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液体活检的发展现状、面临的问题以及未来的发展趋势

2018-11-29| 编辑: 小桔灯网| 查看: 243| 评论: 0|来源: 宽华投资投研团队

摘要: |来源:金氪|作者:宽华投资投研团队导语继金氪平台连续推送了三篇关于液体活检行业的文章后,本次将发布行业篇的最后一篇文章。本篇将主要对液体活检的发展现状、面临的问题以及未来的发展趋势进行介绍。一发展现状 ...


|来源:金氪

|作者:宽华投资投研团队



导语


继金氪平台连续推送了三篇关于液体活检行业的文章后,本次将发布行业篇的最后一篇文章。本篇将主要对液体活检的发展现状、面临的问题以及未来的发展趋势进行介绍。



发展现状


1.1 应用场景广阔,但在癌症领域最为广泛


液体活检是一种新兴的疾病诊断和监测工具,可应用于癌症、产前诊断、器官移植等系列疾病。据Piper Jaffray预测,2026年广义液体活检全球市场总容量约326亿美元,包括癌症领域286亿美元、无创产前诊断(NIPT)20亿美元、器官移植20亿美元。在众多应用场景中,液体活检在癌症领域的应用占据超过85%的市场份额,因此狭义的液体活检定义为针对肿瘤诊断与治疗领域。

 

液体活检的应用场景


资料来源:宽华投研团队整理


1.2 检测样本来源广泛,但血液为主要形式


液体活检是一种通过采集非固体生物样品进行分析的检测手段,其检测样本包括血液、尿液、粪便、脑脊液、唾液、胸水和腹水等。目前,血液仍为主要的检测样本,确保样本质量在液体活检的临床应用中尤为重要。临床医生往往会忽视“抽血”这件“小事”,而由于采样的试管选择不当、样本储存不当、处理不及时均会导至液态活检的样本质量不合格,进而所导至的检测结果假阴性在临床上屡见不鲜,临床医生需要熟知并在临床应用中给予足够的重视。

 

液体活检的样本来源


资料来源:N Engl J Med 2018;379:1754-65,宽华投研团队整理


1.3 检测标志物有多种,但ctDNA是目前市场上最常见的形式


外周血液中可以被检测的分析物(analyte)包括循环肿瘤细胞(CTCs);循环无细胞DNA(cfDNA),在癌症患者中它包含循环肿瘤DNA(ctDNA)。其它分析物包括循环无细胞RNA(cfRNA);细胞外囊泡(EVs),例如外泌体和肿瘤“教育”的血小板(TEPs);蛋白质和代谢产物。这些分析物有潜力提供关于原发瘤和转移灶特征的信息。目前,市场上的液体活检公司主要集中于研发CTC和ctDNA,但ctDNA公司在融资和营收方面的表现都要优于CTC公司。与CTC相比,ctDNA的丰度较高,1 ml肿瘤患者血液中含有成千上百个基因组当量的DNA片段,而CTC数量少于10个。此外,ctDNA技术手段较为成熟且临床应用最为广泛,尤其是可能应用于癌症的早期诊断。由于巨大的临床潜力,ctDNA当前已成为市场上最常见的液体活检形式,。

 

固体活检和液体活检分析物的比较


资料来源: Ellen Heitzer et al. Nature Reviews Genetics 2018,宽华投研团队整理


1.4 市场竞争激烈,产品大多采用(类似)LDT的模式


液体活检领域虽然拥有潜在的巨大市场空间,但是竞争非常激烈。根据宽华投研团队统计,目前国内有116家公司从事液体活检技术的开发。这些公司主要分布在北京市(29家)、上海市(27家)和广东省(21家)。紧随其次,江苏省(15家)和浙江省(14家)也有较多的公司布局液体活检领域。

 

国内液体活检公司的区域分布图


资料来源:宽华投研团队整理


液体活检归属于体外诊断产品,其商业化路径有IVD(体外诊断)和LDT两种模式。IVD模式需要拿到FDA(美国)或CFDA(中国)的注册证,用时较久。LDT即实验室自建测试,美国大多数液体活检公司都采用此种模式,实验室获得CLIA认证后,该实验室研发、设计、制造的临床诊断产品无需再获得审批,即可用于研究或对外提供商业检测服务。目前,国内大多数液体活检公司也都使用类似LDT的商业模式,其在现实中表现为,液体活检公司自己设立实验室并购置仪器、试剂,通过各种渠道如医院、网络、代理等收到检测者的样本,再将检测结果和后续服务反馈给消费者的方式。然而,与美国对LDT有明确的监管指南不同,中国目前还没有特别成熟、清晰的指南。


1.5 肿瘤早筛市场前景广阔,但目前还不够成熟


病人生存率随着时间的推移是逐渐下降的,如果把诊断和治疗从III期推移到I、II期,那么癌症的死亡率起码可以降低一半。根据资料显示,癌症早期筛查的普及,使美国近二十年癌症总体死亡率下降25%。《国家癌症登记数据库报告》指出我国癌症死亡患者平均约有60%是本可以预防和避免的。因此,早期筛查将成为癌症预防重要手段,是未来医学和检测技术发展的方向和未来。据Piper Jaffray测算,2026年液体活检在早期筛查领域的全球市场容量为150亿美元。目前,国内外已经有多家公司将液体活检技术应用于癌症早筛。但是,癌症早筛真正实现临床应用仍需要一段距离,当前仍面临一些挑战:第一,技术还没有完全成熟落地,检测特异性和灵敏度有待提高;第二,价格、成本没有降到能够达到普筛的水平;第三,公众的认知程度不够;第四,缺乏市场监管和标准。

 

国内外布局肿瘤早筛的液体活检公司


资料来源:宽华投研团队整理



面临的问题


尽管液体活检优势明显、应用场景广阔、市场潜力巨大,但是其在检测开发和临床应用的推广方面也面对着一系列挑战。


2.1 技术缺陷


液体活检可检测的分析物有多种,但是每种分析物的检测都充满挑战,如CTC的丰度较低,ctDNA在不同患者中的水平可能相差很大。对于肿瘤早期筛查而言,检测对象的浓度较低,对检测技术的灵敏度要求极高。另外,液体活检并不适用于所有类型的肿瘤,由于血脑屏障会阻碍ctDNA和CTC进入血液,比如,胶质母细胞瘤释放到外周血中的ctDNA和CTC极低,并不适合液体活检。

 

液体活检分析物的检测挑战


资料来源:宽华投研团队整理


2.2 缺乏检测标准


从Panel设计中基因位点的选择、实验过程中的质控标准建立、生物信息学分析流程的标准化,以及变异解读中数据库的选择,不同实验室之间并未形成统一的标准,检测结果可比性不强,因此,目前这种检测方法进入常规临床检测存在着一定障碍。标准化的试剂盒、规范化的数据分析流程、专业的遗传咨询解读,以及全流程整体解决方案是液体活检在临床广泛应用的前提。


2.3 结果一致性还未得到完全确认,并缺乏临床有效性和实用性


在临床护理中采纳肿瘤生物标志物检测的原则有三条:分析有效性,指的是检测的准确性、可靠性和可重复性;临床有效性,指的是检测能够把患者分为不同群体,而且这些群体会有不同临床后果的能力;临床实用性,指的是接受检测的患者的临床后果与未接受检测的患者相比,是否有所改善。                                                               

目前,市场上的ctDNA 检测的结果一致性和临床有效性还未得到完全确认。有研究使用两种不同的ctDNA检测方法对同一批样本进行检测,试验结果表明,在34个接受检测的样本中,只有9个样本在两种ctDNA检测中给出了完全一致的结果。这种数据让人对这些检测的分析有效性和临床有效性产生疑虑。


此外,美国临床肿瘤学会及美国病理学家协会年初发表的联合评论发现:(1)在晚期癌症中大多数ctDNA检测的临床有效性和实用性证据不足;(2)ctDNA检测在早期癌症、治疗监测或残留疾病检测中的临床实用性并没有证据显示,其临床有效性也缺乏证据。


2.4 液体活检目前仅被作为替补方案,难以抢占传统活检市场份额


患者如何在液体活检和传统组织活检之间选择,取决于检查的目的是什么。许多肿瘤的CTC、ctDNA数量不足或者肿瘤存在明显异质性,导至肿瘤即使突变,液体活检试剂盒也不一定能捕捉到CTC或ctDNA,血液检查结果可能出现假阴性。因此只要患者能够提供足够的组织样本,初始诊断优先选择组织活检;如果组织样本不足量,液体活检可以是替补方案。另外,液体活检(如ctDNA甲基化检测)虽然可以判断肿瘤的原发器官,但是对于肿瘤在器官的详细定位、肿瘤的形态等信息的获取,仍然需要传统影像学检测。因此,液体活检目前不会替代其他诊断方式,也难以抢占传统活检的市场份额。


2.5 基础研究人员和临床医生间的信息互通


基础研究是液体活检技术发展的基石,而临床医生则负责落实患者的具体治疗方案,双方是否能够非常顺畅地交流信息,并且对于患者的检测报告以及治疗方案达成共识,这直接决定了液体活检技术能否真正让患者获得更好的个性化治疗。


2.6 患者或消费者的经济承受力


包括我国在内的许多国家并未将液体活检纳入医保报销范围内,而液体活检产品往往价格不菲。此外,肿瘤液体活检并未纳入肿瘤患者管理的标准临床指南中,这进一步影响了保险机构的承保决定,阻碍了液体活检的普及。



未来的发展趋势


3.1 建立标准的操作程序和指导方针


目前不同公司之间对分析物的检测并未形成统一的标准,检测结果可比性不强。液体活检要进入常规临床检测,需要建立标准的操作程序和指导方针。欧洲标准化委员会(CEN)已经发布了处理和纪录用于ctDNA分析的血样的标准程序。中国临床肿瘤学会和中国肿瘤驱动基因分析联盟也联合发布《二代测序(NGS)技术应用于临床肿瘤精准医学诊断的共识》,旨在为NGS用于临床肿瘤驱动基因分析提供相关指导性建议并规范临床实践。其它国际组织也在致力于将液体活检的流程标准化。


3.2 开展大规模的临床研究验证临床有效性和实用性


最近,液体活检的临床有效性和实用性受到了科学家们的质疑,提示业界需要开展多中心研究,使用足够大的患者群进行临床验证。肿瘤早筛龙头公司Grail已经启动了迄今为止规模最大的临床项目CCGA—循环游离基因组图谱研究。这项雄心勃勃的前瞻性纵向队列研究已纳入约15,000例受试者(70%癌症患者,30%非癌症患者),并将追踪随访5年。Grail使用靶向panel和超深度测序策略对受试者血液样本进行分析,探索血液游离DNA表达模式和水平变化,帮助其开发癌症早筛产品。


3.3 从聚焦一个分析物向多参数分析转变


除了通常从CTC或ctDNA获得的关于基因组突变和拷贝数变化的信息外,液体活检也能产生关于转录组、表观遗传组、蛋白组和代谢组的信息。目前,大多数检测都只聚焦于一种分析物,然而将血液中存在的多种分析物的数据综合起来构成的多参数检测可能大幅度改善检测的精确度和使用范围。这些检测技术的开发需要使用创新统计工具,它们能够使用多维机器学习方法来整合从一个样本中获取的大量数据。最近Science上发表的CancerSEEK技术,综合运用基因突变和蛋白标记物,使癌症检测的灵敏度、特异性和定位的准确性得到了显著提高。

 

液体活检的多参数分析策略


资料来源:宽华投研团队整理


3.4 商务合作需构建完整产业链


液体活检技术要实现临床落地,需要具备几个要素:第一,具有很高灵敏度、特异性的检测技术;第二,产品的成本能被大多数人所接受;第三,临床有效性和实用性得到确认;第四,良好的市场营销渠道;第五,完善的产品申报注册制度。这些要素决定液体活检公司在商务合作上需要构建完整产业链。在产品开发上,与具有领先技术优势的公司合作;在临床验证上,与具有样本资源的大型医院合作;在产品申报上,与相关监管机构合作;在市场推广上,与体检中心、保险公司和第三方检测机构合作。


小结


如今,很多科研单位、企业和投资机构纷纷投身液体活检领域。尽管其优势明显、应用场景广阔、市场潜力巨大,但在检测开发和临床应用的推广方面也面临众多瓶颈。只有当液体活检的有效性得到证明,准确率进一步提升,成本大幅降低时,这项技术才能发挥它全部的潜力,为基因组驱动的肿瘤学和癌症患者的临床管理带来重大影响。

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