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1、表观遗传学修饰在肿瘤诊断和治疗中的应用邱邱 林林 哈尔滨血液病肿瘤研究所哈尔滨血液病肿瘤研究所.遗传学在肿瘤诊断和治遗传学在肿瘤诊断和治疗中的应用疗中的应用RT-PCRRT-PCRFISHFISH伊马替尼伊马替尼Ph染色体n表观遗传学表观遗传学 在在不改变基因基因序列的基础上，通过基因的基础上，通过基因修饰及蛋白质与蛋白质、修饰及蛋白质与蛋白质、DNADNA和其他分子的和其他分子的相互作用而影响和调节基因的相互作用而影响和调节基因的表达表达和和功能功能，这种影响是可这种影响是可遗传的遗传的，也是，也是可逆的可逆的。主要包括：基因组印记、主要包括：基因组印记、DNADNA甲基化甲基化、组组蛋白修
2、饰蛋白修饰和和RNARNA干扰等。干扰等。表观遗传学表观遗传学DNA甲基化甲基化DNADNA甲基转移酶甲基转移酶正常人的甲基化状态正常人的甲基化状态GRNBK，APMIS 2007：115组蛋白乙酰化与去乙酰化组蛋白乙酰化与去乙酰化Kim，Epigenetic 2006:1异常的表观遗传修饰会导致异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生肿瘤发生Vaissiere Mutation Research 659(2008)调控基因表达调控基因表达表观遗传学修饰表观遗传学修饰异常的表观遗传修饰会导致肿瘤异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生发生 抑癌基因抑癌基因沉默沉默原癌基因原癌基因活化活化DNA甲基化甲基化组蛋
3、白修饰组蛋白修饰异常的表观遗传修饰会导致肿异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生瘤发生Galm,blood Review 2006:20Galm,blood Review 2006:20异常的表观遗传修饰会导致肿瘤异常的表观遗传修饰会导致肿瘤发生发生Vaissiere Mutation Research 2008:659 肿瘤细胞中常见异常甲基化导肿瘤细胞中常见异常甲基化导致基因沉默致基因沉默 Pathway Pathway GenesGenes细胞周期细胞周期Rb,p14,p15,p16,p73Rb,p14,p15,p16,p73细胞侵润和黏附细胞侵润和黏附E-cadherin,APC,TIMP-
4、3,VHLE-cadherin,APC,TIMP-3,VHL凋亡调节凋亡调节DAP kinase 1,caspase 8,TMS-1DAP kinase 1,caspase 8,TMS-1DNA DNA 损伤修复损伤修复O O6 6MGMT,hMLH1,BRCA1,GSTMGMT,hMLH1,BRCA1,GST 生长因子生长因子RAR2,CRBP1,SOCS-1,SOCS-3,RAR2,CRBP1,SOCS-1,SOCS-3,ERERGalm,blood Review 2005Galm,blood Review 2005DNA的甲基化的检测的甲基化的检测1.1.1.1.甲基化芯片甲基化芯片2.
5、2.2.2.甲基化特异甲基化特异性性PCRPCR3.3.3.3.亚硫酸氢盐亚硫酸氢盐序列分析序列分析4.限制性酶切扫描技术表观遗传学与癌症的进展表观遗传学与癌症的进展正常上皮细胞正常上皮细胞发育异常发育异常原位癌原位癌转移癌转移癌癌症癌症全基因组甲基化水平CpG岛甲基化水平组蛋白修饰失平衡肿瘤中异常的表观遗传学改变肿瘤中异常的表观遗传学改变表表表表观遗传观遗传观遗传观遗传学改学改学改学改变变变变CpGCpGCpGCpG岛高甲基化岛高甲基化岛高甲基化岛高甲基化 基因组低甲基化基因组低甲基化基因组低甲基化基因组低甲基化 miRNAsmiRNAsmiRNAsmiRNAs高甲基化高甲基化高甲基化高甲基
6、化 组蛋白修饰异常组蛋白修饰异常组蛋白修饰异常组蛋白修饰异常结肠癌结肠癌结肠癌结肠癌 +乳腺癌乳腺癌乳腺癌乳腺癌 +肺癌肺癌肺癌肺癌 +神经胶质瘤神经胶质瘤神经胶质瘤神经胶质瘤 +白血病白血病白血病白血病 +淋巴瘤淋巴瘤淋巴瘤淋巴瘤 +膀胱癌膀胱癌膀胱癌膀胱癌 +肾癌肾癌肾癌肾癌 +前列腺癌前列腺癌前列腺癌前列腺癌 +食管癌食管癌食管癌食管癌 +胃癌胃癌胃癌胃癌 +肝癌肝癌肝癌肝癌 +肿瘤类型肿瘤类型GRNBK，APMIS 2007：115早期诊断早期诊断检测血清或组织液中CpG岛的超甲基化例：尿液中GSTP1的甲基化可用于前列腺癌的诊断治疗治疗通过去甲基化或去乙酰化转移酶抑制剂，间挨计划Cp
7、G岛超甲基化可作为化疗、激素治疗和靶向治疗疗效评价的标准例：MGMT甲基化变化可作为神经胶质瘤患者替莫唑胺治疗效果的评价标准预后预后CpG岛超甲基化可作为化疗、激素治疗和靶向治疗疗效评价的标准例：MGMT甲基化变化可作为神经胶质瘤患者替莫唑胺治疗效果的评价标准肿瘤肿瘤肿瘤肿瘤表观遗传学修饰在肿瘤诊断和治表观遗传学修饰在肿瘤诊断和治疗中的应用疗中的应用Esteller,N Engl J Med 2008:358Esteller,N Engl J Med 2008:358甲基化检测的优点甲基化检测的优点n n取材方便：尿沉淀，血浆，痰，血液，等n n检测的是DNA，稳定不易降解。n n正常组织与肿
8、瘤组织的甲基化有质区别，而非量的区别，检测具有高度的特异性和敏感性n n抑癌基因的甲基化早于肿瘤的发生，适合早期诊断。DNA甲基化与肿瘤诊断及预后甲基化与肿瘤诊断及预后肿瘤类型肿瘤类型诊诊断断标标志志(诊诊断率断率)预后预后标标志志AMLAMLp15p15INK4B INK4B(70%)(70%)、SOCS1 SOCS1(50%)(50%)p15p15INK4BINK4B、CDH1CDH1MDSMDSp15INK4B(50%)p15INK4B(50%)p15p15INK4BINK4B、CDH1CDH1、HIC1HIC1非何杰金氏淋巴瘤非何杰金氏淋巴瘤非何杰金氏淋巴瘤非何杰金氏淋巴瘤DAPK D
9、APK(80%)(80%)、SHP1 SHP1(100%)100%)、DBC1 DBC1(100%)100%)LMNA LMNA、MGMT MGMT何杰金氏淋巴瘤何杰金氏淋巴瘤何杰金氏淋巴瘤何杰金氏淋巴瘤SYKSYK、BOB.1/ORFBOB.1/ORF头颈癌头颈癌头颈癌头颈癌LHX6(60%)LHX6(60%)、RASSF1ARASSF1A(80%)(80%)、DAPK(70%)DAPK(70%)、RAR RAR(70%)(70%)RPRMRPRM、MGMTMGMT、MINT31MINT31食管癌食管癌食管癌食管癌APCAPC(90%)(90%)、TIMP3(50%)TIMP3(50%)AP
10、CAPC、TIMP3TIMP3胃癌胃癌胃癌胃癌CDH1(50%)CDH1(50%)CDH1CDH1大肠癌大肠癌大肠癌大肠癌SSTSST(80%)(80%)p16p16INK4AINK4A和和和和p14p14ARFARF肝癌肝癌肝癌肝癌p16p16INK4AINK4A(50%)(50%)、RASSF1ARASSF1A(80%)(80%)乳腺癌乳腺癌乳腺癌乳腺癌CDH1(70%)CDH1(70%)、RASSF1ARASSF1A(80%)(80%)CDH1CDH1非小细胞肺癌非小细胞肺癌非小细胞肺癌非小细胞肺癌PCDH20(50%)PCDH20(50%)FHITFHIT、PCDH20PCDH20、T
11、SLC1/IGSF4TSLC1/IGSF4膀胱癌膀胱癌膀胱癌膀胱癌RUNX3 RUNX3(70%)(70%)CDH1CDH1、FHIT FHIT、TIMP3TIMP3前列腺癌前列腺癌前列腺癌前列腺癌GSTP1GSTP1(70%)(70%)、APCAPC(70%)(70%)、PTGS2PTGS2(70%)(70%)GSTP1GSTP1、APCAPCGRNBK，APMIS 2007：115检测血浆和血清中检测血浆和血清中DNA甲基化标志物甲基化标志物检测血浆和血清中DNA甲基化标志物疾病疾病疾病疾病 DNADNA来源来源来源来源 标志标志标志标志敏感度敏感度敏感度敏感度 特异性特异性特异性特异性膀
12、胱癌膀胱癌膀胱癌膀胱癌血浆血浆CDKN2A(ARF)CDKN2A(ARF)13/15(87%)13/15(87%)N/AN/A血清血清CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)12/14(86%)12/14(86%)31/31(100%)31/31(100%)乳腺癌乳腺癌乳腺癌乳腺癌血浆血浆CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)5/35(14%)5/35(14%)N/AN/A血浆血浆CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)6/43(14%)6/43(14%)N/AN/A结肠癌结肠癌结肠癌结肠癌血清血清CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)14/
13、20(70%)14/20(70%)44/44(100%)44/44(100%)血浆血浆CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)21/58(36%)21/58(36%)N/AN/A胃癌胃癌胃癌胃癌血清血清CDH1CDH1、CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)、GSTP1GSTP1、CDKN2B(INK4B)CDKN2B(INK4B)、DAPK1DAPK145/54(83%)45/54(83%)30/30(100%)30/30(100%)肝癌肝癌肝癌肝癌血浆血浆/血清血清CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)、CDKN2B(INK4B)CDKN2B(INK
14、4B)17/23(74%)17/23(74%)35/35(100%)35/35(100%)肺癌肺癌肺癌肺癌血清血清(NSCLC)(NSCLC)血浆血浆CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)、GSTP1 GSTP1、DAPK1DAPK1、MGMT MGMT CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)11/15(73%)11/15(73%)64/73(88%)64/73(88%)N/AN/AN/AN/A前列腺癌前列腺癌前列腺癌前列腺癌血浆血浆/血清血清GSTP1GSTP112/16(75%)12/16(75%)22/22(100%)22/22(100%)Laird,Natu
15、re Review Cancer 2003Laird,Nature Review Cancer 2003检测不同部位中检测不同部位中DNA甲基化标志物甲基化标志物疾病疾病疾病疾病 DNADNA来源来源来源来源 标志标志标志标志敏感度敏感度敏感度敏感度 特异性特异性特异性特异性膀胱癌膀胱癌膀胱癌膀胱癌尿沉渣尿沉渣CDH1(E-Cadherin)CDH1(E-Cadherin)、DAPK1DAPK1、CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)、RARB(RAR-RARB(RAR-)20/22(91%)20/22(91%)13/17(76%)13/17(76%)乳腺癌乳腺癌乳腺癌乳腺癌乳腺
16、导管内液乳腺导管内液脱落细胞脱落细胞CCND2(CyclinD2)CCND2(CyclinD2)、RARB(RAR-RARB(RAR-)、TWISTTWIST17/19(89%)17/19(89%)40/45(89%)40/45(89%)头颈癌头颈癌头颈癌头颈癌唾液唾液CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)、GSTP1GSTP1、MGMTMGMT11/17(65%)11/17(65%)30/30(100%)30/30(100%)肺癌肺癌肺癌肺癌痰痰CDKN2A(INK4A)CDKN2A(INK4A)、MGMTMGMT10/10(100%)10/10(100%)N/AN/A前列腺癌
17、前列腺癌前列腺癌前列腺癌血沉棕黄层血沉棕黄层GSTP1GSTP15/16(31%)5/16(31%)26/26(100%)26/26(100%)活检冲洗液脱活检冲洗液脱落细胞落细胞GSTP1GSTP121/63(33%)21/63(33%)30/31(97%)30/31(97%)Laird,Nature Review Cancer 2003Laird,Nature Review Cancer 2003DNA甲基化与肿瘤诊断及预后甲基化与肿瘤诊断及预后Mund,Epigenetic 2006:1Mund,Epigenetic 2006:1国内研究进展国内研究进展 解放军总医院于力教授研究团队1.
18、应用限制性酶切扫描技术（RLGS）技术筛 选出白血病细胞中高甲基化状态的基因，如ID4基因登，用于急性白血病诊断、疗效观察、预后判断、微小残留病检测等的有力手段。已开发ZO-1基因启动子区DNA甲基化检测试剂盒2.2.应用筛选出的高甲基化状态的基因如ID4基因，筛选靶向治疗药物表观遗传学治疗在肿瘤治疗中应用表观遗传学治疗在肿瘤治疗中应用Vaissiere Mutation Research 2008:659n n去甲基化药物可以逆转抑癌基因去甲基化药物可以逆转抑癌基因去甲基化药物可以逆转抑癌基因去甲基化药物可以逆转抑癌基因CpGCpGCpGCpG岛甲基化，岛甲基化，岛甲基化，岛甲基化，恢复抑癌
19、基因的功能。恢复抑癌基因的功能。恢复抑癌基因的功能。恢复抑癌基因的功能。n n去甲基化药物高度特异性的作用于甲基化的胞嘧去甲基化药物高度特异性的作用于甲基化的胞嘧去甲基化药物高度特异性的作用于甲基化的胞嘧去甲基化药物高度特异性的作用于甲基化的胞嘧啶，并不引起正常细胞中基因表达的实质性改变。啶，并不引起正常细胞中基因表达的实质性改变。啶，并不引起正常细胞中基因表达的实质性改变。啶，并不引起正常细胞中基因表达的实质性改变。n n在动物模型中都可以观察到去甲基化药物可以阻在动物模型中都可以观察到去甲基化药物可以阻在动物模型中都可以观察到去甲基化药物可以阻在动物模型中都可以观察到去甲基化药物可以阻止或
20、逆转肿瘤的发生。止或逆转肿瘤的发生。止或逆转肿瘤的发生。止或逆转肿瘤的发生。n n常用的去甲基化抑制剂有地西他滨和常用的去甲基化抑制剂有地西他滨和常用的去甲基化抑制剂有地西他滨和常用的去甲基化抑制剂有地西他滨和5 5 5 5氮杂胞苷氮杂胞苷氮杂胞苷氮杂胞苷已获已获已获已获FDAFDAFDAFDA批准用于批准用于批准用于批准用于MDSMDSMDSMDS治疗。治疗。治疗。治疗。DNADNA甲基化在肿瘤治疗中应用甲基化在肿瘤治疗中应用表观遗传学药物在临床中的应用表观遗传学药物在临床中的应用药物药物药物药物治疗范围治疗范围治疗范围治疗范围甲基转移酶抑制剂甲基转移酶抑制剂甲基转移酶抑制剂甲基转移酶抑制剂
21、5-5-氮杂胞甙（已获氮杂胞甙（已获FDAFDA批准）批准）MDSMDS，AMLAML，CMLCML地西他滨地西他滨（已获（已获FDAFDA批准）批准）AMLAML，CMLCML，MDSMDSMG98MG98肾细胞癌肾细胞癌RG108RG108结肠癌细胞株结肠癌细胞株普鲁卡因胺普鲁卡因胺结肠癌细胞株结肠癌细胞株HDACHDAC抑制剂抑制剂抑制剂抑制剂SAHASAHA（已获（已获FDAFDA批准）批准）皮肤皮肤T T细胞淋巴瘤，多种实体瘤细胞淋巴瘤，多种实体瘤PXD101PXD101多种实体瘤多种实体瘤LBH589LBH589皮肤皮肤T T细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤缩酚酸肽缩酚酸肽多种肿瘤细胞株，多种
22、肿瘤细胞株，MDSMDS，AMLAML丁酸苯酯丁酸苯酯MDSMDS丙戊酸丙戊酸成神经瘤细胞成神经瘤细胞MS-275MS-275前列腺癌细胞株，多种实体瘤，淋巴恶性肿瘤前列腺癌细胞株，多种实体瘤，淋巴恶性肿瘤CI-994CI-994多种实体瘤多种实体瘤5-5-氮杂胞甙治疗氮杂胞甙治疗MDS的临床试验的临床试验作者作者作者作者GALGB GALGB 92219221FabreFabreFenauxFenauxLyonLyon给药剂量给药剂量给药剂量给药剂量75 mg/m75 mg/m2 2/day/day75 mg/m75 mg/m2 2/day/day75 mg/m75 mg/m2 2/day/
23、dayAZA 5-2-2(75 mg/m/day5 days,AZA 5-2-2(75 mg/m/day5 days,AZA 5-2-5(50 mg/m/day5 days,AZA 5-2-5(50 mg/m/day5 days,AZA 5(75 mg/m/day 5 days)AZA 5(75 mg/m/day 5 days)临床试验临床试验临床试验临床试验IIIIIIIIIIIIIIIIIIII II病例数病例数病例数病例数n=99n=99n=61n=61n=179n=179n=139n=139疗效疗效疗效疗效10%CR10%CR，1%PR1%PR，36%HI 36%HI，ORR 47%O
24、RR 47%16%CR16%CR，25%PR25%PR，21%21%HI HI，ORR 62%ORR 62%28.5%CR+PR 28.5%CR+PR AZA 5-2-2AZA 5-2-2：44%44%HI HI AZA 5-2-5AZA 5-2-5：52%HI 52%HI AZA 5AZA 5：57%HI 57%HI 毒副作用毒副作用毒副作用毒副作用 骨髓抑制，恶心，骨髓抑制，恶心，呕吐呕吐骨髓抑制，局部骨髓抑制，局部反应，反应，1-21-2级胃肠级胃肠不适不适恶心，呕吐，骨恶心，呕吐，骨髓抑制，局部反髓抑制，局部反应，腹泻，疲劳应，腹泻，疲劳骨髓抑制骨髓抑制Kuendgen,Ann Hem
25、aol 2008Kuendgen,Ann Hemaol 2008HDACi治疗治疗MDS及及AML的临床试验的临床试验作者作者作者作者OdenikeOdenikeByrdByrdGiles Giles GarciaGarciaGojoGojo抑制剂抑制剂抑制剂抑制剂缩酚酸肽缩酚酸肽缩酚酸肽缩酚酸肽LBH589LBH589SAHASAHAMS-275MS-275临床试验临床试验临床试验临床试验II III II II II I给药剂量给药剂量给药剂量给药剂量i.v.,18mg/mi.v.,18mg/m2 2/day/dayi.v.,13 mg/kg/mi.v.,13 mg/kg/m2 2i.v.
26、,4.8-14mg/mi.v.,4.8-14mg/m2 2Oral,100-300 mgOral,100-300 mgOral,4-10mg/mOral,4-10mg/m2 2患者人数及患者人数及患者人数及患者人数及临床诊断临床诊断临床诊断临床诊断AML(n=18)AML(n=18)AML(n=10)AML(n=10)AML(n=13),AML(n=13),MDS(n=1)MDS(n=1)AML(n=31),AML(n=31),MDS(n=3),MDS(n=3),CML(n=1)CML(n=1)AML(n=38)AML(n=38)疗效疗效疗效疗效2 2例骨髓原始例骨髓原始细胞清除细胞清除骨髓和
27、外周血骨髓和外周血中原始细胞短中原始细胞短暂下降暂下降8 8例外周血中例外周血中原始细胞短暂原始细胞短暂下降下降1 1例例CRCR，2 2例例CRpCRp，1 1例例PRPR，5 5例完全骨例完全骨髓缓解髓缓解7 7例血液学改例血液学改善，骨髓和外善，骨髓和外周血中原始细周血中原始细胞短暂下降胞短暂下降毒副作用毒副作用毒副作用毒副作用 恶心，呕吐，恶心，呕吐，疲劳疲劳恶心，呕吐，恶心，呕吐，疲劳，腹泻，疲劳，腹泻，肿瘤溶解综合肿瘤溶解综合征征QTQT延长，恶延长，恶心，呕吐，低心，呕吐，低血钾血钾恶心，呕吐，恶心，呕吐，腹泻，中性粒腹泻，中性粒细胞减少，盲细胞减少，盲肠炎，疲劳肠炎，疲劳中枢神
28、经系统中枢神经系统毒性，感染，毒性，感染，疲劳，恶心，疲劳，恶心，呕吐呕吐Kuendgen,Ann Hemaol 2008Kuendgen,Ann Hemaol 2008DNMT抑制剂与抑制剂与HDACi联合使用联合使用的临床试验的临床试验作者作者作者作者GarciaGarciaSorianoSorianoMaslakMaslakBlumBlumGoreGore给药剂量给药剂量给药剂量给药剂量DAC 15 mg/mDAC 15 mg/m2 2+VPA oral 20,+VPA oral 20,35,35,50 mg/kg50 mg/kgAZA 75 mg/mAZA 75 mg/m2 2+VPA
29、 Oral 50,+VPA Oral 50,62.5,75 mg/kg 62.5,75 mg/kg+ATRA+ATRA AZA 75 mg/mAZA 75 mg/m2 2+PB 200 mg/kg+PB 200 mg/kgDAC 20 mg/mDAC 20 mg/m2 2+VPA+VPA15,20,25 mg/kg15,20,25 mg/kgAZA 25,50 AZA 25,50 75mg/m75mg/m2 2 daysdays+PB 375 mg/kg/day+PB 375 mg/kg/day 病例数病例数病例数病例数AML(n=48)AML(n=48)MDS(n=6)MDS(n=6)AML
30、(n=49)AML(n=49)MDS(n=4)MDS(n=4)AML(n=8)AML(n=8)MDS(n=2)MDS(n=2)AML(n=11)AML(n=11)AML(n=18)AML(n=18)MDS(n=13)MDS(n=13)CMML(n=1)CMML(n=1)疗效疗效疗效疗效CR(19%)CR(19%)CRp(3%)CRp(3%)CR(22%)CR(22%)CRp(5%)CRp(5%)骨髓缓解骨髓缓解(13%)(13%)PR(30%)PR(30%)CR(18%)CR(18%)CRi(18%)CRi(18%)PR(18%)PR(18%)CR(14%)CR(14%)PR(3%)PR(3%
31、)HI(21%)HI(21%)毒副作用毒副作用毒副作用毒副作用 中枢神经系统中枢神经系统毒性毒性中枢神经系统中枢神经系统毒性毒性中枢神经系统中枢神经系统毒性，发热，毒性，发热，恶心，疲劳恶心，疲劳中枢神经系统中枢神经系统毒性，骨髓抑毒性，骨髓抑制，感染，髓制，感染，髓样分化综合征样分化综合征中枢神经系统中枢神经系统毒毒性，轻度恶心，性，轻度恶心，输注不良反应，输注不良反应，虚弱，骨髓抑制虚弱，骨髓抑制Kuendgen,Ann Hemaol 2008Kuendgen,Ann Hemaol 2008Hellebrekers,Biochimica et biophysic Acta 2006Hellebrekers,Biochimica et biophysic Acta 2006转录沉默基因启动子基因启动子区域甲基化区域甲基化DNMTAZADACRNA干扰干扰HDACVPA SAHA Depsipeptide MS-275组蛋白组蛋白甲基化甲基化组蛋白组蛋白 去乙酰化去乙酰化表观遗传学治疗策略表观遗传学治疗策略Jost,Epigenetics 2007:2Jost,Epigenetics 2007:2