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干货!高通量测序与结直肠癌

2015年10月20日

结直肠癌是世界第三大癌症,每年患病人数达一百二十万。针对晚期结直肠癌病人的用药主要为抑制表皮生长因子受体活化的单克隆抗体,包括帕尼单抗和西妥昔单抗。虽然近期研究表明针对上述抗体治疗产生的初次和二次抗性的分子机制可能在于KRAS基因和其他基因的改变,但是,针对抗体治疗的增敏机制以及抗体治疗抗性研究的其他可能机制却不甚清楚。

为了检测单抗治疗后肿瘤细胞的遗传学突变,作者对KRAS正常的结直肠癌病人的样本进行了高通量测序分析,包括129个病人肿瘤移植标本的全外显子测序和拷贝数分析以及55个病人肿瘤样本的靶向基因组分析。

研究结果表明,除了已知基因突变,又发现ERBB2、EGFR、FGFR1、PDGFRA和MAP2K1等基因突变在抗体治疗的初次抗性中起作用;此外,EGFR外功能区也存在新的变异可导致抗体治疗抗性的产生。令人意外的是,络氨酸激酶受体的配体基因IRS2发生扩增和序列改变可增强抗体治疗的敏感性。

研究者的目标是利用病人肿瘤的移植模型,筛选针对靶基因突变的联合治疗法,从而为结直肠癌的治疗提供新的途径,并为单抗治疗的机制研究提供新的线索。

背景介绍

医疗发展从循证医学开始到精准医疗的提出,为个体化治疗提供了无限可能。精准医疗作为转化医学的一部分,从去年Obama提出到现在,几乎红遍全球。现在的大大小小医学研讨会已经从闭口开口的医疗转化变成精准医学、精确医疗,blabla…好像你不谈精准就是土著。当然,精准的定义,从现代医学的发展角度来看,第一位的肯定是测序,无论是基因组测序、转录组测序还是蛋白质组测序等等等,从而也成就了国内一批高通量测序公司。有点实力的医疗企业均已开始布局,抢占山头,什么云计算、云健康啥的,红红火火,好不热闹。作为生产测序仪的Illumina公司,估计是笑歪了嘴,不知何时国内也能自己生产自主研发品牌的测序仪,好比CT界的联影,期待。好了,废话不多说,下面来聊聊本文的精准发现在哪里,有何意义。

论文解析

首先,精准的设计了整个实验流程,主要包括以下三部分:一是临床病人的肿瘤标本,包括原位结直肠癌和肝转移;二是利用临床肿瘤建立小鼠的移植瘤模型;三是针对移植瘤模型的抗体治疗反应设计联合靶向治疗策略。整体如下:

第二步,根据上述实验设计,严格收集临床标本,建立移植瘤模型,对116个标本进行全基因组测序,分别发现了针对抗体治疗具有抗性和增敏作用的基因突变。

第三步,对测序得到的几种基因突变分别在原位瘤和转移瘤中进行了比较,验证抗体治疗抗性突变的作用。

最后,利用移植瘤模型,分析抗体治疗抗性突变和增敏突变后重新设计联合靶向治疗,达到个性化治疗目的。


点评:本文作为高通量测序在精准治疗应用中的实例,实在是不可多得的一篇好文。研究结果对于指导临床治疗也是具有非常重要的意义,尤其是抗体治疗增敏突变的发现,应该也算首次报道。

然而,高通量测序的进行,需要临床和基础的协同作用,尤其是临床标本库的建立,极为重要,后期则需要优秀的生物信息分析团队对Big data进行深入挖掘。因此,该工作的完成需要大经费和大兵团的作战,尤其是在国内。当然,这里不排除当年胶质瘤中IDH1突变的发现,作者从收集标本到测序分析,再到NEJM投稿与接收,基本就用了两三周时间,不过前提是人家有个测序界牛老板,以及Duke的强大标本库后台。对比之下,国内的临床科研之路,任重而道远!


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