遗传变异与肿瘤防治.ppt

1、1,基因组遗传变异与肿瘤防治,中国医学科学院 肿瘤医院分子肿瘤学国家重点实验室病因及癌变研究室,2,大多数复杂性疾病是由环境因素直接作用或通过表遗传修饰引起遗传因素通过直接作用或与环境及表遗传因素交互作用承担重要角色,常见复杂性疾病的病因学,复杂性疾 病,遗传因素,表遗传因 素,环境因素,基因组研究及其结果在疾病防治中的应用,3,基 因,遗传变异,功能分析,遗传结构检测,致病机制,治疗靶点,生物标志,早期诊断,个体化医疗和预防,预后,预防,优化治疗,4,目前对恶性肿瘤发生的病因学认识,5,遗传因素,环境因素,5,肿瘤病因学研究的关键问题,化学因素 生物因素 物理因素,哪些遗传因素？哪些与环境危

2、险因素交互作用？,只有全面阐明肿瘤病因，才能有效推动肿瘤的个体化防治,6,疾病状态,Genetic risk factors,Genetic protective factors,Environmental risk factors,发病年龄,严重程度,临床症状,可被检测,难以检测,Environmental protective factors,序列变异(0.08%) 单核苷酸多态(SNP, 群体中频率1%的突变)结构变异(0.12%)21,000 bp: 插入/缺失,倒位,微卫星,重复,串联重复等1 kb超微观: 拷贝数变异,节段重复,微缺失,微易位等微观次染色体:染色体丢失,染色体插入,

3、染色体易位整个染色体全基因组:染色体之间易位,异倍体,等,人类个体之间的遗传变异,8,8,影响基因的转录影响基因产物蛋白的功能影响mRNA剪切和/或稳定性影响microRNA结合和/或mRNA翻译,SNP对基因功能的影响,9,9,全基因组关联研究 (GWAS),用高通量方法(如生物芯片)筛查大样本量病例和对照的遗传标志(如SNP和CNP)比较病例与对照之间遗传标志(SNP或CNP) 频率的差异对有显著差异(P10-7)的遗传标志进行大样本量的独立验证进行精细定位和功能研究,Welter et al. NAR 2014,2005-1013年发表的GWAS、性状以及SNP-性状关联的数量,Numb

4、er of Studies/Traits,10,Number of SNP-Trait Association,11,NHGRI GWA Catalogwww.genome.gov/GWAStudieswww.ebi.ac.uk/fgpt/gwas/,Published Genome-Wide Associations through 12/2013Published GWA at p5X10-8 for 17 trait categories,近20年本实验室在肿瘤遗传学领域研究产出情况,12,200620072008200920102011201220132014,（http:/ Gene

5、t 2011, 2012, 2013, 2014胰腺癌：Nat Genet 2012喉癌：Nat Genet 2014 胃癌：Nat Genet 2011淋巴瘤：Nat Genet 2013肺癌：Nat Genet 2011, 2012女性肺癌：Nat Genet 2012肝癌：Nat Genet 2010, 2012子宫颈癌：Nat Genet 2013,13,Impact factor: 35.209 (2013),14,14,发现14个染色体区域，16个易感基因或位点,我国食管鳞状细胞癌的GWAS结果,Wu et al, Nat Genet 2011; 2012; 2014,全基因组筛查

6、2013病例 / 2044对照,多中心验证8092病例 / 8620对照,3个GWAS联合分析5346病例 / 5788对照2个中心验证9654病例 / 10058对照,15,易感基因携带者不吸烟不饮酒可有效预防食管癌,变异基因型 + 吸烟 风险高2.5倍,变异基因型 + 饮酒 风险高3.3倍,遗传变异与吸烟/饮酒交互作用增加食管癌风险,Wu et al, Nat Genet 2011; 2012,饮酒和吸烟是上呼吸消化道肿瘤最重要的危险因素,16,三个中国人群食管鳞癌GWAS的联合分析,Beijing scan: Wu et al, Nat Genet 2011Henan scan: Wan

7、g et al, Nat Genet 2010NCI scan: Abnet et al, Nat Genet 2010,联合分析又发现两个新的食管癌易感位点,5q31.2: rs7447927 is a synonymous SNP in TEME173, encoding transmembrane protein 173.17P13.1: rs1642764 is an intronic SNP located in ATP1B2, encoding ATPase, Na+/K+ transporting, b2 polypeptide, which was just telomeric

8、 to P53 gene.,发现太行山高发区人群食管癌易感性与HLA 关联,2014;46:1001-1006,结果提示高发区人群的食管癌可能与某种感染相关,20,易感基因加吸烟和饮酒等危险因素构建的模型可鉴别70.7%食管癌患者,4个预测模型的ROC曲线图,运用遗传易感标志和环境因素建立食管癌高危人群的风险预测模型,Chang et al, Carcinogenesis 2013,21,肿瘤患者的预后(生存期)存在巨大个体差异。临床常用的年龄、性别、肿瘤分期和淋巴结转移等指标不能完全解释肿瘤患者的预后差异，阻碍了精确治疗。,21,基因遗传变异与食管鳞癌预后关联的研究,发现影响预后的分子标志，

9、对个体化治疗，提高患者生存率极为需要,22,22,研究对象：长达5年以上随访的3293例食管癌患者研究方法：全基因组筛查，二个研究中心相互验证,18q22SLC39A6,揭示SLC39A6遗传变异与食管癌患者生存期相关,23,23,该遗传变异破坏了转录抑制因子与SLC39A6基因结合，使其表达增高。 SLC39A6在食管癌中高表达，加速癌细胞增殖和侵袭，导致患者预后不良。,Wu et al., Nat Genet 2013;45:632-638,24,24,国际同行对SLC39A6与食管癌预后研究结果的评论,影响因子: 10.143,25,25,研究对象：II/III食管癌，根治性切除术后预防

10、性放射治疗研究方法：全基因组筛查，独立样本验证，阐明其功能,发现KIT基因遗传变异与食管癌放疗敏感性及预后相关,26,rs11722325AC变异与食管癌术后放疗生存的关系,rs11722325变异与食管癌生存相关的分层分析,寻找相关的基因和功能位点,r2 = 0.77,KIT基因,rs6554199GT变异位于KIT基因上游1.6 kb，可能是KIT基因调控区,rs6554199,rs11722375,rs6554198,r2 = 1.00,rs6554199GT变异与食管癌术后放疗生存的关系,P=0.0022,P=0.0017,P=3.6 x 10-5,HR=1.45, 95% CI=1.

11、191.78,HR=1.72, 95% CI=1.212.44,HR=1.50, 95% CI=1.271.78,rs6554198A/G等位基因与核蛋白的相互作用,A等位基因和G等位基因序列与核蛋白的结合模式和能力无显著差异,Probe,Band 1,Band 1,rs6554199G/T等位基因与核蛋白的相互作用,A等位基因和G等位基因序列与核蛋白的结合模式有显著差异,Band 1,Band 2,Probe,与rs6554199位点结合的核蛋白质谱分析结果,100,70,55,40,35,25,10,kDa,NPM: Nucleophosmin,Marker,G-allele,T-alle

12、le,rs6554199G,5-ACAGAGACCTTTGGTATTTCAGTTC-3,Supper shift band,Probe,Band 1,NPM抗体抑制核蛋白与rs6554199G序列结合,该结果与质谱分析结果一致，证明与rs6554199G序列结合的核蛋白是NPM，尤其是磷酸化NPM (p-NPM),rs6554199G或T驱动的报告基因活性差异,KIT基因型,P0.001,P0.01,食管癌及癌旁中KIT基因表达差异及其与基因型的关系,P0.001,KIT基因型,KIT表达影响细胞对放疗敏感性,0.01,0.10,1.00,0,2,4,6,8,Survival Fraction

13、,Control,siKIT,0,2,4,6,8,Control,KIT overexpressed,0.01,0.10,1.00,Survival Fraction,Dose (Gy),Dose (Gy),KYSE-180,KYSE-510,KYSE-450,KYSE-180,KYSE-510,H2AX,ACTIN,KIT,24 h,12 h,6 h,2 h,0 h,pEZ vector,pEZ-KIT,pEZ vector,pEZ vector,pEZ vector,pEZ-KIT,pEZ-KIT,pEZ-KIT,pEZ-KIT,pEZ vector,Time post IR (4 Gy)

14、,0,0.3,0.6,0.9,H2AX/ACTIN,0 h,2 h,6 h,12 h,24 h,Time post IR (4 Gy),pEZ-vector,pEZ-KIT,KYSE-510,过表达KIT的食管癌细胞放射诱导的DNA损伤显著增加,pEZ vector,pEZ vector,pEZ vector,pEZ vector,过表达KIT的食管癌细胞放射诱导的DNA损伤显著增加,KYSE-510,过表达KIT的食管癌细胞放射诱导的DNA损伤显著增加,40,结论和需要的进一步工作,通过全基因组关联研究(GWAS)发现多个食管癌易感基因并揭示遗传变异与饮酒交互作用，是食管癌的重要病因。 揭示

15、SLC39A6与食管癌的预后相关，可能是食管癌预后的生物标志以及治疗靶点发现KIT基因可能与食管癌放射治疗疗效相关，KIT高表达的食管癌对放射敏感性高，疗效好需要进一步研究这些遗传标志物对人群食管癌筛查以及临床预后预测的价值,41,致 谢,吴 晨 教 授谭 文 教 授于典科 副教授常 江 博 士翟 侃 博 士李 栋 博 士卫丽绚 博士生郑 健 博士生黄旭东 博士生杜忠礼 博士生 詹启敏 教 授刘芝华 教 授,主要合作伙伴,医科院肿瘤医院,国家“863计划”和“973计划”项目资助,北京大学医学部 柯 杨 教授中山大学肿瘤中心 曾益新 教授 南京医科大学 沈洪兵 教授华中科技大学 邬堂春 教授军事医学科学院 周钢桥 教授华中科技大学 缪小平 教授苏州大学医学院 周翊峰 教授北京化工大学生科院 杨 明 教授哈佛公共卫生学院 P. Kraft 教授美国国家癌症研究所 P. Taylor 教授美国国家癌症研究所 S. Chanok 教授,