1. 经典化疗药物biomarker

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mTOR
RAP80协助BRCA1定位于DNA损伤部位
Rosell R, Perez-Roca L, Sanchez JJ, et al. PLoS One. 2009;4(5):e5133
常规化疗药物疗效预测分子靶向化疗
• 铂类：
– ERCC1，BRCA1
• 抗代谢药物
– 希罗达/5-Fu：DPD基因多态性，TS – 吉西他滨：RRM1
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ERCC1过表达可使停滞在G2/M 期细胞的损伤DNA得到迅速修复
British journal of cancer 2013j
Olaussen KA, Dunant A, Fouret P, et al. N Engl J Med. 2006 Sep 7;355(10):983-91.
2011年NCCN指南（NSCLC）
BRCA1在DNA损伤修复中的作用
DNA损伤
DNA损伤传感器进行探 测并发出损伤信号
BRCA1招募多个修 复蛋白形成复合体
定位到损伤部位进 行修复
BRCA1同时预测铂类和紫杉类的疗效
晚期食管鳞癌（n=144） Cis+5-fu Doc+5-fu
Gao Y, Zhu J, Zhang X, et al. PLoS One. 2013;8(1):e52589
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DPD: 二氢嘧啶脱氢酶
TS: 胸腺嘧啶核苷酸合成酶 TP:胸(腺嘧啶脱氧核)苷磷酸化酶
OPRT:乳清酸磷酸核糖基转移酶
பைடு நூலகம்
DPD与5-FU代谢
• DPD是5-Fu代谢的限速酶
•
在肝脏中80%的5-Fu被DPD代谢
灭活
– DPD酶活性↓：5-Fu分解代谢率
↓→5-Fu活性代谢产物↑→ 毒性
反应↑
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RAP80协助BRCA1定位于DNA损伤部位
• • RAP80 是BRCA1 复合物行使正常 的DNA 修复功能所必需的结构单元。 RAP80与聚集在DNA 损伤位点的 特定类型泛素结合，将BRCA1 靶 定到DNA 断裂位点，从而使得 BRCA1 复合物能够到达损伤位点， 在正常的DNA 损伤修复反应中起关 键作用。 另外，RAP80 还能特异性地与 BRAC1 一起在细胞周期的G2/M 检 控点处起作用
3 10
4 9 4 9
5.1 1.6
7.7 1.4 12.5 1.4
*Compared with DPYD wt/wt.
Schwab M, Zanger UM, Marx C, et al. J Clin Oncol. 2008 May 1;26(13):2131-8
TS基因多态与5-Fu疗效相关
3-5%的人群携带失活性突变基因 早期研究表明，大约25%的病人
在5-Fu治疗后出现3-4度毒性反应
的肿瘤患者携带杂合性DPYD2A 等位基因
DPD: 二氢嘧啶脱氢酶 TS: 胸腺嘧啶核苷酸合成酶 TP:胸(腺嘧啶脱氧核)苷磷酸化酶
OPRT:乳清酸磷酸核糖基转移酶
Association of DPYD Genotypes With Isolated Types of Toxicity
• 拓扑异构酶抑制剂
– CPT-11：UGT1A1基因多态性
• 植物类：
– 紫杉醇：微管蛋白
• 蒽环类：
– TOP2A
氟脲嘧啶类药物代谢途径
DPD: 二氢嘧啶脱氢酶
TS: 胸腺嘧啶核苷酸合成酶 TP:胸(腺嘧啶脱氧核)苷磷酸化酶
OPRT:乳清酸磷酸核糖基转移酶
胸腺嘧啶磷酸化酶(TP)
• Capecitabine作为5FU的前体药物，在胃 肠道的吸收过程中并 不会被DPD灭活； • 转变为5-二氢氟尿嘧 啶(5-DHFU) 进一步通过肿瘤中的 TP转化为5-FU，发挥 其细胞毒性作用
经典化疗药物生物标志物
Right people Right time
常规化疗药物疗效预测分子靶向化疗
• 铂类：
– ERCC1，BRCA1
• 抗代谢药物
– 希罗达/5-Fu：DPD基因多态性，TS – 吉西他滨：RRM1
• 拓扑异构酶抑制剂
– CPT-11：UGT1A1基因多态性
• 植物类：
– 紫杉醇：微管蛋白
Author
Cote et al.
n
89
Tumou r
CRC
CTX schedule
CPT-11 180 mg/m2 q2w +5-FU/LV
UGT1 A1
WT (6/7) (7/7) WT (6/7) (7/7)
n
42 50 8 41 47 9
Haematotoxicity grade 3/4
16 25 50 P = 0.06 10 40 71 P = 0.001
DNA损伤修复途径的靶点
铂类等主要靶点通过损伤DNA，阻止其复制及转录加速细胞凋亡
– – – – – – 形成铂一DNA加合物 通过DNA—Pt—DNA结构形成交联 破坏DNA的正常结构 阻碍DNA的模板作用 抑制DNA的复制和转录 使增殖迅速的细胞停滞在G2／M期
双氯氨铂-adducts
DNA修复机制是铂类耐药的主要因素
•5-FU的关键酶缺失; •5-FU代谢酶活性增加; •TS还原性叶酸底物的缺乏; •TS基因扩增; •TS基因过度表达或基因突变引起的TS活性或水平改变; •DNA损伤反应通路的变化
氟尿嘧啶类检测的基因-TS
dUMP FdUMP
TS
dTMP
TS的mRNA表达水平与5-FU/奥沙利铂治疗的疗效相关（p<0.001）
导致对伊立替康的毒性增加。

UGT1A1*6(G211A)：
此型的酶活性是野生型的49％ 。
UGT1A1的多态性-伊立替康的毒性增加
UGT1A1 status correlation with irinotecan-associated toxicity and treatment efficacy
• 铂类：
– ERCC1，BRCA1
• 抗代谢药物
– 希罗达/5-Fu：DPD基因多态性，TS – 吉西他滨：RRM1
• 拓扑异构酶抑制剂
– CPT-11：UGT1A1基因多态性
• 植物类：
– 紫杉醇：微管蛋白
• 蒽环类：
– TOP2A
伊立替康与UGT1A1
胆红素尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶基因（UGT1A1）
TS低表达的患者生存期显著长于TS高表达的患者
Association between genotypes and response to chemotherapy in the 80 patients
Graziano F, Ruzzo A, Loupakis F, et al. Br J Cancer. 2008 Sep 2;99(5):716-21
TS（胸腺嘧啶核苷酸合成酶）
dUMP（脱氧尿嘧啶核苷酸）
FdUMP FdUMP
TS
FdUMP
TS
FdUMP
FdUMP
5-FU的活性代谢产物FdUMP可与 dUMP竞争性结合TS，TS失活，抑制 DNA的合成，从而抑制肿瘤细胞的生 长和增殖
TS
TS
TS
dTMP（脱氧胸腺嘧啶核苷酸）
DNA合成，肿瘤生长
伊立替康为前体药物
•
• • •
在体内经过CES转化为活性代谢物SN-38， 其活性较伊立替康强100-1000倍
SN-38经肝脏 UGT1A灭活，生成无活性代 谢产物SN-38G 产葡糖醛酸糖苷酶菌能在肠道逆转该反应， 重新活化SN-38并引起剂量限制性毒性 最常见的变异为在启动子去TATA盒中插入 一个双核苷酸（TA），产生等位基因 UGT1A1＊28，它可使SN-38的葡萄糖醛 基化下降，从而引起体内活性SN-38的显 著升高，增加毒副作用发生和程度
van der Bol JM, et al. Clin Cancer Res 2010; 16(2):736-742.
UGT1A1*28与伊立替康副反应 --迟发性腹泻/中性粒细胞减少的相关性
伊立替康与UGT1A1

UGT1A1*27(C686A)或UGT1A1*28[(TA)7TAA]: 野生型：6个TA 使UGT1A1的转录活性下降了三分之二。
• 与5-Fu化疗疗效相关的基因多态存在于TS基因的5’区和3’UTR区。
•
TS基因起动子5’区的28bp序列重复多态(TS2R 和TS3R) 将影响基因的表达。
– 2R表现为TS基因低表达，3R表现为TS基因高表达。3’区－6bp表现出细胞内TS 基因低表达。 – 3R/3R的mRNA表达是2R/2R的3．6倍。 – 3R/3R的mRNA表达是2R/3R的2．1倍。 – 28％－56％的3R等位基因上存在G＞C的单核苷酸多态，2R/3G、3C/3G、3G/3G) mRNA高表达，2R/2R、2R/3C 、 3C/3C mRNA低表达
• 蒽环类：
– TOP2A
• The ERCC1 (excision repair cross-complementing 1) is a gene encoding a protein of the nucleotide excision repair (NER) complex, a group of proteins able to correct DNA damage induced by substances forming adducts, like platinum (Martin et al, 2008). • High levels of ERCC1 protein have been shown to be a positive prognostic factor in chemotherapy-naive radically resected NSCLC (Olaussen et al, 2006; Zheng et al, 2007; Simon et al, 2008).
No.
Toxicity (Overall ) Grade 3 to 4 Grade 0 to 2 Diarrhea Grade 3 to 4 Grade 0 to 2 Mucositis Grade 3 to 4 Grade 0 to 2 Leucopenia Grade 3 to 4 Grade 0 to 2 6 7 DPYD wt/*2A % 5.5 1.2 OR :4.67 ; 95% CI: 1.54 to 14.2, P=.010* OR:3.3 , 95% CI: 0.9 to 12.3 , P =NS* OR: 5.8 , 95% CI: 1.71 to 19.4 , P =.013* OR: 10.19 , 95% CI: 3.0 to 35.1 , P =.0021*
吉西他滨 与 RRM1
DNA合成的限速酶，具有催化核糖核酸还原为脱氧核糖核酸功能的酶
吉西他滨 与 RRM1
核糖核苷酸还原酶M1 （RRM1）
肿瘤组织中基因表达水平低的 患者，对吉西他滨药物敏感， 高表达患者表现耐药。
肿瘤组织中基因表达水平高的患者，生存效果更佳。
常规化疗药物疗效预测分子靶向化疗
BRCA1
位于染色体17q21的家族性乳腺癌易感基因
• BRCA1 参与
– DNA 修复
– mRNA 转录
– 细胞周期的调节
– 蛋白泛素化等
in two kinds of DNA repair mechanisms: NER and double-strand break repair (DSBR) (Martin et al, 2008).
Delayed diarrhoeag rade 3/4
16 27 25 P = 0.31 13 20 29 NS
Rouits et al.
75
CRC
CPT-11 85 mg/m2 q1w, 180 mg/m2 q2w +5-FU/LV
Marcuello et al.
95
CRC
CPT-11 + 5-FU/tomudex 80 mg/m2 q1w, 180 mg/m2 q2w, 350 mg/m2 q3w
IFL (CPT-11 : 125 mg/m2 d 1, 8, 15, and 22 every 6 weeks), reduced dose 100 mg/m2, IROX (CPT-11: 200 mg/m2 q3w), FOLFOX 5-FU/LV or 5-FU/LV + CPT-11 (CPT-11: 180 mg/m2 q2w)
• 核苷酸剪切修复(NER)：
• 在DNA大块损伤（顺 铂等重金属所致损伤） 的修复中起重要作用
DNA加合物与旁路调节
顺铂耐药
Siddik ZH. Oncogene. 2003 Oct 20;22(47):7265-79.
ERCC1
位于19号染色体的核苷酸剪切修复家族的重要成员
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与DNA修复酶缺乏互补基因 (XPF)形成异源二聚体 在DNA单链受损处的5 ’端进行 剪切而发挥功能 NER过程中起限速作用