通过基因组关联研究(GWAS)对单核苷酸多态性(SNP)进行的基因组图谱分析,我们对肿瘤的发生与发展有了更深的理解。本章我们将着重解释与个体化治疗的SNP相关的系统生物学,包括与靶向治疗相关的系统和局部SNP检测。与SNP相关的系统生物学是复杂生物系统的数学模型。根据个体化精准医学的方案,整个流程包括临床取样、GWAS基因组学分析及其诊断、系统建模进行SNP特征挖掘以及从药物库中筛选出敏感度药物以供临床应用。
如何对肿瘤、遗传性疾病和其他系统性疾病进行有效的预防,以及一旦这些疾病发生发展后,如何进行有效的治疗管理
,对人类是一个巨大的挑战。近年来,由于“个体化治疗”
和“靶向治疗”
的兴起,在提高治疗效果方面取得了突破性进展。个体化治疗是一种新型的医学模式,为每位患者量身定制治疗方案,而非传统的统一治疗方法。检测患者的基因组图谱是个体化治疗的重要基础。临床医师以基因组图谱的信息为基础,可根据患者个体的基因组变化而进行更有效的预防和治疗
。临床研究的最新发展使医师能够通过GWAS对SNP进行分析,根据基因组图谱了解相关的肿瘤疾病的发生和发展机制,实施差异化的预防和治疗策略
。化疗也是个体化治疗的一种形式,通过干扰细胞分裂发挥作用。由于大多数化疗药物的治疗指数均较低,因此现代临床医师的目标是将个体化疗法与靶向疗法结合起来,该结合在此称为个体化靶向疗法(personalized targeted therapy,PTT)。此外,SNP图谱与其他基因组图谱进行整合来研究靶向治疗也是非常重要的,如基因组图谱组合,包括GWAS-转录组图谱、GWAS-microRNA图谱、GWAS-转录组-表观遗传学图谱、全基因组图谱(GWAS-表观遗传学-microRNA-转录组-蛋白质组)或ENCODE
。目前,如果PTT组合成功,则“个体化”和“靶向”的双重作用可以更特异性地在针对疾病治疗的同时,降低靶向治疗的毒性。遵守严谨的PTT工作流程(图2-1-1)是个体化靶向疗法有效的基础,在本章中,我们将首先介绍:①用于SNP和基因组技术的临床取样;②临床SNP检测相关的分析与诊断;③与SNP特征相关的系统模型,包括系统模型概念,用于个体化治疗和临床应用的现有系统模型;④与不同验证方法有关的个体化靶向疗法。在结论部分,我们将针对个体化靶向治疗的SNP相关系统模型的未来发展进行讨论。
图2-1-1 二代测序
A.来自配对肿瘤细胞-正常细胞的RNA-Seq;B.来自配对肿瘤细胞-正常细胞的全基因组测序(WGS);C.来自配对肿瘤细胞-正常细胞的全外显子组测序(WES)