NGS用于指导晚期恶性肿瘤治疗
NGS基因组测序技术在个性化医学中的应用前景
NGS基因组测序技术在个性化医学中的应用前景随着科技的不断进步和医学的发展，个性化医学成为医疗领域的一个重要发展方向。
个性化医学旨在根据个体的基因组信息，提供针对性的诊断和治疗方案，以改善患者的预后和生活质量。
NGS基因组测序技术（Next-generation sequencing）作为一种高通量测序方法，正在个性化医学领域引起广泛关注，并有望成为未来个性化医学的重要工具。
本文将探讨NGS基因组测序技术在个性化医学中的应用前景。
首先，NGS技术在癌症领域中的应用具有巨大潜力。
癌症是一类复杂的疾病，不同患者的癌症基因组有所不同，基因驱动突变是癌症发生和发展的重要原因。
NGS技术可以高通量、快速且准确地测序患者癌症相关基因或突变位点，帮助医生了解患者的个体差异，从而实现个性化的癌症治疗。
通过对癌症基因组的深入研究，可以发现与疾病相关的新的靶向治疗方法，并为研发新药提供依据。
此外，NGS技术可以辅助医生进行肿瘤早期筛查和监测，提高癌症的早期诊断率和治疗效果，极大地改善患者的生活质量。
其次，NGS技术在遗传病领域中的应用也具有广阔的前景。
遗传病是由基因突变或遗传变异引起的疾病，对遗传病进行准确的诊断和筛查对患者的治疗和管理至关重要。
传统的遗传病诊断方法往往仅能检测部分常见的基因突变，且费时费力。
而NGS技术可以同时测序多个基因，包括罕见突变，快速且准确地确定遗传病的病因，为患者提供精准的诊断和治疗方案。
此外，NGS技术还可以帮助家族成员进行遗传风险评估，提前采取相应的预防和干预措施。
此外，NGS技术在个体化用药和药物开发领域也有着巨大的潜力。
药物反应的个体差异常常根源于基因型的不同。
NGS技术可以快速测序个体的基因组，并根据个体基因组的特征，为患者提供个体化治疗方案，包括药物剂量和类型的选择。
个体化用药可以提高治疗的效果，减少药物副作用，提高患者的治疗依从性。
此外，NGS技术还可以帮助药物研发领域的科学家加速新药开发和临床试验的进程，为研究和开发更安全、有效的药物提供支持。
生物基因组学中的NGS技术
生物基因组学中的NGS技术NGS技术是指下一代测序技术，其进一步推动了生物基因组学领域的发展。
传统的基因组测序方法在相对较长的时间内都是主流，然而NGS技术的出现彻底颠覆了这种局面。
NGS技术创造了一种更快、更精确、更经济实惠的方法来检测和分析基因组信息，从而为科学家们提供了更多的探索基因和分析基因组组成的机会。
首先，我们必须理解传统测序技术的局限性。
然后，我们可以深入探讨NGS技术与传统方法的区别。
最后，我们将论述NGS技术能如何快速、精确地解决基因组研究中的问题。
传统的基因组测序技术：Sanger测序人类基因组计划是第一个完成测序的计划，一开始使用的是Sanger测序技术，也称为“链终止法”。
Sanger测序是通过DNA聚合酶不断地复制DNA，然后使用特殊的链终止剂来标记链的末端，并制造出一系列不同大小的DNA碎片，然后将它们一一分离和排序，以获得完整的DNA序列。
尽管此方法是非常准确的，但由于技术局限，它无法应对大量数据和时间成本。
NGS技术与传统技术的区别NGS技术是一种新的测序技术，通过不同的方法并行扫描整个DNA，从而快速高效地产生大量的数据。
相对于传统的测序方法，NGS技术的处理速度更快，通过短读长序列来表示更高分辨率的基因组信息。
NGS技术允许将DNA分成许多不同的区域，以并行获得一种更准确的DNA序列。
实际应用中，NGS技术被广泛应用于生物领域，探究整个生物体和基因组中的活动，从而发现与健康和疾病有关的突变或DNA组成。
NGS技术还可以对DNA进行测序，确保正常细胞中免疫関连受体(TCR)和B细胞受体（BCR）的正确参数。
举例来说，利用NGS技术进行全基因组测序，有助于显著降低DNA测序成本，从而扩大了许多生物学和医学研究的范围。
而尽管NGS技术仍未完全完善，可是一旦获得DNA序列，这种方法就能够实现大规模、全面、有条理地对序列进行研究和分析。
NGS技术的应用NGS技术在基因组学方面的应用，基本上是将基因组和转录组数据进行分析，并以此寻找DNA片段和基因的变异情况。
二代测序（NGS）临床应用4大要点，你还不知道？
二代测序（NGS）临床应用4大要点，你还不知道？•NGS 有什么用?•NGS 结果可以指导治疗方案制定吗？•哪些人应该做 NGS 检测？•哪些 NGS 项目并不值得做？相信不少人听到 NGS 都会想知道上面这些问题，今天我们就来好好扒一 NGS。
1什么是 NGS？肿瘤是一个多基因疾病，基因变异在肿瘤的发生发展、治疗指导中的作用已经毋庸置疑，因此基因检测已经成为肿瘤患者的常用诊疗工具。
随着科技的发展，NGS 也成为目前最为炙手可热的检测技术。
NGS 也称为大量并行测序（MPS）或高通量测序技术（HTS），允许短时间内同时检测大量核苷酸，因此以低成本、高准确度、高通量和快速检测而成为目前最常用的基因检测手段之一。
临床进行 NGS 时，可根据实际需要而使用包含不同数量基因的组套（panel）。
目前基因检测最常见的 3 部分为：•靶点和生物标志物检测；•化疗药物敏感性检测；•以及遗传易感性检测。
2靶点和生物标志物检测一项美国 SEER 注册分析显示，2006 年到 2013 年，癌症患者的死亡率每年降低 3.2%，2013 年到 2016 年则每年降低 6.3%。
可以说，是这期间出现的靶向药物和免疫药物彻底改变了晚期肿瘤的治疗格局。
使用靶向药要先明确是否具有相应靶点。
反过来说，具有多种基因突变且有相应靶向药物治疗机会的晚期肿瘤患者应该首选 NGS 检测。
ESMO 推荐意见中，建议晚期非鳞非小细胞肺癌（NSCLC），晚期前列腺癌，晚期卵巢癌和晚期胆管癌患者常规应用 NGS 进行检测。
在晚期结肠癌中，NGS 可作为聚合酶链式反应（PCR）的替代方法。
例如在晚期非鳞NSCLC 中，应常规检测EGFR、ALK，MET、BRAF、ROS1、NTRK、RET、KRAS 和ERBB2 基因。
分别检测费时且价格昂贵，而 NGS 就是同时进行多基因检测的良好方法。
虽然没有获批的靶向药物，但是患者已经进入后线治疗，没有理想治疗方案时，可以考虑使用 NGS 检测是否存在低级别证据（表 1 中的 C 级和 D 级）的靶点。
NGS在肺癌中的应用与报告解读
NGS
一代测序 FISH ARMS
RTPCR
IHC
代谢产物
肺癌中越来越多的变异被定义为actionable靶点
应用一：多基因平行检测能够增加患者接受靶向治疗的机会
平行检测NCCN指南推荐8基因
检测基因型
EGFR突变 ALK重排/融合
HER2突变 BRAF V600E突变 MET扩增/14外显子跳读
E6:A20
E20:A20
Differential Crizotinib Response Duration Among ALK Fusion Variants in ALKPositive Non–Small-Cell Lung Cancer
Yoshida T, et al. Journal of Clinical Oncology. 2016. June 27 on line
病例三：EGFR TKI治疗后继发多重耐药机制
突变的临床解读
✓ 临床意义
✓ 对应靶向药物
✓ 敏感性、耐药性？
Relationship level
Implication1
Implication2
Implication3 Implication4 Implication5
敏感
可能敏感
FDA/NCCN 1A FDA/NCCN 1B
EGFR突变 ALK重排/融合
HER2突变 BRAF V600E突变 MET扩增/14外显子跳读 ROS1重排/融合
RET重排/融合 KRAS突变 TOTAL
可根据临床需求和患者经济承受能力选择不同大小的panel
问题2：应该检测多少位点？全外显子？
基因！=位点 基因包含成千上万个位点
点突变&插入缺失
NGS技术在肿瘤个体化治疗中的应用研究
NGS技术在肿瘤个体化治疗中的应用研究引言：肿瘤是世界范围内一种常见病，其发病率和死亡率仍然居高不下。
多年来，人们持续不断地进行着与肿瘤治疗相关的研究和探索，目的是为了找到更有效的治疗方法。
近年来，基因组测序技术（Next Generation Sequencing，NGS）在肿瘤的个体化治疗方面取得了显著的突破。
本文将探讨NGS技术在肿瘤个体化治疗中的应用研究。
一、肿瘤个体化治疗的概念和意义肿瘤个体化治疗，也被称为精准医学或个性化治疗，是根据患者肿瘤的个体遗传特征和其它相关因素，通过对患者进行基因组测序和分析，来制定适合患者个体情况的治疗方案。
相较于传统的肿瘤治疗方法，个体化治疗可以更准确地指导治疗方案的制定，从而提高治疗的成功率和患者的生存率。
因此，肿瘤个体化治疗被认为是未来肿瘤治疗的一个重要发展方向。
二、NGS技术在肿瘤个体化治疗中的应用1. 肿瘤基因组测序NGS技术可以快速高效地对肿瘤样本进行基因组测序，以获取肿瘤细胞中遗传变异的信息。
通过对肿瘤基因组的测序分析，可以发现肿瘤细胞中潜在的致病突变和基因的异常表达，为制定个体化治疗方案提供依据。
同时，肿瘤基因组测序还可用于监测肿瘤的进展和转移，以及评估肿瘤治疗的效果。
2. 靶向治疗的指导NGS技术不仅可以揭示肿瘤的遗传变异，还可以预测肿瘤对特定药物的敏感性。
通过整合多组学数据，如基因组、转录组和蛋白质组等信息，可以寻找到与肿瘤发生和发展相关的关键突变，并进一步预测肿瘤对特定靶向治疗药物的敏感性。
这种个体化的药物选择可以增强治疗的针对性，提高抗肿瘤疗效。
3. 肿瘤免疫治疗的筛选免疫治疗是目前最热门的肿瘤治疗方法之一。
NGS技术可以用于分析肿瘤细胞的免疫组库，并发现肿瘤细胞中存在的免疫逃逸机制和潜在的靶点抗原。
通过对患者肿瘤免疫组库的分析，可以评估免疫疗法的应用前景，并为制定个体化的免疫治疗方案提供依据。
4. 微环境治疗的优化肿瘤微环境是肿瘤细胞周围的细胞和分子组成的复杂网络系统。
NGS在精准医疗中应用
ISEL研究，所有病人同时入组，用易瑞沙无获益，但亚裔不吸烟肺腺癌患者获益
靶向治疗与伴随诊断
NCCN NSCLC 2014V2 以前，晚期转移NSCLC推荐EGFR及ALK检测
什么是基因变异？
前文提及：DNA携带了全套遗传信息，很稳定；但是总难免有差错的 时候，基因的DNA片段某个地方序列发生变化，和原来的DNA不同了， 这就是基因变异。
NGS检测优势-更多用药机会
NCCN 指南关于NCCL靶向药伴随诊断建议
检测基因型
靶向药
EGFR突变
ALK重排/融合 Her2突变 Braf突变 Met扩增 Ros1重排/融合 Ret重排/融合 Kras突变
通用名
生产厂商
商品名
英文名
厄洛替尼
瑞士罗氏
特罗凯
erlotinib
吉非替尼
英国阿斯利康
易瑞沙
较高
化疗与靶向治疗的抉择
靶向治疗
口服，在家
靶向药发展-肺癌
肺癌靶向药物发展超过十年，晚期非小细胞肺癌中位生存期提高三倍以上， 达到3.5年；生存质量也大幅提高
JAMA. 2014;311(19):1998-2006. doi:10.1001/jama.2014.3741
靶向治疗与伴随诊断
先检测EGFR突变
传统分子诊断手段的挑战
对低丰度变异的 高敏感性检测
肿瘤异质性
多基因与多变异 形式的平行检测
样本微量
高侵入性 液体活检
二代测序（NGS）
一代测序：Sanger法，单基因测序 二代测序：高通量测序
采样提取基因组 基因组片段化形成测序+。。。✓ 高通量（>千万序列/次） ✓ 多基因平行测序 ✓ 检测准确、灵敏
NGS在肺癌中的应用与报告解读
C
肿瘤细胞占比66%，突变丰度33%
肿瘤组织中的突变丰度与肿瘤细胞占比 密切相关
*在发生拷贝数变异的情况下，突变丰度可能会超过50%
问题6 组织中的低丰度突变是否意义不大？
组织病理评估可以帮助解读肿瘤组织的检测结果，突变的丰度与肿瘤细胞占比密切相关。 未有研究表明，低丰度突变不能指导用药。传统ARMS检测不区分丰度
肿瘤负荷大的晚期病人ctDNA丰度高 肿瘤负荷小的早期病人ctDNA丰度低
组织突变丰度 vs 血液突变丰度
突变丰度范围 关键因素
因素如何评估
影响因素
肿瘤组织
血检cfDNA
1% ~ 99%
0.01% ~ 99%
肿瘤细胞占比
ctDNA / cfDNA
可病理评估（粗略估计）
无法直接评估。利用突变 丰度来倒推ctDNA丰度
NGS在肺癌中的应用与报告解读
张周 燃石医学生物信息总监
2017.09
提纲 /CONTENTS
NGS检测在肺癌中的应用
多基因平行检测---预期检出多少突变？ 组织+液体活检---有什么临床价值？ 突变丰度---临床意义？
NGS检测报告解读案例
肿瘤是因为基因变异导致的疾病
分子病理检测
DNA
RNA 蛋白
丰度反映不同亚克隆的比例关系，可动态监控肿瘤的时空演化
EGFR L858
EGFR L858
• Allele Fraction(AF) = “A” / total depth=4/14=28.5%
• 突变丰度体现突变的DNA占所有DNA 的比例（肿瘤细胞占比）
Wild type 野生型 == “G” Mutation 突变型 == “A”
二代测序(NGS)在肿瘤检测中的应用
二代测序（NGS）在肿瘤检测中的应用什么是二代测序？二代测序是一种高通量测序技术，又称为下一代测序，指的是与Sanger测序技术相比，能同时进行大量DNA或RNA序列测序的新一代测序技术。
二代测序主要包括Illumina、Ion Torrent、BGI等不同平台，都具有高通量、高灵敏度、高精度、低成本等优势。
它已经广泛应用于基因组学、转录组学、表观基因组学以及其他生命科学领域的研究和应用中。
二代测序的优缺点相较于传统的sanger测序、PCR技术、FISH等，二代测序优点有哪些？01产量高：能够一次性测序数百万到数千万条读段，比传统高出好几个数量级，大大提高了测序数据的覆盖率和可靠性。
02准确性高：高质量的测序和分析能够避免Sanger测序中的一些错误，如Sanger测序就很难以高的可信度将7个A和8个A区分开来。
03灵敏度高：能够检测到低浓度样本中的DNA或RNA。
04检测范围广：能够同时进行多种基因检测。
对于只能切一次的小样本，又同时需要多种基因检测，二代测序是最好的选择，这对患者意义重大。
二代测序也能够用于基因组学、转录组学、表观遗传学等多个领域的研究和应用。
05成本低：相比传统测序技术，二代测序每个基因的成本更低。
当然二代测序也有些短板：01对样本质量要求较高：如果样本有大量炎症、坏死、氧化等可能导致数据质量的下降。
02数据分析难度较大：由于数据量大、质量不一和分析方法复杂等问题，对数据分析和解读的要求较高。
03报告周期长：相对于传统检测，二代测序复杂的实验流程和分析需要耗费时长更长。
二代测序对肿瘤患者有什么意义呢？二代测序在肿瘤领域中，可以帮助医生更好地了解肿瘤的性质、演化过程和药物敏感性等，从而为肿瘤的诊断、治疗和预后评估提供更精准的指导。
具体包括以下几个方面：01帮助诊断二代测序技术可对患者的基因组进行全面测序，帮助医生判断某些疾病是否是遗传性的。
对于有明显家族肿瘤史者，有必要进行特定的遗传性肿瘤综合征基因检测。
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简介
• 在进展期黑色素瘤患者 中Intro，duction抗PD-1治疗有30-45% 的有效率；
• 反应可能持续存在； • 较难辨别有效人群； • 因此需要有效预测标记
物。
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
抗PD-1/PD-L1的候选标记物
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
结论
• 二代杂交捕获法为基础的NGS检测突变负荷与抗PD-1/PD-L1疗 效相关
Conclusions
• 236-315个基因突变负荷的检测结果与全外显子测序结果一致 • 通过此法检测突变负荷可能有助于临床的治疗决策和预测疗效。
特定突变
Specific mutations
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
特定突变
Specific mutations
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
600
518 500
425
400
382
299 307
303 314
300
278
200
100
0 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
内容：
NGS指导下的肿瘤免疫治疗 cfDNA检测与肿瘤治疗 NGS在多种实体肿瘤治疗中的应用
癌症是一种……的疾病?
DNA
• 胚系 —家族性肿瘤综合征
Cancer is a disease of …
—药物基因组学 • 体系
—单核苷酸变异（突变） —短序列插入/缺失 —长序列缺失/扩增 —结构的变异（易位）
免疫系统
• B细胞受体—克隆和多样性 （DNA或RNA）
• T细胞受体—克隆和多样性 （DNA或RNA）
• 突变负荷（RNA或DNA） • 肿瘤亚克隆 • RNA特征
突变负荷和反应
Mutation load and response
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
突变负荷和生存率
Mutation load and survival
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
Presented By David Hayes at 2016 ASCO Annual Meeting
以杂交捕获法为基础的二代基因测序法可作为预 测抗PD-1/PD-L1治疗黑色素瘤疗效的标记物
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
突变负荷比较
Mutation load comparisons
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
在未选择患者中的突变负荷及生存率
在未选择患者中 突变负荷与生存 Mutation load and survival in unselected patients 率无关
测序的优势
• 价格更低廉 • 品质更高 • 适用范围更广
—机器 Sequencing is … —试剂盒 —软件 • 组织灵活性更高 —石蜡标本 —无需细胞 —甚至RNA！
Presented By David Hayes at 2016 ASCO Annual Meeting
近8年，ASCO年会上与NGS相关的摘要数目投稿
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
TCR克隆
TCR clonality
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
潜在临床价值及意义
Potential implications
码区序列 Aims —突变负荷和特殊突变与临床结果的相关性 —与全外显子测序所得突变负荷相比较
• T细胞受体测序与结果的相关性
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
方法：
Methods
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
突变负荷和反应
Mutation load and response
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
突变负荷和反应
Mutation load and response
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
大家好
1
大家好
2
NGS用于指导晚期恶性肿瘤治疗 2016 ASCO新进展
----精准检测，精准治疗
Insight on Novel Mechanisms and Precision Care
方勇
浙江大学医学院附属邵逸夫医院肿瘤内科
基因检测一览
同病异治 异病同治
遗传性肿瘤 重叠表型
Presented 016 ASCO Annual Meeting
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
内容：
NGS指导下的肿瘤免疫治疗 cfDNA检测与肿瘤治疗 NGS在多种实体肿瘤治疗中的应用
背景：
ctDNA PPV vs. tissue biopsy (NSCLC, CRC, Breast, Others)
Candidate biomarkers for anti-PD-1/PD-L1
克隆性增殖，突变或新的抗原
Presented By Douglas Johnson at 2016 ASCO Annual Meeting
目标：
• 假设：小片段基因能精确地代替基因突变负荷 • 以杂交捕获法为基础的二代基因测序法检测236-315个基因编