药物基因组学研究与肺癌个体化治疗
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参见附件(57kb)。
上海市胸科医院 韩宝惠
同样是非小细胞肺癌甚至是同一种细胞类型的肺癌采用同样的治疗方案和剂量会产生截然不同的治疗结果和毒副反应，是何种原因导致这一现象产生的？回答这一问题首先要了解我们是否在治疗 " 同一种或同一群 " 病人，在病理组织学相同的情况下，它们的生物学特性( 单核苷酸多态性 SPN )是否存在差异。答案是肯定的，遗传多态性在个体间是存在显著的差别的。这也就是我们所要讨论的起源于 上世纪九十年代末 的一门新兴学科...... 药物基因组学 (pharmacogenomics) ， 药物 基因组 学是基于药物反应的遗传多态性提出来的，遗传多态性是药物 基因组 学的基础。药物遗传多态性表现为药物代谢酶的多态性、药物受体的多态性和药物靶标的多态性等。这些多态性的存在可能导致许多药物治疗中药效和不良反应的个体差异。药物 基因组 学从基因水平揭示这些差异的遗传特征，鉴别基因序列中的差异， 从 基因水平研究药效的差异，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。药物 基因组 学的研究不同于一般的基因学研究，不是以发现新的基因、探明疾病的发生机制、预见发病风险及诊断疾病为目的，而是 从已知基因 素对药物效应的影响，确定药物作用的靶点，研究从表型到基因型的药物反应的个体多样性。 它 将 基因组 技术，如基因测序、基因表达分析、统计遗传学等用于药物的研究开发 手段，同时应用 如凝胶电泳技术、聚合酶链反应、等位基因扩增技术、荧光染色 、 高通量基因检测技术，来检测一些与药物作用的靶点或与控制药物作用、分布、排泄相关的基因变异。 DNA 阵列技术、高通量筛选系统及 生物信息学 等的发展，为药物 基因组 学研究提供了多种手段和思路。药物 基因组 学通过对包括选择药物起效、活化、排泄等过程相关的候选基因进行研究，鉴定基因序列的变异，估计它们在药物作用中的意义，用统计学分析基因突变与药效的关系，将基因的多态性与药物效应的个体多样性紧密联系在一起，并使 其对个体化治疗具有更强的针对性和应用价值 。
当进入二十一世纪，循证医学、靶向治疗的临床应用使人们看到了肺癌治疗的新曙光。循证医学为我们解答了诸如肺癌术后是否辅助化疗的问题，解决了晚期肺癌现代化治疗优于支持治疗，确立了进展期非小细胞肺癌第三代二药含铂一线治疗的地位，以及二线、三线推荐方案 ...... 。而新近肺癌靶向治疗的临床应用为我们提供了更丰富的治疗手段和策略。的确，近些年我们不乏见到部分晚期肺癌患者经过多学科综合治疗，获得了 3 年甚至 5 年的长期存活的案例。这其中即包括了如放疗化疗的多学科综合治疗的作用，也不乏一线、二线、三线 ...... 姑息治疗等等方法的合理应用。但这些还远远不够，肿瘤学家及临床医师面对的是全部肺癌的 5 年生存率不足 15% 这一严峻的现实。循证医学、靶向治疗这些新的进展可能对进一步提高肺癌的 5 年生存率会有帮助，但如果能进一步提高肺癌的长期生存率， " 发现治疗靶点，选择准确的患者 " 这一药物基因组学基本原理和方法，即针对每一位患者制定出最适合于疾病特性的针对性治疗方案，其实就是当今肺癌治疗的热点问题 ――― 个体化治疗。个体化治疗又是建立在循证医学基础上，以药物基因组学研究为依托的一门新兴学科，个体化的最大目标和任务就是要通过各种上述所介绍的有效方法( DNA 阵列技术、高通量筛选系统及生物信息学 等)获得肺癌治疗获益人群的准确信息指导临床治疗。同时，根据治疗的反应评估和检测不断修正治疗方案，以获取最佳治疗效果，这就是当今肺癌治疗的理想之路。
以肺癌术后辅助化疗为例，经过了 40 年的临床研究，循证医学最终为术后辅助化疗提供了支持证据，但需要指出的是这种支持证据也是极有限的，目前的治疗仍存在较大的盲目性，如最近 10 年 12 个国际多中心共 7334 例研究结果显示非小细胞肺癌术后辅助化疗有助于提高患者的长期生存率，术后化疗患者 5 年无病生存辅助化疗组较对照组提高了 3 ～ 15 个百分点，所采用的基本上是以铂类为主的术后辅助治疗方案。这项研究是在缺乏药物基因组学研究的情况下进行的，人们不禁要问：难道只能有 3 %～ 15% 患者能够从术后辅助化疗中获益？这 7334 例肺癌中有多少是 " 铂类 " 耐药？就目前化疗疗效来讲其疗效仅为 20% ～ 40% ，这其中有超过半数的病例为铂类耐药或对铂类治疗不敏感者。这就意味着对于肺癌术后来讲起码存在二类人群，一是对铂类敏感的术后肺癌和对铂类化疗不敏感或耐药的术后肺癌病人，而目前对术后肺癌的辅助化疗均采用同一种方案。那么是否能根据患者的耐药情况作到针对每一位患者 " 量体裁衣 " 即：根据肿瘤生物学特征和药物 基因组 学改变进行有针对性的个体化治疗？
近年来的研究表明，细胞信号传导中相关因子的表达异常、肿瘤细胞 DNA 修复的异常及其它相关基因的表达异常与肺癌耐药的产生存在密切联系。随着肿瘤耐药机制研究的不断深入，目前认为耐药是多种基因参与及多种机制共同作用的结果，不同药物可能由不同的耐药机制引起。同一种药物的耐药可由几种耐药机制介导。因此应用药物基因组学基本原理和方法，针对患者制定出最适合于疾病特性的针对性治疗方案是提高治疗疗效的关键。其中以下几方面为目前研究的热点。
一、 DNA 修复异常与耐药
到目前为止，顺铂仍是治疗肺癌的基础用药，其作用机制除了顺铂与细胞 DNA 的碱基相互作用形成泡状链内铂- DNA 加合物，引起 DNA 复制障碍，抑制癌细胞的分裂外，泡状链内铂 2DNA 加合物能激活多条信号通路，如 ATR 、 p53 、 p73 、 MAPK 介导的信号通路，诱导细胞发生凋亡。肿瘤细胞 DNA 加合物的修复异常将削弱凋亡过程，产生对顺铂的耐药。
核苷酸切除修复 ( nucleotide excision repair ,NER) 是修复 DNA 损伤的一种重要的途径，其主要功能是识别和修复化疗产生的 DNA 加合物。 NERXPC-HHRAD23 、 XPA 、 RPA 、 TFIIH and XPC 、 XPB 、 XPD 、 ERCC-XPF 、 RFC 、 DNA 连接酶等一大组基因，其中错配切除修复蛋白 (excision repair cross complement-1,ERCC-1) 作为损伤碱基 5′-3′ 的切割酶，起着重要作用。
Ryu 等研究发现 ERCC1 第 118 位密码子的多态性可影响患者的生存率和疗效，基因型为 C/C 的患者中位生存期为 486 天，而基因型为 C/T 或 T/T 的患者中位生存期为 281 天，两者具有显著性差异，因此认为 ERCC1 第 118 位密码子 C/C 基因型可作为预测以顺铂为基础治疗的 NSCLC 患者疗效的指标。但 Lord 等研究发现， ERCC1 mRNA 表达水平低的患者其中位生存期高于 ERCC1 mRNA 表达水平高的患者。 Monzo 等研究了 56 例用健择 / 顺铂化疗的 NSCLC 病人，其反应率与 ERCC1 mRNA 水平呈负相关。
2006 年 ASCO 会议中 Soria 采用标准的免疫组化 ......
上海市胸科医院 韩宝惠
同样是非小细胞肺癌甚至是同一种细胞类型的肺癌采用同样的治疗方案和剂量会产生截然不同的治疗结果和毒副反应，是何种原因导致这一现象产生的？回答这一问题首先要了解我们是否在治疗 " 同一种或同一群 " 病人，在病理组织学相同的情况下，它们的生物学特性( 单核苷酸多态性 SPN )是否存在差异。答案是肯定的，遗传多态性在个体间是存在显著的差别的。这也就是我们所要讨论的起源于 上世纪九十年代末 的一门新兴学科...... 药物基因组学 (pharmacogenomics) ， 药物 基因组 学是基于药物反应的遗传多态性提出来的，遗传多态性是药物 基因组 学的基础。药物遗传多态性表现为药物代谢酶的多态性、药物受体的多态性和药物靶标的多态性等。这些多态性的存在可能导致许多药物治疗中药效和不良反应的个体差异。药物 基因组 学从基因水平揭示这些差异的遗传特征，鉴别基因序列中的差异， 从 基因水平研究药效的差异，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。药物 基因组 学的研究不同于一般的基因学研究，不是以发现新的基因、探明疾病的发生机制、预见发病风险及诊断疾病为目的，而是 从已知基因 素对药物效应的影响，确定药物作用的靶点，研究从表型到基因型的药物反应的个体多样性。 它 将 基因组 技术，如基因测序、基因表达分析、统计遗传学等用于药物的研究开发 手段，同时应用 如凝胶电泳技术、聚合酶链反应、等位基因扩增技术、荧光染色 、 高通量基因检测技术，来检测一些与药物作用的靶点或与控制药物作用、分布、排泄相关的基因变异。 DNA 阵列技术、高通量筛选系统及 生物信息学 等的发展，为药物 基因组 学研究提供了多种手段和思路。药物 基因组 学通过对包括选择药物起效、活化、排泄等过程相关的候选基因进行研究，鉴定基因序列的变异，估计它们在药物作用中的意义，用统计学分析基因突变与药效的关系，将基因的多态性与药物效应的个体多样性紧密联系在一起，并使 其对个体化治疗具有更强的针对性和应用价值 。
当进入二十一世纪，循证医学、靶向治疗的临床应用使人们看到了肺癌治疗的新曙光。循证医学为我们解答了诸如肺癌术后是否辅助化疗的问题，解决了晚期肺癌现代化治疗优于支持治疗，确立了进展期非小细胞肺癌第三代二药含铂一线治疗的地位，以及二线、三线推荐方案 ...... 。而新近肺癌靶向治疗的临床应用为我们提供了更丰富的治疗手段和策略。的确，近些年我们不乏见到部分晚期肺癌患者经过多学科综合治疗，获得了 3 年甚至 5 年的长期存活的案例。这其中即包括了如放疗化疗的多学科综合治疗的作用，也不乏一线、二线、三线 ...... 姑息治疗等等方法的合理应用。但这些还远远不够，肿瘤学家及临床医师面对的是全部肺癌的 5 年生存率不足 15% 这一严峻的现实。循证医学、靶向治疗这些新的进展可能对进一步提高肺癌的 5 年生存率会有帮助，但如果能进一步提高肺癌的长期生存率， " 发现治疗靶点，选择准确的患者 " 这一药物基因组学基本原理和方法，即针对每一位患者制定出最适合于疾病特性的针对性治疗方案，其实就是当今肺癌治疗的热点问题 ――― 个体化治疗。个体化治疗又是建立在循证医学基础上，以药物基因组学研究为依托的一门新兴学科，个体化的最大目标和任务就是要通过各种上述所介绍的有效方法( DNA 阵列技术、高通量筛选系统及生物信息学 等)获得肺癌治疗获益人群的准确信息指导临床治疗。同时，根据治疗的反应评估和检测不断修正治疗方案，以获取最佳治疗效果，这就是当今肺癌治疗的理想之路。
以肺癌术后辅助化疗为例，经过了 40 年的临床研究，循证医学最终为术后辅助化疗提供了支持证据，但需要指出的是这种支持证据也是极有限的，目前的治疗仍存在较大的盲目性，如最近 10 年 12 个国际多中心共 7334 例研究结果显示非小细胞肺癌术后辅助化疗有助于提高患者的长期生存率，术后化疗患者 5 年无病生存辅助化疗组较对照组提高了 3 ～ 15 个百分点，所采用的基本上是以铂类为主的术后辅助治疗方案。这项研究是在缺乏药物基因组学研究的情况下进行的，人们不禁要问：难道只能有 3 %～ 15% 患者能够从术后辅助化疗中获益？这 7334 例肺癌中有多少是 " 铂类 " 耐药？就目前化疗疗效来讲其疗效仅为 20% ～ 40% ，这其中有超过半数的病例为铂类耐药或对铂类治疗不敏感者。这就意味着对于肺癌术后来讲起码存在二类人群，一是对铂类敏感的术后肺癌和对铂类化疗不敏感或耐药的术后肺癌病人，而目前对术后肺癌的辅助化疗均采用同一种方案。那么是否能根据患者的耐药情况作到针对每一位患者 " 量体裁衣 " 即：根据肿瘤生物学特征和药物 基因组 学改变进行有针对性的个体化治疗？
近年来的研究表明，细胞信号传导中相关因子的表达异常、肿瘤细胞 DNA 修复的异常及其它相关基因的表达异常与肺癌耐药的产生存在密切联系。随着肿瘤耐药机制研究的不断深入，目前认为耐药是多种基因参与及多种机制共同作用的结果，不同药物可能由不同的耐药机制引起。同一种药物的耐药可由几种耐药机制介导。因此应用药物基因组学基本原理和方法，针对患者制定出最适合于疾病特性的针对性治疗方案是提高治疗疗效的关键。其中以下几方面为目前研究的热点。
一、 DNA 修复异常与耐药
到目前为止，顺铂仍是治疗肺癌的基础用药，其作用机制除了顺铂与细胞 DNA 的碱基相互作用形成泡状链内铂- DNA 加合物，引起 DNA 复制障碍，抑制癌细胞的分裂外，泡状链内铂 2DNA 加合物能激活多条信号通路，如 ATR 、 p53 、 p73 、 MAPK 介导的信号通路，诱导细胞发生凋亡。肿瘤细胞 DNA 加合物的修复异常将削弱凋亡过程，产生对顺铂的耐药。
核苷酸切除修复 ( nucleotide excision repair ,NER) 是修复 DNA 损伤的一种重要的途径，其主要功能是识别和修复化疗产生的 DNA 加合物。 NERXPC-HHRAD23 、 XPA 、 RPA 、 TFIIH and XPC 、 XPB 、 XPD 、 ERCC-XPF 、 RFC 、 DNA 连接酶等一大组基因，其中错配切除修复蛋白 (excision repair cross complement-1,ERCC-1) 作为损伤碱基 5′-3′ 的切割酶，起着重要作用。
Ryu 等研究发现 ERCC1 第 118 位密码子的多态性可影响患者的生存率和疗效，基因型为 C/C 的患者中位生存期为 486 天，而基因型为 C/T 或 T/T 的患者中位生存期为 281 天，两者具有显著性差异，因此认为 ERCC1 第 118 位密码子 C/C 基因型可作为预测以顺铂为基础治疗的 NSCLC 患者疗效的指标。但 Lord 等研究发现， ERCC1 mRNA 表达水平低的患者其中位生存期高于 ERCC1 mRNA 表达水平高的患者。 Monzo 等研究了 56 例用健择 / 顺铂化疗的 NSCLC 病人，其反应率与 ERCC1 mRNA 水平呈负相关。
2006 年 ASCO 会议中 Soria 采用标准的免疫组化 ......
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