人類基因組轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)ppt課件

1、從人類基因組研究到腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療,第12屆長三角科技論壇 暨生物產(chǎn)業(yè)學(xué)科交叉融合創(chuàng)業(yè)與創(chuàng)新 應(yīng)對第三次生命科學(xué)革命分論壇,討論提綱,從人類基因組計劃到系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué) 遺傳、遺傳學(xué)、基因組學(xué)、人類基因組學(xué) 上海浦東張江的“組學(xué)”平臺 系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué) 生物信息學(xué)與大數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué) 腫瘤的系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究到腫瘤的精準(zhǔn)治療 Somatic mutation：腫瘤的異質(zhì)性 以靶點為指導(dǎo)的治療方案 Meta-analysis Actionability Atlas 腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)：人民自身、人民參與、為民服務(wù) 生命科學(xué)的第三次革命會聚研究,.,3,基因和環(huán)境與人類疾病,代謝生長 發(fā)育繁殖 （生理

2、差異） 生理學(xué),亞健康/疾病 (病理差異) 臨床醫(yī)學(xué) 病理學(xué),基因型 （遺傳差異） 表觀遺傳學(xué) 遺傳學(xué),環(huán)境/內(nèi)外 影響-互作,體細(xì)胞基因突變（異質(zhì)性/不穩(wěn)定）,細(xì)胞,人類基因組計劃：失敗的教訓(xùn)、科學(xué)的遠(yuǎn)見、國家的膽略,美國：登月計劃的成功和腫瘤計劃的失敗 諾貝爾獎獲得者Renato Dulbecco于1986年發(fā)表短文腫瘤研究的轉(zhuǎn)折點：人類基因組測序（Science 231: 10551056） 科學(xué)問題和研究假說：如果我們想更多地了解腫瘤， 我們從現(xiàn)在起必須關(guān)注細(xì)胞的基因組。 研究策略：我們有兩種選擇，相比于逐個基因的解析， 從對細(xì)胞基因組測序入手，更為有用。 實驗設(shè)計：從哪個物種著手努力

3、？如果我們想理解人類腫瘤， 那就應(yīng)從人類開始。 研究目標(biāo)1：人類腫瘤研究將因?qū)?DNA 的詳細(xì)知識而得到巨大推動。 研究目標(biāo)2：對于腫瘤之外的人類生理與病理的探索，也將發(fā)揮關(guān)鍵作用。,在國際人類基因組計劃中的 “兩個1%” : 基因組測序：基因組 DNA 的1%（30 Mb） 微生物基因組 “腫瘤基因組”和“千人基因組” 基因鑒定：人類全部基因 cDNA的1% (500-1000) 克隆、測序 泛基因組（pan-genome） 元基因組（metagenome） 醫(yī)學(xué)基因組學(xué): 科技部/衛(wèi)生部支持成立全國人類疾病遺傳資源收集網(wǎng)絡(luò)。 疾病基因鑒定（從單基因疾病開始）復(fù)雜疾病和性狀 中國人群基因組多

4、樣性：SNP HapMap GWAS 以人類健康為宗旨的功能基因組學(xué)： 轉(zhuǎn)錄組（Transcriptome） 表觀基因組學(xué)（epigenomics） 蛋白組（Proteome） 結(jié)構(gòu)基因組、代謝組等等 模式生物（Model organisms） 生物信息學(xué)（Bioinformatics） 倫理、法律和社會問題： Ethical, Legal and Social Implications (ELSI),中國人類基因組計劃的主要目標(biāo)和內(nèi)容,.,6,南方中心 專家委員會,行政 業(yè)務(wù) 管理部,遺傳學(xué)研究部,基因組測序部,基因功能研究部,生物信息學(xué)部,倫理、法律與社會問題研究部,南方中心 執(zhí)行機(jī)構(gòu),南

5、方中心 理事會 上海科學(xué)院,中國科學(xué)院上海分院 （中科院上海生命科學(xué)研究院） 上海復(fù)旦大學(xué)（上海醫(yī)科大學(xué)） 上海交通大學(xué)（上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院、上海市腫瘤研究所） 第二軍醫(yī)大學(xué) 同濟(jì)大學(xué)* 國家科技部中國生物工程開發(fā)中心 上海市科委（上海新藥研發(fā)中心） 上海市浦東新區(qū) 上海張江高科技園區(qū)開發(fā)公司,組織架構(gòu)： 聯(lián)合、開放、互動的運行機(jī)制,上海市整合生命科學(xué)研究 的歷史基礎(chǔ),上海市疾病與健康 基因組學(xué)重點實驗室,重點實驗室 學(xué)術(shù)委員會,人類疾病相關(guān) 基因組學(xué)研究,人類疾病相關(guān) 基因產(chǎn)物 結(jié)構(gòu)與功能研究,系統(tǒng)生物醫(yī)藥 臨床轉(zhuǎn)換研發(fā) （SBC）,基因組生物信息學(xué) 新技術(shù)創(chuàng)新整合,研究室（課題組

6、）,實驗室 主任、副主任 聯(lián)席會議,細(xì)胞與免疫學(xué)部,.,7,疾病或藥物作用機(jī),生物大分子靶標(biāo),(,),浦東： 張江國家藥谷,.,8,上海生科院,植生生態(tài)所 國家基因 研究中心,生化細(xì)胞所 神經(jīng)科學(xué)所 營養(yǎng)所 計算生物學(xué)所,蛋白組 中心,生物信息 技術(shù)中心,復(fù)旦大學(xué),張江 高科技園 ( 浦東 ),生物技術(shù)孵化器 “500豪”,實驗動物中心,上海 交通大學(xué),藥物所 (浦東),上海巴斯德 研究所,第二軍醫(yī)大學(xué),健康研究所,國際人類表型組研究計劃,復(fù)旦大學(xué)遺傳與發(fā)育協(xié)同創(chuàng)新中心,上海交大系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心,上海交大/瑞金醫(yī)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心,浦西： 以健康與疾病為核心 生命科學(xué)基礎(chǔ)研究 臨床醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化

7、研究,系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué) （研究所）生物信息中心大學(xué),分析,實驗,科學(xué)創(chuàng)新、轉(zhuǎn)化研究 （大學(xué)） 研究所 技術(shù)中心,數(shù)據(jù),“組學(xué)” 技術(shù)平臺 （組學(xué)中心）,技術(shù),技術(shù)創(chuàng)新 技術(shù)中心 R125(2):462-8,.,16,Actionability Atlas,MTB：Molecular Tumor Board,Clinical Committee for Genomic Research,Standard of care Treatment,Blood tests： Circulating tumor cells or tumor DNA,.,17,分子診斷 分子分型 藥物基因組,生物信息 系統(tǒng)生物學(xué)

8、 腫瘤基因組,精準(zhǔn)醫(yī)療 個體醫(yī)療 分子分型 分子預(yù)后,循證醫(yī)學(xué) 精準(zhǔn)醫(yī)學(xué),腫瘤基因組 藥物基因組 基因組診斷,Research Physician 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué),.,18,案例1：結(jié)直腸癌的個體化治療,表達(dá)譜分析： 癌與癌旁 差別顯著,病例：女，49歲，發(fā)病前無任何征兆，通過體檢發(fā)現(xiàn)CEA和CA19.9高出正常值10倍，后確診為結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移。,.,19,藥靶篩選（伊立替康，Irinotecan）,適用表型：TOP1高表達(dá)患者該藥物療效好。 表達(dá)譜芯片數(shù)據(jù)表明：癌組織TOP1表達(dá)2倍于癌旁 UGT1A1分型：TATA box“TA”拷貝數(shù)量越少藥物毒副作用越小。 測序數(shù)據(jù)表明：UGT1A1的“TA

9、”拷貝數(shù)5-6，屬于低拷貝基因型 結(jié)論：推測適用伊立替康（化療） 篩選出5組候選藥物組合： 1.Irinotecan + Bevacizumab 2.Sorafenib + Bevacizumab 3.Erlotinib + Irinotecan 4.Irinotecan + Decitabine 5.5-FU + Cetuximab,后續(xù)的PDX的藥物敏感性實驗結(jié)果驗證了伊立替康敏感。,.,20,病人的治療情況,2014年5月確診為腸癌，肝轉(zhuǎn)移，不能手術(shù) 先進(jìn)行化療方案 基因表達(dá)與基因測序數(shù)據(jù)分析結(jié)果出來后，增加了伊立替康 CEA和CA19.9明顯下降。 2014年8月底，手術(shù)切除腸上的病灶

10、。 繼續(xù)化療。 2014年12月底，手術(shù)切除肝上病灶。 CEA和CA19.9恢復(fù)到正常水平。,.,21,背景：為何現(xiàn)在推動精準(zhǔn)醫(yī)療,基礎(chǔ)研究積累和進(jìn)步： 分子生物學(xué) 基因組學(xué) 生物信息學(xué),社會轉(zhuǎn)型： 社會傳媒形成的聯(lián)系 移動設(shè)備的廣泛使用 人民參與研究意愿提升,.,22,轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)：一個真正的社會工程 基因組研究分子群體遺傳學(xué)人群隊列研究 人類自身成為最好研究樣本（人類基因組學(xué)） Of the people 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究與醫(yī)保體系的結(jié)合： 人群參與研究（participatory=精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)） By the people 人民：轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究最終服務(wù)對象 （精準(zhǔn)醫(yī)療=personaliz

11、ed） For the people 疾病防治的 關(guān)口前移：健康醫(yī)學(xué) 重心下移：建設(shè)和諧社會,如何將理念轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺` 如何實現(xiàn)協(xié)同的設(shè)計 如何將科學(xué)、醫(yī)學(xué)和社會文化發(fā)展相結(jié)合,.,23,分子和細(xì)胞生物學(xué),基因組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué),生命科學(xué)，物理科學(xué)和工程學(xué)會聚,美國麻省理工學(xué)院,第三次革命：生命科學(xué)，物理科學(xué)和工程學(xué)會聚Science（2011） 2014年5月，美國國家科學(xué)院發(fā)布報告會聚：促進(jìn)生命科學(xué)、自然科學(xué)、工程等領(lǐng)域的跨學(xué)科整合,生命科學(xué)第三次革命會聚,不同學(xué)科之間不斷會聚，學(xué)科界限開始模糊，學(xué)科會聚開始帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn),會聚不僅是跨學(xué)科間交叉， 而是融合,會聚生命科學(xué)革命，認(rèn)識生命復(fù)雜體

12、系,Life Science, Physical Science, Engineering and Beyond,科學(xué)意義和戰(zhàn)略價值,.,24,會聚(Convergence) 生物體+ 生命能力 的提升 人類自身 能力 的提升,NBIC會聚： 提升人類 智力+體力 +整個人類 的行為,NBIC會聚：如果 認(rèn)知科學(xué)家(Cogno)能夠想到它， 納米科學(xué)家(Nano)就能夠制造它， 生物科學(xué)家(Bio)就能夠使用它， 信息科學(xué)家(Info)就能夠監(jiān)視和控制它 會聚的真諦，是其顛覆性的意義所在。,合成生物學(xué)是一門嶄新的交叉學(xué)科，是“會聚”研究范式的典型。 以往的學(xué)科交叉帶來的進(jìn)步，都是科技研究的進(jìn)步，特別是研究“工具”的進(jìn)步； “會聚”帶來的，不僅僅是工具的進(jìn)步，而是生命或生物體 能力的提升，當(dāng)然，也包括人類自身能力的提