基因组医学
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Richard Hamermesh, Professor at the Harvard Business School
未来每人都将拥有自己解码的基因组
1000美圆, 10天
Human Genome Sequence
~$1,000,000,000
Current Cost
~$1,000
“The $1000 Genome”
美国哈佛已将遗传基因诊断列入病人电子病历
全球遗传与基因组医学检测市场状况
基因产业被普遍认为是当今世界经济中最具先导性和战略性 的产业，它就如当年的文艺复兴，正推动着医学领域里的一 场革命，为生物医药产业的发展带来了新的机遇！ 全球遗传与基因诊断／基因组医学检测年收入 ： 1996年 3.6亿美元，占2％诊断市场； 2000年 9.4亿美元； 2005年 27.0亿美元; 2009年 36.5亿美元，占10％诊断市场； 2010年 47.65亿美元，年增长率11％； 预期 2015年 80.85亿美元
Courtesy from Eric Green, Director, NHGRI
Genomic Accomplishments Across Domains
Understanding the Structure of Genomes Understanding the Biology of Genomes Understanding the Biology of Disease Advancing the Science of Medicine Improving the Effectiveness of Healthcare
– 有关虐待少年儿童的法律纠纷 – 招生选材
• 产业:
– 员工招聘 – 制药: 药理药物遗传学, 药理药物基因组学的药物反应测试; 营养基 因组学, 特殊食品, 健康产品
常见问题 • 如何判定是否该推广采纳某项 基因检测项目?
– 科学性：致病基因或易感基因已经确定 – 伦理：检测结果有助与疾病的治疗或预防；检 测的得益要大大超过风险 – 时间性 – 经济效益 – 执行者：有效资质
PROLIFERATION Ki-67 STK15 Survivin Cyclin B1 MYBL2 INVASION Stromolysin 3 Cathepsin L2
Best RT-PCR performance and most robust predictors
(Paik et al, SABCS 2003)
• 医院/诊所/体检中心/个人:
– 具家族疾病/肿瘤史的病人或亲属 – 具某些临床症状但尚未能确诊的病人 – 产前诊断 – 新生儿筛查 – 因亲子或法律纠纷须作身份鉴定者 – 目前身体表面健康但有意了解其疾病或癌症的遗传风险因子 的人士 – 目前身体健康但有意寻求健康咨询(营养或生活方式)的人士
• 学校/少年儿童机构:
Courtesy from Eric Green, Director, NHGRI
遗传因素和环境因素在疾病中的作用
健康 / 疾病 = 基因 + 环境因素
单基因疾病 多因子疾病 外伤
致病基因
易感基因
环境
基因
血友病 大肠癌 老年痴呆 中风 心血管疾病 侏儒 乳腺癌 糖尿病 皮肤癌 哮喘 肺癌 交通意外
基因检测：BRCA1突变阳性
-> 患病风险 87％！ 应对健康管理：预防性乳腺切除 -> 患病风险 <5％！
概述与前景
国际人类基因组计划
• 国际人类基因组计划自1990年10月1日 开始, 于2003春公布框架图, 2004秋完成 图. • 人体有约 2-2.5万个基因. • 所有疾病(外伤除外)都是由于一个或多 个基因的功能异常所致: -> 分子医学 -> 基因组医学产业
Harvard Business School Case N9-812-004 Gene sequencing: staking a position in an expanding industry
Is Gene Sequencing Analog to Computer?
1946: ENIAC 1 Computer
国际认证的基因检测实验室和可基因检测的疾病
可以进行基因诊断的疾病种类
D:\ZJU\Hospital\Clinic\Disorders that can be gene tested1-translated12605.doc
• • • • • • • • • • • •
行为异常Behavior Disorder 血液Blood 肿瘤Cancer 结缔组织Connective Tissue 颌面部Craniofacial 牙齿Dental 耳Ear 内分泌Endocrine 眼Eye 胃肠Gastrointestinal 泌尿Genitourinary 发育Growth 耳聋Hearing Loss/Deafne
Mr. R-Q Xia, VP, Chinese Federation of Blind People Registered RP patients: > 400,000
什么是基因检测?
• 运用人类和医学遗传学, 基因组科学信息与 技术检测特定人体基因/DNA:
• 针对具某些临床症状但尚未能确诊的病 人—基因诊断
–为临床大夫提供确诊和治疗方案制订的依据
• 针对尚无任何临床症状但欲了解特定发病 风险的受检者—疾病风险预测
–为受检者/保健医生提供保健方案制订的依据
遗传与基因组医学的社会服务对象
政府管理 专业团体 执业人员和机构 支持性团体
• 资质鉴定 • 执业 • 政策条例制订 • 人员培训 • 全国和国际性 • 继续教育 合作
• 信息交流 • 基金筹集
同一世界，同一个标准
美国医学会基因检测行医执照
浙江大学 遗传与基因组医学中心
Progress report to Dr. James Watson
1990-2003
Human Genome Project
2004-2010 2011-2020 Beyond 2020
Amniocentesis & CVS
基于孕妇外周血的胎儿“染色体 非整倍体” 基因检测
美国斯坦福大学教授Stephen Quake博士 全基因组测序
• 40岁，健康男性， 无家族史 • 罕见单基因病基 因—肥厚性心肌 病 • 常见病易感基因： 心梗、二型糖尿 病、肥胖 • 降血脂药效基因
HER2 GRB7 HER2 GSTM1 CD68 BAG1
ESTROGEN ER PGR Bcl2 SCUBE2
REFERENCE Beta-actin GAPDH RPLPO GUS TFRC
EGFR/ K-RAS信号转导与肿瘤治疗用药指导
EGFR突变：有疗效！
K-RAS 基因突变：无疗效
药物治疗的不同反应
国际人类基因组计划
基因组: 生命的蓝图
<>
F. Collins “We are still in the Genome Era June 13, 2013, Washington
问题
• 这对新世纪的医学发展有何影响？ • • • • • • • 作为学生，这是个有意思有前途的职业方向吗？ 作为普通纳税公众，我们可以享受其成果了吗？ 作为各科医务人员，我们需要学习新概念新技能吗？ 作为不同领域行业的专家，我们有合作发展的良机吗？ 作为科研院校的决策人，我们需要关注布局吗？ 作为寻求财富增长的投资人，这是应该考虑的领域吗？ 作为政府职能部门，我们应当及时规划支持并出台相关法 律法规吗？
事件：曾被誉为“胆大包天”第一人，集团拥有 航空、乳业和置业投资三大板块，总资产35亿元 的均瑶集团董事长王均瑶，因患肠癌医治无效， 不幸于2004年11月7日晚在上海逝世，年仅38岁。 … …十届全国政协委员、中华全国青联常委、全国工商联执 委、中国光彩事业促进会常务理事、中国青年企业家协会常务理事、 中国志愿者协会常务理事、上海市浙江商会会长… …。 … …他的英年早逝在引起普遍同情和惋惜的同时，也再次给社会 各阶层“以命换钱”人士敲响了警钟。 和很多企业家一样，王均瑶的事业成就是以过度操劳、透支健 康为代价的。而“工作方式病”正严重威胁着企业家和其他社会阶层 的人士。
不同层次的遗传咨询师
国际标准遗传咨询师（国内授课、美国临床实习）
全科遗传咨询师 （硕士：2年全职或零存整取）
专科遗传咨询师（如肿瘤科、心内科等，短期培训班）
遗传与基因组医学科普教育师（短期培训班）
National & International Collaboration
Dr. Steven Rose, CSO, Foundation Fighting Blindness, USA Validation: > 400 cases
• • • • • • • • • • • • •
心脏Heart 免疫Immune 四肢Limb Malformation 肝Liver 代谢Metabolic 线粒体Mitochondrial 早衰Premature Aging 肺Pulmonary 肾Renal 骨胳Skeletal 皮肤毛发指甲Skin/Hair/Nails 血管Vascular 神经Neurologic
“基因门诊”热闹开诊
遗传与基因组医学专科义诊
浙江大学医学院附属医院第一医院
2005年10月8日 中国 杭州
浙江大学医学院附属医院第一医院 遗传与基因组医学科义诊
浙江大学医学院附属第一医院遗传与基因组医学科举行义诊活动，早上8时 10分前就有140多位市民赶来挂号。 （新华社 胡冠华 摄 谢洁青 编辑）
世界首张个人基因组图(DNA之父诺贝尔 奖获得者沃森博士)2007年5月30日公布
心脑血管基因
肿瘤抑制基因
天分基因
药物毒物代谢基因
老年痴呆基因
常见问题 • 基因检测与临床服务及大众健 康到底有多远?
近在眼前！
可以通过基因检测来诊断的疾病
4/2/2013
1990
2962 2730 232
<100
– 29个在美国本土 – 3个位于加拿大
• 培养认证了3026名注册遗传咨询师。
筹组中美联合培养遗传咨询师
• 协调卫生部筹组建立中国 遗传与基因组医学运作系 统的建立。Deb Lochner Doyle 主席／教授认为美 国遗传咨询认证行会（ ABGC)可以帮助中国建立 国际认证的遗传咨询师培 养机构，为中国和亚洲其 他地区培养可以参加美国 （国际）认证的遗传咨询 师。
美国国际人类基因组计划主任科林斯博士到杭州浙江大学 第一附属医院基因门诊义诊
“基因检测的费用可能可以下降 到100美元，然而其报告解读却可 能需要花费1万美元。”
Bruce Korf博士， 美国医学遗传学学院院长
“二十一世纪什么最贵－－人才！ ”
美国遗传咨询师（国家）认证行会 American Board of Genetic Counselor, ABGC • 一个美国国立非盈利的行业执行机构，任务为制 订遗传咨询的行业标准，认证遗传咨询师（硕士 ）培养机构和认证注册遗传咨询师。 • 一共认证授权32个遗传咨询师硕士培养机构
山西国信凯尔 2014年5月30日
基因组医学
－新世纪医学发展的最新趋势
祁鸣 博士/教授, FACMG，博导 HUGO 特聘讲师团成员 美国病理科学院 临床诊断室资格鉴定师 深圳华大基因研究院 浙江大学医学院附属第一医院 遗传与基因组医学中心 教授 美国罗彻斯特大学临病理与临床检验系 教授
美国影星安吉丽娜· 朱莉预防性乳腺切除
BLeabharlann BaiduC
L O
O
N
O C
MTC M = 最大耐受浓度
D
M
MEC = 最小有效浓度
同一药物在不同个体内的效果和毒副作用的差异可以达到300倍
T
I
M
E
北美遗传与基因组医学临床执业运作系统
组织结构
遗传与基因组医学门诊
普通l, 专科
诊断实验室
医学中心, 公司
遗传咨询
细胞遗传学
生化遗传学
分子遗传学
欧美发达国家中基因检测的操作运行
HNPCC基因阳性者的预防
• 每1-2年做大肠镜检查，摘除息肉 • 手术切除 • 其他预防措施：
– 戒烟 – 保持正常体重 – 控制高脂肪食物 – 多食用蔬菜，水果和高纤维食物 – 保持锻炼
Three Breast Cancer Studies Used to Select 16 Cancer and 5 Reference Genes
未来每人都将拥有自己解码的基因组
1000美圆, 10天
Human Genome Sequence
~$1,000,000,000
Current Cost
~$1,000
“The $1000 Genome”
美国哈佛已将遗传基因诊断列入病人电子病历
全球遗传与基因组医学检测市场状况
基因产业被普遍认为是当今世界经济中最具先导性和战略性 的产业，它就如当年的文艺复兴，正推动着医学领域里的一 场革命，为生物医药产业的发展带来了新的机遇！ 全球遗传与基因诊断／基因组医学检测年收入 ： 1996年 3.6亿美元，占2％诊断市场； 2000年 9.4亿美元； 2005年 27.0亿美元; 2009年 36.5亿美元，占10％诊断市场； 2010年 47.65亿美元，年增长率11％； 预期 2015年 80.85亿美元
Courtesy from Eric Green, Director, NHGRI
Genomic Accomplishments Across Domains
Understanding the Structure of Genomes Understanding the Biology of Genomes Understanding the Biology of Disease Advancing the Science of Medicine Improving the Effectiveness of Healthcare
– 有关虐待少年儿童的法律纠纷 – 招生选材
• 产业:
– 员工招聘 – 制药: 药理药物遗传学, 药理药物基因组学的药物反应测试; 营养基 因组学, 特殊食品, 健康产品
常见问题 • 如何判定是否该推广采纳某项 基因检测项目?
– 科学性：致病基因或易感基因已经确定 – 伦理：检测结果有助与疾病的治疗或预防；检 测的得益要大大超过风险 – 时间性 – 经济效益 – 执行者：有效资质
PROLIFERATION Ki-67 STK15 Survivin Cyclin B1 MYBL2 INVASION Stromolysin 3 Cathepsin L2
Best RT-PCR performance and most robust predictors
(Paik et al, SABCS 2003)
• 医院/诊所/体检中心/个人:
– 具家族疾病/肿瘤史的病人或亲属 – 具某些临床症状但尚未能确诊的病人 – 产前诊断 – 新生儿筛查 – 因亲子或法律纠纷须作身份鉴定者 – 目前身体表面健康但有意了解其疾病或癌症的遗传风险因子 的人士 – 目前身体健康但有意寻求健康咨询(营养或生活方式)的人士
• 学校/少年儿童机构:
Courtesy from Eric Green, Director, NHGRI
遗传因素和环境因素在疾病中的作用
健康 / 疾病 = 基因 + 环境因素
单基因疾病 多因子疾病 外伤
致病基因
易感基因
环境
基因
血友病 大肠癌 老年痴呆 中风 心血管疾病 侏儒 乳腺癌 糖尿病 皮肤癌 哮喘 肺癌 交通意外
基因检测：BRCA1突变阳性
-> 患病风险 87％！ 应对健康管理：预防性乳腺切除 -> 患病风险 <5％！
概述与前景
国际人类基因组计划
• 国际人类基因组计划自1990年10月1日 开始, 于2003春公布框架图, 2004秋完成 图. • 人体有约 2-2.5万个基因. • 所有疾病(外伤除外)都是由于一个或多 个基因的功能异常所致: -> 分子医学 -> 基因组医学产业
Harvard Business School Case N9-812-004 Gene sequencing: staking a position in an expanding industry
Is Gene Sequencing Analog to Computer?
1946: ENIAC 1 Computer
国际认证的基因检测实验室和可基因检测的疾病
可以进行基因诊断的疾病种类
D:\ZJU\Hospital\Clinic\Disorders that can be gene tested1-translated12605.doc
• • • • • • • • • • • •
行为异常Behavior Disorder 血液Blood 肿瘤Cancer 结缔组织Connective Tissue 颌面部Craniofacial 牙齿Dental 耳Ear 内分泌Endocrine 眼Eye 胃肠Gastrointestinal 泌尿Genitourinary 发育Growth 耳聋Hearing Loss/Deafne
Mr. R-Q Xia, VP, Chinese Federation of Blind People Registered RP patients: > 400,000
什么是基因检测?
• 运用人类和医学遗传学, 基因组科学信息与 技术检测特定人体基因/DNA:
• 针对具某些临床症状但尚未能确诊的病 人—基因诊断
–为临床大夫提供确诊和治疗方案制订的依据
• 针对尚无任何临床症状但欲了解特定发病 风险的受检者—疾病风险预测
–为受检者/保健医生提供保健方案制订的依据
遗传与基因组医学的社会服务对象
政府管理 专业团体 执业人员和机构 支持性团体
• 资质鉴定 • 执业 • 政策条例制订 • 人员培训 • 全国和国际性 • 继续教育 合作
• 信息交流 • 基金筹集
同一世界，同一个标准
美国医学会基因检测行医执照
浙江大学 遗传与基因组医学中心
Progress report to Dr. James Watson
1990-2003
Human Genome Project
2004-2010 2011-2020 Beyond 2020
Amniocentesis & CVS
基于孕妇外周血的胎儿“染色体 非整倍体” 基因检测
美国斯坦福大学教授Stephen Quake博士 全基因组测序
• 40岁，健康男性， 无家族史 • 罕见单基因病基 因—肥厚性心肌 病 • 常见病易感基因： 心梗、二型糖尿 病、肥胖 • 降血脂药效基因
HER2 GRB7 HER2 GSTM1 CD68 BAG1
ESTROGEN ER PGR Bcl2 SCUBE2
REFERENCE Beta-actin GAPDH RPLPO GUS TFRC
EGFR/ K-RAS信号转导与肿瘤治疗用药指导
EGFR突变：有疗效！
K-RAS 基因突变：无疗效
药物治疗的不同反应
国际人类基因组计划
基因组: 生命的蓝图
<>
F. Collins “We are still in the Genome Era June 13, 2013, Washington
问题
• 这对新世纪的医学发展有何影响？ • • • • • • • 作为学生，这是个有意思有前途的职业方向吗？ 作为普通纳税公众，我们可以享受其成果了吗？ 作为各科医务人员，我们需要学习新概念新技能吗？ 作为不同领域行业的专家，我们有合作发展的良机吗？ 作为科研院校的决策人，我们需要关注布局吗？ 作为寻求财富增长的投资人，这是应该考虑的领域吗？ 作为政府职能部门，我们应当及时规划支持并出台相关法 律法规吗？
事件：曾被誉为“胆大包天”第一人，集团拥有 航空、乳业和置业投资三大板块，总资产35亿元 的均瑶集团董事长王均瑶，因患肠癌医治无效， 不幸于2004年11月7日晚在上海逝世，年仅38岁。 … …十届全国政协委员、中华全国青联常委、全国工商联执 委、中国光彩事业促进会常务理事、中国青年企业家协会常务理事、 中国志愿者协会常务理事、上海市浙江商会会长… …。 … …他的英年早逝在引起普遍同情和惋惜的同时，也再次给社会 各阶层“以命换钱”人士敲响了警钟。 和很多企业家一样，王均瑶的事业成就是以过度操劳、透支健 康为代价的。而“工作方式病”正严重威胁着企业家和其他社会阶层 的人士。
不同层次的遗传咨询师
国际标准遗传咨询师（国内授课、美国临床实习）
全科遗传咨询师 （硕士：2年全职或零存整取）
专科遗传咨询师（如肿瘤科、心内科等，短期培训班）
遗传与基因组医学科普教育师（短期培训班）
National & International Collaboration
Dr. Steven Rose, CSO, Foundation Fighting Blindness, USA Validation: > 400 cases
• • • • • • • • • • • • •
心脏Heart 免疫Immune 四肢Limb Malformation 肝Liver 代谢Metabolic 线粒体Mitochondrial 早衰Premature Aging 肺Pulmonary 肾Renal 骨胳Skeletal 皮肤毛发指甲Skin/Hair/Nails 血管Vascular 神经Neurologic
“基因门诊”热闹开诊
遗传与基因组医学专科义诊
浙江大学医学院附属医院第一医院
2005年10月8日 中国 杭州
浙江大学医学院附属医院第一医院 遗传与基因组医学科义诊
浙江大学医学院附属第一医院遗传与基因组医学科举行义诊活动，早上8时 10分前就有140多位市民赶来挂号。 （新华社 胡冠华 摄 谢洁青 编辑）
世界首张个人基因组图(DNA之父诺贝尔 奖获得者沃森博士)2007年5月30日公布
心脑血管基因
肿瘤抑制基因
天分基因
药物毒物代谢基因
老年痴呆基因
常见问题 • 基因检测与临床服务及大众健 康到底有多远?
近在眼前！
可以通过基因检测来诊断的疾病
4/2/2013
1990
2962 2730 232
<100
– 29个在美国本土 – 3个位于加拿大
• 培养认证了3026名注册遗传咨询师。
筹组中美联合培养遗传咨询师
• 协调卫生部筹组建立中国 遗传与基因组医学运作系 统的建立。Deb Lochner Doyle 主席／教授认为美 国遗传咨询认证行会（ ABGC)可以帮助中国建立 国际认证的遗传咨询师培 养机构，为中国和亚洲其 他地区培养可以参加美国 （国际）认证的遗传咨询 师。
美国国际人类基因组计划主任科林斯博士到杭州浙江大学 第一附属医院基因门诊义诊
“基因检测的费用可能可以下降 到100美元，然而其报告解读却可 能需要花费1万美元。”
Bruce Korf博士， 美国医学遗传学学院院长
“二十一世纪什么最贵－－人才！ ”
美国遗传咨询师（国家）认证行会 American Board of Genetic Counselor, ABGC • 一个美国国立非盈利的行业执行机构，任务为制 订遗传咨询的行业标准，认证遗传咨询师（硕士 ）培养机构和认证注册遗传咨询师。 • 一共认证授权32个遗传咨询师硕士培养机构
山西国信凯尔 2014年5月30日
基因组医学
－新世纪医学发展的最新趋势
祁鸣 博士/教授, FACMG，博导 HUGO 特聘讲师团成员 美国病理科学院 临床诊断室资格鉴定师 深圳华大基因研究院 浙江大学医学院附属第一医院 遗传与基因组医学中心 教授 美国罗彻斯特大学临病理与临床检验系 教授
美国影星安吉丽娜· 朱莉预防性乳腺切除
BLeabharlann BaiduC
L O
O
N
O C
MTC M = 最大耐受浓度
D
M
MEC = 最小有效浓度
同一药物在不同个体内的效果和毒副作用的差异可以达到300倍
T
I
M
E
北美遗传与基因组医学临床执业运作系统
组织结构
遗传与基因组医学门诊
普通l, 专科
诊断实验室
医学中心, 公司
遗传咨询
细胞遗传学
生化遗传学
分子遗传学
欧美发达国家中基因检测的操作运行
HNPCC基因阳性者的预防
• 每1-2年做大肠镜检查，摘除息肉 • 手术切除 • 其他预防措施：
– 戒烟 – 保持正常体重 – 控制高脂肪食物 – 多食用蔬菜，水果和高纤维食物 – 保持锻炼
Three Breast Cancer Studies Used to Select 16 Cancer and 5 Reference Genes