蔡莉教授：腫瘤個體化治療的研究進展
發布日期：2007-09-22 16:02 文章來源：丁香園
分享到： 收藏夾 新浪微博 騰訊微博 開心網 豆瓣社區 人人網
關鍵詞： 蔡莉
腫瘤
治療
CSCO
腫瘤學大會
點擊次數：
哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院內科
蔡 莉 臧家蘭 曹鴻艷綜述 隋廣杰審校
摘要 腫瘤對各種化療藥物的敏感性存在明顯的個體差異，與藥物代謝相關基因的單個核苷酸多態性(Single nucleotide polymorphism，SNPs)是其產生的主要原因。通過cDNA生物芯片(array)等新技術，對抗癌藥的敏感性和耐藥性迅速做出診斷，對不同個體分析對藥物的不同反應性，選擇有效的化療計劃，避免化療的毒副作用，為患者提供最恰當的治療，是腫瘤個體化治療的主要目的，全文綜述了個體化治療的研究開發、現狀、問題點以及今后的研究方向。
關鍵詞 個體化治療；單個核苷酸多態性；cDNA生物芯片；基因表達分析
The advance of research on individual anticancer therapyCai Li, Zang Jialan, Cao Hongyan, Sui Guangjie. Internal medicine department,the affiliated antitumor hospital, Harbin Medical University, Harbin China 150040
Abstract It is indicated that there exists a significant individual difference of drug sensitivity intumor treatment. SNPs in genes related to drugs metabolism are important factors in determining thevariation of individual responses to therapeutic drugs. Novel technologies such as cDNA array will beapplicable in the rapid detection of drug resistance and predictive diagnosis of cancer in the nearfuture .It would be possible to apply microarray analysis to the selection of an effective and less toxicchemotherapy, which is the main purpose of individual chemotherapy protocol, furthermore, we triedto predict the chemosensitivity of each patient on the basis of the expression of genes selected in thisway. These kinds of appropriate drug for an appropriate patient. In this review, the presentdevelopment and circumstances and questions and direction of farther research were discussed.
Keywords individualized drug therapy; single nucleotide polymorphism; cDNA array; geneexpression analysis
近年來，臨床醫學共用的關鍵詞是"循證醫學(Evidence based medicine，EBM)"，EBM是以患者作為集團，以提高臨床治療效果或治療水平為目的，經過多次Ⅲ期雙盲對比試驗結果，而確立標準化治療方案。EBM 重視臨床統計學有意義的數據，以此對疾病相似的患者進行相同方案的治療，從生物學角度看，EBM是大而廣、復雜網絡的交匯點，即共通性部分，但既然重視來自患者集團中獲得的統計數據，自然就會乎視個體差異，即使同一疾病，同一病期，因背景不同(環境因素、遺傳因素)，病情經過理應不同，此外，在治療方面以可以觀察到的效果或毒副作用來劃分集團，其概率也是有限的。然而，所謂個體化治療(individualized drug therapy)是以每個患者的信息為基礎決定治療方針，從基因組成或表達變化的差異來把握治療效果或毒副作用等應答的個性，對每個患者進行最適宜藥物療法的治療。個體化治療由于與英語中tailored藥物治療、tailor 為基礎的藥物治療、individualized藥物治療，personalized藥物治療，意義上基本相同而被廣泛使用，但存在語感上的差異，與英語中以個體差異為基礎的藥物治療相比，個體化治療在考慮個體差異的基礎上，還包含有在診療中反映患者自身期望之意。
個體化治療與EBM兩者是相輔相承、互為補充的，是提高腫瘤治療效果的新的探索，伴隨分子生物學技術的發展，人類基因組結構、功能的逐漸闡明，個體化治療將是21 世紀腫瘤治療中新的主題。本文擬對個體化治療的起源，內容及目前研究現狀做一綜述。
(圖 蔡莉教授)
一、 個體化治療與遺傳藥理學
遺傳藥理學(pharmacogenetics)是闡明藥物應答相關基因信息的科學，以遺傳為對象研究機體對藥物反應產生個體差異的原因。遺傳藥理學為個體化治療提供理論依據，是個體化治療的基礎，反之，個體化治療是遺傳藥理學的實踐應用。遺傳藥理學的發展經歷了萌芽期和快速發展期。
(一) 遺傳藥理學萌芽期
人們很早就知道藥物的代謝因人而異，最初明確遺傳性和藥物副作用關系的是在1950 年Beutler 等關于葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase，G-6-PD)缺乏癥和幾種藥物導致溶血性貧血的研究，結果表明，藥物在體內代謝可因遺傳所決定的酶的活性不同而異。雙胞胎的有關研究可以了解生物學性狀(即對藥物的反應性等)在多大程度上被遺傳左右，Vessel等的研究已明確遺傳力對藥物投予后在血中濃度的影響極強，且基因相同的同卵雙生兒間的血藥濃度一致率比雙卵雙生兒間顯著。
與藥物異化作用有關的蛋白質，可因遺傳不同而影響血藥濃度，氧化是藥物異化時最重要的途徑，P450 蛋白參與許多藥物的氧化。Evans 等報道：對降壓藥胍喹定(debrisoquine)，抗心律失常藥司巴丁(sparteine)氧化能力弱的個體是由于P450 基因多態性所致。之后，Dayer 等進一步證實了各種各樣藥物的血中濃度與P450基因的多態性有關。至此，遺傳藥理學完善了其理論基礎，為其快速發展提供了條件。
(二) 遺傳藥理學快速發展期
最近個體化治療等概念被高度評價的背景是迅速發展的人類基因組研究和以單個核苷酸多態性(single nucleotide polymerphism，SNPs)為中心的多方面數據的積累，即個體遺傳性的差異，不僅可用酶活性和藥物濃度的不同(表現型)表示，而且可用基因組的多態性信息(基因型)表示#+詬?咎，由于其分析迅速、詳細、信息量大，所以遺傳藥理學從研究水平轉向臨床水平，即應用性的可能性變大。捕捉基因型而非表現型的優點，除了基因型終生不變和結果穩定外，尚可應用于強有力的孟德爾遺傳法則。
二、 遺傳藥理學研究內容
遺傳藥理學的研究內容包括基因多態性分析和基因表達信息分析，即提取藥物應答相關的候選基因(群)，明確其核苷酸序列、變化及其功能意義，并通過臨床研究證明多態性與藥物應答的相關性。目前主要采用SNPs分析和CDNA生物芯片分析技術。
(一) SNPs 分析
眾所周知，在30億堿基對構成的人類基因組中99.9%是共有的，僅有0.1%有變異，而SNPs約占85%，約為300 萬堿基對，若對于藥物敏感性來說，1000個堿基對中就可能存在一個SNPs。SNPs在基因組上是以數百堿基對為1 個單位而存在，且均一分布，是作為藥效相關基因，疾病相關基因等個體化遺傳背景最為適合的標志物。
人類是比想像還要復雜得多的生物，總蛋白數推測有數十萬種，而相對應的基因數卻比預想的少，因此，幾個相同的基因可編碼1 種蛋白，這樣，就有相當數量的細胞在進行信息交換，必須考慮在轉錄調節、轉錄后調節、翻譯調節、翻譯后調節，以至蛋白表達過程中復雜的偶發事件。個體化治療實現的關鍵是從這些復雜，多方面天文數字的信息中，如何確定核心信息即如何確定決定藥物應答的主要因素。目前，正在嘗試利用對SNPs 解析預測藥物敏感性、毒副作用，通過表達監控詳細把握治療時藥物應答性變化，選擇相應的對癥治療措施，以抗癌藥為例，CPT-11(irinotecan)是肺癌治療中必不可少的藥物，被羧酸酯酶(carboxylesterase)轉換成SN-38 后，經UPP-葡萄糖醛酸轉移酶1A1(UDP-glucaronosyltransferase，UGT1A1)作用與葡萄糖醛酸結合而失活，故推測羧酸酯酶和UGT1A1的活性與CPT-11 的敏感性有關[1]。
此外，對5-Fu的二氫嘧啶脫氫酶(dihydropyrimidine dehydrogenase，DPD)[2]、代謝酶CYP2C、3A4、2C8也進行許多研究。因CYP與類固醇、各種激素代謝有關，所以CYP的SNPs可能與乳癌，前列腺癌等激素依賴性癌的進展有關。已知P-糖蛋白基因MDR1(多藥耐藥，multidrug resistance)與多種藥物代謝相關，Schaeffeler 等[3]認為MDR1基因的多態性存在人種間差異，且顯示代謝能力的差異，在投予MDR1相關型抗癌藥時(adriamycin，etoposide， docetax- el，paclitaxel等)，就不能無視個體間的影響。在治療神經膠質瘤時DNA修復酶06-甲胍基-DNA甲基轉移酶(methylguanine methyl transferase，MGMT)啟動子區域的甲基化，與烷化劑的敏感性有關[4]，非小細胞肺癌(non-small-cell lung cancer，NSCLC)有約30%發生甲基化，在今后個體化治療方面，MGMT可能成為與療效相關的另一因子。
至今在臨床上被確認為重要抗癌劑應答相關基因指標仍很少。以硫唑嘌呤甲基轉移酶(thiopurinemethyl transferase，TPMT)基因的SNPs 解析為基礎，在小兒急性白血病治療中進行給藥設定時，TPMT基因缺失者(疏基嘌呤和硫唑嘌呤)減量90%，可避免因血液毒性所致的化療延期，結果生存期明顯延長。這是以SNPs 分析指導腫瘤個體化治療的成功范例，但由單一因子決定藥物的反應性是困難的，臨床多采用聯合方案，如何以多個決定因子有效地調控藥物反應性，將成為臨床醫務工作者面臨的又一課題。
(二) cDNA生物芯片技術
既往基因表達分析技術多采用Northern-blot 法、差異展示法、RT-PCR法，但分析基因的數量有限，不能捕捉腫瘤發生過程中多基因變化的全貌。cDNA 生物芯片技術能一次性分析數百乃至數萬的基因，具有微小化，快速化的優點，作為分析SNPs 的一種新方法正在受到青睞。其原理為利用核酸間雜交，把多個基因序列(cDNA)制成斑點排列在芯片上，從需要比較的2 種以上樣品中(細胞株或臨床標本)提取出總RNA，精制成mRNA，利用逆轉錄酶反應制成cDNA，將其用熒光標記后，與芯片的cDNA進行雜交，最后通過圖像分析儀進行解析。從cDNA生物芯片技術分析獲取的信息，一種是關于轉錄水平(mRNA)基因表達量的變化，另一種是關于基因堿基序列的變化。通過該技術可半定量檢測分析已知的，未知的基因，制作每個細胞，組織的基因表達全貌數據，根據比較判斷目的基因的表達是過剩，還是受抑。例如：利用固定有已知的的癌相關基因群(癌基因或抑癌基因)，細胞周期相關基因群，以及凋亡相關基因群的生物芯片，比較正常細胞(組織)與癌細胞(組織)的基因表達全貌，可以握每個癌細胞中特異的異常基因表達情況。積累各種癌細胞的基因表達全貌數據，通過與正常細胞的比較，把握癌的發生、類型、病態、制定出對化療藥的適應癥、毒性相關基因群的特異性、經時性表達模型，從具體病例癌組織中制作出基因表達全貌，與已知基因表達全貌進行比較，選擇出個體化治療方案。此外，通過對不同細胞經藥物處理或未處理的基因表達全貌分析與藥物敏感性數據的相關性比較，嘗試以細胞基因表達模型中預測最敏感的化療藥物，同時預測毒副作用，為個體化治療提供理論依據。
臨床經常遇到形態學特征相同，但在進展方式、治療效果、預后等方面卻存在很大差異的病例。近年來，利用腫瘤基因表達模型的差異對腫瘤進行了新的分類，并報告了些種分類與抗瘤效果及預后的相關性。Alizadeh等應用cDNA 生物芯片技術解析了迷漫型大B細胞淋巴瘤，根據基因表達全貌重新分為2 個亞組，發現兩組5 年生存率存在明顯差異[6]。Bhattacharjee等也利用cDNA生物芯片技術，正在對139例肺腺癌標本進行檢測，同時篩選與預后相關的基因群。將來，依據該技術解析的結果，不僅對預后差的病例需要進行強有力地化療，還有必要摸索因基因表達全貌的不同而選擇以不同靶向性為基礎的個體化治療。
編輯: yang 作者:丁香園通訊員
以下網友留言只代表網友個人觀點，不代表網站觀點
