當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。”越是最后從他嘴里說出來的名詞,技術含量聽起來越高�！�

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

Grail,泛癌早篩領域的當紅辣子雞,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能準確判斷腫瘤的組織起源,由此實現(xiàn)精準治療。

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進入鎂光燈前,這個領域一直是組織活檢和影像學的天下。受益于技術推動,以及相對無創(chuàng)性和豐富的可檢測標志物,液體活檢技術成為當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,并對其中腫瘤相關物質進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:腫瘤細胞跟正常細胞一樣會經(jīng)歷生老病死的過程。腫瘤細胞只要出現(xiàn)過就會留下蛛絲馬跡,這些蛛絲馬跡就是科學家用來檢驗的生物標志物了。

目前液體活檢針對生物標志物可以分為三類:血液中完整的細胞,即循環(huán)腫瘤細胞(CTC);收集由腫瘤細胞釋放的外泌體(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:腫瘤細胞和正常細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,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上的一種化學修飾。

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

不同細胞的甲基化開關組合不一樣,正常細胞有,癌細胞也有,每種細胞形成了自己特定的“細胞指紋”。由于癌細胞和正常細胞的甲基化指紋不同,科學家收集血液中游離的DNA,然后來分析一部分關鍵DNA的甲基化指紋,就能判斷體內(nèi)有沒有腫瘤細胞;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,世界頂級學術期刊《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分應用領域中,腫瘤早篩是增速最快的,預計2023年市場規(guī)模將達到3．44億美元,復合增速71．8%。

當靶向甲基化測序這條路線被確定之后,下一個問題是:什么指標最有價值?

診斷產(chǎn)品的“準確率” 是綜合指標,通過與金標準的比較,評判標準可分為檢測敏感度、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。Grail認為,這其中最重要的指標是PPV。

以靶向甲基化測序為技術方向,同時認可PPV指標,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

燃石醫(yī)學成立于2014年,創(chuàng)始人為漢雨生先生。公開數(shù)據(jù)顯示,從2019年接受相關測試的患者人數(shù)來看,燃石醫(yī)學占據(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brELSA?。

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

目前燃石的覆蓋癌種數(shù)量達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測了93%的癌癥樣本器官來源;THUNDER-II 的結果顯示在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到了 80．6%的敏感性水平,同時預測癌癥單一器官來源的正確率達到 82%。

2021年6月15日,其研究論文發(fā)表在《自然·生物醫(yī)學工程》(《Nature Biomedical Engineering》)上:揭秘了ELSA-seq技術如何準確捕捉血液中來自早期腫瘤的微弱信號的技術原理。ELSA-seq的核心是在極微量的DNA中精準捕捉與癌癥信號相關的甲基化片段,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: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,預計2023年完成。PREDICT預計入組超過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

鹍遠基因

鹍遠基因同樣創(chuàng)立于2014年,隸屬于鹍遠集團,是鹍遠集團的精準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。

鹍遠基因兩位聯(lián)合創(chuàng)始人高遠博士和張鹍博士是DNA 甲基化領域的學術領頭人之一。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,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、并可以進行癌癥早篩和組織溯源。

目前,鹍遠基因手里有兩把利劍:一是結直腸癌早篩產(chǎn)品“常樂思”,這是鹍遠基因于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二輪預審,有希望成為唯一一種獲批的基于血液的能夠檢測進展期腺瘤和早期腸癌的非侵入性檢測技術。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,這是鹍遠自主研發(fā)的ctDNA甲基化泛癌種早篩技術。2020年7月,鹍遠聯(lián)合復旦大學泰州健康科學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行了長期、系統(tǒng)的五個癌種(結直腸癌、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。

研究結果顯示,PanSeer技術在健康人群中的特異性達到96．1%,在確診癌癥后采集的病人樣本中敏感性達到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甲基化檢測領域擁有國際知名的科學家創(chuàng)業(yè)團隊和全球領先的底層技術,逐步實現(xiàn)從科研成果到臨床產(chǎn)品的轉化,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

基準醫(yī)療

基準醫(yī)療成立于2015年,創(chuàng)始人范建兵,擁有美國哥倫比亞大學人類遺傳學博士學位,師從著名化學家和遺傳學家、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”認定(Breakthrough Device Designation)。這是目前中國首個獲得此項認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領先性得到了國際權威機構的認可,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)表于國際重要學術期刊The Journal of Clinical Investigation和Clinical Epigenetics。經(jīng)過基準醫(yī)療長時間真實世界的樣本累積驗證,目前準確度、靈敏度和特異性達89．3%、87．4%和91．5%。性能比肩膀胱鏡。在FDA-BTD申報過程中,基準醫(yī)療提供了與某國際已獲批產(chǎn)品的頭對頭試驗結果,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醫(yī)療也走在技術前沿。在肺癌的早篩上,基準醫(yī)療也有一把利劍:PulmoSeek,這是基準醫(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)肺結節(jié)良惡性分類,顯著提升肺結節(jié)診斷準確率。

在國際知名學術期刊《The Journal of Clinical Investigation》發(fā)表研究之后,基準醫(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節(jié)CT影像學AI分析,經(jīng)機器學習構建出的聯(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,準確率為0．800。

通過比較分析發(fā)現(xiàn),在區(qū)分惡性肺結節(jié)與良性肺結節(jié)方面,PulmoSeek模型優(yōu)于PET-CT及兩種臨床常用的肺結節(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:比如肝癌早篩領域不得不提到的和瑞基因,其HIFI技術不僅可用于肝癌早篩,亦可應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先地位的泛生子,以結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醫(yī)療的靶向甲基化公司,與國際頂尖科學家合作,意欲在這個風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:“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。