分子診斷技術(shù)及市場發(fā)展淺析

1、分子診斷技術(shù)及市場發(fā)展淺析一、 科技發(fā)展催生全新的醫(yī)療理念 當(dāng)今醫(yī)療的發(fā)展趨勢是，生命與健康規(guī)律的認識趨向整體，疾病的控制策略趨 向系統(tǒng)，正逐步走向“ 4P醫(yī)學(xué)模式,即預(yù)防性(Preve ntive)、預(yù)測性(Predictive)、個體化(Personalizec)和參與性(participatory )。 “4P醫(yī)學(xué)隨著 人類基因組的完成應(yīng)允而生。其后 “組學(xué)”的發(fā)展，如轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、表觀遺 傳組學(xué)以及近幾年出鏡率頗高的外顯子組、免疫組學(xué)等 “組學(xué)”的研究則作為開辟新 領(lǐng)域的基礎(chǔ)，進一步推動新醫(yī)學(xué)模式的實現(xiàn)。在技術(shù)層面上，高通量檢測及生物信 息學(xué)分析技術(shù)的進步是其不可缺少的保證，其中

2、以測序技術(shù)、生物芯片技術(shù)和 PCR 技術(shù)等為代表的技術(shù)革新為實現(xiàn)疾病的預(yù)測、預(yù)防和疾病的個性化診斷和治 療提供了重要的技術(shù)支持。二、分子診斷技術(shù)和市場上的爭奪戰(zhàn)目前，公眾對個性化分子診斷的認知度程度還很有限，但隨著高通量檢測及 生物信息學(xué)分析技術(shù)的發(fā)展，在全世界范圍內(nèi)的的投資者已經(jīng)嗅到了未來的市場發(fā) 展前景。以芯片起家的 Illumina 近年來以測序技術(shù)、生物芯片技術(shù)和 PCR 技術(shù)三 足鼎力的方式全面占領(lǐng)分子診斷市場。其新一代測序儀及其相應(yīng)的產(chǎn)品研發(fā)上在業(yè) 界享有很高的知名度，如Illumina的明星產(chǎn)品HiSeq系列測序儀器及其今年第二季 度推出的基于Moleculo技術(shù)的長讀取測序服務(wù)

3、和新的定相分析(Phasing Analysis)服務(wù)。與此同時，Life Technologies公司的Sanger測序產(chǎn)品曾為 人類基 因組計劃”提供了強大的技術(shù)支持，其 3500Dx 基因分析儀已于 2011年通過國家食 品藥品監(jiān)督管理局(SFDA)的批準(zhǔn)，在中國應(yīng)用于臨床診斷。Life Technologies在基因測序和分析方面，長期占有優(yōu)勢地位，由Life Technologies 旗下的 IonTorrent? 系統(tǒng)，可以在一天內(nèi)完成全部基因組測序，將花費降到 1000 美元以下， 成為了 Illumina 在診斷測序市場強有力的競爭對手。而在生物芯片市場的上， Illumina

4、 和 Affymetrix 在表達譜芯片和功能型芯片的較量也縱橫交錯，演繹的如火 如荼。此外，新技術(shù)交叉應(yīng)用在催生測序、生物芯片和 PCR 等領(lǐng)域的新技術(shù)革命 以及現(xiàn)有技術(shù)的衍生中起著決定性的作用。以測序領(lǐng)域為例， Ion Proton 應(yīng)用創(chuàng)新 的半導(dǎo)體芯片，通過密布于半導(dǎo)體芯片上的微反應(yīng)孔和專有的大規(guī)模并行芯片感應(yīng) 器，達到快速實時地完成測序。 Pacific Biosciences 則推出了結(jié)合了單分子實時測 序和納米孔技術(shù)的第三代測序平臺 PacBioRS 單分子實時測序系統(tǒng)。為了占據(jù)基因 檢測市場的有利點，各企業(yè)積極的吸納任何可以降低成本、提高效率和特異性的新 技術(shù)。以上僅是有限的幾

5、個例子，想在分子診斷市場中大展拳腳的投資者不勝枚 舉，各大企業(yè)都希望在將優(yōu)勢技術(shù)發(fā)揚光大的同時也兼顧各個技術(shù)領(lǐng)域的全面性， 由此帶來了收購和兼并市場上的大動作。例如，今年初賽默飛世爾科技( Thermo Fisher)宣布以136億美元收購Life Tech no logie& Life Tech no logies公司的本身也 是2008年由Invitrogen和Applied Biosystems兩家公司組成，之后為與 Illumina爭 奪對高通量測序市場的控制權(quán)， Life Technologies 于 201 0年收購了新一代測序儀 制造商Ion Torre nt。Life Tech

6、 no logies從未停止自身收購的腳步，同時它也大力發(fā) 展自身的明星產(chǎn)品，支持創(chuàng)新，這也是為和它成為眾家搶奪目標(biāo)的重要原因。曾參 與這場收購大戰(zhàn)的羅氏公司在 PCR 技術(shù)和芯片技術(shù)市場上同樣占有重要的一席之 地，該公司為提升其在生物制藥方面的研發(fā)能力， 2012年也曾試圖以 57億美元的 現(xiàn)金收購 Illumina ，最終未能如愿。 ThermoFisher 在此次行動中獲得成功，使其同 時擁有了測序技術(shù)、生物芯片技術(shù)和 PCR 技術(shù)的革新力量，為預(yù)期它將大大提升 在科研、遺傳分析及應(yīng)用科學(xué)中的地位，建立一個醫(yī)療保健技術(shù)的巨頭，預(yù)計年收 入或超過 160億美元。三 分子診斷發(fā)展的中流砥柱

7、測序技術(shù)目前，分子診斷市場的并購趨勢整合了數(shù)種高通量檢測及生物信息學(xué)分析為 基礎(chǔ)的先進技術(shù)。究其根本，還是以人類基因組測序的完成所帶來的 “組學(xué)”發(fā)展為 基礎(chǔ)。整個人類基因組所包含的約 30 億對堿基蘊含了海量可供解讀的信息，是人 類的生命之源。在眾多技術(shù)的革新浪潮中，是測序的革新開啟了未來個性化治療的大門?；驕y序技術(shù)的飛速發(fā)展使得全基因組測序(Whole-ge nome seque ncing,WGS)在技術(shù)上和成本上都趨向成熟了。而這項技術(shù)在針對與家族遺傳相關(guān)疾病 的分子診斷方面具有非常巨大的應(yīng)用價值，還能夠給臨床治療提供一些非常有價值 的參考信息。最近安吉麗娜？茱莉的報道，再次使針對癌

8、癥家族史的篩查檢測或治療的基因 檢測成為熱門話題。據(jù)統(tǒng)計超過10%的癌癥有遺傳性背景，這意味著有些遺傳突變可誘發(fā)數(shù)種癌癥，且可從親代遺傳給子代。鑒別這些基因?qū)τ陬A(yù)防有家族遺傳背 景者的癌癥發(fā)生具有重要的意義。目前，高通量測序已經(jīng)尋找到大量疾病的候選基 因，這些疾病特異性的基因及其組合開始廣泛應(yīng)用于前期篩查檢測以及進行個性化 治療。在目前的癌癥研究中，基因組測序、外顯子組測序、基因表達譜分析、RNA測序、甲基化組分析等方法被廣泛使用，以找到致病突變及其他線索。然而，與大 多數(shù)組成型基因組不同，癌癥是異質(zhì)性、生物多樣性的，且具有復(fù)雜的遺傳變異。 癌癥的早期基因診斷和個體化治療目前仍面臨挑戰(zhàn)。許多癌

9、癥基因組是高度重排 的，存在大量、大規(guī)模的突變，如易位、倒位、融合和拷貝數(shù)的變化，染色體規(guī)模(結(jié)構(gòu))變化很頻繁，而表觀基因組的變化也很常見。此外，非人類的基因組序列 也可能存在于腫瘤內(nèi)，如致癌病毒或感染。因此，要全面的了解有家族遺傳史的癌 癥患者信息，作到早期診斷，有針對性治療，選擇基因組測序可以充分發(fā)揮其技術(shù) 優(yōu)勢。以結(jié)直腸癌為例，它是最常見的胃腸道惡性腫瘤之一，全世界 每年約 有100 萬新發(fā)病例，大量患者死于術(shù)后轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。25%的患者在首次確診時就已存 在肝轉(zhuǎn)移，另有25%的患者在隨后的病程中發(fā)生肝轉(zhuǎn)移。導(dǎo)致結(jié)腸直腸癌的遺傳 學(xué)因素通常包括基因組不穩(wěn)定性及微衛(wèi)星不穩(wěn)定性，前期大規(guī)模結(jié)腸

10、直腸癌全基因 組測序和外顯子組測序的結(jié)果表明，該疾病中點突變的發(fā)生概率遠大于大片段拷貝 數(shù)的變異。近期 Macrogen千年基因的研究發(fā)現(xiàn)了結(jié)腸直腸癌相關(guān)基因，其中113個基因中發(fā)生突變最多的基因為 APC TP53 KRAS TTN及FBXW7結(jié)合拷貝數(shù)改 變，Macrogen定制了包含183條疾病相關(guān)基因的芯片，分別對 60例患者的癌組織 及癌旁組織基因組DNA捕獲后進行測序。作為具高度轉(zhuǎn)移能力的惡性腫瘤，選擇正確的分析目標(biāo)對早期診斷至關(guān)重 要。循環(huán)腫瘤細胞(CTC)存在于腫瘤患者的外周血中在腫瘤的轉(zhuǎn)移過程中居于重 要地位。因此，檢測 CTC被認為是早期檢測結(jié)直腸癌的有效手段之一。由于外周

11、 血中CTC數(shù)量稀少，采用常規(guī)的細胞學(xué)方法難以檢測。目前，經(jīng)過富集的結(jié)直腸 癌CTC檢測手段中基于核酸水平技術(shù) 的檢測方法，多采用RT-PCR技術(shù) 檢測血液中的腫瘤特異性DNA，以及采用基因芯片技術(shù)檢測 C T C基因表達 譜檢測。應(yīng)用基因芯片的優(yōu)勢是能在同一時間研究大批CTC基因的表達情況。但是芯片技術(shù)并不是探索未知領(lǐng)域的理想工具。此外，芯片檢測的動態(tài)范圍較窄， 罕見轉(zhuǎn)錄本的檢測并不容易。而結(jié)直腸癌患者CTC在不同病程中存在狀態(tài)差異較大，僅關(guān)注于篩選出來的特異基因有可能會忽略掉潛在的其它特異性CTC基因。而采用外周血富集CTC的全基因組測序或相關(guān)基因區(qū)域測序在這方面則顯露出明 顯優(yōu)勢。除此之

12、外，目前 CTC的檢測能在約10 mL血液中尋找其中的腫瘤細 胞，這意味著要在約1億個白細胞和500億個紅細胞中尋找僅有的幾個 腫瘤細胞。新一代測序技術(shù)檢測的敏感度和特異度也是其在結(jié)直腸癌CTC檢測中的另一個重要優(yōu)勢，能有效提高此類疾病的臨床診斷效率。目前的測序技術(shù)與其它技術(shù)相比，引領(lǐng)未來個性化醫(yī)療(person alized medici ne)真正走進臨床，實現(xiàn)成為一項臨床常規(guī)診療項目的道路希望不會讓患者 等的太久。四、國內(nèi)分子診斷企業(yè)的發(fā)展對于中國的分子檢測市場，潛在的發(fā)展空間可謂有目共睹，眾多外資企業(yè)積極的以各種方式進入并拓展中國市場。面對外資企業(yè)的進入中國的分子診斷行業(yè)又 何去何從？

13、很多企業(yè)選擇 合作”的方式，將領(lǐng)先科技產(chǎn)品引入到中國的體外診斷市 場，同時，也把自身配套的產(chǎn)品推向國際市場。例如，2012年達安基因公司與Life Technologies合作，應(yīng)用其3500Dx基因分析儀及 Cycle Sequencing技術(shù)，發(fā)展癌癥、傳染性疾病和遺傳疾病的體外診斷分子診斷試劑的研發(fā)。事實上在 20 年 前，達安就在與Life Tech no logies的前身ABI公司的合作中將PCR技術(shù)引入中國 分子診斷領(lǐng)域。問題在于外資企業(yè)在這類 “合作”中是最大的贏家，通過這種方式將 自己的科技理念和產(chǎn)品快速占領(lǐng)中國市場，并將”Made in China的產(chǎn)品打上自己的標(biāo)牌再售往

14、國際市場。中國的企業(yè)在未來的發(fā)展中到底需要什么？從長遠的角度分析，借鑒學(xué)習(xí)之 后開發(fā)具有原創(chuàng)性的新技術(shù)才是中國企業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。本著從臨床診斷市場 “分得一杯羹 ”的理念運作企業(yè)，無法使一個企業(yè)成為行業(yè)的領(lǐng)軍者，而至多是一個 成功的追隨者。令人欣慰的是，中國有華大基因此類敢于爭第一的企業(yè)。華大基因 作為全球最大的基因組學(xué)研究機構(gòu)之一，先后完成了國際人類基因組計劃 “中國部 分”（ 1%）、國際人類單體型圖計劃（10%）、首個亞洲人基因組 “炎黃一號 ”（100）等測序計劃，從而把中國基因組科學(xué)帶入了國際領(lǐng)先地位。其基于領(lǐng)先 的測序能力及分析能力的分子診斷產(chǎn)業(yè)也在快速而全面的發(fā)展。綜合中國分子診斷企業(yè)目前的發(fā)展，本人對于中國分子診斷企業(yè)的發(fā)展策略 有如下一些粗淺的觀點：（一）提出創(chuàng)新性的分子檢測方式。如華大基因推出的無創(chuàng)產(chǎn)前檢測技術(shù)，直接針對孕婦外周血中游離的胎兒 DNA 進行測序。又如前文提到的結(jié)直腸癌外周血 CTC 測序的思路也很有可能有助 于有癌癥家族遺傳史患者的早期診斷。（二）擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，包括自主研發(fā)的檢測儀器和配套的產(chǎn)品。中科院與浪潮集團共同研制的國產(chǎn)第三代基因測序儀高通量測序儀 BIGIS-4 系 統(tǒng)已于 20