Life Ion在臨床醫(yī)學(xué)與檢測中的應(yīng)用-腫瘤

新一代Ion半導(dǎo)體測序平臺

在臨床檢測與醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用人類基因組計劃完成10周年

基因產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入疾病基因組研究和分子診斷的應(yīng)用時代

人類基因組計劃人類基因組單倍體型圖計劃特定群體基因組單倍型體圖比較基因組計劃千人基因組圖譜靈長類哺乳類脊椎動物脊索動物多細(xì)胞單細(xì)胞癌癥基因組計劃05101500病原體基因組計劃多發(fā)疾病基因組計劃常見疾病基因組計劃環(huán)境疾病基因組計劃11001,000單基因病基因組計劃10,000100,0001,000,000癥狀診斷治療易感性早期檢測預(yù)防醫(yī)學(xué)干預(yù)監(jiān)測基因風(fēng)險臨床前進(jìn)展疾病引發(fā)疾病進(jìn)展給正確的病患

正確的用藥減少副作用治療反應(yīng)癥狀前健康管理以分子檢測為基礎(chǔ)的醫(yī)學(xué)癥狀后健康管理以癥狀為基礎(chǔ)的醫(yī)學(xué)預(yù)后今天的醫(yī)療：注重干預(yù)未來的的醫(yī)療：注重保持健康現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢（1）：

及早診斷并用更安全、更快速和更有效的方式治療疾病基因檢測技術(shù)是最有望改善全球健康狀況的十大關(guān)鍵生物技術(shù)之首WHO關(guān)于癌癥防治原則癌前階段：可以實現(xiàn)近100%的預(yù)防早期癌癥：可以實現(xiàn)85-95%以上的治愈率早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療如果能早期發(fā)現(xiàn)，癌癥是可防、可治的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢（2）：個體化醫(yī)療并非藥物對所有人有效并非藥物對所有人安全如何最大程度的提高療效，降低副作用

臨床分子診斷學(xué)基因檢測技術(shù)是最有望改善全球健康狀況的十大關(guān)鍵生物技術(shù)之首個性化治療的廣闊前景以治療為主體的醫(yī)療將向預(yù)防醫(yī)學(xué)、診斷醫(yī)學(xué)和治療相結(jié)合的醫(yī)學(xué)方面轉(zhuǎn)換。以藥物療效和毒副作用分析的分子診斷市場前景廣闊。先進(jìn)的基因檢測等分子檢測技術(shù)能使藥物如同激光制導(dǎo)武器那樣具有針對性，可以大大增加用藥準(zhǔn)確性和減少藥物的副反應(yīng)。美國2012年有500多萬人接受基因檢測，達(dá)30億美金的市場收益中國的亞健康人群高達(dá)75%以上。我國兩到三年內(nèi)認(rèn)識到基因檢測重要性的人群將達(dá)到總?cè)丝诘?5%到20%，約有三億人的市場潛在需求，每年基因檢測量至少在300萬人次以上。基因檢測與人類健康及繁衍息息相關(guān)育齡夫婦體檢試管嬰兒產(chǎn)前篩查新生兒篩查遺傳病篩查腫瘤突變篩查基因突變甲基化、組蛋白修飾拷貝數(shù)變異（CNV）表達(dá)量變化基因融合可變剪切測序技術(shù)----最直接的基因分子檢測方法測序技術(shù)：通過檢測DNA、RNA的堿基序列信息，準(zhǔn)確獲得基因突變、拷貝數(shù)變異、甲基化修飾、表達(dá)量改變、基因融合等信息測序技術(shù)發(fā)展的歷史第1代測序平臺第2代測序平臺第2.5代測序平臺ANDMORE……成本低：病人能承受檢測費用/節(jié)約科研成本數(shù)據(jù)準(zhǔn)確：結(jié)果與經(jīng)典的傳統(tǒng)方法一致性高速度快：一天能出報告/盡快獲得實驗結(jié)果

操作簡單：自動化程度高，重復(fù)性好

靈活性高：無論樣本多或者少都能開機(jī)檢測

解決方案多：樣本處理試劑盒、數(shù)據(jù)分析完整解決方案臨床醫(yī)學(xué)對高通量測序技術(shù)提出的要求Ion測序技術(shù)平臺（2.5代測序儀）

——FirstPostLight?sequencingtechnology

測序原理簡單----后光學(xué)原理直接檢測氫離子，無需熒光檢測高通量芯片內(nèi)進(jìn)行測序反應(yīng)PGMChips:314Chip:1.2Mwells316Chip:6.1Mwells318Chip:11MwellsRothbergJ.M.etalNaturedoi:10.1038/nature10242SensorPlateSiliconSubstrateDrainSourceBulkdNTP?pH?Q?VSensingLayerH+4種dNTP依次流過Ion芯片直接檢測DNA聚合反應(yīng)產(chǎn)生的氫離子每個堿基的檢測只需要幾秒ProtonChips:PIChip:165MwellsPIIChip:660Mwells芯片上幾十萬、幾百萬甚至上億個DNA片段同時讀取序列信息測序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得基因突變結(jié)果測序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得染色體非整倍體結(jié)果目前測序速度最快的高通量測序儀制備測序文庫油包水相擴(kuò)增數(shù)據(jù)分析收集純化磁珠10上機(jī)測序102-5小時5小時1.5-2.5小時0.5小時DNA樣本到數(shù)據(jù)一天之內(nèi)完成IonPGM客戶：3款芯片單次run數(shù)據(jù)通量314chip316chip318chipProton客戶：PI芯片單次run數(shù)據(jù)通量Ion測序平臺可靈活應(yīng)用于各類醫(yī)學(xué)研究及臨床項目疾病相關(guān)基因靶向重測序：腫瘤、遺傳病等

PGS/PGD微衛(wèi)星線粒體DNA測序microRNA測序ChIP-seq

病源微生物檢測

全外顯子組測序

全轉(zhuǎn)錄組測序

全基因組測序

無創(chuàng)產(chǎn)前診斷NGS與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)----BiomarkerNext

generation

sequencing已知Biomarker：

臨床檢測

未知Biomarker：

醫(yī)學(xué)研究一．腫瘤個體化治療基因檢測二．疾病風(fēng)險預(yù)估及個體化健康管理三.無創(chuàng)產(chǎn)篩四．產(chǎn)前&新生兒單基因遺傳病篩查項目五.PGS/PGD(體外輔助生殖，試管嬰兒)六．結(jié)核桿菌耐藥性

利用新一代測序（IonTorrent）開展臨床檢測項目開展項目1：腫瘤個體化治療全國腫瘤登記中心發(fā)布的《2012中國腫瘤登記年報》顯示，平均每天8550人，全國每分鐘有6人被檢測為癌癥。我國居民因癌癥死亡的幾率是13%，即每7至8人中有1人因癌死亡。中國已成為世界第二大癌癥高發(fā)國，惡性腫瘤已成為我國人口最主要的死因，近20年來癌癥呈現(xiàn)年輕化及發(fā)病率和死亡率“三線”走高的趨勢。當(dāng)前我國肺癌、肝癌、胃癌、食管癌、結(jié)直腸癌等死亡率居高不下，肺癌早已取代肝癌，穩(wěn)居中國癌癥死亡“排行榜”的首位，中國未來20年或有1800萬人患肺癌人類健康“第一殺手”----腫瘤腫瘤治療的用藥挑戰(zhàn)：一種腫瘤藥只適用于25%的病人藥物治療適合人群抗腫瘤藥25%抗阿爾茨海默病藥30%抗尿失禁藥40%抗丙型肝炎病毒（HCV）藥47%預(yù)防偏頭痛藥50%抗糖尿病藥57%抗哮端藥和抗心律失常藥60%抗抑郁藥62%新型抗炎鎮(zhèn)痛藥80%腫瘤個性化治療：靶向藥物EGFR基因突變與肺癌靶向用藥靶向治療，使個體化治療成為可能，明顯提高了腫瘤治療的療效。吉非替尼和厄洛替尼能特異性地抑制具有EGFR基因突變的非小細(xì)胞肺癌的生長，改善預(yù)后。靶向藥物費用：約10萬元一個療程（6個月），中國一年約2萬例病人獲益。使用小分子酪氨酸激酶抑制劑治療前，EGFR的突變檢測已成為一項重要且必須的指標(biāo)。中國2013年接受EGFR基因檢測病人達(dá)10萬人，上海一代測序收費標(biāo)準(zhǔn)2400元/例。高突變野生型吉非替尼和厄洛替尼

EGFR有突變，存活長肺癌與靶向藥物隨著研究的進(jìn)步，腫瘤相關(guān)的Biomarker及靶向藥物越來越多單個biomarkerPathwayIon突變+融合檢測方案：針對非小細(xì)胞肺癌所有靶向藥物相關(guān)基因目前FDA批準(zhǔn)的腫瘤靶向藥物達(dá)44種，處于臨床試驗II、III期的藥物有80多種腫瘤檢測靶點（基因）指導(dǎo)靶向藥物肺癌K-ras、EGFR易瑞沙腸癌及肝轉(zhuǎn)移者K-ras、EGFR愛必妥乳腺癌Her2、PIK3CA赫塞汀慢粒白血病Bcr/abl格列衛(wèi)胃腸間質(zhì)瘤C-kit/PDGFR格列衛(wèi)頭頸部癌K-ras愛必妥膽道、卵巢、子宮內(nèi)膜、腦腫瘤、甲狀腺腫瘤、前列腺、膀胱、腎癌等VEGFR索拉非尼Ion腫瘤靶向藥物相關(guān)基因檢測試劑盒同時檢測50個腫瘤相關(guān)基因，2800個熱點突變，輔助腫瘤診斷為28種FDA批準(zhǔn)的腫瘤靶向藥物提供靶點基因候選

為癌癥的化療、放療和靶向治療提供用藥指導(dǎo)和預(yù)后預(yù)測

比現(xiàn)有技術(shù)更準(zhǔn)確、綜合費用更低、耗時更短1-2天腫瘤類型腫瘤相關(guān)基因乳腺癌APC、BRAF、CDH1、CTNNB1、EGFR、ERBB2、ERBB4、HRAS、KDR、KRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、SMAD4、STK11、TP53等結(jié)直腸癌APC、BRAF、CTNNB1、EGFR、GNAS、KRAS、MLH1、NRAS、PIK3CA、PTEN、SMAD4、SRC、TP53、STK11等肺癌APC、BRAF、CTNNB1、EGFR、ERBB2、KRAS、MET、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、STK11、TP53等黑色素瘤APC、BRAF、CDKN2A、CTNNB1、EGFR、KDR、KRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、STK11、TP53、KIT等胃腸間質(zhì)瘤KIT、PDGFRA等前列腺癌APC、BRAF、CDH1、CTNNB1、EGFR、KRAS、HRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、STK11、TP53等卵巢癌APC、BRAF、CTNNB1、EGFR、ERBB2、KRAS、MET、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、STK11、TP53等肝癌APC、BRAF、CTNNB1、HNF1A、KRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、RB1、SMAD4、STK11、TP53等胃癌APC、BRAF、CDH1、CTNNB1、EGFR、ERBB2、HRAS、KRAS、NRAS、TP53等腎細(xì)胞癌FGFR3、KIT、MET、STK11、TP53、VHL等胰腺癌APC、BRAF、CTNNB1、EGFR、GNAS、HNF1A、KRAS、NRAS、PIK3CA、PTEN、SMO、RB1、TP53等血液腫瘤ABL1、AKT1、ATM、CSF1R、FBXW7、FGFR1、FLT3、IDH1、JAK2、JAK3、MPL、NOTCH1、TP53等膀胱癌FGFR3、HRAS、CDKN2A、RB1、ERBB2、PTEN、TP53、AKT1等子宮內(nèi)膜癌AKT1、PIK3CA、HNF1A、MLH1、PTEN、KRAS、CTNNB1等甲狀腺癌BRAF、RB1、RET、HNF1A、KRAS、HRAS、NRAS、MET等腦膠質(zhì)瘤IDH1、TP53、EGFR、CDKN2A、BRAF等腫瘤熱點突變試劑盒包含基因所涉及腫瘤類型第三方軟件：Ion測序平臺直接出檢測報告軟件

腫瘤個性化用藥指導(dǎo)報告CombiningHighlyMultiplexedPCRwithSemiconductor-BasedSequencingforRapidCancerGenotyping.JofMolDiagn.,2012

作者利用IonAmpliseqCancerPanelV1驗證45個FFPE標(biāo)本中的腫瘤基因突變10ng起始DNA量

55個已知突變位點驗證正確27個新的突變位點與sanger法檢測結(jié)果一致

正確檢測出10個已知的indels

Targetreads比例達(dá)95%（探針雜交法只有41%）

Ampliseq技術(shù)可根據(jù)不同疾病進(jìn)行個性化定制

PGM平臺靈活性高、檢測速度快、操作簡單，非常適合于臨床診斷實驗室IonAmpliseqHotspotCancerPanel應(yīng)用于腫瘤FFPE樣本

背景：微創(chuàng)穿刺越來越多應(yīng)用于腫瘤診斷，由于其DNA量少，僅可用于組織形態(tài)學(xué)/免疫學(xué)檢測，無法用于多基因的分子檢測（倘若使用傳統(tǒng)方法）。

樣本：

31例腫瘤穿刺樣本（16個涂片，15個細(xì)胞塊），癌變20%以上，DNA10ng以上

方法：利用IonAmpliseqCancerPanel以及Ion