編者按
癌症是用於描述一組導致異常細胞不受控制地分裂的複雜遺傳疾病的術語。癌細胞可能來自單個細胞或細胞群中的特定基因突變。這些細胞有可能侵入附近的組織，在某些情況下，透過迴圈或淋巴系統轉移到體內的遠處部位，從而產生繼發性腫瘤。
腫瘤可能具有不同的潛在遺傳起源，並且可能在一名患者與另一名患者中表達不同的蛋白質。分析患者的組學資料——包括基因組學、蛋白質組學、代謝組學和轉錄組學——有助於確定他們患癌症的風險，能夠及早發現疾病，並確定具有最佳療效和最小副作用的靶向藥物或藥物組合。這種個性化的方法被稱為個性化醫療。
由於 DNA 測序等基因組學技術的進步，現在可以快速對個體的整個基因組進行測序或對基因組的特定目標區域進行深度測序，以識別導致疾病風險的遺傳變異，或有助於診斷、治療和改善了解患者的癌症。雖然基因組學技術一直處於個性化醫療的前沿一段時間，但現在更廣泛地採用了其他組學方法。
RNA測序（RNAseq）正被用於研究人類癌症的轉錄景觀。全轉錄組 RNAseq可以幫助指導治療決策並確定癌症進展的生物標誌物。蛋白質組學技術，如質譜法，使研究人員能夠分析細胞生理學的複雜性，包括蛋白質表達模式、異構體的存在、翻譯後修飾和蛋白質-蛋白質相互作用——這些都會影響個體對疾病或治療的反應，因為許多藥物靶點都是蛋白質。代謝組學方法可以幫助開發以代謝亞型表徵為中心的癌症診斷方法。代謝組學還可用於研究個體對藥物的反應或確定與疾病復發或耐藥性有關的關鍵機制。質譜成像被用於在空間水平上了解腫瘤景觀，有助於識別腫瘤相關代謝物和酶的變化。
已經開發了不同型別的源自患者的癌症模型來幫助預測患者對藥物的反應。最先進的體外模型之一是患者來源的類器官 （PDO）。PDO 是類似於原始腫瘤許多方面的三維細胞培養物。由於它們能夠模仿病原組織，因此在源自患者的癌症類器官中觀察到的藥物反應通常反映了患者的臨床反應。
腫瘤活檢取自癌症患者，癌症模型來源於腫瘤細胞。同時，對腫瘤進行測序，並分析資料以識別潛在的基因-藥物關聯。進行高通量藥物篩選並與基因-藥物關聯資料進行比較，以確定患者是否具有特定的藥物敏感性。
個性化醫療的主要挑戰
雖然個性化醫療是一個快速發展的領域，但在腫瘤學領域大規模實施之前需要解決幾個挑戰。
1、
資料過載
資料密集型組學和成像技術的出現導致了大量資料的產生。處理和儲存這些資料是一個關鍵瓶頸，因此迫切需要開發可擴充套件的解決方案，以實現資料的快速儲存、檢索和分析。此外，為了避免資料孤島，並能夠對所有可用資訊進行有效分析，資料質量是資料標準化至關重要。
2、
時間和成本
識別和/或設計可以針對特定癌症驅動因素的治療方法需要時間和大量資金。患有包含特定“驅動因素”的癌症型別的患者數量可能非常少，這意味著公司開發針對它的治療方法在經濟上可能不可行。將藥物從試驗檯帶到床邊可能需要 10 到 15 年，因此即使在已知癌症驅動因素且許多患者受到影響的情況下，靶向治療也可能在一段時間內無法用於臨床。
3、
耐藥性
一些靶向藥物雖然最初是成功的，但由於患者對治療產生耐藥性，因此無法提供長期益處。癌細胞具有極強的適應性，可以誘導產生直接或間接耐藥性的機制。例子包括；藥物失活、改變藥物靶點、抑制細胞死亡和修復 DNA 損傷。
4、
醫學倫理和知情同意
隨著越來越多的個性化藥物走向臨床開發和批准，需要將注意力集中在相關的倫理、法律和社會影響上。 我們將如何應對個性化醫療帶來的健康資訊的增加？個性化醫療會加劇現有的醫療保健差距嗎？我們如何確保隱私和機密性？接受基因檢測的患者如何處理知情同意？
有針對性的抗癌藥物“針對”癌細胞和正常細胞之間的遺傳差異。兩名被診斷患有相同癌症的患者可能有基因變異，這些變異可能會影響他們對這些藥物的個體反應——這一研究領域被稱為藥物基因組學。腫瘤組織和/或液體活檢的基因檢測可以幫助識別特定目標，幫助將患者“匹配”到個性化的治療策略。在這裡，我們列出了這些療法的一些關鍵示例及其目標。
1、乳腺癌
HER2基因的突變導致人類表皮生長因子受體 2 （HER2） 在大約15-30%的浸潤性乳腺癌中過度表達。乳腺癌細胞的 HER2 蛋白可增加 40-100 倍，導致細胞表面表達約 200 萬個受體。對於被診斷患有 HER2 陽性乳腺癌的個體，有幾種靶向治療可供選擇，包括曲妥珠單抗、馬吉妥昔單抗和帕妥珠單抗。
2、大腸癌
表皮生長因子受體 （EGFR） 在結直腸癌中經常過度表達，這意味著靶向 EGFR 的藥物，如西妥昔單抗和帕尼單抗，可能是有效的治療策略。然而，在KRAS基因突變的患者中，這兩種藥物都無效。因此，為了確定治療的適用性，通常首先進行基因檢測，以確認結直腸癌患者是否存在KRAS 突變。大約十分之一的結直腸癌患者存在BRAF突變。由於這些患者的中位生存期不到一年，識別該亞組中的個體是開發除抗 EGFR 治療之外的定製治療策略的關鍵。BRAF 抑制劑 encorafenib 與西妥昔單抗聯合使用已被證明可以提高BRAF突變的結直腸癌患者的生存率。
3、白血病
化療藥物巰嘌呤已被證明在治療兒童急性淋巴細胞白血病 （ALL） 方面非常有效。然而，由於編碼負責代謝巰基嘌呤的酶的基因中的遺傳多型性，該藥物的毒性是可變的。一種這樣的基因是TPMT。對兒科 ALL 患者進行TPMT基因突變的基因檢測能夠制定劑量建議以最佳化和個性化藥物處方並減少不良反應。22 號染色體易位是造成> 90% 的慢性粒細胞白血病（CML） 病例的原因。這種易位導致兩個基因 - BCR和ABL1的融合- 並導致 CML 的發展。伊馬替尼是一種選擇性抑制劑，旨在透過特異性靶向來自嵌合融合基因BCR-ABL的BCR-ABL1 酪氨酸激酶來治療 CML 。
4、肺癌
一些肺腺癌患者的EGFR有啟用突變基因。EGFR 突變患者已成功使用多種選擇性酪氨酸激酶抑制劑治療，包括厄洛替尼和吉非替尼。大約 5% 的非小細胞肺癌 （NSCLC） 具有ALK基因重排。由此產生的異常 ALK 蛋白可以被多種藥物靶向，包括克唑替尼、色瑞替尼、艾樂替尼、布加替尼和勞拉替尼。還針對以下基因突變的 NSCLC 開發了靶向治療：ROS1、RET、MET、NTRK和BRAF。
5、黑色素瘤
抑制Raf/MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR訊號元件已被確定為黑色素瘤的關鍵治療策略。研究表明，異常的 PI3K 訊號傳導發生在高比例的黑色素瘤中，並且AKT基因擴增了約 45%。大約50% 的黑色素瘤有BRAF突變——V600E 是最常見的。突變的BRAF會導致 BRAF 激酶的異常版本。已證實患有BRAF V600 突變黑色素瘤的患者受益於使用 BRAF 和 MEK 抑制劑選擇性抑制MAPK 訊號傳導。患者可能會對單藥 BRAF 抑制劑產生耐藥性。然而，BRAF 和 MEK 抑制劑組合治療已被證明可以改善治療反應並延遲耐藥性。
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