IVD這個細分領域未來市場容量或達200億

　　2017年6月，世界經濟論壇與《科學美國人》雜志的專家委員會聯合選出了2017年度全球十大新興技術榜單，其中腫瘤的無創診斷技術成功入選并榮膺榜首。腫瘤無創診斷技術即液體活檢（liquid biopsies）的出現，標志著人類在攻克腫瘤的道路上又前進了一大步。與傳統的組織活檢相比，液體活檢具備實時動態檢測、克服腫瘤異質性、提供全面檢測信息等獨特優勢。目前，臨床研究中，液體活檢主要包括游離循環腫瘤細胞（CTCs）檢測、循環腫瘤DNA（ctDNA）檢測、外泌體及循環RNA（Circulating RNA）檢測等，與傳統的依靠臨床癥狀或影像學診斷技術比較，利用液體活檢技術可以更早地發現疾病進展。

　　近十年來，腫瘤液體活檢研究熱度不斷攀升，多個國家及地區積極投入其中。目前，美國的 CTC 臨床研究水平遙遙領先于其他國家。而在近幾年中國的CTC臨床研究水平發展勢頭迅猛，實力不可小覷。援引21世紀經濟報的統計，中國目前有47家公司在從事腫瘤液體活檢，其中，26家公司選擇ctDNA路線，9家公司選擇CTC，代表性企業包括華大基因、藥明康德、燃石生物、普世華康等。JP摩根和高盛預測，液體活檢在全球的市場規模高達230億美元，其中，美國占據61%的市場份額。中國液體活檢市場在5-10年內的市場潛力約為200億，近年來，肺癌、結直腸癌、胃癌、乳腺癌等癌癥的患病率在中國逐年增加，腫瘤分子診斷的需求不斷增加。根據國家癌癥中心發布的數據，我國5年內診斷為癌癥且仍存活的病例數約為749萬，適合使用液體活檢技術的腫瘤病人至少為 542 萬人，占比達到了72%[1]。

　　ctDNA檢測作為一種“液體活檢”技術，其具有簡便、快捷，且在一定程上能克服腫瘤時間和空間異質性等優勢，近年來被廣泛用于治療前腫瘤分子分型，參與靶向治療選擇性決策，以及在患者治療過程中評估腫瘤動態和負荷變化，實時監測治療的有效性，及監測患者機體的微小殘留病灶、復發、預后評估、耐藥的產生等多個方面。

　　2015年，液體活檢技術被《MIT Technology Review》評為年度十大科技突破之一。根據Piper Jaffray預測，2026年廣義液體活檢全球市場總容量約326億美元，包括腫瘤領域286億美元、無創產前診斷（NIPT）20億美元、器官移植20億美元。而2026年全球腫瘤液體活檢市場容量可達286億美元，其中早期篩查150億美元、伴隨診斷17億美元、治療監測50億美元、復發監測69億美元。[3]

　　目前國外從事液體活檢的主要公司包括：Grail、Guardant Health、Personal Genome、Trovagene、Genomic Health、Janssen Diagnostics、Qiagen、RainDance和Biocept等，其中不乏有Illumina、羅氏等巨頭涉足其中，他們通過成立子公司或并購等方式，布局ctDNA領域，甚至完成大量融資來進行腫瘤早篩的臨床研究。而國內的主要參與者包括華大基因、泛生子、達安基因、安諾優達、藥明康德、貝瑞和康、諾禾致源等公司。涉及液體活檢的基因檢測公司早已被具有敏銳嗅覺的資本追捧，有些公司估值已經到了10億以上。

　　國外CTC、ctDNA、外泌體公司[4]

　　基于目前行業火爆的現狀，業界對于液體活檢市場未來的發展也普遍持樂觀態度。2017年2月，MARKET RESEARCH FUTURE發布了《Liquid Biopsy Market Research Report Global Forecast to 2022》，該報告預測：2016年至2022年，全球液體活檢市場將以21.6%的復合年增長率增長；成本效益和消費者偏好的改變，將推動市場的發展。[5]

　　液體活檢如何一步步成為時代焦點？

　　早在1000年以前，阿拉伯醫生Abulcasis就發明了活檢技術，該技術的好處是醫生可以根據病灶組織學結構對病情做出判斷。隨著近幾年測序技術的發展與成熟，醫生還可以對患者的腫瘤組織測序，進而給出更加精確的診斷結果。

　　但隨著科學家們對腫瘤研究的深入，他們發現在腫瘤的診斷和治療過程中組織活檢技術具有一定局限。

　　液體活檢作為體外診斷的一個分支，通過收集患者的血液或尿液等對腫瘤等疾病做出診斷。其中ctDNA作為一種無創腫瘤標志物，被認為具有良好的發展前景，但當時在ctDNA的檢測技術上仍面臨一些問題，如敏感性不足、適用范圍有限等。

　　這里就不得不提到一篇突破性的研究，2014年4月，發表在Nature Medicine雜志上的一篇研究報告中[6]，來自斯坦福大學醫學院的研究人員就開發了一種高敏感性的ctDNA定量檢測方法(cancer personalized profiling by deep sequencing，Capp -Seq) ，有助于解決敏感性、適用范圍等困難。

　　參與該研究的Maximilian Diehn博士說：“我們的目標是開發出一種能夠克服ctDNA領域兩大關鍵障礙的方法：首先，極高的檢測靈敏度，能夠檢測出血液中極少量的ctDNA；第二，能廣泛應用于絕大多數癌種，適于臨床應用。”

　　即便是在晚期腫瘤患者體內，絕大多數的循環DNA（cfDNA）都來自于正常的、非癌性細胞。因此需要采用一種綜合性的策略從血液中分離出循環腫瘤DNA（ctDNA），檢測ctDNA的變異情況。為了提高這一技術的靈敏度，研究人員在提取、處理和數據分析方面進行了優化。

　　研究人員將這種通過深度測序來進行腫瘤個體化變異分析的技術命名為CAPP-Seq。該研究報道了CAPP-Seq技術在非小細胞肺癌（NSCLC）中的應用，研究人員在NSCLC引入Capp-Seq技術，設計為能夠覆蓋在95%以上腫瘤中鑒別出的體細胞突變，利用該技術，研究人員能夠在100%的II-IV期NSCLC患者及50%的I期NSCLC患者的血液中檢測到ctDNA的存在。在檢測突變率低至0.02%的等位基因突變時，該技術的特異性能夠達到96%。

　　盡管本研究的樣本源自罹患非小細胞肺癌的患者（包括大多數的肺癌，如肺腺癌、肺鱗狀細胞癌和大細胞癌），但研究者發現這種方法應該可以廣泛適用于不同的實體瘤。未來，其應用場景將不僅局限于追蹤腫瘤確診患者的病情進展，還能夠用于健康或高危人群早期的腫瘤篩查。

　　兩年后，同樣是斯坦福大學醫學院的研究人員進一步開發出一種稱為集成數字錯誤抑制（IDES）的校正方法，能夠檢測到頻率低至0.004％的基因突變，相關研究于2016年5月刊登于國際雜志Nature Biotechnology上[7]。2014年時，Capp-seq技術的檢測極限是0.02%，存在一定的錯誤率，為矯正這些錯誤，研究團隊首先設計了一種分子標簽技術，許多ctDNA檢測開發者也采用這種方案來降低錯誤率。由于單鏈DNA和雙鏈DNA分子標簽技術各有優劣，雙鏈DNA分子標簽技術在降低錯誤上效果更佳，但效率不及單鏈DNA，因此不適合ctDNA量有限的樣本。為此，斯坦福大學的研究人員著手設計出一種混合策略。首先，他們設計出測序接頭，可用于單鏈和雙鏈的分子標簽；第二步，斯坦福的團隊設計了一種計算工具，可以校正測序或PCR的系統錯誤。

　　隨后，研究人員在NSCLC患者樣本上驗證了上述檢測。首先，他們檢測了41名晚期NSCLC患者的EGFR熱點突變。從88個血漿樣本中檢測到412個EGFR變異，所有變異都已經通過腫瘤活檢樣本確認。接著，他們在參考細胞系上評估了檢測的技術限制，創建了參考細胞系混合物，等位基因的變異頻率在0.05-1.6%。他們發現，分子標簽技術和計算校正方法是互補的，結合使用效果更佳。這種方法的理論檢測極限是0.00025%。最后，他們利用這種方法來監控30名NSCLC患者中的突變（這些患者的腫瘤已經過基因分型）研究人員發現，他們能夠檢測到頻率低至0.004%的突變。

　　在有了優秀的技術后，斯坦福大學的科研人員創立了Capp Medical公司，致力于通過基因組學的方法來檢測患者腫瘤類型。

　　而另一邊，跨國公司羅氏早在幾年前就已經開始著手開發基因組學檢測腫瘤的新方法。2008年羅氏公司以34億美元的價格收購了Ventana Medical Systems公司，邁出了基因檢測腫瘤患者的第一步。

　　2015年4月，研發出CAPP-seq技術的團隊以及其歸屬的Capp Medical公司也被羅氏收于麾下，不難看出羅氏希望在液體活檢這一領域繼續深入的決心。

　　羅氏公司擁有世界上最強大的腫瘤研發部門，在獲得了優秀的團隊和技術的條件下，自然是如虎添翼。2017年5月8日，羅氏宣布在全球推出AVENIO ctDNA分析試劑盒，其能針對靶向用藥、耐藥機制研究、動態監測三個不同臨床應用方向，推出了三款Panel，包括AVENIO ctDNA Targeted Analysis Kit、AVENIO ctDNA Expanded Analysis Kit及AVENIO ctDNA Surveillance Analysis Kit。此三款Panel可以全面的檢測包括SNP、InDel、SV及Fusion在內的腫瘤變異類型，并且匹配后續的數據分析服務器、分析軟件，提供一站式的ctDNA檢測整體解決方案。這款產品結合了腫瘤液體活檢的便捷性與NGS的高效性，能夠幫助研究人員自行完成檢測及分析。同時，多項研究結果驗證了AVENIO ctDNA分析試劑盒在不同的實驗室均能保持良好的穩定性和可重復性。

　　基于NGS方法檢測的三款試劑盒可廣泛應用于腫瘤學研究：

　　AVENIO ctDNATargeted試劑盒是基于靶向捕獲測序技術的腫瘤液體活檢基因分型檢測試劑盒，包含17個NCCN等權威指南推薦的基因，用于肺癌、結直腸癌、胃癌、乳腺癌等多種腫瘤靶向用藥基因檢測。

　　AVENIO ctDNA Expanded 試劑盒是基于靶向捕獲測序技術的腫瘤液體活檢基因分型檢測試劑盒，包含77個NCCN等權威指南推薦的基因及臨床研究熱點基因，可應用于肺癌、結直腸癌、胃癌、乳腺癌、卵巢癌等多類腫瘤耐藥機制研究。

　　AVENIO ctDNASurveillance試劑盒是基于靶向捕獲測序技術的腫瘤液體活檢試劑盒，包含NCCN等權威指南推薦基因在內的197個基因，用于肺癌和結直腸癌等腫瘤突變負荷長期監測研究

　　在這兒不得不提到羅氏強大的戰略思維和長遠眼光。從早年的Genetech到液體活檢領域的“祖師爺”Capp-seq技術，羅氏優秀的投資和并購策略讓其在生命科學領域成為了強大的中流砥柱。

　　液體活檢技術的缺點及行業壁壘

　　憑借一管血液來檢測腫瘤是數十年來全球醫學界共同的夢想。而液體活檢技術能利用各種檢測手段從血液中捕捉腫瘤相關基因變異信息，用于腫瘤分子分型、靶向用藥、耐藥機制研究、復發監測等，可避免傳統組織檢測方法難以解決的腫瘤異質性問題、無法實時動態監測等局限。

　　盡管如此，液體活檢技術還存在一定的技術缺陷。對于腫瘤早期篩查而言，CTC和ctDNA檢測都面臨的一個共同挑戰，即二者DNA濃度較低，對檢測技術的靈敏度要求極高。其次，液體活檢的另一個挑戰來自成本。在高成本的基因檢測領域中，價格因素可能會影響液體活檢的廣泛應用。第三個挑戰是液體活檢并不適用于所有類型的腫瘤，由于血腦屏障會阻礙ctDNA進入血液，比如，膠質母細胞瘤釋放到外周血中的ctDNA極低，并不適合液體活檢。

　　除了技術層面的問題以外，將液體活檢研究成果轉化為臨床應用仍面臨幾個關鍵的壁壘。

　　一、缺乏檢測標準，從Panel設計中基因位點的選擇、實驗過程中的質控標準建立、生物信息學分析流程的標準化，以及變異解讀中數據庫的選擇，不同實驗室之間并未形成統一的標準，檢測結果可比性不強，因此，目前這種檢測方法進入常規臨床檢測存在著一定障礙。標準化的試劑盒、規范化的數據分析流程、專業的遺傳咨詢解讀，以及全流程整體解決方案是液體活檢在臨床廣泛應用的前提。

　　二、患者或消費者的經濟承受力。包括我國在內的許多國家并未將液體活檢納入醫保報銷范圍內，而液體活檢產品往往價格不菲。此外，腫瘤液體活檢并未納入腫瘤患者管理的標準臨床指南中，這進一步影響了保險機構的承保決定，阻礙了液體活檢的普及。

　　三、基礎研究人員和臨床醫生間的信息互通。基礎研究是液體活檢技術發展的基石，而臨床醫生則負責落實患者的具體治療方案，雙方是否能夠非常順暢地交流信息，并且對于患者的檢測報告以及治療方案達成共識，這直接決定了液體活檢技術能否真正讓患者獲得更好的個性化治療。

　　隨著檢測手段的不斷進步，檢測靈敏度和穩定性的逐步提高，技術瓶頸終將突破，監管政策也將逐步完善。

　　科學研究仍未停止腳步

　　2017年關于液體活檢的研究依然如火如荼地進行，世界各地不斷出現重磅級的研究成果。

　　今年不得不提到8月份NEJM雜志刊登了香港中文大學的盧煜明（Dennis Lo）教授的重磅級研究成果。

　　由于ctDNA在血液中的含量非常低，因此盧煜明教授帶領其研究團隊將研究對象轉為會引起鼻咽癌的EB病毒的DNA。研究人員優化了篩查方法，結果顯示，該種方法有效提高了鼻咽癌的早期檢測和生存率。[8]

　　EB病毒與鼻咽癌的發生有密切相關性，因此實驗設計尋找從腫瘤進入血液大量的病毒DNA，而不是癌細胞本身的DNA。研究人員在約2萬名進行篩選的男性中，發現1112人（5.5%）檢測出病毒DNA。其中309人在一個月后進行了驗證性實驗。通過內窺鏡檢查和核磁共振檢查后，確認34人得了腫瘤。34種腫瘤中有16例是非常早期的，這種腫瘤在早期階段不會有任何癥狀。三年后，除了一個病人外，所有的病人都活了下來，在接受標準放療后沒有腫瘤的跡象。相比之下，通常只有70%的鼻咽癌患者能夠存活。

　　使用腫瘤篩查也能夠改善很多腫瘤患者的生存率，但研究人員認為腫瘤篩查的費用較為昂貴，據統計593名個體共需要花費28600美元來篩查一種腫瘤。要知道在諸如美國等地方，鼻咽癌非常罕見，用過高的花費來篩查鼻咽癌顯得沒有必要。而這種通過檢測EB病毒DNA的液體活檢篩查技術非常具有潛力，未來能夠幫助挽救眾多腫瘤患者的生命。

　　另外，8月14日，發表在Cancer Cell雜志上的一篇研究報告中，來自荷蘭阿姆斯特丹自由大學醫學中心的研究人員設計了一種新型的液體活檢途徑，即通過檢測被循環血小板（circulating platelets）吸收的腫瘤RNA。這種名為thromboSeq的新型檢測技術能夠以接近90%的準確率對非小細胞肺癌進行診斷[9]。

　　研究人員表示，thromboSeq技術可以檢測到血小板中約5000種不同的RNA分子，通過不斷優化它的RNA基因panel（panel of RNA genes），最終找到了少數能夠預示腫瘤的RNA。研究人員利用這一檢測方法對血液樣本進行了測試，以確定其在腫瘤診斷中的準確性。結果證實，thromboSeq診斷早期腫瘤的準確率為81%，診斷晚期腫瘤的準確率為88%。在一個匹配年齡、吸煙狀況和血液存儲時間的驗證對照組中，該方法的準確率高達91%；研究人員表示，這種新型技術未來有望進入臨床試驗中。

　　2017年10月，一項發表在國際雜志Nature Materials上的研究報告中，來自加州大學圣地亞哥醫學院、穆爾斯腫瘤中心和中山大學癌癥研究中心等機構的研究人員基于對包含循環腫瘤DNA（ctDNA）的血液樣本進行研究，開發了一種用于肝細胞癌早期診斷和預后判斷的新型液體活檢技術[10]。

　　該研究中研究者共使用了1098例肝癌患者和885例正常人的臨床樣本數據。首先根據肝癌樣本和正常樣本的臨床數據，從485，000個甲基化標記（來源于TCGA數據庫）中篩選出了1，000個甲基化標記，隨后挑選出擴增效率較高及甲基化特征多樣化的401個甲基化標記進行深入研究。通過計算機深度學習715個肝癌患者ctDNA和560個正常樣本的臨床數據后，從401個甲基化標記中篩選出了10個甲基化標記，建立了肝癌的綜合診斷模型cd-score。隨后研究人員針對1049例肝癌患者的臨床數據進行分析，得到綜合預后模型cp-score（combined prognosis score），并擬合出了Kaplan–Meier 曲線。研究發現，預后情況不同的肝癌患者其cp-score具有顯著不同。多變量分析顯示cp-score和風險分級密切相關，并且可以作為一個獨立的風險因子用于肝癌的風險分級。

　　逐漸完善的監管政策

　　除了有技術上的突破，近年來國家在政策上對于包括液體活檢在內的測序行業也逐漸利好。

　　目前我國對于基因檢測項目進入臨床，實行的是雙重監管。根據CFDA 在2014 年1 月公布的《食品藥品監管總局辦公廳關于基因分析儀等三個產品分類界定的通知》，基因測序診斷產品（包括基于測序儀及相關診斷試劑和軟件），符合醫療器械的定義，應作為醫療器械管理，其中測序反應通用試劑盒（測序法）劃為I 類醫療器械管理產品，基因測序儀作為III 類醫療器械管理。

　　2015年4月國家衛計委發布了《關于開展腫瘤診斷與治療高通量測序檢驗(多基因檢測)室內質量評價預研的通知》，2015年7月衛計委又發布《藥物代謝酶和藥物作用靶點基因檢測技術指南（試行）》和《腫瘤個體化治療監測技術指南（試行）》。

　　總的來說，所有儀器設備，試劑歸CFDA 報批管理，臨床實驗歸屬衛計委管理。

　　經歷了“全面叫停”后，近年來國家政策對于基因測序、精準醫療行業的發展起了很大的推動作用。2015年3月衛計委發布《國家衛生計生委醫政醫管局關于腫瘤診斷與治療項目高通量基因測序技術臨床應用試點工作的通知》，試點包括了14家醫療機構和6家第三方檢驗實驗室。另外還發布了以腫瘤個體化治療、藥物代謝酶及作用靶點基因檢測的技術指南，旨在規范化推廣相關技術。

　　2016年4月國家發改委下發了《關于第一批基因檢測技術應用示范中心建設方案的復函》正式批復27個省市發改委關于基因檢測技術應用示范中心的建設方案。

　　2017年1月，國家發改委正式印發了《“十三五”生物產業發展規劃》，明確了基因檢測能力覆蓋50%以上出生人口的目標，強調了以個人基因組信息為基礎，結合蛋白質組、代謝組等相關內環境信息，整合不同數據層面的生物學信息庫。

　　2017年11月，CFDA和衛計委聯合頒布《醫療器械臨床試驗機構條件和備案管理辦法》，規定了對列入需進行臨床試驗審批目錄的第三類產品，應當在三級甲等醫療機構專業范圍內開展臨床試驗；規定開展創新醫療器械產品或需進行臨床試驗審批的第三類醫療器械產品臨床試驗的主要研究者應具有高級技術職稱并且參加過3個以上醫療器械或藥物臨床試驗等等。

　　綜合來看，國內政策對于液體活檢和其他基因測序產品，經歷了“叫停”、“試點”、“規范發展”三個階段，未來的市場仍有很大的空間。

　　令人振奮的是，2017年11月，FDA在一個月內先后批準了紀念斯隆凱特琳癌癥研究中心的多基因檢測分析產品MSK-IMPACT？，以及Foundation Medicine 的 FoundationOne CDx，這兩款產品的獲批在美國甚至全球都具有相當重要的意義。

　　從FDA的審批標準中，我們不難看出對于腫瘤基因檢測產品，FDA在檢測結果的精準性、數據的管理更新過程、和報告解讀能力三個方面均高度關注，這也是給國內從業者的一些啟示。

　　CFDA對于國內的政策制定，很大程度上都會借鑒FDA的做法，包括目前對于基因檢測臨床的雙重監管等，而FDA在批準基于NGS的腫瘤檢測產品的實踐中，已經踏出了重要的一步。這個消息公布后，對于業內人士來說是機會和挑戰并存，但對于整個行業來說，無疑是前景大好。

　　結語

　　液體活檢是一項富有挑戰性的新技術，在腫瘤精準醫學中扮演著越來越重要的角色。隨著檢測技術的標準化，檢靈敏度和特異性的提高，液體活檢將成為腫瘤診斷的重要技術手段。液體活檢要廣泛進入臨床應用，不僅需要檢測技術靈敏度和特異性的提升、臨床研究的廣泛積累，還需要建立相應的檢測標準、建設規范的監管體系。