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腫瘤基因診斷市場爆發(fā) 二代測序技術(shù)成為重要推力

[2017/1/5]

腫瘤本身就是一種基因病,腫瘤細胞的基因在不斷的發(fā)生突變,腫瘤組織是動態(tài)變化的,每個時期所檢測出來的基因組可能都有發(fā)生變化,目前相關(guān)的知識和數(shù)據(jù)均處在摸索和積累階段,仍然需要不斷的臨床實踐和研究投入。
 

 
  基因檢測包括:PCR,F(xiàn)ISH,芯片技術(shù),基因測序。基因測序技術(shù)是基因檢測的一種。基因測序目前主要有一代測序(Sanger測序)、二代測序(illumina/Life Tech)、三代測序(單分子測序)等。PCR、FISH和芯片技術(shù),主要是通過已知序列去調(diào)查特定確定的片段序列或位點的有或無,重點在“檢”,而基因測序技術(shù)是把基因序列上的核苷酸一個一個的測出來,重點在“測”。目前應(yīng)用最廣的是二代測序,即NGS。
 
  雖然業(yè)內(nèi)有很多觀點認為,由于基因測序的精準度最高,隨著基因測序的成本下降,最終測序技術(shù)將取代PCR、FISH和芯片技術(shù)。但我們認為,這種觀點是片面的。首先FISH技術(shù),由于在細胞原位的特殊性,結(jié)合了細胞病理形態(tài),就有其不可取代的作用。其次,腫瘤異質(zhì)性的存在,許多腫瘤的驅(qū)動基因,是基于拷貝數(shù)的改變,或者合并基因突變和重排。拷貝數(shù)結(jié)合突變重排的變化,就不僅需要全外顯子甚至全基因組進行深度測序。但是一些明確意義的點突變和重排和拷貝數(shù)變化,目前有許多成熟技術(shù)可以輕松應(yīng)對,用all in one的思路來看待新技術(shù)在臨床的應(yīng)用,就如有了高鐵,就不需要特快列車和貨運列車,有了核武器這樣巨大的殺傷性武器,就無需常規(guī)武器一樣幼稚。
 
  測序應(yīng)用的分類
 
  (一)非人類基因組應(yīng)用包括:科學(xué)研究、農(nóng)業(yè)應(yīng)用、環(huán)境污染監(jiān)測等。
 
  (二)與人類基因組及健康疾病相關(guān)的應(yīng)用主要包括:司法鑒定、消費級應(yīng)用、醫(yī)療級應(yīng)用三大類。
 
  目前,醫(yī)療級應(yīng)用主要有:生殖健康(NIPT、植入前胚胎遺傳學(xué)診斷)、遺傳性疾病檢測、心血管疾病、感染性疾病、藥物基因組學(xué)及新藥研發(fā)、體檢及疾病篩查、醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究、腸道微生物宏基因組、腫瘤診斷及治療等。醫(yī)療級應(yīng)用的基因測序技術(shù),是精準醫(yī)療重要的組成部分,是基因測序技術(shù)應(yīng)用的熱點。
 
  腫瘤NGS的應(yīng)用現(xiàn)狀
 
  根據(jù)市場的測算,在所有這些應(yīng)用中,目前針對人類第一大殺手疾病—腫瘤的基因測序?qū)急茸罡撸袌鲂枨笞畲蟆jP(guān)于國內(nèi)的腫瘤測序市場規(guī)模方面,可以做個簡單的測算,目前每年新增癌癥患者300萬人左右,且發(fā)病率呈上漲趨勢。每個病人的診療花費大約在10萬,整個市場規(guī)模大約在3000億,而根據(jù)醫(yī)療過程中,藥、檢、診所占的比例,腫瘤的基因診斷市場規(guī)模可達百億級別。
 
  關(guān)于腫瘤的NGS基因檢測,目前主要有兩類,一類是實體瘤的突變基因組panel測序,一類是外周血和尿液的液體活檢。ctDNA是液體活檢的一部分,液體活檢還包括CTC和外泌體的檢測。
 
  目前國內(nèi)最頂級的三甲醫(yī)院,如協(xié)和醫(yī)院病理科,醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院,都已經(jīng)能自主根據(jù)臨床的需要,依托自身醫(yī)學(xué)分子實驗室的強大技術(shù)實力,開發(fā)實體瘤或者血液腫瘤的NGS panel。并為臨床治療提供專業(yè)的測序檢測及專業(yè)的數(shù)據(jù)解讀病理報告。
 
  但正如中國醫(yī)科院腫瘤醫(yī)院的應(yīng)建明教授指出,實體瘤NGS panel只是測量實體腫瘤的某一時刻的狀態(tài)。這一點對初診患者的用藥指導(dǎo)是非常有及時必要的。但是如果對患者而言,從初診指導(dǎo)用藥到追蹤腫瘤耐藥進展的全過程,人體內(nèi)腫瘤的狀態(tài)是會隨著時間不斷變化的。另外考慮到一些發(fā)現(xiàn)時已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移的癌癥患者,如果僅僅取某個部位的癌組織,并不能反應(yīng)患者的整體情況;還有一些已經(jīng)實施減少腫瘤負荷的術(shù)后患者,再次對組織穿刺取樣又不好操作。因此開展基于NGS的液體活檢,以及基于FISH的CTC后期檢測也有很強的臨床需求。
 
  腫瘤NGS面臨的挑戰(zhàn)
 
  實際上,基因測序服務(wù)并非大家通常所理解的僅僅是測序,這只是其中的一步。整個過程實際上包括:樣本處理(提取、建庫及捕獲),上機測序,架構(gòu)算法及數(shù)據(jù)處理,醫(yī)學(xué)注釋對應(yīng)解讀及問題解決。在這四個步驟中,除了上機測序只需要買lifel technology, illumina等公司的測序儀直接測,沒有什么專業(yè)壁壘之外,其他三個步驟對醫(yī)學(xué)及計算機生物信息和遺傳學(xué)專業(yè)水平要求更大,更能顯示一個臨床病理診斷實驗室的專業(yè)水平。
 
  架構(gòu)算法方面,雖然有傳統(tǒng)的開源算法可以模仿,但這些算法最開始主要應(yīng)用于科研領(lǐng)域,準確度方面還有很大的提升空間,因此需要專業(yè)的生物信息團隊進行優(yōu)化提升。從測序儀測序得到的原始數(shù)據(jù),需要后期經(jīng)過基因組的比對,數(shù)據(jù)的過濾篩選等多個步驟才能得到基因組上的變異信息,從而為疾病的診斷和治療提供參考。基因數(shù)據(jù)分析和解讀也是基因測序服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
 
  最后是醫(yī)學(xué)注釋和解讀,拿到了準確的患者基因情況,需要根據(jù)最新的臨床醫(yī)學(xué)研究進展,對患者的基因情況進行醫(yī)學(xué)解讀,這就對醫(yī)學(xué)解讀團隊提出了很高的要求,需要既懂得生物信息學(xué)的臨床醫(yī)學(xué)研究生來完成工作。因為目前對腫瘤的認知還在不斷進步中,因此,這部分工作還帶有一定的探索性,除了對既有的知識的認知,還需要一定的研究分析能力,以發(fā)現(xiàn)新的突變和藥物靶點。
 
  另外,標本數(shù)據(jù)的積累,數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建也十分重要,這需要生物信息團隊和醫(yī)學(xué)解讀團隊協(xié)作來完成,對硬件和軟件都有較高的要求。一些頂級三甲醫(yī)院都有自己的數(shù)據(jù)庫,并且都在不斷的收集數(shù)據(jù),但是醫(yī)院之間的臨床數(shù)據(jù)無法共享。缺乏臨床資料,病理診斷及后期隨訪資料的基因數(shù)據(jù)庫,并不能發(fā)揮出應(yīng)用的價值。我們目前只能期待醫(yī)院的數(shù)據(jù)庫能在國家的政策和資金的支持下,快速實現(xiàn)中國人群眾的基因疾病數(shù)據(jù)積累,服務(wù)于中國人民。

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