當(dāng)J坐在咖啡桌的對面,跟我們說出以下這句話時,我明顯感覺到了這個行業(yè)也是有鄙視鏈的。

他說:“一般我們把市場上的公司分成三類:做腸癌早篩的公司,做肝癌早篩的公司,和做泛癌早篩的公司�！痹绞亲詈髲乃�嘴里說出來的名詞,技術(shù)含量聽起來越高�！�

但是,Grail是所有人仰望的‘圣杯’”。他話鋒一轉(zhuǎn),再一次拔高了整個行業(yè)的水準(zhǔn)。

Grail,泛癌早篩領(lǐng)域的當(dāng)紅辣子雞,它要說自己是第二,沒有人敢說自己是第一。

成立于2016年的Grail,其液體活檢產(chǎn)品Galleri可以測試多達(dá)50種癌癥,假陽性率不到1%,其中超過45種目前缺乏推薦的篩查方法。更加重要的是,據(jù)Grail目前公布的研究數(shù)據(jù)顯示,在93%的陽性測試中,Galleri能準(zhǔn)確判斷腫瘤的組織起源,由此實現(xiàn)精準(zhǔn)治療。

2020年8月,Grail以80億美元的身價回到了Illumina的懷抱,并于去年底在美國IPO。在其招股說明書上,Grail指出了他認(rèn)可的9個競爭對手,中國有3家。那么,被Grail點名的這三家是誰?

01

方向:靶向甲基化

Grail的早期投資人包括杰夫·貝佐斯(Jeff Bezos)和比爾·蓋茨(Bill Gates)等一眾大佬,各位大佬豪擲巨額資金就是為了讓Grail在眾多的技術(shù)中,找出腫瘤早篩最優(yōu)的路線。

腫瘤早篩是高壁壘行業(yè)。在以Grail為代表的液體活檢技術(shù)進(jìn)入鎂光燈前,這個領(lǐng)域一直是組織活檢和影像學(xué)的天下。受益于技術(shù)推動,以及相對無創(chuàng)性和豐富的可檢測標(biāo)志物,液體活檢技術(shù)成為當(dāng)下最具潛力的早篩路徑。

液體活檢,顧名思義,就是用你的體液來檢查你得病與否。我們身體里流動著各種類別的液體,比如血液、尿液、唾液等等,理論上都可以用來檢測。目前大部分針對液體活檢的液體主要集中在血液和尿液。

通過微創(chuàng)或無創(chuàng)的方式收集血液或者其他體液,并對其中腫瘤相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行分析的檢驗方式就是液體活檢。這是基于一個簡單的事實:腫瘤細(xì)胞跟正常細(xì)胞一樣會經(jīng)歷生老病死的過程。腫瘤細(xì)胞只要出現(xiàn)過就會留下蛛絲馬跡,這些蛛絲馬跡就是科學(xué)家用來檢驗的生物標(biāo)志物了。

目前液體活檢針對生物標(biāo)志物可以分為三類:血液中完整的細(xì)胞,即循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC);收集由腫瘤細(xì)胞釋放的外泌體(EV);分析游離的腫瘤DNA或RNA,如循環(huán)腫瘤DNA(ctDNA)、循環(huán)無細(xì)胞RNA(cfRNA)、MiRNA等。

無論是哪種活檢方法,都基于另一個事實:腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞在某些方面有差異。包括:DNA突變、DNA的甲基化、染色體變化等等。理論上,檢測這些指標(biāo)都可能用于腫瘤的篩查。

但是,這些檢驗方法在靈敏度和特異性上也各有千秋。CTC在早期腫瘤中含量較低,即使在腫瘤轉(zhuǎn)移患者中每百毫升全血中也僅有1-10個CTCs,富集難度較大。

以 ctDNA突變檢測進(jìn)行腫瘤早篩的主要難度在于靈敏度難以提高。首先血液中ctDNA的豐度較低,10ml全血平均包含4ml血漿,6000GE。而血液中ctDNA的含量與腫瘤大小有關(guān),一般情況下(采集血液)對直徑 12．5mm(重量 1g)以下的腫瘤難以識別。同時由于ctDNA高度碎片化,半衰期短,且ctDNA 含量在不同人之間差異很大等原因,ctDNA也并不是理想的方案。

到目前為止,檢測腫瘤細(xì)胞特有的“DNA甲基化特征”是最主流的方案。甲基化是DNA上的一種化學(xué)修飾。

“可以把它理解為DNA上的一串開關(guān)。”上述業(yè)內(nèi)人士J告訴我們。

不同細(xì)胞的甲基化開關(guān)組合不一樣,正常細(xì)胞有,癌細(xì)胞也有,每種細(xì)胞形成了自己特定的“細(xì)胞指紋”。由于癌細(xì)胞和正常細(xì)胞的甲基化指紋不同,科學(xué)家收集血液中游離的DNA,然后來分析一部分關(guān)鍵DNA的甲基化指紋,就能判斷體內(nèi)有沒有腫瘤細(xì)胞;就像分析指紋一樣,通過分析一部分DNA甲基化的特征,理論上就能知道這個DNA是從什么細(xì)胞來的。 

一是ctDNA甲基化的檢測靈敏度高,二是能定位癌癥位置——正是基于這兩個原因,業(yè)界普遍認(rèn)為ctDNA甲基化檢測代表了未來早篩的方向。相比基因突變,甲基化信號更豐富,畢竟人類基因組擁有3000萬個甲基化定位點,可以更好地組織溯源且識別組織的分化狀態(tài);相比全基因組甲基化測序,靶向甲基化測序在LOD和成本上都更有競爭力。

2018年,世界頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》(《Nature》)雜志刊發(fā)文章稱,“甲基化游離DNA測序”新方法突破了液體活檢特異性、敏感性無法雙高、且貴的重大瓶頸。”根據(jù)CB Insights數(shù)據(jù),在液體活檢的所有細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域中,腫瘤早篩是增速最快的,預(yù)計2023年市場規(guī)模將達(dá)到3．44億美元,復(fù)合增速71．8%。

當(dāng)靶向甲基化測序這條路線被確定之后,下一個問題是:什么指標(biāo)最有價值?

診斷產(chǎn)品的“準(zhǔn)確率” 是綜合指標(biāo),通過與金標(biāo)準(zhǔn)的比較,評判標(biāo)準(zhǔn)可分為檢測敏感度、特異性、PPV(即該產(chǎn)品判斷為陽性的人群中,真陽性患者的比率)、NPV (即該產(chǎn)品判斷為陰性的人群中,真陰性患者的比率))等指標(biāo)。Grail認(rèn)為,這其中最重要的指標(biāo)是PPV。

以靶向甲基化測序為技術(shù)方向,同時認(rèn)可PPV指標(biāo),Grail給自己劃出了三個中國公司作為競爭對手。

02

燃石醫(yī)學(xué)

燃石醫(yī)學(xué)成立于2014年,創(chuàng)始人為漢雨生先生。公開數(shù)據(jù)顯示,從2019年接受相關(guān)測試的患者人數(shù)來看,燃石醫(yī)學(xué)占據(jù)了中國基于NGS(Next-generation" sequencing technology)的癌癥治療選擇市場的26．7%,是中國排名第一的基于NGS的癌癥治療選擇公司。

燃石為什么被Grail看到?首先它是做泛癌研究的,產(chǎn)品組合極其全面。檢測指標(biāo)采用ctDNA 甲基化+AI的形式。比較厲害的是,在產(chǎn)品還沒有正式落地之前,該公司自主研發(fā)了靶向DNA甲基化的文庫制備技術(shù)brELSA?。

燃石擁有自主研發(fā)的泛癌早檢技術(shù)ELSA-seq,可以極顯著提高可測序DNA片段的轉(zhuǎn)化率以及高測序深度。

目前燃石的覆蓋癌種數(shù)量達(dá)15種,手握兩個大規(guī)模研究,回顧性研THUNDER 和前瞻性研究PREDICT。

THUNDER的研究目的就是為開發(fā)和驗證該公司的泛癌早檢技術(shù)ELSA-seq。2020年的行業(yè)峰會上,燃石公布了其回顧性研究項目THUNDER 的子研究THUNDER-I和THUNDER-II的結(jié)果。

THUNDER-I中ELSA-seq表現(xiàn)出81%的綜合敏感性和95%的綜合特異性,且在獨立驗證集中正確預(yù)測了93%的癌癥樣本器官來源;THUNDER-II 的結(jié)果顯示在98．3%的特異性水平下, ELSA-seq 在不同階段不同癌種的獨立驗證集中總體達(dá)到了 80．6%的敏感性水平,同時預(yù)測癌癥單一器官來源的正確率達(dá)到 82%。

2021年6月15日,其研究論文發(fā)表在《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》(《Nature Biomedical Engineering》)上:揭秘了ELSA-seq技術(shù)如何準(zhǔn)確捕捉血液中來自早期腫瘤的微弱信號的技術(shù)原理。ELSA-seq的核心是在極微量的DNA中精準(zhǔn)捕捉與癌癥信號相關(guān)的甲基化片段,它的獨到之處正是信號的高保真放大和高效率捕獲。

在同樣的一組樣本中,研究者比對了ELSA-seq與代表液體活檢最高靈敏度的兩種方法學(xué):NGS和ddPCR,ELSA-seq對比后兩者靈敏度超越10倍以上,呈現(xiàn)了碾壓性的優(yōu)勢。

2020年5月,燃石啟動前瞻性研究PREDICT,預(yù)計2023年完成。PREDICT預(yù)計入組超過14000名受試者,計劃覆蓋9個癌種,投入資金約3000萬美元。

關(guān)鍵在于,PREDICT項目完成后,燃石將會有足夠的研究數(shù)據(jù)支持申報注冊。

03

鹍遠(yuǎn)基因

鹍遠(yuǎn)基因同樣創(chuàng)立于2014年,隸屬于鹍遠(yuǎn)集團(tuán),是鹍遠(yuǎn)集團(tuán)的精準(zhǔn)診斷及癌癥早期篩查子公司,2020年12月,B輪融資10億人民幣。

鹍遠(yuǎn)基因兩位聯(lián)合創(chuàng)始人高遠(yuǎn)博士和張鹍博士是DNA 甲基化領(lǐng)域的學(xué)術(shù)領(lǐng)頭人之一。2017年,張鹍教授在Nature Genetics期刊發(fā)表了甲基化單倍型分析技術(shù),這是國際上首次證明用甲基化方法在ctDNA中可以捕獲到微量的癌癥信號、并可以進(jìn)行癌癥早篩和組織溯源。

目前,鹍遠(yuǎn)基因手里有兩把利劍:一是結(jié)直腸癌早篩產(chǎn)品“常樂思”,這是鹍遠(yuǎn)基因于2018年推出的腸癌無創(chuàng)甲基化檢測產(chǎn)品,2020年4月完成FDA二輪預(yù)審,有希望成為唯一一種獲批的基于血液的能夠檢測進(jìn)展期腺瘤和早期腸癌的非侵入性檢測技術(shù)。根據(jù)公司公布的回顧性臨床研究數(shù)據(jù),“常樂思”對高危腺瘤敏感性92．7%,對I期腸癌敏感性為95．8%,特異性超過99%。

另一把利劍是PanSeer,這是鹍遠(yuǎn)自主研發(fā)的ctDNA甲基化泛癌種早篩技術(shù)。2020年7月,鹍遠(yuǎn)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)泰州健康科學(xué)研究院共同合作的泛癌種早篩研究項目成果發(fā)表在《NatureCommunication》上,該研究對囊括近20萬社區(qū)人群的泰州隊列的部分血液樣本進(jìn)行了長期、系統(tǒng)的五個癌種(結(jié)直腸癌、食管癌、肝癌、肺癌和胃癌)的早檢研究,來驗證PanSeer在多癌早篩中的檢測效果。

研究結(jié)果顯示,PanSeer技術(shù)在健康人群中的特異性達(dá)到96．1%,在確診癌癥后采集的病人樣本中敏感性達(dá)到87．6%,在癌癥患者未確診之前1-4年采集的樣本中敏感性達(dá)到了94．9%,意味著能夠比臨床診斷最多提前4年發(fā)現(xiàn)5種癌癥的微量ctDNA甲基化信號。

公司專注于癌癥早篩賽道,在DNA甲基化檢測領(lǐng)域擁有國際知名的科學(xué)家創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊和全球領(lǐng)先的底層技術(shù),逐步實現(xiàn)從科研成果到臨床產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化,產(chǎn)品從單癌種擴展至泛癌種,處于全球早篩研究第一梯隊。

04

基準(zhǔn)醫(yī)療

基準(zhǔn)醫(yī)療成立于2015年,創(chuàng)始人范建兵,擁有美國哥倫比亞大學(xué)人類遺傳學(xué)博士學(xué)位,師從著名化學(xué)家和遺傳學(xué)家、人類基因組計劃創(chuàng)始人之一Charles Cantor教授 。

2021年7月13日,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)授予基準(zhǔn)醫(yī)療基于尿液DNA甲基化檢測的膀胱癌早檢產(chǎn)品UriFind“突破性醫(yī)療器械”認(rèn)定(Breakthrough Device Designation)。這是目前中國首個獲得此項認(rèn)定的膀胱癌液體活檢產(chǎn)品。

這不僅意味著UriFind在膀胱癌早檢中的技術(shù)領(lǐng)先性得到了國際權(quán)威機構(gòu)的認(rèn)可,也印證了UriFind用于膀胱癌早檢的重大臨床意義和社會價值。

UriFind的科研成果已發(fā)表于國際重要學(xué)術(shù)期刊The Journal of Clinical Investigation和Clinical Epigenetics。經(jīng)過基準(zhǔn)醫(yī)療長時間真實世界的樣本累積驗證,目前準(zhǔn)確度、靈敏度和特異性達(dá)89．3%、87．4%和91．5%。性能比肩膀胱鏡。在FDA-BTD申報過程中,基準(zhǔn)醫(yī)療提供了與某國際已獲批產(chǎn)品的頭對頭試驗結(jié)果,證明了UriFind在檢測靈敏度及操作便利性等方面的優(yōu)越性能。

除了膀胱癌,在肺癌的檢測上基準(zhǔn)醫(yī)療也走在技術(shù)前沿。在肺癌的早篩上,基準(zhǔn)醫(yī)療也有一把利劍:PulmoSeek,這是基準(zhǔn)醫(yī)療的甲基化檢測模型。PulmoSeek可以作為更好的檢測手段來實現(xiàn)肺結(jié)節(jié)良惡性分類,顯著提升肺結(jié)節(jié)診斷準(zhǔn)確率。

在國際知名學(xué)術(shù)期刊《The Journal of Clinical Investigation》發(fā)表研究之后,基準(zhǔn)醫(yī)療也將甲基化檢測模型PulmoSeek升級為PulmoSeek Plus。PulmoSeek Plus是全球首個通過聯(lián)合外周血中肺癌特異性DNA甲基化位點的甲基化水平和肺部結(jié)節(jié)CT影像學(xué)AI分析,經(jīng)機器學(xué)習(xí)構(gòu)建出的聯(lián)合診斷模型。該模型在140個獨立驗證樣本上的ROC-AUC為0．843,準(zhǔn)確率為0．800。

通過比較分析發(fā)現(xiàn),在區(qū)分惡性肺結(jié)節(jié)與良性肺結(jié)節(jié)方面,PulmoSeek模型優(yōu)于PET-CT及兩種臨床常用的肺結(jié)節(jié)評估模型(Mayo Clinic和Veterans Affairs)。

其實除了Grail提到的這三家公司,在液體活檢或者說腫瘤早篩市場上,中國的市場上的玩家還有很多:比如肝癌早篩領(lǐng)域不得不提到的和瑞基因,其HIFI技術(shù)不僅可用于肝癌早篩,亦可應(yīng)用于肺癌等多個中國高危高發(fā)癌種,乃至實現(xiàn)泛癌種的檢測;比如,以肝癌早篩站在市場領(lǐng)先地位的泛生子,以結(jié)直腸癌早篩切了一塊蛋糕的諾輝健康;還有一家叫香港精準(zhǔn)醫(yī)療的靶向甲基化公司,與國際頂尖科學(xué)家合作,意欲在這個風(fēng)口賽道上分得一杯羹。

中國每年新發(fā)的癌癥病例大約有400萬例,平均每分鐘有7．5人被確診為癌癥;每年的癌癥死亡病例超過230萬例,占每年總死亡人數(shù)的28．9%。世衛(wèi)組織發(fā)布的2020年全球癌癥人數(shù)里,中國新發(fā)癌癥病例和死亡病例分別為457萬例、300萬例,均位居全球第一。數(shù)據(jù)顯示,我國每年惡性腫瘤的醫(yī)療花費超過2200億元,已經(jīng)成為家庭和醫(yī)�；�金的重要支出。預(yù)計2023年中國治療癌癥的費用會增加到3517億美元,2030年則會增長至5920億美元。

事實上,2019年,癌癥早篩就被寫進(jìn)了政府工作報告中,報告中提到:要實施癌癥防治行動,推動預(yù)防篩查。隨后國家頒布的《健康中國2030規(guī)劃綱要》更首次明確了癌癥診治和篩查的目標(biāo):“實現(xiàn)全人群、全生命周期的慢性病健康管理,總體癌癥5年生存率提高15%�！边@15個百分點的提高,靠什么?蜂擁而至的玩家們都知道,早篩是其中再好不過的一條路。