如何使基因測(cè)序更好地服務(wù)于我國(guó)精準(zhǔn)醫(yī)療

   DNA基因測(cè)序技術(shù)是臨床分子診斷中的重要手段，其起源早于PCR技術(shù)。1968年華裔科學(xué)家吳瑞（Ray Wu）博士獨(dú)創(chuàng)地提出了引物延伸的測(cè)序策略，在這一策略基礎(chǔ)上基因測(cè)序方法得到發(fā)展，Sanger和Gilbert因開(kāi)發(fā)不同的測(cè)序方法于1980年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。目前的基因測(cè)序技術(shù)可以分為三類(lèi)：毛細(xì)管電泳測(cè)序，大規(guī)模平行測(cè)序（通常稱(chēng)為高通量測(cè)序），單分子測(cè)序。

   DNA基因測(cè)序和精準(zhǔn)醫(yī)療是近年來(lái)討論很熱的兩個(gè)概念。這兩個(gè)詞之所以能聯(lián)系到一起，主要還是因?yàn)樵絹?lái)越多與疾病有關(guān)的基因得到確認(rèn)，而更加個(gè)性化診療的需求，正在對(duì)傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)模式提出挑戰(zhàn)，同時(shí)技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致基因測(cè)序成本大幅降低，使得人們看到了它應(yīng)用于臨床診療的前景。在美國(guó)NIH （國(guó)家衛(wèi)生研究院）2015年頒布的精準(zhǔn)醫(yī)療白皮書(shū)中，將精準(zhǔn)醫(yī)療定義為“是一種新興的綜合考慮到居民基因，環(huán)境，生活方式等變量的疾病預(yù)防和治療手段”。關(guān)鍵詞為基因測(cè)序、腫瘤、個(gè)性化。國(guó)內(nèi)的精準(zhǔn)醫(yī)療盡管被列進(jìn)了十三五規(guī)劃，但一直沒(méi)有一個(gè)官方的解釋?zhuān)贿^(guò)看起來(lái)也可以參考美國(guó)NIH的定義。

   當(dāng)代醫(yī)學(xué)的診斷治療主要以西醫(yī)的解剖學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)，而基因似乎可以超越解剖形態(tài)學(xué)的框架，在另一個(gè)維度上來(lái)解釋和揭示疾病發(fā)生發(fā)展的變化。但是，由于基因測(cè)序相關(guān)其他技術(shù)還不夠成熟和豐富，基因異常與疾病發(fā)生也不完全是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此目前更多還是作為傳統(tǒng)診斷的補(bǔ)充和優(yōu)化。人類(lèi)基因組的奧秘尚未完全揭開(kāi)，基因測(cè)序的結(jié)果常常將明確和不明確的基因信息混合，如何在診療過(guò)程中根據(jù)人文、倫理、政策、經(jīng)濟(jì)等因素，平衡有用信息和無(wú)用信息的邊界，并確保這些信息的準(zhǔn)確可靠，是目前基因測(cè)序在推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展時(shí)需要解決的自身問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)DNA基因測(cè)序市場(chǎng)的現(xiàn)狀

   從基因測(cè)序上游儀器廠商的銷(xiāo)售用戶(hù)情況來(lái)看，公司采購(gòu)的增長(zhǎng)遠(yuǎn)高于醫(yī)院采購(gòu)的增長(zhǎng)，側(cè)面反映出產(chǎn)業(yè)界對(duì)于基因測(cè)序市場(chǎng)的推進(jìn)發(fā)揮了很大作用。國(guó)內(nèi)的基因測(cè)序公司大部分以中下游應(yīng)用開(kāi)發(fā)為主，以臨床方向居多，如腫瘤、孕前篩查、產(chǎn)前篩查、PGD/PGS（胚胎移植前診斷/篩查）、新生兒遺傳病、血液病等。其他的臨床領(lǐng)域，還有待推動(dòng)和基因測(cè)序結(jié)合。

   近年來(lái)國(guó)家注重科技創(chuàng)新，大量資金進(jìn)入一級(jí)市場(chǎng)尋找標(biāo)的，客觀上也為基因測(cè)序產(chǎn)業(yè)注入了充足的血液。國(guó)內(nèi)的基因測(cè)序公司，正可謂群雄并起、天下逐鹿的時(shí)代。無(wú)創(chuàng)產(chǎn)篩目前已經(jīng)由幾家拿到CFDA注冊(cè)證的公司形成較為清晰的市場(chǎng)格局，接下來(lái)打破這一市場(chǎng)格局的機(jī)會(huì)可能在于更換平臺(tái)和增加檢測(cè)內(nèi)容。目前很多公司集中在腫瘤領(lǐng)域，遠(yuǎn)較當(dāng)年做無(wú)創(chuàng)產(chǎn)篩的公司為多，市場(chǎng)熱度很高。腫瘤市場(chǎng)有很大的想象空間，然而市場(chǎng)是否能持續(xù)增長(zhǎng)還受限于上市藥物。這一市場(chǎng)的患者與其他患者不同，因此政策對(duì)市場(chǎng)的制約力也較弱。例如高通量測(cè)序曾實(shí)行試點(diǎn)單位的限制，在無(wú)創(chuàng)產(chǎn)篩領(lǐng)域比較有效，但對(duì)腫瘤領(lǐng)域則收效不明顯。

   產(chǎn)業(yè)界推動(dòng)了基因測(cè)序市場(chǎng)，但單靠產(chǎn)業(yè)界推動(dòng)的話(huà)是存在問(wèn)題的。中國(guó)臨床醫(yī)生的科研壓力在特殊國(guó)情下是一個(gè)強(qiáng)需求，因此，當(dāng)基因測(cè)序公司以科研角度切入醫(yī)院合作的時(shí)候，醫(yī)院普遍比較歡迎。但是當(dāng)這些公司想將業(yè)務(wù)拓展至常規(guī)臨床診斷時(shí)，面對(duì)原客戶(hù)的定位轉(zhuǎn)變、復(fù)雜的醫(yī)院環(huán)節(jié)、臨床流程的多樣性、商業(yè)代理的關(guān)系處理等等，往往不如傳統(tǒng)的醫(yī)療行業(yè)公司那么得心應(yīng)手，對(duì)業(yè)績(jī)的增長(zhǎng)缺少可持續(xù)的有效策略。基因行業(yè)公司的一級(jí)市場(chǎng)估值普遍比較高，這兩年來(lái)有不少公司融資已過(guò)B輪，需要有較為清晰的商業(yè)模式和實(shí)際銷(xiāo)售額，在投資人壓力之下，公司不得不想盡一切辦法沖銷(xiāo)量，即便沒(méi)有利潤(rùn)也得做下去，造成沒(méi)有余力或是忽視了協(xié)助臨床客戶(hù)成長(zhǎng)這一核心目標(biāo)，甚至依賴(lài)科研業(yè)務(wù)維持現(xiàn)金流。目前已經(jīng)出現(xiàn)了一些基因行業(yè)公司倒閉、轉(zhuǎn)讓、并購(gòu)的情況。市場(chǎng)不能擴(kuò)大的話(huà)，可能會(huì)導(dǎo)致這個(gè)行業(yè)很多公司出現(xiàn)B輪死、C輪死的現(xiàn)象，對(duì)國(guó)內(nèi)精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展會(huì)帶來(lái)短期的陣痛。

   如果對(duì)醫(yī)生做一個(gè)調(diào)查會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多醫(yī)生聽(tīng)說(shuō)過(guò)基因測(cè)序，但是對(duì)技術(shù)原理并不了解，不明白各家測(cè)序公司的測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量為何會(huì)有差異。大部分醫(yī)生對(duì)市場(chǎng)上各家基因測(cè)序公司的臨床檢測(cè)產(chǎn)品，其實(shí)很難有辨別力。這里面反映出的事實(shí)是：1.行業(yè)缺少能區(qū)分產(chǎn)品好壞的官方標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)生只能依靠自己使用下來(lái)的直觀感受如陽(yáng)性率等，或是對(duì)公司的好惡程度來(lái)選擇；2. 樣本外送檢測(cè)的模式并不利于對(duì)醫(yī)生的學(xué)術(shù)教育。第三方臨檢中心的公司出于成本考慮，一般不會(huì)專(zhuān)門(mén)建立專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍對(duì)臨床處方醫(yī)生進(jìn)行專(zhuān)業(yè)推廣，有些委托第三方如傳統(tǒng)醫(yī)藥代表來(lái)做這方面的工作，但這類(lèi)非自建的團(tuán)隊(duì)在基因這個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)度明顯不足。醫(yī)生一旦碰到檢測(cè)結(jié)果有疑問(wèn)時(shí)，缺乏及時(shí)和合適的技術(shù)服務(wù)支持。3.目前的高通量測(cè)序儀并非一體化儀器，從樣本到最終報(bào)告結(jié)果涉及到建庫(kù)、優(yōu)化、上機(jī)、生信分析、數(shù)據(jù)判別等，步驟環(huán)節(jié)過(guò)多導(dǎo)致流程質(zhì)控難以標(biāo)準(zhǔn)化，因此不同檢測(cè)機(jī)構(gòu)所做出的檢測(cè)結(jié)果有可能不完全一致，碰到這種問(wèn)題時(shí)，醫(yī)生很難去分析各環(huán)節(jié)對(duì)最終檢測(cè)結(jié)果的影響程度。

   在一個(gè)真正的精準(zhǔn)醫(yī)療市場(chǎng)中，臨床醫(yī)生必須是將基因測(cè)序應(yīng)用于臨床的主體。只有臨床醫(yī)生才能最先意識(shí)到技術(shù)與臨床之間存在著的缺口，前提是他們必須對(duì)基因測(cè)序的技術(shù)認(rèn)識(shí)在不斷提高。令人樂(lè)觀的是，圍繞著基因測(cè)序在臨床中應(yīng)用一直有很多討論。早期多數(shù)是討論基因檢測(cè)的結(jié)果對(duì)診斷和治療有何意義，近年來(lái)討論的則主要圍繞著標(biāo)準(zhǔn)如何建立和統(tǒng)一，待這一問(wèn)題解決之后，下一步討論的內(nèi)容則可能是如何強(qiáng)化服務(wù)體系如患者的咨詢(xún)、費(fèi)用的支付、流程的縮短、基因信息的更新等等。這些都越來(lái)越需要大量臨床醫(yī)生的參與。

  可以看到，若要使基因測(cè)序能進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)的精準(zhǔn)醫(yī)療市場(chǎng)，應(yīng)用主體需要落實(shí)在醫(yī)院。產(chǎn)業(yè)界需要轉(zhuǎn)換為輔助推動(dòng)角色，從前期的技術(shù)教育臨床轉(zhuǎn)為后期的臨床引導(dǎo)研發(fā)，基因測(cè)序需要從神秘變得簡(jiǎn)單。在這個(gè)方面的推動(dòng)，需要有政策對(duì)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。

技術(shù)的發(fā)展和政策的變化

   技術(shù)革新的目標(biāo)是為了降低現(xiàn)有成本?；驕y(cè)序這些年能夠發(fā)展，主要得益于成本的下降。從技術(shù)的推進(jìn)來(lái)說(shuō)，基因測(cè)序這一技術(shù)的主要推動(dòng)者仍是Illumina公司，另一家Thermo Fisher（賽默飛世爾）公司則在具體應(yīng)用落地方面更加有經(jīng)驗(yàn)。Pac Bio、Nanopore等公司推出的單分子測(cè)序技術(shù)目前還難以運(yùn)用到臨床。

   目前高通量測(cè)序儀的試劑都不通用，因此儀器廠家可以通過(guò)調(diào)整試劑價(jià)格來(lái)影響中下游。未來(lái)十年中美間的貿(mào)易長(zhǎng)期存在不確定性，對(duì)于醫(yī)療這個(gè)需要高度穩(wěn)定的市場(chǎng)的定價(jià)體系也會(huì)帶來(lái)影響。若要我國(guó)患者真正受益于成本的下降，產(chǎn)業(yè)界對(duì)上游儀器的開(kāi)發(fā)必不可少。Illumina公司推出的大通量測(cè)序平臺(tái)如X10、Novaseq系列，雖然能夠降低單個(gè)樣本的測(cè)序成本，但這一成本下降卻是以必須同時(shí)運(yùn)行更多樣本為理想前提的，這一點(diǎn)其實(shí)并不符合以醫(yī)院為主體開(kāi)展基因測(cè)序診斷時(shí)的需求。大部分醫(yī)院需要的是通量靈活可控、操作步驟較少、運(yùn)行時(shí)間較短、報(bào)告簡(jiǎn)單明了的診斷設(shè)備，才能提高整個(gè)診療流程的效率，這一點(diǎn)還有待于更多來(lái)自上游方面的研發(fā)。國(guó)內(nèi)近年來(lái)研發(fā)上游儀器平臺(tái)的創(chuàng)業(yè)公司明顯增多，且華大基因、瀚?；?、華因康等公司也已推出了自己的原創(chuàng)高通量測(cè)序儀，雖然還面臨技術(shù)細(xì)節(jié)改進(jìn)和商業(yè)經(jīng)營(yíng)能力的壓力，但對(duì)于改善未來(lái)整個(gè)國(guó)內(nèi)的基因產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境是一個(gè)正面的促進(jìn)。

   造機(jī)器殊為不易。高通量測(cè)序的過(guò)程，涉及到將目標(biāo)基因組打斷、DNA分子與固相結(jié)合、獨(dú)立循環(huán)擴(kuò)增、信號(hào)檢測(cè)、成像拍照等諸多環(huán)節(jié)，有很多技術(shù)難點(diǎn)。比如說(shuō)，測(cè)序讀長(zhǎng)跟聚合酶的活性保持時(shí)間很有關(guān)，但擁有制造高質(zhì)量酶的先進(jìn)技術(shù)的的公司并不多。測(cè)序前的PCR擴(kuò)增會(huì)引入堿基錯(cuò)誤并隨循環(huán)數(shù)而累積，但流程難以去除或更改。信號(hào)采集的速度會(huì)影響整體測(cè)序的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，如何提高采集速度和優(yōu)化圖像文件也需要非生物行業(yè)的基礎(chǔ)。技術(shù)上的難度，多學(xué)科人才的缺乏，導(dǎo)致上游儀器開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)高，投入大，周期長(zhǎng)，令風(fēng)險(xiǎn)資本常望而生畏。如果政策上有精準(zhǔn)調(diào)整，無(wú)疑是產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)心針。

   目前，高通量測(cè)序儀還屬于CFDA三類(lèi)醫(yī)療器械的范圍。三類(lèi)醫(yī)療器械一般是“植入人體;用于支持、維持生命;對(duì)人體具有潛在危險(xiǎn)，對(duì)其安全性、有效性必須嚴(yán)格控制的醫(yī)療器械”，高通量測(cè)序儀是否一定符合這一點(diǎn)，頗值得商榷。CFDA已將一代Sanger測(cè)序儀其劃為二類(lèi)，美國(guó)FDA將高通量測(cè)序儀也作為二類(lèi)管理。如果能夠?qū)⑽覈?guó)自主研發(fā)的高通量測(cè)序儀改為二類(lèi)，減少臨床評(píng)價(jià)負(fù)擔(dān)，相關(guān)試劑盒繼續(xù)按三類(lèi)執(zhí)行，有助于國(guó)內(nèi)的儀器研發(fā)企業(yè)減輕前期壓力，激勵(lì)更多的儀器創(chuàng)新。

   政策的明確有助于整體市場(chǎng)的擴(kuò)大。2014年CFDA批準(zhǔn)了幾家高通量測(cè)序的無(wú)創(chuàng)產(chǎn)篩試劑盒后，像華大基因、貝瑞和康等廠家的銷(xiāo)售增長(zhǎng)都超過(guò)了100%。但之后CFDA再未批準(zhǔn)過(guò)任何試劑盒上市。究其原因，還是因?yàn)楦咄繙y(cè)序這一技術(shù)與現(xiàn)行法規(guī)能適合的產(chǎn)品特征存在不相容之處。比如說(shuō)，有些遺傳性的疾病基因明確，但難以確定熱點(diǎn)突變，需要進(jìn)行全外顯子測(cè)序或是更為經(jīng)濟(jì)有效的醫(yī)學(xué)全外顯子測(cè)序，在注冊(cè)報(bào)證時(shí)找不到合適的法規(guī)。生物信息分析軟件更新，或變異判定所使用的參考數(shù)據(jù)庫(kù)本身在更新，按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品是否就要重新報(bào)證，大家心里也沒(méi)底。

   一個(gè)進(jìn)展是，國(guó)內(nèi)近期或許會(huì)有若干腫瘤應(yīng)用的基因測(cè)序試劑盒得到批準(zhǔn)。這一類(lèi)申報(bào)的試劑盒均為基因數(shù)量較少的檢測(cè)面板（panel），因?yàn)樽?cè)要求藥效學(xué)證據(jù)，而對(duì)應(yīng)的藥物種類(lèi)并不多。但是需要看到，對(duì)癌癥治療的革新還是要通過(guò)多基因的大panel來(lái)進(jìn)行，因此即便小panel被批準(zhǔn)，也不可能禁止多基因的大panel存在。這樣的話(huà)，企業(yè)為注冊(cè)小panel付出的大量成本可能得不到足夠的回報(bào)。因此，政策最好能選某一類(lèi)細(xì)分的適用患者人群，對(duì)小panel有一個(gè)明確的范圍保護(hù)。

 美國(guó)FDA雖然批準(zhǔn)了Foundation Medicine和MSK（凱特琳?斯隆紀(jì)念醫(yī)院）的腫瘤多基因檢測(cè)，但仍然限制在廠家自己的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，本質(zhì)上還是一種LDT（Lab Development Test），并非可以供各家使用的試劑盒。國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有這種方式，但不排除CFDA以FDA作為借鑒。然而即便有這種情況獲批，在國(guó)內(nèi)的商業(yè)環(huán)境下，對(duì)廠家的業(yè)務(wù)恐難以帶來(lái)很大提升。

 對(duì)于政策來(lái)說(shuō)，很多細(xì)節(jié)的處理也會(huì)影響監(jiān)管效果。比如說(shuō)細(xì)胞游離DNA（Cell free DNA，cfDNA）是目前的熱點(diǎn)之一，其樣本的處理重點(diǎn)并不是如何高質(zhì)量地提取cfDNA，而是如何保證cfDNA不會(huì)被基因組DNA所污染，如何以可靠的方式保證運(yùn)輸過(guò)程中血液樣本的新鮮，在對(duì)第三方臨檢中心的監(jiān)管方面實(shí)際上是存在困難的。又比如，Q30通常用于測(cè)序數(shù)據(jù)的質(zhì)控，但不適用于DNA甲基化。DNA甲基化測(cè)序過(guò)程中亞硫酸氫鹽的處理，常使得DNA的堿基復(fù)雜度下降、DNA序列受損以及生成了尿嘧啶等，文庫(kù)制備困難，不同測(cè)序平臺(tái)上Q30的表現(xiàn)并不一致，測(cè)序和分析質(zhì)量以最終獲得的樣本中CpG百分比含量為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)更合適。

 基因測(cè)序是朝陽(yáng)行業(yè)，遠(yuǎn)未結(jié)束。未來(lái)的發(fā)展情況，一種可能是伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)性能的革新性躍進(jìn)，生物信息學(xué)迅速簡(jiǎn)單化，使得這一技術(shù)去中心化，成為每個(gè)醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室的桌面儀器。另一種可能是出現(xiàn)物流平臺(tái)和云計(jì)算的革命，使得技術(shù)流程被分解，前期環(huán)節(jié)在醫(yī)院完成，后期環(huán)節(jié)更加大規(guī)模中心化。這兩種情況都會(huì)使得醫(yī)生更加容易操作和使用基因測(cè)序，成為常用工具。相信監(jiān)管政策也必然隨之更加進(jìn)步和靈活，促進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)療的到來(lái)。

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（原文載于2018年《張江科技評(píng)論》第三期精準(zhǔn)醫(yī)療專(zhuān)刊，出版時(shí)有修改。該刊另有很多精準(zhǔn)醫(yī)療精彩內(nèi)容。）