千億級市場的腫瘤早篩，還需突破三個難關

【編者按】因合生物CEO劉朝煜在貝殼社北京「腫瘤早篩基因檢測技術」沙龍上做了題為《基於循環腫瘤DNA的腫瘤早期檢測——將癌症扼殺在搖籃中》的演講，劉朝煜提到癌症早篩的市場規模達100億-1000億元，我們要實現腫瘤的早期篩查，要做得非常的成熟和完善，在技術上要實現三個層面的突破。

本文發於「貝殼社」，作者劉朝煜；億歐略有刪減，供行業人士參考。

以下是演講乾貨整理：

美國每年有幾十萬不到一百萬新發的癌症病人，而是300萬人。2015年甚至達到了430萬新發癌症病例，這個數據是美國的4倍。並且在美國，50%癌症發現是中晚期，而在這個數字是80%。也就是說，我們面臨癌症的挑戰和問題比美國嚴峻得多。

早診早治是癌症的最佳解決辦法

我們也知道，癌症的發生和發展是一個漫長的過程，癌症發現時大部分是中晚期，臨床看到的也只是癌症發生過程中的冰山一角。癌症發生最開始是基因水平上變異，然後進化到細胞水平的變異，最後是組織水平的變異。傳統的方法僅僅能夠在組織水平或者細胞變異的後期發現癌症，比如血清腫瘤標誌物、B超、CT以及組織活檢等方法。我們急需一種更新的、更加精準的檢測方法幫助我們在早期的時候發現癌症。

經過這麼多年的摸索，比如尼克松的登月計劃，其實很多結果令人沮喪。但是得到了一個比較好的結論是，癌症真正最佳治療方法還是把它當慢性病進行管理，真正的解決方案是早發現、早診斷，然後早治療。

目前腫瘤早篩的手段非常有限，急需精準的腫瘤早篩技術。比如血清腫瘤標誌物、PET—CT或者是X光、核磁共振或者是穿刺活檢，目前都還存在一些問題，要麼是在晚期的時候才能發現，要麼是在早期的時候假陰性假陽性率高。

當然，目前市面上也有各種各樣基因檢測的產品。大家看得比較多的是易感基因檢測，這種檢測其實一輩子用一次可以了，因為它是預測你一生中患某種癌的風險，會告訴你接下來如何預防。雖然有一定的指導意義，但是不能反映你現在身體里是否有腫瘤的狀態。

因合生物腫瘤的早篩技術是基於ctDNA的檢測，剛才視頻介紹過我不再贅述。主要想強調的一點是，ctDNA檢測技術是有學術權威性的，斯坦福大學的團隊有做過相關的學術報導，如2014年的CAPP-Seq的技術和2016版的IDES-CAPP-Seq技術。他們最開始做這個試驗的時候是用非小細胞肺癌來做，而且大部分的樣本是肺癌的一期到四期，當然也有健康對照。但是從價格、樣本獲取等方面來說，這個平台性的技術直接應用到早篩還是具有很大難度的。

腫瘤早篩，一個千億級的市場

關於腫瘤早篩市場。美國癌症早篩公司Grail之所以能夠在B輪融10億美金，其實是基於一個特別大的市場預測，對應的市場是200億美金到上千億美金。在2015年底的時候，JP摩根和高盛對液體活檢就做了相應預測，其中早篩的市場是最大的。

在，我們知道癌症的發生和年齡、環境非常相關。45歲以上中老齡群體約5億人，假設滲透率2%到15%，如果最終腫瘤早篩產品終端價格是3000塊錢的水平，那麼市場規模就是100億到1000億。因合生物即使占很小的份額-2%到5%，這個市場份額也非常大。

目前，國內做ctDNA檢測的公司有很多，至少有上百家，他們之中絕大多數做的是針對於腫瘤病人的基因檢測，比如伴隨診斷、術后複發監測以及診斷分型，他們和我們面對的用戶群體是不一樣的。而真正ctDNA應用場景，我們認為下一個行業最大爆發點會是腫瘤的早期篩查。

目前全世界的腫瘤早篩技術都處在起步階段

許傳波博士介紹了美國Grail公司的情況，我做一些相應的補充。美國的腫瘤早期篩查也是基於相應的ctDNA技術，並且也處在剛剛起步的階段。

美國一家著名的腫瘤早篩公司是Guardant Healh，在三四年前成立，最開始的時候他們就是做液體活檢，主要是針對腫瘤病人，即我剛才說的後端。2016年，他們宣布會在原有癌症業務的基礎上拓展到腫瘤的早期篩查，依然用液體活檢的辦法。

另外一家很有代表性的公司是GRAIL公司，相信大家有所了解，他們在A輪融資了1.25億美金，B輪目前達到9億美金，背後有illumina強大的支持以及相關機構的支持。他們真正要做的是專註於腫瘤的早期篩查，只做這一件事情。但是因為他們資金量非常大，用高舉高打的打法，一次就做十幾種腫瘤的早期篩查，收集上萬例樣本去做這個事情。目前我了解的情況是，他們的樣本收集進度還比較慢，當然這也跟美國具體的情況有關係。

我們為什麼要做因合生物，其實我們就是想做真正的腫瘤早篩服務平台，我們希望普及對無癥狀個體和可治療階段腫瘤早期篩查。我們的願景是降低癌症的發生率和死亡率，這是我們公司成立的核心的定位和使命。

要實現腫瘤早篩，技術上還需要三個突破

今天的討論更加偏重技術，所以我希望把腫瘤早篩實現的難點和策略和大家一起探討。

雖然腫瘤早篩非常有前景，可能是一個非常大的藍海級的市場，但是我們知道裡面的技術壁壘非常高。我們要實現腫瘤的早期篩查，要做得非常的成熟和完善，在技術上要實現三個層面的突破。

首先，我們如何從血液中檢測到變異。我們知道腫瘤的發生和發展是一個過程，在早期的時候，ctDNA的含量，在血液中的丰度非常低，腫瘤中晚期的時候能再血液里達到百分之幾或者是千分之五以上的水平，但早期的時候可能是低至萬分之一。如何真正地利用現在的二代高通量測序技術實現突變的檢測，這是一個很大的挑戰和問題。

目前，基於NGS二代高通量測序有幾個問題，NGS測序的精確度也只有千分之一，二代測序離不開文庫構建，必然帶來擴增錯誤。同時我們知道，在血液中有非常多的各種各樣的信息，大量的DNA信息來自於正常的細胞，比如白細胞，可能只有極少數的DNA信息是來自於腫瘤細胞的ctDNA。那麼如何把這些信息區分開來，如何把背景的雜訊除掉，這是我們從技術層面上要突破的。也就是說，我們如何能夠真正地從血液中檢測到ctDNA的突變。

第二，我們如何建立起這些ctDNA突變和腫瘤之間的關係。我只檢測到ctDNA突變還不夠，我必須要知道它是哪種腫瘤，或者它是否真的是腫瘤？

第三，要實現從ctDNA檢測到器官的溯源。在早期階段，還沒有任何傳統辦法確定是否有腫瘤，這個時候，液體活檢是否可以判定它是來自於哪一個器官，接下來要如何精準的預防或者是干預。所以我們的挑戰和問題就是許博士講到的腫瘤早篩要解決的問題。

針對於從血液到變異的檢測目前開發了自主研發的TNR三重降噪技術，靈敏度達到了萬分之三的水平，平均測序深度是5萬層。降噪方法主要是通過白細胞比對加上分子標籤（數字編碼），以及生物信息學的背景拋光來做。

在第二個階段，從變異到腫瘤我們已經啟動了」先知」計劃。通過這個計劃我們真正要做的是在早期找到導致癌症發生的驅動基因以及強致病基因。我們需要獲得比較大量的樣本，尤其是早期疑似或者是高風險，甚至是健康人的樣本，我們要畫出不同的基線，定出不同的閾值，最終才可以判斷變異和腫瘤的生物學關係。

第三個階段，從ctDNA檢測到確定它來自哪個器官，這裡有很多工作要做，而且目前這個部分在學術界也是很大的問題。目前主要有兩種可能的方法，第一種是通過特定的甲基化圖譜，從而鑒別它到底是來自於哪一種器官，或者哪一種組織。另外，通過核小體的片斷化圖譜的方法也有可能幫助判定它是來自於哪些器官或者是組織。目前還沒有特別好的方法。

剛才講了，我們要劃定不同的基線，健康人也要收集樣本來做，癌症病變或者是疑似或者是高風險以及癌症一期二期的樣本都要收集。目前已經率先完成一千例健康人的cfDNA的基線，發表在BioRxiv上面。這裡有相應的數據，相應的鏈接在我們公司的公眾號上，如果大家有興趣可以去了解一下。

我們做的工作非常超前，大部分公司不會做這個事情。同時，它針對的一些生物學意義不明確，所以有很多公司不會做，但是我們已經率先完成了1000例的cfDNA的檢測。

這裡我再分享一個案例，這是我們從1000例樣本中發現了幾十個案例，其中一個案例是這樣。一個接近60歲的女性，身體沒有任何癥狀，非常健康。因為好奇而來做我們的檢測，檢測之後我們發現她有兩個關鍵性基因突變位點，一個是TP53，另外一個是APC基因。對應檢測結果顯示的是在陰性高值區間，我們認為她有比較高的風險。

同時通過位點相關的基因判定，突變與結直腸癌有高度相關性，建議她做進一步地檢查。這個客戶比較相信我們，願意接受我們的意見，於是去醫院做了結直腸鏡，發現了裡面的問題，裡面有息肉，同時有腺瘤。這個客戶通過手術直接拿掉了息肉和腺瘤。

如果從結直腸癌相應的發展過程來看，這個腺瘤是屬於癌前病變階段。我們知道，隨著周期進展五年存活率是越來越低的，如果是四期發現的話，可能不到10%的存活率。如果在早期發現了，阻斷了從癌前病變到癌變的通路的話，對應的五年生存率是非常高的，可以百分之百治癒。

當然，僅有幾十個案例不能充分說明我們的技術非常成熟，我們需要大量的樣本做相應的驗證。

總體來說我們的技術規劃是這樣，先做好一個平台性的技術。雖然我們現在達到萬分之三的檢測靈敏度，但是我們會進一步地提高極限，可以檢測到早期或者是癌前病變的突變，現在已經實現了。接下來我們真正要做的是收集大量樣本，同時做跟蹤，做一個特徵轉化演算法。

也就是說，最開始檢測到這個人有一些ctDNA的陽性，其他手段判定不了，我怎麼樣去證明這個東西最終會導致癌症發生，所以跟蹤非常重要。這也是腫瘤早篩很難做的原因之一。我們通過獲取大量的樣本做一些強關聯的演算法，真正地找到在早期或者癌前病變階段導致癌症發生的驅動基因和強致病的基因。

第三，器官起源的追溯。這是我們整體的技術規劃。在12月底的時候，已經啟動了「先知」計劃裡面，和GRIL差不多，他們有一個CCGA的計劃，我們有一個」先知」計劃。在」先知」計劃中收集的是12000例的樣本，當然有10000例是癌症一期二期的樣本，2000例是屬於疑似的樣本。我們用的技術是自主研發的TNR—ctDNA技術，同時會針對於十四種癌症進行樣本收集。基因的panel是500個，測序深度是50000x，從測序的深度和廣度來講，我們早篩做的事情比目前國內做ctDNA檢測的很多公司大一個數量級。

我們在2017年將臨床合作的醫院拓展到40家，幫助我們去收樣，同時有自己的科學顧問委員會，我們會對樣本進行跟蹤五年。這是我們已經啟動的」先知」計劃。