人类疾病和基因组研究.ppt

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恶性肿瘤研究,人类疾病和基因组研究,郑树浙江大学医学院附属第二医院浙江大学肿瘤研究所,1,问题的提出,CancerEpidemiology,RiskFactors,Targets,Tobacco,Obesity,Familial,Xenobiotics,Diet,ChronicInflammation,Alcohol,Asbestos,UVRadiation,Hormones,Viral,Lung,Breast,Prostate,Ovarian,UterineCervix,Bladder-Kidney,Skin,Brain,Bone,Colorectal,Hematologic,Pancreas,Liver,H&N,Stomach,Esophagus,Ion.Radiation,AdaptedfromISPO,CancerEpidemiology,Environment,Host,Tobacco,Obesity,Familial,Xenobiotics,Diet,ChronicInflammation,Alcohol,Asbestos,UVRadiation,Hormones,Viral,Lung,Breast,Prostate,Ovarian,UterineCervix,Bladder-Kidney,Skin,Brain,Bone,Colorectal,Hematologic,Pancreas,Liver,H&N,Stomach,Esophagus,Ion.Radiation,Gene-EnvironmentInteraction,AdaptedfromISPO,2006年全国部分市县前十位疾病死亡专率及死亡原因构成（合计）,中国卫生部,2007年卫生统计提要,2002年,全球癌症发病1090万死亡670万现患2460万结直肠癌发病102.3万死亡52.9万现患280万（WHO,2002）,全球癌症排位,发病排位：

肺癌、乳腺癌、结直肠癌、胃癌死亡排位：

肺癌、胃癌、肝癌、结直肠癌现患排位：

乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌、胃癌（WHO2002）,全世界新发病人：

1090万/年（1010）（2002年）现患者：

2460万（2240）我国新发病人：

200万/年（2000年）现患者：

250万死亡人：

150万/年（2000年）城市：

肺、胃、肝、肠、乳腺农村：

胃、肝、肺、食管、肠,肿瘤流行病状况,天津市20年肿瘤谱变化,前10位男性：

肺癌、肝癌、食管癌、大肠癌、膀胱癌、胰腺癌、脑瘤、淋巴瘤、肾癌女性：

肺癌、乳腺癌、大肠癌、胃癌、肝癌、食管癌、卵巢癌、宫颈癌、胰腺癌、脑瘤,上升癌:

前10位男性：

总112.72%上升:

肾癌、肺癌、大肠癌、脑瘤女性：

总49.28%上升:

胰腺癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌,发病率增加原因,人口增加及老龄化男性：

10.5%；女性：

13.9%危险因素变化男性：

8.6%；女性：

3.8%主要可能因素:

吸烟,肥胖,体力活动估计遗传性大肠癌（HNPCC及FAP）约510%,Age-StandardizedIncidenceRates,Liver,Stomach,Age-StandardizedIncidenceRates,Lung,Cervix,AnnualAge-adjustedCancerIncidenceRateAmongMalesandfemales（US1975-2003）,发病率上升最快的肿瘤之一占全部肿瘤死亡的28%CACancerJClin2000;50:

7中国肿瘤2000；9:

435,肺癌,肺癌的发生率和死亡率,全国肿瘤登记中心（30个肿瘤登记处）资料：

发病率和死亡率在大多数地区占第一位城市:

男性第一位、女性第四位大多数地区肺癌死亡/发病比的比例都接近1中国肿瘤2006;15:

430中国肿瘤2006;15:

570,化学预防,一级预防（1/3）,二级预防（1/3）,三级预防（1/3）,预防复发生第二癌,避免接触,预防致癌物形成,阻断交互作用,早期诊断,治疗,致癌物,前致癌物,终致癌物,启动细胞,癌前病变,恶性肿瘤形成,临床癌扩散,起始阶段（几十年）,促进（十几年）,癌变（几年/1-2年）,进展期（几月）,癌前,癌变,诊断&治疗,病因,多因素，多步骤,

（一）,防治策略,初筛,精筛（筛诊）,全体：

30-40岁人群,FOB+数量化评估模型,高危人群,大肠癌,肠镜,HBV+AFP,肝癌,B超、CT,EB,鼻咽癌,鼻咽镜,体检+数量化评估模型,乳腺癌,B超、钼靶,拉网,食管癌,食道镜,碘染HPV巴氏涂片,子宫颈癌,阴道镜,“前移”对策,干预阻断于：

癌前病变，,早期癌变阶段,肿瘤防治战略前移,基础向临床的转化性研究,

（一）,70年代我国大肠癌高发地区分布状况,红色区域为高发地区,美国结直肠癌死亡率下降,死亡率下降,5年生存率上升,1975-2006年美国9地区标化死亡率和5年生存率变化情况数据来自SEER,发病率下降,CRCSurvival&Grading,5ys63.4%TNMGrading：

（T1-2N0M0）93.2%A（T3N0M0）84.7%B（T4N0M0）72.2%A（T1-2N1M0）83.4%B（T3-4N1M0）64.1%C（TanyN2M0）44.3%（TanyNanyM1）8.1%,CRC发病与死亡下降可能原因,生活方式的改变疗效更好的新药物结直肠癌筛查2006年美国50-75岁人群中已有60.8%至少参加过一次筛查,2.大肠癌发生途径,正常粘膜上皮,增生/息肉,腺瘤,早期癌,5-10年,筛查和干预,进展癌,2-5年,发病率,死亡率,1.中国发病率持续上升,3.各病期分布均匀并决定疗效,优化的筛检方案,

（1）初筛（高危人群）:

40岁，符合下列4项中的1项或以上:

（1）免疫法FOBT（+）

（2）一级亲属大肠癌史（3）本人肠息肉或癌肿史（4）有以下6项中2项或以上:

u慢性腹泻;u慢性便秘;u粘液血便;u慢性阑尾炎;u精神刺激史;慢性胆道疾病史

（2）复筛（肠镜）：

肠镜（+）：

诊治肠镜（-）：

上述1项（+）每2-3年复筛上述2项或以上（+）隔1年复筛,基于社区的结直肠癌筛查方案的比较和评价研究研究人群和社区：

1、社区和人群：

研究内容,哈尔滨南岗区筛查区：

保健办事处，69479人（原定55万）对照区：

哈西办事处，67551人上海市徐汇区筛查区：

虹桥等社区，58834人（原定55万）对照区：

汇站等社区，33957人杭州市下城区筛查区：

武林和天水街道，106698人（原定1010万）对照区：

朝晖和文晖街道，93833人,2、筛检对象：

户籍在筛查区4074岁所有个体。

地区目标人群数*完成问卷人数完成FOB检查人数高危人群例数（4074岁）（）（）（阳性率，）杭州3234816860（52.12）13214（40.85）2412（14.31%）上海3143310766（34.25）8480人（26.98）964（8.96）哈尔滨140007817（56.21）7817（56.21）1354（17.32）合计7778135443（45.6）29511（38.0）4730（13.3）29511/35443（83.3）,初筛顺应性,筛查顺应性小结,未参加初筛:

7778135443=42338（包括人户分离20%）问卷顺应性45.6%，FOB顺应性为38%若将问卷调查为初筛人群:

问卷顺应性为100%（35443/35443）FOB检查顺应性为83.3%（29511/35443）,初筛阳性:

=高危人群:

13.3%（4730/35443）问卷阳性及/或FOB阳性,项目癌（）腺瘤（）溃结（）息肉（）合计（%）FOB阳性15（53.6）59（27.7）061（30.8）135（30）问卷阳性6（21.4）139（65.3）7（63.6）122（61.6）274（60.9）双阳性7（25）15（7.0）4（36.4）15（7.6）41（9.1）合计28（100）213（100）11（100）198（100）450（100）,杭州、上海、哈尔滨三地区癌及癌前病变结果,FOB阴性:

癌+癌前病变：

61%（274/450）,FOB阴性:

癌：

21%（6/28）问卷调查发现较多癌前病变,问卷有助防治前移策略,中国结直肠癌筛查早诊的特点,采用问卷调查表和FOBT结合形式结直肠癌筛查问卷调查表在发现腺瘤和息肉病变嘉善2007-2009年筛查调查表阳性者2050例，检出肠癌12例，腺瘤176例，息肉322例仅调查表阳性者1776例，检出腺瘤癌变1例，腺瘤138例，息肉259例,72.72%,27.27%,Stage:

5cases（25%）,StageII:

11cases（55%）Stage:

4cases（20%）,StagingUnknown：

2cases,9.39%,7.07%,23.34%,31.31%,66.67%,62.63%,CRA,polyp,2009筛查技术指标,海宁嘉善示范基地的筛查顺应性比大城市高一倍多,?

疾病发病率,死亡率下降-随访,地区肠镜人数/癌例数癌检出率癌前病癌及癌前病变应检人数（）（1/10万）变例数检出率（）杭州967/2412222275.0723226.27（40.09）上海300/96441333.35720.33（31.12）哈尔滨383/13542522.1913335.24（28.29）合计1650/4730281700.042227.27（34.88）,肠镜检查顺应性及检查结果,癌前病变包括：

腺瘤、非腺瘤性息肉、慢性溃疡性结肠炎,Challenge,TheColonoscopycomplianceonly34.88%（1650/4730）Thedetectrate:

27.27%（450/1650）ThecolonoscopynegativePopulation,?

Fig.1.Majorgeneticalterationsassociatedwithcolorectaltumorigenesis.,PNASMarch18,2008vol.105no.1142834288,SianJonesetal,机制Tumorigenesis.,乳腺癌个体化辅助治疗,TumorpT1-3低复发风险（18）pN0/pN1mi（31）伴不良因素*,不良因素:

脉管浸润核分裂像多组织学分级高,AdjEndo,AdjEndo+/-AdjChx,AdjEndo+AdjChx,预测化疗敏感性,同样组织学表型、同样临床特征的患者给予同样的方案化疗，转归截然不同WHY?

TheRecentConception:

4PMedicineStrategicVision,Predictive预测Personalized个体化Pre-emptive（Preventive）预防Participatory参与Fundamentalcauseofcanceratearliestmolecularstage（NIH）Cancerpreventionandtherapyforceforward（China）,2,肿瘤生物标志物基础,第一阶段：

上世纪50年代肿瘤为多因素、多步骤、多阶段，致癌、促癌、演进的过程第二阶段：

50-70年代细胞生物学第三阶段：

70年代中期分子生物学、基因工程、蛋白工程、细胞工程,肿瘤生物学发展一百年,高通量技术平台,系统生物学理念,生物信息学分析手段,肿瘤发生发展病因与发病机制,系统生物学的理念和纳米技术的手段,第四阶段,BreastCancerEvolution,TracyVargo-Gogola&JeffreyM.Rosen（2007）NatureReviewsCancer7,659-672,ADH,DCIS,IBC,Metastasis,Normal,癌症是复杂的系统疾病,FromNatureReviewCancer,时间上:

同一类细胞从正常到肿瘤的转化过程中肿瘤细胞在不同的发展阶段空间上:

细胞之间:

不同细胞的相互作用肿瘤细胞与基质细胞的相互作用分子之间：

表观遗传学、基因组，转录组，蛋白质组，代谢组等之间的相互作用时间上与空间上的相互作用极其复杂的动态网络系统,癌症是复杂的系统疾病,量化所有生物分子成分的方法来阐明生物分子间的相互作用、调控网络预测生物的各种生理及病理行为的学科,不再是单个或少数几个基因，蛋白或细胞，强调整合的信息和网络调控的概念,系统生物学,LHood,etal.Science,2004;306:

640-643SystemsBiologyandNewTechnologiesEnablePredictiveandPreventativeMedicine.,不同生物学维度,基因组,发现生物标标记物,转录,蛋白组,表观基因组,细胞水平,代谢水平,交叉学科，前沿领域。

高山峰代表突变频率高基因山峰（mountains），是癌症发生发展的驱动者（driver）,矮山峰代表突变频率低的基因小丘（hills）,对11例人结直肠癌和11例乳腺癌基因组的景观分析,分析了20,857转录子（18,191基因）：

结直肠癌：

PI3K生物途径，四个常见突变基因（APC、KRAS、TP53、PIK3CA），两个蛋白相互作用网络（CDS1和PKNOX1）。

乳腺癌：

NFB生物途径，四个常见突变基因（TP53、PIK3CA、ATP8B1、AIM1），两个蛋白相互作用网络（PRODH和ERCC6）,P53,P53,PI3K,PI3K,Wood,etal.ScienceVol.318.pp.1108-1113,2007,标志物发现,大肠癌（红色）；乳腺癌（蓝色）；数字代表病例数,标志物发现,Wood,etal.ScienceVol.318.pp.1108-1113,2007,每一种肿瘤具有独特组合的突变基因280个基因涉及约15个通路（Pathway）约9%基因突变，大部分为Passenger少数为driver4.Pathway而不是单个基因是个体化治疗的基础,Wood,etal.ScienceVol.318.pp.1108-1113,2007,验证和证明阶段已成为标志物开发的瓶颈。

RifaiN,GilletteMA,CarrSA:

2006,24（8）:

971-983.,3,肿瘤标志物的发现及验证研究基因组学在结直肠癌研究的应用,ClinicalInformation,ShenXX,male,66yBleedingstoolfor3monthsNegativefamilycancerhistoryPathology:

（G）:

upperrectum,size3X4cm（M）:

moderatelydifferentiatedadenocarcinoma,invadingtoserosalmembraneStaging:

GradeIIB,MountainsareDriver,HillsarePassenger,Thegenomiclandscapesofhumanbreastandcolorectalcancers,P53,P53,PI3K,PI3K,Wood,etal.ScienceVol.318.pp.1108-1113,2007,Timothy.J.Ley;etal.Nature456,6,2008,2,502,465,226alignedsequences,1,456newcodingnon-synonymousSNVMixvariants（Binomialmixturemodel）,RemovalofpseudogeneandHLAsequences,1,178newcodingnon-synonymousSNVMixvariants,437positionsasnon-synonymouscodingvariants,Re-sequenceofthetumourDNAandnormallymphocyteDNA,405newgermlinealleles,32asnon-synonymouscodingsomaticpointmutations,PopulationfrequencyofthesomaticmutationpositionsforPALB2,ERBB2,USP28,CDC6,CHD3,HAUS3SP1,KIAA1468andDLG4inafurther192breastcancers,Examinationofsomaticnon-synonymouscodingsequencemutationspresentatdiagnosis9yearsearlier,Theinformationtransferredfromthenucleargenometoproteins,alternativesplicing,biasedallelicexpression,RNAediting,3,122candidateeditsin1,637geneloci,526non-synonymouschanges,232synonymouschanges,75editingeventsin12genelocifromthelobularmetastasis（Sangersequencing）,Twogenes,COG3andSRP9,showedconfirmedhighfrequencynon-synonymoustranscriptediting,resultinginvariantproteinsequences,验证和证明阶段已成为标志物开发的瓶颈。

RifaiN,GilletteMA,CarrSA:

2006,24（8）:

971-983.,希望解决的临床困惑,肿瘤的异质性vs个体化医疗个体化辅助治疗的选择生物分子靶向治疗分子生物标记物预后分析,4,I期T1-T2早期远处扩散术后18年局部复发术前化疗肿块消失,一年后扩散带瘤“长期”生存乳癌生物特性“捉摸不定”内因：

激素相关、遗传等外因:

.,交叉作用,髓样癌,粘液癌,临床要求,警预预测预后:

转移复发浸润治疗选择:

个体化综合治疗分子靶向治疗生存率.,预测化疗敏感性,同样组织学表型、同样临床特征的患者给予同样的方案化疗，转归截然不同WHY?

相同的病理诊断临床表型相同的治疗,不同的效果及预后,ClinicProblems,挑战,机遇,GenomicsstrategiesIndividualized/PersonalizedmedicineMulti-disciplinetreatment,GenomicsClassification&Staging,Surgery,Radiation,Chemotherapy,Immunotherapy,BiologicalTherapy,MolecularTargetedTherapy,PalliativeTherapy,恶性肿瘤是一种全身性疾病，需要多学科参与的综合治疗！

肿瘤分子分型的重要性,筛选高危患者进行治疗，减少“陪练”预测化疗敏感性选择有效患者进行靶向治疗，节约治疗费用筛选出不适合的患者，避免致命的毒副反应,希望解决的临床困惑,肿瘤的异质性vs个体化医疗个体化辅助治疗的选择生物分子靶向治疗分子生物标记物预后分析,4,手术,化疗（辅助）,放疗,分子靶向治疗,生物治疗,免疫治疗,IV,局部治疗,?

全身治疗,大肠癌分期与生存情况,5年生存率63.4%TNM分期:

期（T1-2N0M0）93.2%A期（T3N0M0）84.7%B期（T4N0M0）72.2%A期（T1-2N1（1-3）M0）83.4%B期（T3-4N1M0）64.1%C期（TanyN2（4）M0）44.3%期（TanyNanyM1）8.1%,期（DukesB）：

需个体化考虑清扫的淋巴结数目（12个）T4（侵犯其他器官或穿破脏层腹膜）术前穿孔或/和肠梗阻淋巴管/血管侵润分化差*患者强烈要求*需考虑其他合并症和预期寿命,不良因素,临床表型危险因素,分子表型危险因素,乳腺癌个体化辅助治疗,TumorpT1-3低复发风险（18）pN0/pN1mi（31）伴不良因素*,不良因素:

脉管浸润核分裂像多组织学分级高,AdjEndo,AdjEndo+/-AdjChx,AdjEndo+AdjChx,乳腺癌预防性手术治疗,乳癌高危人群：

一、BRAC1、BRAC2突变或缺失者:

50-85%乳癌BRAC1突变1/500，BRAC2突变1/800AshkeuazJewish1/40二、局部放疗小叶癌或不典型增生内分泌因素,Brac1及/或Brac2突变妇女：

I7例预防性双乳切除，随访3.01.5年II63例，随访2.91.4年II组中8例发生乳癌，p=0.003。

预防性切除可降低3年随访乳癌发生。

荷兰：

Meijers-Heijboer等,BRCA1突变与化疗,BRCA1突变AT方案9/15例PR/CR非AT方案（MF,MFP,AC,FAC）29/29例PR/CRBRCA1无突变AT方案12/12例PR/CR,Byrski,etal.BreastCancerTreat2007,April,乳癌：

基因表达谱与激活通路及个体化治疗,早期乳癌964例辅助化疗（试验组573例，验证组391例）临床病理模型分为：

A低危组：

激活通路（Src、Myc、-catenin）B中危组：

激活通路（TNF、Src、Ras、-catenin）C高危组：

激活通路（IGS、WH、CIH、Myc）生存期：

AC19个月BC16个月,P0.01-0.04,Archarya,etal.JAMA2008（13）,希望解决的临床困惑,肿瘤的异质性vs个体化医疗个体化辅助治疗的选择生物分子靶向治疗分子生物标记物预后分析,4,肿瘤分子靶向药物的分类,单克隆抗体,小分子化合物,单靶点酪氨酸激酶抑制剂,多靶点酪氨酸激酶抑制剂,利妥昔、曲妥珠、西妥昔c225、贝伐单抗Avastin,伊马替尼Gleeve、吉非替尼Irressa、厄洛替尼Tarceva,索拉非尼、范得他尼、Sutent、拉帕替尼,小分子TKI（络氨酸激酶抑制剂）,分子靶向药物与化疗药物合用增加化疗效果,不是每个患者都用得起！

不是每个患者都这样幸运，获得显著疗效！

全身化疗联合分子靶向药物治疗（结肠癌肝转移：

mFOLFOX6C-225）,WT,FOLFIRI+C-225FOLFIRI,59%43%,FOLFOX+C-225FOLFOX,61%37%,7.7mth.7.2mth.,MT,FOLFIRI+C-225FOLFIRI,36%40%,7.6mth.8.1mth.,FOLFOX+C-225FOLFOX,33%5.5mth.49%8.6mth.,9.9mth.8.7mth.,CRYSTALstudy&OPUSstudy,Significanceintotalsurvivalwithdifferentgenotypes,c-kitgenemutationGleeve,EGFRmutationIreese,RasgenemutationC-225,A