1、高通量測序與精準醫療系統精準醫療的概念很具體Precision medicine (PM) is a medical model that proposes the customization of healthcarewith medical decisions, practices, and/or products being tailored to the individual patient. In this model, diagnostic testing is often employed for selecting appropriate and optimal therapi

2、es based on the context of a patients genetic content or other molecular or cellular analysis. Tools employed in PM can include molecular diagnostics, imaging, and analytics/software.“精準醫療”是一種基于病人“定制”的醫療模式，在這種模式下，醫療 的決策、實施等都是針對每一個病人個體特征而制定的，疾病的診斷和治 療是在合理選擇病人自己的遺傳、分子或細胞學信息的基礎上進行的。Precision medicine i

3、s an emerging approach for disease prevention and treatment that takes into account peoples individual variations in genes, environment, and lifestyle. The Precision Medicine Initiative will generate the scientific evidence needed to move the concept of precision medicine into clinical practice.“精準醫

4、療”是一個新興的疾病治療和預防的方法，是建立在了解個體的 基因、環境以及生活方式的基礎上的。精準醫療計劃將會產生將精準醫學 的概念推到臨床所需要的科學證據。讓我們再回顧一下精準醫療的歷史！25年前1990年12月人類基因組計劃啟動15年以前2000年7月人類基因組計劃宣告完成，2001年人類基因組數據發表Collins, F. S., et al. (2003). A vision for the future of genomics research. Nature 422(6934): 835-847.2011年2月 NHGRI公布了新的人類基因組展望iEF!rs t genome wld

5、e.ss陽atlon study publtsh回Rat genome國quenceChlmpanzee genome四quence陽明惻僻山m叫D咱genome seque時eFlrst dlrect.to咽nsumerWI1創e.genome t自tHo帽ybeegenome sequenceHuman genebc VanatlOf1 ISbreakthr饑Jgh of the yearWellcome TI陽 ，1ca四Conlr創Con四rtium pubh臼lI onnature空呂ESea urchm genome 輯quen帽富= 國 -ENCODE pllot proect

6、complete : PLOSFirst personal genome 輯quencedGenetlc Informalon Nondlscnminatlon Act (G1NA) passed m USFlrst personal gellOme自quenc回usmg new technol噸10Yoruba geno何瞻回quencePlatypus genome sequenceFirsl曲 時er genome 皿quence (AML)民 吃x . 啊 Completion 01lhe Mammahan Gene CoIlecllon (MGC)mm眠Internatlonal d

7、ata relea四wor陸hopBovlne genome s四uence.fFus t human methylome mapComprehenslVe genomlC.na加s of ghoblaslomaKor國n pnome響圃，回Southern Afncan genome s明uen國 $ililtfwz. ，1陽obank- . B :陽n= 5.0 田 巾c t陽川瞄nts怡l ，OOOmo國e knockout mutationsNeanderthal genome 坦quencena陽relo Genomes ptiot proectcomplete!，1 . 棋 錦 要

8、 . ， I ex剛剛回叫11口u z r e F n e; ，.I .- _ . . .: :. I. . .:.1 . bt. .，. .Understand i ng the b i ol噸Y of genomes1990-2003Human Genome Proj田t2004-20102011- 2020Beyond 2020技術 所見即所知（一）What we know is determined by what we see19802015技術 所見即所知（二）測序技術的發展20151949Illumina Sequencing涵蓋高中低通量Decreasing Price Per

9、 GbIncreasing System Price & OutputHiSeq 2500HiSeq 3000 NextSeq1000Gb | 4B | 2x125MiSeq120Gb | 400M | 2x15015Gb | 25M | 2x300750Gb | 2.5B | 2x150HiSeq 40001500Gb | 5B | 2x150HiSeq X TenHiSeq X Five1800Gb | 6B | 2x1501800Gb | 6B | 2x150Ion Torrent 系列匯總中通量，簡單易用Easy to Use201020122000 systems place

10、dHard to Use15 min set up time20142016Jonathan Rothberg目前國產“高通量”測序儀RevolocityBGI SEQ500華大測序系統BGISEQ-100DA ProtonBioelectronSeq 4000華因康瀚海基因中科紫鑫為什么是現在？今天的現實 千美元基因組千人民幣外顯子組已經實現 監管體系已初步形成-無創產前相關監管體系建立 直接面向消費者的檢測已經逐漸被消費者接受 第三方臨檢機構已經可以提供基因檢測服務 保險系統開始介入 藥物遺傳學/藥物基因組學有關的訴訟已經開始 醫療職業協會的專業化標準已經覆蓋遺傳/基因組領域 新的“精準醫

11、療計劃”啟動 臨床醫學已經確定了遺傳/基因組信息在臨床中的重要作用 美國醫學研究院（IOM）證明了有效性和合理性 - 2/26/2015 遺傳學和基因組學對整個醫療界的影響Calzone, et al. (2013). Relevance of genomics to healthcare and nursing practice. Journal of Nursing Scholarship, 45, 1-2.基因 組學疾病的負 擔和復發 監控預后和治 療決策篩查和診 斷新生兒篩 查疾病敏感 性孕前和產 前診斷伴隨人一生的遺傳學和基因組學孕前和產前 篩查新生兒篩查風險預測篩查和診斷疾病分型C

12、alzone, et al. (2013). Relevance of genomics to healthcare and nursing practice. Journal of Nursing Scholarship, 45, 1-2.個體化醫療生命末期管 理生命結束后 管理精準醫療的提出：Precision Medicine Initiative2016年，美國財政預算計劃撥付共2.15億美元用于資 助這方面的科學研究、創新發展。合適的時間給合適的人合適的治療，且僅僅如此！The right treatment to the right patient at the right tim

13、e美國精準醫療基因組協作組的成員MEMBERS醫院（大學）、研究所、公司目前的進展1月20日奧巴馬提 出精準醫療計劃7月12日NCI-MATCH計劃提出8月5日FDA提出 “精準FDA”9月17日工作小組 向Francis S. Collins工作報告11月20日，確認7800萬美元撥款 計劃NCI-MATCHNCI-Molecular Analysis for Therapy Choice招募3000名病人，1000名合格的入組病人；20到25種藥物；143個基因的4000個基因突變；招募10組志愿者腦、乳腺、胃腸道、泌尿、頭頸、血液、淋巴、黑素瘤、骨髓 瘤等用突變而非部位來區分 腫瘤和指導

14、用藥Tissue Fixation Path ReviewNucleic Acid ExtractionLibrary/Template Prep ngSequenciData AnalysiseMOI Report ReviewFinal reportTumor content 50%DNA yield 20 ngLibrary yield 10 pMTest fragments: A/D 80% AQ17, Read Length 90 bp Reads per sample: 350, 000Read Length: 140-160 bpCoverage: “ 80% of amplic

15、ons coverage 450 Positive: detect all true positive variants Negative: detect no false positive aMOINTC: total reads 2% of lowest sample library readaMOI = actionable mutation of interestNCI-MATCH的工作流程 20ngDNA和15ngRNA，4小時完成測序檢測 398種突變的panel進行驗證，365種SNV檢出364個，檢出率高達99.7%， 33種indel檢出25個，檢出率75.8% 三組FFPE

16、樣本進行性能驗證，104個常規分子診斷信息，101例肺癌樣本，106個前列腺癌樣本，其中1/3的樣本存儲超過3年 所有含有EGFR，KRAS，BRAF的突變都100%靈敏度和特異性的被檢出，而 RNA panel，100%檢出T2：ERG fusion，6/7檢出ALK，另檢出額外2個 fusionNCI-MATCH PanelIon Oncomine Comprehensive Panel精準FDA“精準FDA”（PrecisionFDA）是一個基因組信息學社區和共享數據平臺，一 個為研究人員準備的開源、基于云的工具，它將為下一代測序診斷提供依據，并且為所有開發者提供統一的、可共享的在線基因

17、組信息數據庫。2014年英國已經提出的10萬英國人基因組計劃Genomics England, with the consent of participants and the support of the public, is creating a lasting legacy for patients, the NHS and the UK economy through the sequencing of 100,000 genomes: the 100,000 Genomes Project.英國首先宣布了測序10萬人基因組的計劃，并由“國民 健康服務”（National Health

18、 Service）下屬的 “衛 生 部 門 ” （ DepartmentofHealth ） 組 織 成 立 了 “Genome England”公司，專門用于運行英國10萬人基 因組項目，旨在通過建立透明的基于倫理和科學設計的 項目，用基因組學手段使病人獲益http:/www.genomicsengland.co.uk/1萬人的成果已于9月14日在Nature在線發表我國精準醫療的意義 黃種人的獨特遺傳背景我們的基因組存在不同于白種人特征，我們需要自己的大型基 因組學數據做基礎，才能做好自己的“精準醫療”SARS EGFR基因的分布頻率與易瑞沙 CYP2C19基因（rs4244285）與波立

19、 維 MTHFR基因多態性引起的亞洲人中 風風險增加與葉酸和B族維生素聯用診斷篩查測序技術支撐的腫瘤精準醫療檢測方案遺傳性腫瘤檢測腫瘤早期診斷腫瘤分子分型及 驅動基因鑒定腫瘤負荷及突變的 實時動態監控藥物敏感性和 毒副作用預測復發監控易感人群個體化治療 方案制定預后相關預測PCR FISH高通量深度二代測序定量PCR 精準Sanger測序 高通量深度二代測序循環腫瘤細胞檢測 循環腫瘤DNA檢測 微滴式數字PCR 高通量深度二代測序持續護理測序技術在遺傳性疾病中的全面解決方案高通量深度二代測序 Sanger測序 數字PCR遺傳性疾病篩查婚孕前遺傳學指 導優生優育 指導致病基因 發現新生兒基因篩查

20、植入前遺傳學檢測產前診斷臨床治療高通量深度二代測序 精準Sanger測序母血循環DNA檢測 細胞遺傳學檢測 高通量深度二代測序臨床手段基因發現生育干預傳染病與感染病精準醫療系統解決方案攜帶率篩查耐藥菌頻率病原和耐藥機制 的確認個體化治療 方案制定疾病人群的持續監控耐藥監控易感人群確認溯源qPCR一代測序高通量深度二代測序定量PCR 精準Sanger測序 高通量深度二代測序高通量深度二代測序人群篩查持續護理診斷藥物基因組學功效毒性（誘導藥效動力學劑、抑制劑）靶點藥代動力學疾病分型大約7%的FDA認證的藥物受到可用的基因藥理學的影響， 大約18%的美國門診處方受到生殖系藥物基因組學影響20多個基因

21、，與超過80種藥物相關建立生物醫學醫療體系基因組/遺傳/分子過程，通路，生物保存，統計分析與決策支持X射線成像，MRI，CT掃描，組織和器官可穿戴設備 家庭 診所/門診 個人健康數據 醫院康復中心/養老院 收容所公共衛生 狀態監測 應急準備和響應 全球監測生物信息 學影像學醫學信息個體人群電子病歷、遠程醫療、保險數據，群體健康，以省市為 單位的存儲庫和監視工具生物醫學研究和新的疾病分類的知識網絡IOM Report 2011 Toward Precision Medicine: Building a Knowledge Network for Biomedical Research and a New Taxonomy of Disease暴露組體征和癥狀基因組表觀組微生物組其它類型的 病人數據病人個體結果整合Ginsburg, G.S. et