识别患者个体差异的重要依据，实现对这些靶标的检测是实施肿瘤个体化治疗的前提和基础。

3 非小细胞肺癌Gefitinib靶向治疗与EGFR突变

4 易瑞沙®——靶向EGFR小分子抑制剂 表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR，ERBB1/HER1）是属于HER家族的一种跨膜蛋白，由胞外的结合区、跨膜区及主要由酪氨酸激酶组成的胞内区组成。

5 肿瘤个体化治疗综合检测的迫切性 4. 肿瘤化疗药物敏感性和特异性的个体差异 常用的化疗药物有16种, 如何为病人选择最佳的药物和用药剂量。
4. 肿瘤化疗药物敏感性和特异性的个体差异 常用的化疗药物有16种, 如何为病人选择最佳的药物和用药剂量。 抗肿瘤药物药敏检测 个体药物代谢基因型检测 强敏感药: 中度敏感药: 轻度敏感药物: 耐药药物: 5. 新型抗肿瘤的分子靶向药物的研发与推广 1998年10月 FDA批准第一种应用于临床治疗实体瘤的单克隆抗体：曲妥珠单抗（赫赛汀），治疗Her-2过度表达的转移性乳腺癌。   年，甲磺酸伊马替尼（格列卫）是第一个特异定位于分子改变的抗 癌药物，对CML有卓越疗效。 FDA的审批时间少于3个月, 创下历史纪录，被Nature及Science杂志选入2002年十大科技新闻。(C-Kit)   血管内皮生长因子(VEGF)人源化单克隆抗体贝伐单抗（阿瓦斯汀）用于治疗晚期结直肠癌疗效显著，被认为是自伊马替尼以来靶向治疗的又一重要成果，使肿瘤学研究进入了一个崭新的阶段。   表皮生长因子受体（EGFR）(K-ras) IgG1单克隆抗体西妥昔单抗（爱必妥）用于治疗转移性结直肠癌一线用药疗效显著。 表皮生长因子受体EGFR:易瑞沙 非小细胞肺癌

6 肿瘤个体化综合检测技术概述 M I C M 形态学 免疫学 细胞遗传学 分子生物学
WHO规范化肿瘤综合检测，应用MICM分类标准，结合了形态学 (M ) 免疫学 (I ) 细胞遗传学(C )，分子生物学（M），使分型更加准确。 M I C M 形态学 免疫学 细胞遗传学 分子生物学 常规病理 血细胞涂片 免疫分型 免疫球蛋白电泳 免疫组化 核型分析 荧光原位杂交 基因定性、定量 基因突变检测 MSI

7 MICM检测层次应用 分子检测 细胞学检测 免疫学检测 形态学检测 PCR DHPLC, 单倍体核苷酸改变（DNA水平） SEQUEN
EPIGEN 单倍体核苷酸改变（DNA水平） SNPs；插入或 缺失 2bp-1,000bp (1kb) 微卫星标记, 微小卫星 >1kb to 5Mb Submicroscopic CNVs-拷贝数目变异 CNVRs, 片断复制(LCRs) inv，染色体易位 微观 (染色体水平) >5 Mb del, dup, ins, inv, rcp,脆性位置, 整倍性, mar, etc. 微观（蛋白水平） 细胞表面标志 CD, 宏观（细胞水平） 血象 骨髓象 分子检测 FISH KARYO 细胞学检测 FCM IHC 免疫学检测 PATH MOPH 形态学检测

8 肿瘤个体化治疗综合检测的相关依据 肿瘤个体化治疗标准化指南:
一、NCCN (National Comprehensive Cancer Network) 二、FDA（Food and Drug Administration） 三、NCI（National Cancer Institute） 四、CAP (College of American Pathologists) 五、ASCO (American Society of Clinical Oncology) 六、WHO（World Health Organization）

9 肿瘤个体化综合检测流程新概念

10 典型病例 吴XX，女，42y 胃癌 Ⅳ期 低分化腺癌 左锁骨上淋巴结转移、腹腔盆腔淋巴结转移 FOLFOX 4 化疗2周期后
腹腔、盆腔淋巴结左锁骨上淋巴结消失

11 化疗前 化疗后

12 典型病例 行胃大部切除 病理学示原肿块所在部位未见癌细胞 疗效达pCR FOLFOX4辅助化疗2周期后因个人原因未继续治疗

13 典型病例 2年后腹腔腹膜后淋巴结复发 再行FOLFOX4化疗4周期 再次获得CR 化疗中出现Ⅳ度恶心呕吐

14 复发 PET/CT 同一时段的 螺旋CT

15 复发 螺旋CT 化疗后 螺旋CT

16 为什么疗效好？ 药物基因组学检测显示多个有利的SNP 铂类 XRCC1 Arg194Trp C/T 高有效率
XRCC1 Arg399Gln G/G 高有效率 XPD Asp312Asn G/G 高有效率 GSTP1 Ile105Val G/G 高有效率 叶酸 MTHFR C667T T/T 高有效率 MTHFR A1289C A/A 高有效率 5-FU TYMS del6bp +6/ 高有效率 从这个病例，坚定了我们一个想法，在临床工作中但我们遇上患者的疗效奇好，一定有深层次的原因 任何一个现象都不是无源的

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22 Fig 2. Progression-free (PFS) and overall survival (OS) curves in carriers of 0 risk genotypes (61 patients), one risk genotype (57 patients) and two risk genotypes (57 patients) Ruzzo, A. et al. J Clin Oncol; 24:

23 与结肠癌术后FOLFOX4辅助化疗疗效的关系
我们近期的回顾性研究 MTHFR、GSTP1和XRCC1 基因多态性 与结肠癌术后FOLFOX4辅助化疗疗效的关系 为什么做这个题目 过去的10年中，晚期大肠癌分别有多少篇文献 初步结论 但是没有做辅助化疗远期疗效分析 联合检测只有零星的一两篇 我们现有的可以获得的材料只有…..

24 dUMP 活化为FdUMP TS dTMP DNA
亚甲基四氢叶酸 MTHFR 甲基四氢叶酸 C 677 T C/C C/T T/T 33.3% % % MTHFR 酶活性↓ 热稳定↓ MTHFR 定位于 1p36 T/T 疗效最好 dUMP CH2FH4 活化为FdUMP TS dTMP DNA C 677 T Ala Val 丙氨酸 缬氨酸

25 需要 GSTP1 C 118 T 铂损伤DNA 阻断复制 DNA损伤的修复 ERCC1 错配修复酶 XRCC1 X线修复交叉互补蛋白 XPD
着色性干皮病修复酶 基因 定位于 11q13 SNP A 313 G Ile105Val 频率30% C 118 T Arg194Trp Arg399Gln Asp312Asn Lys751Gln 异亮氨酸(Ile)缬氨酸(Val) 精氨酸Arg谷氨酰胺Gln

26 基本特征 2004年04到2006年10月 筛选243名 FOLFOX4 6周期 符合条件76例 特征 例数（%） 年龄＜50岁
23（30.3） 年龄≥50岁 53（69.7） 男 48(63.2) 女 28(36.8) Ⅰ 0（0） Ⅱ 20（26.3） Ⅲ 56（73.7） 病灶在近端结肠 34（44.7） 病灶在远端结肠 42（54.3） 侵犯黏膜 2 (2.6) 侵犯肌层 18 (23.7) 侵犯浆膜 42 (55.3) 浆膜外 14 (18.4) 无淋巴结转移 20(26.3) 有淋巴结转移 56(73.7) 2004年04到2006年10月 筛选243名 FOLFOX4 6周期 符合条件76例

27 随访 治疗结束后每6个月到湖南省肿瘤医院内科门诊或病室或接受电话随访调查
常规胸部X线检查、腹部CT或B超检查，血清肿瘤标志物检测，疾病复发的确定主要依据于影像学，必要条件下，需依赖于细胞学或组织学检查。 单纯癌胚抗原升高不能作为复发的依据。

28 与历史文献MOSAIC研究比对

29 结果：MTHFR-C677T MTHFR-C677T位点存在3种等位基因型，其基因频率分别为：
C/C 47.4%（36/76）T/C 40.8%（31/76）T/T 11.8% （ 9/76）

30 结果：XRCC1-A399G XRCC1-A399G位点存在3种等位基因型，其基因频率分别为：G/G64.5%（49/76）G/A 30.3%（23/76）A/A 5.9% （4/76）

31 结果： GSTP1-A313G GSTP1-A313G位点存在3种等位基因型，其基因频率分别为：G/G1.3% （1/76） A/G 65.8%（50/76）A/A 32.9%（25/76）

32 结果：不同基因型疗效对比 图2.7 MTHFR-C677T不同基因型间的3年复发率比较
图2.8 XRCC1-A399G不同基因型间的3年复发率比较 图2.9 GSTP1-A313G不同基因型间的3年复发率比较

33 疗效相关因素COX模型单因素分析

34 疗效相关因素COX模型多因素分析

35 此项研究总结 Ⅱ、Ⅲ期结肠癌术后接受6周期FOLFOX4辅助化疗的患者，其三年DFS和OS均低于接受12周期的患者。
XRCC1-A399G基因多态性与结肠癌术后FOLFOX4辅助化疗后3年无病生存率可能相关，但需扩大样本的前瞻研究证实。

36 polymorphism SNP single nucleotide polymorphism: 不同的种类及定义
mutation present in the population at a frequency of at least 1% 不同的种类及定义 SNP single nucleotide polymorphism: DNA differs between individuals at one base untranslated region gene region transcribed into RNA but not translated into amino acid sequence Methylation addition of a methyl group to the cytosine base of CG dinucleotides (CpG islands). Usually occurs in gene promoter regions,leading to transcription silencing Microsatellite polymorphic tandem repeats consisting of short stretches of nucleotides (usually 1-4 bases) occurring throughout the genome

37 人类基因组中有超过200万处单核苷酸多态性存在
遗传变异：单核苷酸多态性 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 Genes are made up of DNA which is packaged on 46 chromosomes in the cell nucleus. The DNA of the human genome is estimated to contain some three billion nucleotide base pairs, made up of combinations of the four bases： adenine, cytosine, thymine and guanine. Amongst these there are over 3 million (one in every thousand) single base pair changes which differ among individuals. This is known as a single nucleotide polymorphism or SNP. 人类基因组中有超过200万处单核苷酸多态性存在

38 引起药物反应个体差异的机制 基因型 占70% 身高、体重 决定因素 性别 环境因素 年龄 病程 合并症 器官功能 食物/ 吸烟 / 合并用药
老年、儿童、新生儿 病程 合并症 器官功能

39 我们已开展的业务 基因 突变位点 突变功能 用药建议 GSTP1 Val105val(9%) 代谢率低 疗效最好
Ile105val(42%) 代谢率中等 疗效居中 Ile105Ile(49%) 代谢率最高 疗效最差 XRCC1 399密码子 Arg399 Arg （G/G） 反应性强 常规剂量 Arg399Gln （G/A） 反应性一般 建议加大剂量 Gln399Gln （A/A） 铂类抵抗 建议换药 194密码子 Arg194Arg C/C Arg194Trp C/T Trp194Trp T/T

40 我们已开展的业务 基因 突变位点 突变功能 用药建议 XPD Asp312 Asp （GG） 修复低 常规剂量 Asp312 Asn
修复中等 加大剂量 Asn312 Asn 修复快 换药 UGT1A1*28 6TA/6TA 潜在正常 6TA/7TA 有毒副作用 减量/换药 7TA/7TA 毒副作用增高 建议换药

41 我们已开展的业务 基因 突变位点 突变功能 MTHFR C677T C/C 低有效 C/T T/T 高有效 A1298C A/A A/C

42 我们已开展的业务 基因 突变位点 突变功能 TYMS D +6/+6 低有效 +6/-6 高有效 -6/-6 TYMS E 2R/2R
2R/3C 3C/3C 2R/3G 3G/3C 3G/3G

43 我们已开展的业务 TKI类 EGFR外显子突变 吉西他滨 RRM1 SNP

44 常规化疗已到瓶颈期

45 NSCL使用TKI治疗的前瞻性研究 研究人员 # screened EGFR 突变 药物 RR TTP Inoue1 99 16 吉非替尼
75% 9.7 mos Paz-Ares2 1047 127 厄洛替尼 82% 13.3 mos Sirera 2312 165 86% 12mos Mok (IPASS) 1217 132 71% 10mos Okamato3 118 32 ND Sutani4 100 38 78% 9.4 mos Morikawa5 123 46 62% Sequist6 98 31 55% 11.4 mos 1JCO 2006; 2-5ASCO 2006; 6ASCO 2007

46 特罗凯治疗EGFR突变患者 (西班牙研究)
– 西班牙43个中心 入组2312例 IV期NSCLC 取得标本 EGFR基因检测 19外显子：D 21外显子：L858R 存在突变者 特罗凯 150mg/d治疗 N=2312 突变率：13.3% (n=307) 可评估疗效 (n=165) Sirera R et al, Ann Oncol 2008; 8(19): 230PD.

47 总体疗效 疗效结果 N=165 (%) CR 20 13.2 RR 111 73.1 PD 16 10.5 基线中吸烟：32.1%；非腺癌：24.8% Sirera R et al, Ann Oncol 2008; 8(19): 230PD.

48 典型病例 苏xx，女，40y，不吸烟 低分化腺癌 ⅢB EGFR 19外显子突变 20090705 开始服用 特罗凯150mg/d
第五天开始出现颜面皮疹

49 治疗前 治疗1月后

50 T790M导致耐药机制

51 MET通路导致耐药

52 BIBW2992

53 成功登记

54 Pemetrexed in 1st line NSCLC: Study JMDB
培美曲赛 500 mg/m2 Day 1 Cisplatin 75 mg/m2 Day 1 Cycle = 21 days*6Cycles N=862 Stage IIIB/IV NSCLC PS 0 - 1 初治 两组均合并使用叶酸、VB12和地塞米松 主要终点：总体生存期（OS） Non-inferiority design N = 1,725 patients, enrollment complete Final analysis at 1,190 deaths R Cisplatin 75 mg/m2 Day 1 Gemzar 1,250 mg/m2 Day 1, 8 Cycle = 21 days*6Cycles N=863

55 Cis/Pem vs. Cis/Gem in First-Line NSCLC: Efficacy by Histology
Median OS, months Median PFS, months RR, % Cis/ Pem Cis/ Gem Adj. p-value HR (95%CI) Adj. p-value 腺癌 n=847 12.6 10.9 p= (0.71, 0.99) 5.5 5.0 p= (0.78, 1.03) 31.9 24.5 0.024 大细胞 n=153 10.4 6.7 p= (0.48, 0.96) 4.5 4.2 p= (0.65, 1.24) 31.3 30.9 0.954 其它* n=252 8.6 9.2 p= (0.81, 1.45) 5.6 p= (0.99, 1.67) 33.0 24.2 0.156 鳞癌 n=473 9.4 10.8 p= (1.00, 1.51) 4.4 p= (1.12, 1.65) 26.9 36.7 0.033 Key Points This table shows efficacy measures based on histologic groups and all p values shown are superiority p-values. For patients with adenocarcinoma or large cell carcinoma: -Overall survival (OS) for patients treated with Cis/Pem was superior to OS for patients treated with Cis/Gem (adeno p=0.033; large p=0.027), as shown by confidence intervals (CIs) completely below 1.0 for adjusted hazard ratios (HRs). - Progression free survival (PFS) for patients treated with Cis/Pem was numerically, but not statistically better than that treated with Cis/Gem, since the 95% CI of the HR for both histologic groups contained 1.0 (not superior). However, the adjusted HRs are both < 1.0 and favor Cis/Pem. For patients with squamous cell carcinoma: -Survival for those treated with Cis/Pem was less than for those treated with Cis/Gem. The adjusted HR is 1.23 with a CI which is ≥ 1.0 & can be considered borderline superior, showing less survival benefit for those treated with Cis/Pem. -PFS for those treated with Cis/Pem was less than for those treated with Cis/Gem. The adjusted HR is 1.36 with a CI which is >1.0 and can be considered superior, showing less survival benefit for the patients treated with Cis/Pem. For patients with “Other” histology (the histologic type assigned to patients whose histologic diagnosis did not clearly qualify as adenocarcinoma, large cell or squamous cell carcinoma): -OS and PFS were not statistically significantly different between the 2 arms. The results for response rates based on histologic type were generally consistent with the other efficacy endpoints based on histologic type. Safety within the histology groups was generally consistent with the overall safety results. Background: Superiority is used to test whether 1 treatment is superior to the other. For a ratio, such as a HR, if the CI does not contain 1.0, superiority would be declared; if the CI contains 1.0, then it would not be superior. A Median for OS or PFS is the 1 point estimate on a Kaplan-Meier (KM) curve which corresponds to the 50% probability of an event. Alternatively, the HR is analogous to looking at the entire curve, from beginning to end. The median is used to present results in terms of OS or PFS time within each treatment arm, while the HR is used to statistically compare OS or PFS between the treatment arms. Confidence intervals (CI) are calculated using the point estimate (the HR) and the measurement of variability in the estimate (the standard error) based on the desired confidence level. A 95% CI indicates of 100 studies, 95% of the time, the point estimate (the HR) would be in the range given by the CI. Hazard ratio (HR) is the risk of an event in 1 treatment arm relative to the risk of an event in the other arm. In the Cis/Pem vs Cis/Gem study, the HR is the risk of an event for the patients treated with Cis/Pem relative to Cis/Gem. If the HR=1.0 (or its 95% CI contains 1.0), then the 2 treatments have the same effect. If the HR (or its 95% CI) is <1.0, it will favor Cis/Pem. Cox adjusted regression is an extension of KM survival analyses that accounts for baseline or prognostic factors, in addition to treatment, that may affect survival, resulting in adjusted survival HRs Complete Reference for Citation: Manegold C, Digumarti R, Zukin M, de Marinis F, Mellemgaard A, Gandara D, Simms L, Kaiser C, Blatter J, Gatzemeier U, Presented at 14th European Congress of Clinical Oncology: Sept 27, 2007; Barcelona, Spain. *Patients whose histologic diagnosis did not clearly qualify as adenocarcinoma, large or squamous cell carcinoma Cis/Pem, cisplatin/pemetrexed; Cis/Gem, cisplatin/gemcitabine; OS, overall survival; PFS, progression free survival; RR, response rate

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57 现实问题 因此,想到用外周血单个核细胞基因型… 对晚期NSCLC，一定量的肿瘤组织样本难以得到
肿瘤组织RNA检测所需标本要求很高，临床较难实现 因此,想到用外周血单个核细胞基因型…

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59 dUMP Pemetrexed TS dTMP DNA
5’utr 28bp重复多态 2R/2R 3R/3R 2R/3R 3RG, 3RC 不影响TS氨基酸编码 影响TSmRNA稳定性 TS水平下降 TS基因定位于 18p11 3’utr bp 存在6bp缺失多态 +6/ / /-6 7.5% % % 临床肿瘤学 2005，12，6，580－584 dUMP CH2FH4 Pemetrexed TS dTMP DNA FDUMP一磷酸脱氧核糖氟尿嘧啶核苷

60 国内外研究现状 目前在clinical trial上共有5个相关TS状态与培美疗效关系的研究注册登记,我们有幸赶在了前面开始
目前已经入组10名受试者，欢迎有更多感兴趣的同行来加入，希望通过更广泛的协作来推动我们中部地区的肺癌治疗的发展

61 总结 治疗“同一种或同一群”肿瘤患者时，其生物学特性（如SNP）仍存在差异。
药物遗传多态性表现为代谢酶的多态性、受体的多态性和靶标的多态性。 多态性的存在，可能导致许多药物在治疗中出现药效和不良反应的个体差异。

62 总结 药物基因组学从基因水平来揭示这些差异的遗传特征，研究药效的差异，并以药物效应及安全性为目标，研究各种基因突变与药效及安全性之间的关系。
“个体化”检测筛选化疗或靶向治疗的获益人群，进行优化治疗，从而能最大限度地提高肿瘤患者的长期生存率

63 谢谢!