癌癥早篩創(chuàng)新萌芽期的藍(lán)海市場(chǎng)中外同臺(tái)競(jìng)技的新興賽道

1、目錄1、行業(yè)篇：癌癥發(fā)病與癌癥早篩 .- 4 -1.1、全球與中國(guó)癌癥病例新發(fā)與死亡現(xiàn)狀 .- 4 -1.2、癌癥的早篩早診 .- 7 -2、技術(shù)篇：液體活檢在癌癥早篩中的應(yīng)用 .- 9 -2.1、液體活檢 VS 傳統(tǒng)檢測(cè)，優(yōu)勢(shì)明顯 .- 9 -2.2、液體活檢的分析物 .- 14 -2.3、ctDNA 在癌癥早篩中的應(yīng)用.- 17 -2.4、ctDNA 標(biāo)志物的分析平臺(tái).- 19 -2.5、腫瘤早篩技術(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo) .- 24 -3、市場(chǎng)篇：癌癥早篩市場(chǎng)潛力巨大 .- 25 -3.1、中美癌癥早篩政策持續(xù)推進(jìn) .- 25 -3.2、美國(guó)癌癥早篩市場(chǎng)空間預(yù)測(cè) .- 25 -3.3、中國(guó)癌癥早篩市

2、場(chǎng)空間預(yù)測(cè) .- 26 -4、產(chǎn)業(yè)篇：創(chuàng)新萌芽期，多企業(yè)布局 .- 29 -4.1、癌癥早篩產(chǎn)業(yè)鏈 .- 29 -4.2、國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處初期 .- 31 -5、公司篇：海內(nèi)外重點(diǎn)癌癥早篩項(xiàng)目一覽 .- 32 -5.1、他山之石海外布局癌癥早篩的公司 .- 33 -5.2、墻內(nèi)花香國(guó)內(nèi)布局癌癥早篩的公司 .- 48 -6、思考與小結(jié).- 62 -6.1、利用液體活檢進(jìn)行腫瘤早篩的難點(diǎn)/瓶頸在哪里？ .- 62 -6.2、理想的早篩標(biāo)志物是什么？ .- 64 -6.3、現(xiàn)有的液體活檢癌癥早篩技術(shù)進(jìn)展如何？.- 64 -風(fēng)險(xiǎn)提示.- 66 -圖 1、2018 年全球癌癥新發(fā)病例與死亡病例分癌種統(tǒng)計(jì)

3、.- 4 -圖 2、2017 年中國(guó)主要死亡原因及死亡人數(shù)（每十萬(wàn)人）.- 5 -圖 3、中國(guó)居民癌癥死亡前十位 .- 6 -圖 4、中美乳腺癌確診時(shí)分期情況（2006-2010） .- 6 -圖 5、全球癌癥發(fā)病率及死亡率（每十萬(wàn)人） .- 7 -圖 6、癌癥早期篩查與診斷 .- 8 -圖 7、傳統(tǒng)腫瘤篩查技術(shù)的局限性 .- 10 -圖 8、CTC 示意圖 .- 15 -圖 9、ctDNA 示意圖.- 15 -圖 10、DNA 甲基化過(guò)程.- 18 -圖 11、分別采用內(nèi)部或外部突變參考均無(wú)法區(qū)分點(diǎn)突變來(lái)源.- 20 -圖 12、基于甲基化抗體或結(jié)合蛋白的親和富集方法.- 22 -圖 13、

4、兩種限制性內(nèi)切酶區(qū)分甲基化狀態(tài)的方法.- 22 -圖 14、DNA 甲基化檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展路徑.- 23 -圖 15、腫瘤早篩產(chǎn)業(yè)鏈 .- 30 -圖 16、國(guó)內(nèi)外布局癌癥早篩領(lǐng)域的主要公司.- 32 -圖 17、細(xì)胞脫落后甲基化或發(fā)生改變的 DNA 進(jìn)入糞便的生物學(xué)過(guò)程.- 34 -圖 18、Exact Sciences 營(yíng)業(yè)收入及增速 .- 37 -圖 19、Exact Sciences 凈利潤(rùn).- 37 -圖 20、Exact Sciences 三項(xiàng)費(fèi)用率.- 37 -圖 21、Exact Sciences 毛利率.- 37 -圖 22、Exact Sciences 股價(jià).- 37 -圖

5、23、Guardant Health 產(chǎn)品布局 .- 38 -圖 24、Guardant Health 營(yíng)業(yè)收入及增速.- 39 -圖 25、Guardant Health 凈利潤(rùn).- 39 -圖 26、Guardant Health 三項(xiàng)費(fèi)用率.- 39 -圖 27、Guardant Health 股價(jià).- 39 -圖 28、GRAIL 發(fā)展歷程.- 40 -圖 29、GRAIL 泛癌早篩的靈敏度.- 42 -圖 30、CancerSEEK 早篩檢測(cè)圖示.- 44 -圖 31、CancerSEEK 性能表征.- 46 -圖 32、DETECT 研究發(fā)現(xiàn)的癌癥患者類型和狀態(tài).- 47 -圖 3

6、3、PreCar 肝癌早篩項(xiàng)目流程示意圖 .- 48 -圖 34、cSMART 技術(shù)示意圖.- 49 -圖 35、萊思寧特異性和靈敏度高達(dá) 95.7%和 93.1%.- 51 -圖 36、貝瑞基因營(yíng)業(yè)收入及增速 .- 52 -圖 37、貝瑞基因歸母凈利潤(rùn) .- 52 -圖 38、貝瑞基因三項(xiàng)費(fèi)用率 .- 52 -圖 39、貝瑞基因毛利率 .- 52 -圖 40、貝瑞基因股價(jià)走勢(shì) .- 53 -圖 41、結(jié)合了 ELSATM 和 MERMAIDTM 的腫瘤早篩工作流程.- 56 -圖 42、燃石醫(yī)學(xué)腫瘤早篩技術(shù)對(duì)肺癌，結(jié)直腸癌和肝細(xì)胞癌檢測(cè)的敏感性.- 57 -圖 43、燃石醫(yī)學(xué)營(yíng)業(yè)收入及增速

7、.- 58 -圖 44、燃石醫(yī)學(xué)歸屬普通股東凈利潤(rùn) .- 58 -圖 45、燃石醫(yī)學(xué)三項(xiàng)費(fèi)用率 .- 58 -圖 46、燃石醫(yī)學(xué)毛利率 .- 58 -圖 47、泛生子營(yíng)業(yè)收入及增速 .- 60 -圖 48、泛生子歸母凈利潤(rùn) .- 60 -圖 49、泛生子三項(xiàng)費(fèi)用率 .- 61 -圖 50、泛生子毛利率 .- 61 -表 1、液體活檢與傳統(tǒng)早篩對(duì)比 .- 14 -表 2、液體活檢分析物優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比 .- 16 -表 3、液體活檢分析物存在的挑戰(zhàn)和可能解決方案.- 17 -表 4、ctDNA 檢測(cè)技術(shù)的靈敏度.- 19 -表 5、WGBS、甲基化捕獲平臺(tái)以及RRBS 測(cè)序技術(shù)的基本參數(shù).- 23 -

8、表 6、全球主要公司癌癥早篩數(shù)據(jù)對(duì)比 .- 24 -表 7、中美兩國(guó)關(guān)于癌癥早篩的政策與事件 .- 25 -表 8、泛癌早篩市場(chǎng)空間預(yù)測(cè) .- 28 -表 9、美國(guó) 5 家癌癥早篩企業(yè)市值與融資 .- 31 -表 10、中國(guó) 8 家癌癥早篩企業(yè)市值與融資 .- 31 -表 11、Cologuard 和 FIT 檢測(cè)方法對(duì)比.- 35 -表 12、海外布局癌癥早篩的公司對(duì)比（億美元）.- 48 -表 13、貝瑞基因肝癌早篩檢測(cè)產(chǎn)品萊思寧的銷售額峰值預(yù)測(cè).- 54 -表 14、燃石醫(yī)學(xué)癌癥早篩項(xiàng)目重要節(jié)點(diǎn) .- 55 -表 15、燃石醫(yī)學(xué)肺癌早篩技術(shù)的靈敏度和特異性.- 57 -表 16、國(guó)內(nèi)布局

9、腫瘤早篩的公司對(duì)比（億元）.- 62 -表 17、各項(xiàng)目癌癥早篩數(shù)據(jù)對(duì)比 .- 65 -前 言我們團(tuán)隊(duì)自 2015 年以來(lái)就持續(xù)跟蹤基因檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展，2016 年初發(fā)布解碼生命，精準(zhǔn)基石基因測(cè)序行業(yè)深度報(bào)告，2019 年 1 月 31 日發(fā)布迎百億藍(lán)海市場(chǎng)，伴隨診斷大有可為，2020 年 6 月 28 日發(fā)布國(guó)內(nèi)NGS 伴隨診斷領(lǐng)軍者：燃石醫(yī)學(xué)與泛生子，2020 年 7 月 5 日發(fā)布艾德生物（300685）新股報(bào)告：CDx+Rx，從臨床需求出發(fā)，讓精準(zhǔn)醫(yī)療更精準(zhǔn)。至今，貝瑞基因、華大基因、艾德生物、燃石醫(yī)學(xué)、泛生子已相繼上市，預(yù)計(jì)后續(xù)還會(huì)有更多基因測(cè)序公司登陸資本市場(chǎng)，總體來(lái)說(shuō)，這個(gè)行業(yè)在

10、國(guó)內(nèi)還處在起步期，我們會(huì)持續(xù)跟蹤產(chǎn)業(yè)發(fā)展和動(dòng)態(tài)。1、行業(yè)篇：癌癥發(fā)病與癌癥早篩、全球與中國(guó)癌癥病例新發(fā)與死亡現(xiàn)狀1.1.1、全球癌癥病例新發(fā)與死亡現(xiàn)狀癌癥是由基因突變導(dǎo)致的細(xì)胞異常增殖，是全球主要死亡原因之一，也是嚴(yán)重危害人類健康的重大公共衛(wèi)生問(wèn)題。根據(jù)世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)發(fā)布的GLOBOCAN 2018 報(bào)告，2018 年全球共有 1810 萬(wàn)癌癥新發(fā)病例（除去非黑色素瘤皮膚癌 1700 萬(wàn)）和 960 萬(wàn)癌癥病人死亡（除去非黑色素瘤皮膚癌 950 萬(wàn)）。其中，新發(fā)病例中排名前五是肺癌（占癌癥總發(fā)病人數(shù)的 11.6%），乳腺癌（11.6%），結(jié)直腸癌（10.2%），前列腺

11、癌（7.1%）和胃癌（5.7%）；死亡率最高的五種癌癥分別是肺癌（占癌癥總死亡人數(shù)的 18.4%），結(jié)直腸癌（9.2%），胃癌（8.2%），肝癌（8.2%）以及乳腺癌（6.6%）。圖 1、2018 年全球癌癥新發(fā)病例與死亡病例分癌種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源： GLOBOCAN 2018 報(bào)告，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理1.1.2、中國(guó)癌癥病例新發(fā)與死亡現(xiàn)狀癌癥是中國(guó)居民死亡的首要原因。柳葉刀2018 年發(fā)布的1990-2017 年中國(guó)及其各省死亡率、發(fā)病率和危險(xiǎn)因素的研究報(bào)告顯示，2017 年中國(guó)人死亡的前十五大原因分別是，中風(fēng)、缺血性心臟病、肺癌、慢性阻塞性肺病、肝癌、道路交通傷害、胃癌、阿爾茨海默癥

12、、新生兒疾病、高血壓性心臟病、食道癌、下呼吸道感染、自殺、肝硬化及其他慢性肝病和結(jié)直腸癌。盡管因分癌種統(tǒng)計(jì)使得因癌癥死亡人數(shù)較為分散，但可以看出，僅國(guó)內(nèi)死亡人數(shù)前五的癌癥（肺癌、肝癌、胃癌、食道癌和結(jié)直腸癌）死亡人數(shù)總和已經(jīng)超過(guò)中風(fēng)。圖 2、2017 年中國(guó)主要死亡原因及死亡人數(shù)（每十萬(wàn)人）數(shù)據(jù)來(lái)源：The Lancet，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理國(guó)家癌癥中心 2019 年 1 月發(fā)布的2015 年中國(guó)惡性腫瘤流行情況分析顯示，惡性腫瘤死亡占居民全部死因的 23.91%。且近十幾年來(lái)惡性腫瘤的發(fā)病死亡均呈持續(xù)上升態(tài)勢(shì)，每年惡性腫瘤所致的醫(yī)療花費(fèi)超過(guò) 2200 億，防控形勢(shì)嚴(yán)峻。中國(guó)2015

13、年有新發(fā)惡性腫瘤病例 392.9 萬(wàn)，死亡 233.8 萬(wàn)，平均每 8 秒新增一名癌癥患者，每 13.5 秒有一名癌癥患者死亡。肺癌、肝癌、胃癌及結(jié)直腸癌、乳腺癌等依然是我國(guó)主要的惡性腫瘤。圖 3、中國(guó)居民癌癥死亡前十位數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)家癌癥中心，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理調(diào)查研究顯示，中國(guó)惡性腫瘤的發(fā)病率低于北美、歐洲、澳大利亞等發(fā)達(dá)地區(qū)，但死亡率卻領(lǐng)先。在過(guò)去的 20 年，美國(guó)患癌人群總死亡率已經(jīng)下降 25%，而中國(guó)的癌癥發(fā)病率和死亡率仍處于上升態(tài)勢(shì)，未見(jiàn)拐點(diǎn)。這其中一個(gè)重要原因就是我國(guó)對(duì)腫瘤的早診早治認(rèn)知不足，缺乏有效的篩查手段，患者就診時(shí)大多數(shù)為中晚期，治療預(yù)后差，導(dǎo)致我國(guó)腫瘤治療效果遠(yuǎn)

14、不如西方國(guó)家。在充分有效且副作用低的癌癥治療技術(shù)被被開(kāi)發(fā)出來(lái)之前，癌癥的早期篩查和早診早治是提高癌癥治療效果的關(guān)鍵。重心前移，精準(zhǔn)篩查，早診早治，對(duì)病人而言不僅能減輕痛苦、改善預(yù)后、提高治愈率，同時(shí)將大幅降低治療成本，減輕經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；對(duì)國(guó)家而言也能有效節(jié)約醫(yī)療衛(wèi)生資源，減輕腫瘤防控壓力。圖 4、中美乳腺癌確診時(shí)分期情況（2006-2010）數(shù)據(jù)來(lái)源：Cancer Commun，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理圖 5、全球癌癥發(fā)病率及死亡率（每十萬(wàn)人）數(shù)據(jù)來(lái)源：GLOBOCAN 2018 報(bào)告，興業(yè)證券金融與經(jīng)濟(jì)研究院整理、癌癥的早篩早診1.2.1、癌癥早篩早診對(duì)患者的意義癌癥早期診斷具有重要意義。在

15、充分有效且副作用極低的藥物被開(kāi)發(fā)之前，對(duì)腫瘤進(jìn)行早期篩查和早診早治，仍然是降低死亡率的最有效方法。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）出具的癌癥早期診斷指南，癌癥早期診斷，是對(duì)有癌癥癥狀的癌癥病人進(jìn)行早期鑒別。癌癥早期診斷的對(duì)象是有癌癥癥狀和體征的人。早期診斷的目的是盡早確診，盡早治療。如果診斷及時(shí)，癌癥在可治愈階段就可能被檢測(cè)到，這會(huì)提高患者的生存率以及日后的生活質(zhì)量。以下是早期診斷的三個(gè)步驟：第一步：認(rèn)識(shí)癌癥癥狀，獲取醫(yī)療服務(wù)；第二步：臨床評(píng)價(jià)、診斷、分級(jí)；第三步：進(jìn)行治療，包括緩解疼痛。相比之下，癌癥早期篩查則是針對(duì)表面健康，尚未出現(xiàn)異常癥狀的目標(biāo)人群進(jìn)行未發(fā)?。摲冢┑陌┌Y和癌前病變的鑒別。主

16、要的檢測(cè)手段有腫瘤標(biāo)志物篩查（如甲胎蛋白 AFP、前列腺特異抗原 PSA）、內(nèi)鏡檢查（如胃鏡、結(jié)腸鏡）、影像學(xué)檢查（如乳腺鉬靶）、液體活檢（如循環(huán)腫瘤 DNA）或者其他方便快捷、可廣泛用于目標(biāo)人群的檢測(cè)方法。篩查和早期診斷的不同之處在于，篩查是對(duì)目標(biāo)人群進(jìn)行潛伏期癌癥和癌前病變的評(píng)估，大多數(shù)人的檢測(cè)結(jié)果都是陰性的。需要注意的是，癌癥早期篩查篩選出的陽(yáng)性者還需要其他技術(shù)手段（影像學(xué)、穿刺活檢等）進(jìn)行進(jìn)一步診斷。圖 6、癌癥早期篩查與診斷數(shù)據(jù)來(lái)源：WHO 癌癥早期診斷指南，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理癌癥防治的關(guān)鍵在于“三早”，即早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷和早期治療。早期癌癥病人的治療要比晚期癌癥病人的治

17、療節(jié)省許多人力、財(cái)力和時(shí)間。WHO 曾指出，全球 40%的癌癥是可以預(yù)防的；而中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院的研究也表明，中國(guó)的惡性腫瘤有 60%是可以預(yù)防的，并建議我國(guó)惡性腫瘤防治以預(yù)防為主，防治結(jié)合，由此可以看出癌癥早期篩查在癌癥防控中的重要地位。以中國(guó)癌癥死亡率第一的肺癌為例，按照國(guó)際肺癌研究協(xié)會(huì)（IASLC）對(duì)肺癌的四類分期，最早期的（IA 期）肺癌患者 5 年生存期可以高達(dá) 92%，I 期患者的 5 年生存率最差也在 75%以上；而對(duì)于中晚期的肺癌患者，III 期患者的 5 年生存率在 13%-36%，臨床上最晚期（IVB期）的肺癌患者的 5 年生存率幾乎為 0。由此可以看出，癌癥的早篩、早診、早治

18、療對(duì)于提高患者的生存率具有重大意義，但是目前早期癌癥檢出率極低，腫瘤的早篩和早診還有待普及。 1.2.2、政策層面的支持2016 年國(guó)務(wù)院發(fā)布“健康中國(guó) 2030”規(guī)劃綱要，計(jì)劃至 2030 年全民總體癌癥 5年生存率提高 15%。綱要中指出，要強(qiáng)化慢性病篩查和早期發(fā)現(xiàn)，針對(duì)高發(fā)地區(qū)重點(diǎn)癌癥開(kāi)展早診早治工作，推動(dòng)癌癥、腦卒中、冠心病等慢性病的機(jī)會(huì)性篩查。并提出到 2030 年，要實(shí)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%。2019 年 2 月 19 日國(guó)務(wù)院政策通報(bào)中，國(guó)家衛(wèi)計(jì)委副主任表示，政府正在加快公眾對(duì)癌癥的早期篩查、早期診斷和早期治療。針對(duì)上消化道腫瘤、結(jié)

19、直腸癌、宮頸癌等發(fā)病率高、篩查和治療方案比較完善的重大癌癥，政府制定早篩查、早診斷、早治療指南；對(duì)于篩查技術(shù)相對(duì)不發(fā)達(dá)或成本效益較低的主要癌癥，如肝癌和肺癌，政府將致力于聯(lián)合研發(fā)，優(yōu)化此類早期篩查技術(shù)。與此同時(shí)，政府將逐步擴(kuò)大高發(fā)病率癌癥的早期篩查、早期診斷和早期治療覆蓋范圍，創(chuàng)造有利于癌癥篩查的政策。2019 年 3 月 5 日，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在政府工作報(bào)告中指出，我國(guó)受癌癥困擾的家庭以千萬(wàn)計(jì)，要實(shí)施癌癥防治行動(dòng)，推動(dòng)預(yù)防篩查、早診早治和科研攻關(guān)，著力緩解民生的痛點(diǎn)。多位醫(yī)藥領(lǐng)域的兩院院士圍繞“癌癥篩查和早診早治”這一主題，呼吁癌癥防控早篩、早診、早治刻不容緩，以期共同推動(dòng)國(guó)家在相關(guān)政策上

20、的制定與執(zhí)行。 小 結(jié)癌癥是中國(guó)居民死亡的首要原因，國(guó)家癌癥中心最新報(bào)告顯示，2015 年我國(guó)癌癥新發(fā)病例 392.9 萬(wàn)，死亡病例 233.8 萬(wàn)，每年惡性腫瘤所致的醫(yī)療花費(fèi)超過(guò) 2200億。實(shí)際上中國(guó)惡性腫瘤的發(fā)病率低于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，但死亡率卻領(lǐng)先，其中一個(gè)重要原因是我國(guó)對(duì)腫瘤的早診早治認(rèn)知不足，缺乏有效的篩查手段，患者就診時(shí)大多數(shù)為中晚期，治療預(yù)后差、死亡率高。近幾年我國(guó)逐漸加強(qiáng)對(duì)癌癥預(yù)防篩查的關(guān)注，“癌癥早篩早診早治”這一主題多次出現(xiàn)在政府工作報(bào)告中，且政府也已出臺(tái)多項(xiàng)支持政策。2、技術(shù)篇：液體活檢在癌癥早篩中的應(yīng)用、液體活檢 VS 傳統(tǒng)檢測(cè)，優(yōu)勢(shì)明顯癌癥早期篩查是早期發(fā)現(xiàn)癌癥和癌前病

21、變的重要途徑，方法主要包括傳統(tǒng)檢測(cè)和新型液體活檢兩種。傳統(tǒng)的腫瘤篩查方式主要有腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查、內(nèi)鏡檢查等技術(shù)手段；液體活檢是與傳統(tǒng)組織活檢相對(duì)應(yīng)的概念，是以血液等非固態(tài)生物組織為標(biāo)本進(jìn)行取樣并分析腫瘤相關(guān)分析物（循環(huán)腫瘤細(xì)胞、循環(huán)腫瘤DNA 等）的體外診斷技術(shù)。液體活檢中的“液體”以血液為主，也包括糞便、尿液、唾液以及其他體液樣品。目前而言，傳統(tǒng)的腫瘤篩查手段均存在一定的技術(shù)局限性，例如 1）常用的腫瘤標(biāo)志物數(shù)量較多，但診斷靈敏度和特異性都不夠理想，容易導(dǎo)致假陽(yáng)性或假陰性； 2）影像學(xué)檢查只能發(fā)現(xiàn)直徑 1 cm 以上的腫瘤病灶，發(fā)現(xiàn)時(shí)基本到了中晚期；3）內(nèi)鏡檢查是一種侵入性檢查

22、，患者不適感強(qiáng)、接受度較低，而且只適用于胃癌、結(jié)腸癌等部分癌種；4）病理學(xué)診斷是癌癥診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但需要進(jìn)行穿刺活檢，一般用于疑似癌癥患者的確診。圖 7、傳統(tǒng)腫瘤篩查技術(shù)的局限性數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理液體活檢通過(guò)高通量測(cè)序、PCR 技術(shù)等手段檢測(cè)血液中極微量的循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）、循環(huán)腫瘤 DNA（ctDNA） 和外泌體等分析物，靈敏度高、特異性好，可以用于腫瘤的早期甚至極早期篩查。在癌癥早期篩查領(lǐng)域，液體活檢相較傳統(tǒng)檢測(cè)有諸多優(yōu)點(diǎn)。首先，液體活檢的對(duì)象是血液、尿液或糞便等液體樣品，取樣簡(jiǎn)單，能夠顯著降低成本并減少患者的創(chuàng)傷和風(fēng)險(xiǎn)；其次，相比醫(yī)學(xué)影像學(xué)和內(nèi)鏡檢查每次

23、只能檢查特定位點(diǎn)的腫瘤病灶，液體活檢更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)多種腫瘤的同步覆蓋；第三，液體活檢操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)速度快，可以重復(fù)性獲取樣本進(jìn)行高頻率監(jiān)測(cè)；最后，惡性腫瘤是一種異質(zhì)性疾病，液體活檢可以反映出腫瘤的基因組全貌，在減小腫瘤異質(zhì)性對(duì)診斷造成偏差的同時(shí)，也能及時(shí)地反應(yīng)腫瘤發(fā)展的動(dòng)態(tài)變化。按死亡人數(shù)順位排序肺癌位居我國(guó)惡性腫瘤死亡第 1 位，2015 年我國(guó)因肺癌死亡人數(shù)約為 63.1 萬(wàn)例，死亡率為 45.8710 萬(wàn)。其他主要惡性腫瘤死亡順位依次為肝癌、胃癌、食管癌、結(jié)直腸癌、胰腺癌和乳腺癌等，前 10 位惡性腫瘤死亡約占全部惡性腫瘤死亡的 83.00%。從早篩的角度來(lái)講癌癥可以分為兩類：一類是乳腺癌

24、、宮頸癌、結(jié)直腸癌等目前已有成熟早篩技術(shù)的癌種；另一類是目前還沒(méi)有明確早篩標(biāo)準(zhǔn)的癌癥。2.1.1、已有成熟早篩技術(shù)的癌種癌癥篩查開(kāi)展的比較普及的癌種包括宮頸癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌，美國(guó)國(guó)家腫瘤中心（NCI）有推薦的篩查診斷指南。肺癌篩查應(yīng)用的普及也有望在近期提高。對(duì)于早篩手段已經(jīng)比較成熟的癌種，液體活檢公司需要與其他行之有效的早篩方法進(jìn)行比較，證明自己產(chǎn)品的靈敏度和特異性有大幅度提高，才能具有良好的發(fā)展前景。以肺癌早篩為例，低劑量螺旋CT（LDCT）是目前全球公認(rèn)的行之有效的肺癌篩查手段，加上幾個(gè)腫瘤標(biāo)志物，靈敏度超過(guò) 90%。而且價(jià)格便宜，通常只要 200-500元左右。相比之下，液體活檢在肺

25、癌早期檢測(cè)中敏感度并不高：GRAIL 泛癌早篩對(duì)于肺癌 I 期中鱗癌檢出率為 50%，腺癌約為 0；燃石醫(yī)學(xué)泛癌早篩對(duì)于肺癌 I期的靈敏度僅為 30%；Thrive 泛癌早篩對(duì)于肺癌早期（I-III 期）的靈敏度約 58%。在這種情況下，液體活檢在肺癌早期甚至極早期篩查領(lǐng)域的發(fā)展空間不大。實(shí)際上，液體活檢應(yīng)用于肺癌檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在伴隨診斷和復(fù)發(fā)檢測(cè)方面，通過(guò)檢測(cè)肺癌患者的突變基因，指導(dǎo)靶向用藥或進(jìn)行復(fù)發(fā)和耐藥性監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)患者的個(gè)性化治療。結(jié)直腸癌篩查主要包括糞便潛血（FOBT）和結(jié)腸鏡檢查。糞便潛血特異性為88%-98%，但靈敏度并不高。結(jié)腸鏡檢查是結(jié)直腸癌篩查最有效的方法，但結(jié)腸鏡檢查是

26、一種侵入性篩查，被檢查者痛苦大、接受度低。雖然目前臨床上有多種結(jié)直腸癌篩查方法，但推薦人群（50 歲以上）及高危人群并沒(méi)有進(jìn)行充分的篩查，依從性較其他癌癥低。2012 年，50 歲以上人群中定期進(jìn)行結(jié)直腸癌篩查者僅有 65%，且人們更傾向于一種無(wú)創(chuàng)檢查。目前多家公司聚焦結(jié)直腸癌液體活檢早篩技術(shù)，并獲得了不錯(cuò)的結(jié)果，例如Guardant Health 研發(fā)的LUNAR-2 敏感性為90%，特異性 96.6%；鹍遠(yuǎn)基因檢測(cè)結(jié)直腸癌早期腺癌的靈敏度95%、進(jìn)展期腺瘤90%；燃石醫(yī)學(xué)泛癌早篩對(duì)所有階段的結(jié)直腸癌患者的總體敏感性為 89%。我們認(rèn)為，雖然目前針對(duì)結(jié)直腸癌已經(jīng)有多種篩查手段可供選擇，但液體

27、活檢早篩檢測(cè)在靈敏度、特異性上都有一定提升，且能夠減輕被檢查者的痛苦，提高人們定期篩查的依從性，優(yōu)勢(shì)明顯，未來(lái)有望成為傳統(tǒng)結(jié)直腸癌篩查技術(shù)的有效補(bǔ)充手段。乳腺癌篩查最普及，通常使用 B 超加乳腺鉬靶。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家主要使用鉬靶（X光）篩查乳腺癌，并制定了完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。中西方女性生理差別較大，西方女性的乳腺相對(duì)比較疏松，而中國(guó)女性的乳腺普遍更致密。鉬靶對(duì)于西方乳腺疏松的人群敏感度能達(dá)到 98%。但對(duì)于中國(guó)乳腺致密的女性敏感度僅有 48%。此外，中國(guó)乳腺癌患者的發(fā)病年齡普遍比歐美國(guó)家早，中國(guó)女性的發(fā)病高峰處于 45 歲到55 歲區(qū)間，西方人群是 55 歲到 65 歲。越年輕的患者，乳腺致密的程度就

28、越高，若僅僅依靠鉬靶篩查，可能會(huì)有漏診的風(fēng)險(xiǎn)。因此結(jié)合我國(guó)基本情況和女性乳腺特點(diǎn)，推薦我國(guó) 40 歲以下女性做B 超篩查，40 歲以后進(jìn)行“乳腺鉬靶+乳腺超聲”的組合篩查?？傮w而言，鉬靶可以發(fā)現(xiàn)1.0 cm 的乳腺癌微小病灶和部分隱匿性病灶，敏感性為 82%-89%，特異性為 87%-94%，價(jià)格也只需 200-400 元左右，是比較理想的乳腺癌早篩手段。相比之下，GRAIL 泛癌早篩對(duì)乳腺癌 I 期檢測(cè)的靈敏度較低，早期（I-III 期）平均檢出率也僅有 50%。在 Thrive 公司開(kāi)展的DETECT-A研究中，乳腺鉬靶檢測(cè)篩查出 20 例乳腺癌患者（16 例 I 期 + 4 例 II 期

29、），而 CancerSEEK 液體活檢技術(shù)僅發(fā)現(xiàn) 1 例 III 期乳腺癌患者，效果遠(yuǎn)不及乳腺鉬靶常規(guī)篩查。綜合 GRAIL 和 Thrive 的檢測(cè)結(jié)果，我們推測(cè)乳腺癌在早期并不會(huì)向血液中釋放 ctDNA，要通過(guò) ctDNA 檢出早期乳腺癌具有較大難度。2.1.2、沒(méi)有早篩標(biāo)準(zhǔn)的癌種對(duì)于肝癌、胃癌、食管癌、胰腺癌等沒(méi)有早篩標(biāo)準(zhǔn)的癌癥，液體活檢早篩如果具有較好的檢測(cè)靈敏度和特異性，則很有可能成為對(duì)應(yīng)癌種早篩檢測(cè)的主導(dǎo)方法。以肝癌早篩為例，通常聯(lián)合甲胎蛋白檢測(cè)和肝臟超聲檢查對(duì)肝癌高危人群進(jìn)行定期篩查，發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)一步考慮 CT 或磁共振檢查。AFP 對(duì)早期肝癌的診斷靈敏度僅有 40%-65%，特異

30、性為 76%-86%，假陰性和假陽(yáng)性率都很高，歐洲肝臟研究協(xié)會(huì)和美國(guó)肝病研究協(xié)會(huì)已不再推薦測(cè)定 AFP 水平來(lái)診斷肝癌。目前國(guó)內(nèi)外有貝瑞基因、泛生子、Exact Sciences 等多家公司在開(kāi)發(fā)針對(duì)肝癌的液體活檢早篩技術(shù)，其中貝瑞基因自主研發(fā)的肝癌早篩產(chǎn)品萊思寧（Liver Screening）已于今年 8 月 16 日上市，靈敏度和特異性分別達(dá)到 95.7%和 93.1%；泛生子針對(duì)乙肝病人檢測(cè)的特異性為 98%時(shí)，靈敏度達(dá)到 93%以上；Thrive 的 CancerSEEK 多癌種早篩對(duì)肝癌早期檢測(cè)的靈敏度約為 98%，特異性超過(guò) 99%。我們認(rèn)為液體活檢應(yīng)用于肝癌早篩時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)極早

31、期的肝癌，相較與現(xiàn)有的超聲檢查、AFP 等靈敏度更高，更加優(yōu)化。肝癌液體活檢早篩技術(shù)作為現(xiàn)有臨床檢測(cè)技術(shù)的有效補(bǔ)充，有望與血清標(biāo)志物檢測(cè)和影像學(xué)檢查共同構(gòu)建肝癌早期篩查的“鐵三角”。目前階段胃癌早篩主要靠胃鏡檢查，其他方法檢出率都很低。胃癌高危人群一般直接進(jìn)行胃鏡篩查。如果胃鏡檢查發(fā)現(xiàn)可疑病灶，則取活檢送病理學(xué)檢查。但胃鏡是一種侵入性檢查，檢查過(guò)程中受檢者比較痛苦，因此接受度較低，很多人在身體不適的情況下依然不愿意接受胃鏡檢查。Thrive 泛癌早篩對(duì)于胃癌早期（I-III期）患者的靈敏度約為 72%，盡管沒(méi)有肝癌早篩等檢出率高，仍具有一定的發(fā)展前景。普通人可以利用這種泛癌早篩檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)胃癌的

32、早期篩查。食管癌早期篩查最好的方法是做內(nèi)鏡檢查。早期使用的細(xì)胞學(xué)檢查和上消化道鋇餐檢查等篩查方法因診斷效能及接受度等問(wèn)題，已基本淘汰。目前推薦食管癌高危人群先做內(nèi)鏡檢查，若發(fā)現(xiàn)可疑病灶進(jìn)一步考慮病例活檢。但內(nèi)鏡檢查和病理學(xué)診斷都不適用于普通人的早期篩查，內(nèi)鏡作為侵入性檢查，受檢者痛苦大；穿刺活檢更適用于疑似患者的診斷。所以盡管 GRAIL 開(kāi)發(fā)的泛癌早篩對(duì)于早期食管癌患者的靈敏度不是很高（約 50%-60%），液體活檢在食管癌早期檢測(cè)方面仍具有一定的應(yīng)用價(jià)值，普通人可利用泛癌檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)食管癌的早期篩查。目前胰腺癌的早期篩查與診斷主要靠腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)加上 CT、磁共振胰膽管成像 MRCP、內(nèi)窺鏡

33、逆行胰膽管造影 ERCP 等影像學(xué)檢查。CA19-9 是用于胰腺癌早期篩查最有診斷價(jià)值且應(yīng)用最廣泛的腫瘤標(biāo)記物，被稱為胰腺癌的“黃金標(biāo)記物”。但 CA19-9 用于胰腺癌早篩時(shí)假陽(yáng)性率比較高，胰腺炎、肝硬化、消化道癌癥等都有可能造成其升高。GRAIL 泛癌早篩檢測(cè)對(duì)胰腺癌早期檢測(cè)的靈敏度達(dá)到 75%以上，特異性超過(guò) 99%；Thrive 公司的 CancerSEEK 多癌早篩對(duì)胰腺癌早期檢測(cè)的靈敏度約為 72%，特異性超過(guò) 99%。我們認(rèn)為，液體活檢應(yīng)用于胰腺癌早篩檢測(cè)時(shí)，相比傳統(tǒng)檢測(cè)手段具有靈敏度高、特異性強(qiáng)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；同時(shí)作為一種非侵入性早期篩查手段，患者痛苦小、接受度高，具有廣闊的應(yīng)用前

34、景。前列腺癌早期篩查主要靠直腸指檢和前列腺特異性抗原 PSA，這兩項(xiàng)檢查都是前列腺普查中必要的檢查手段。如果這兩項(xiàng)指標(biāo)有異常，接下來(lái)可考慮前列腺超聲和核磁等影像學(xué)檢查。前列腺癌通過(guò)直腸指檢的檢出率僅有 15%-40%，準(zhǔn)確性嚴(yán)重依賴醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，檢查時(shí)男性患者的尷尬感較強(qiáng)、接受度較低。PSA 檢測(cè)的靈敏度 70%-80%，特異性只有 60%，假陽(yáng)性率較高。原因是不僅前列腺癌患者的 PSA 指標(biāo)會(huì)升高，前列腺炎、前列腺增生、甚至部分老年人都可能出現(xiàn) PSA升高的情況。由于該方法嚴(yán)重的假陽(yáng)性率，美國(guó)的專業(yè)抗癌協(xié)會(huì)從其指南中將此刪除。因此前列腺癌缺乏行之有效的早期篩查手段，GRAIL 泛癌早篩對(duì)

35、于前列腺癌早期患者的靈敏度也比較低，I/II 期患者靈敏度不足 10%，III 期患者靈敏度為 15%-25%。前列腺癌早篩空間廣闊，對(duì)于液體活檢技術(shù)而言，當(dāng)前最重要的是找到合適的目標(biāo)分析物，提高早篩的靈敏度。我們認(rèn)為從技術(shù)層面來(lái)看，在我國(guó)常見(jiàn)癌種中，液體活檢早篩在肝癌、結(jié)直腸癌和胰腺癌中最具發(fā)展前景，胃癌和食管癌中也具有一定的應(yīng)用潛力，但檢出率有待進(jìn)一步提高。具體而言，乳腺癌和宮頸癌已經(jīng)有了明確篩查指南，而液體活檢早篩并沒(méi)有顯著提高檢測(cè)靈敏度，未來(lái)想要進(jìn)一步發(fā)展可能比較困難。結(jié)直腸癌雖然也已經(jīng)有了明確的篩查指南，但液體活檢早篩檢測(cè)的靈敏度、特異性都有提升，且能夠減輕被檢查者的痛苦，提高人們定

36、期篩查的依從性，優(yōu)勢(shì)明顯，未來(lái)有望成為傳統(tǒng)結(jié)直腸癌篩查技術(shù)的有效補(bǔ)充手段。液體活檢在肺癌中的應(yīng)用集中在伴隨診斷、耐藥及復(fù)發(fā)檢測(cè)方面，用于早篩時(shí)靈敏度不高，相比 LDCT 未體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，不具備良好的發(fā)展前景。但對(duì)于肝癌、胃癌、食管癌、胰腺癌等缺乏行之有效的早期篩查技術(shù)的癌種而言，臨床上具有極大的未滿足的檢測(cè)需求，液體活檢早篩的靈敏度和特異性將決定其發(fā)展前景，其中肝癌和胰腺癌的檢出率比較理想，未來(lái)有可能成為主導(dǎo)相應(yīng)癌種早篩的檢測(cè)方法，擁有潛力巨大的藍(lán)海市場(chǎng)。針對(duì)胃癌和食管癌的液體活檢早篩若能進(jìn)一步提高檢出率、體現(xiàn)技術(shù)優(yōu)越性，也將有較好的發(fā)展前景；前列腺癌早篩因靈敏度太低，發(fā)展空間或?qū)⒉淮?。?

37、1、液體活檢與傳統(tǒng)早篩對(duì)比資料來(lái)源：腫瘤診療規(guī)范（2018 版），公開(kāi)資料，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理、液體活檢的分析物CTC循環(huán)腫瘤細(xì)胞（Circulating Tumor Cell，CTC）是游離于血液循環(huán)系統(tǒng)中的腫瘤細(xì)胞，來(lái)源于原發(fā)腫瘤組織，是腫瘤轉(zhuǎn)移的重要方式，是癌癥復(fù)發(fā)和癌癥致死的重要因素。CTC 作為腫瘤細(xì)胞，不僅包含腫瘤的 DNA 信息，同時(shí)還包含基因組、蛋白質(zhì)組等信息，是研究腫瘤組織信息的豐富來(lái)源。ctDNA游離DNA（Cell-free DNA，cfDNA）是游離于血液循環(huán)系統(tǒng)中的來(lái)自細(xì)胞的 DNA片段，主要來(lái)自于細(xì)胞凋亡進(jìn)程中片段化的DNA、壞死細(xì)胞的DNA 碎片、細(xì)胞分

38、泌的外泌體。通常 cfDNA 長(zhǎng)度約 150 到 200 個(gè)堿基對(duì)，半衰期約 0.5-1 小時(shí)。 cfDNA 中最重要的一類是循環(huán)腫瘤 DNA（Circulating Tumor DNA，ctDNA），ctDNA是進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)中的來(lái)自腫瘤基因組的 DNA 片段，攜帶了突變、插入、缺失、重排、拷貝數(shù)異常和甲基化等基因信息。外泌體外泌體（Exosome）是細(xì)胞分泌出的小泡，小泡中包含蛋白質(zhì)、DNA、信使 RNA以及一些非編碼 RNA，是細(xì)胞之間溝通的載體，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移以及抗藥性存在相關(guān)性。腫瘤細(xì)胞以這些小泡為載體幫助其逃過(guò)免疫系統(tǒng)的監(jiān)視，這些小泡為腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移指引方向，同時(shí)也創(chuàng)造

39、適合腫瘤生長(zhǎng)的微環(huán)境。循環(huán) RNA循環(huán) RNA（Circulating RNA）是存在于血液或其他體液中的胞外 RNA，主要有 mRNA、miRNA 以及其他類型的 RNA，與生理和病理狀態(tài)下的細(xì)胞代謝密切相關(guān)。臨床研究主要集中在產(chǎn)前診斷和腫瘤早期診斷。循環(huán)蛋白質(zhì)循環(huán)蛋白質(zhì)主要指存在于血液中的游離蛋白和存在于外泌體中的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)在早期腫瘤檢測(cè)中的應(yīng)用已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，但基于蛋白質(zhì)的檢測(cè)仍未達(dá)到臨床所需的敏感度和特異性。除了游離形式之外，血液中的蛋白質(zhì)還存在于外泌體中。例如，細(xì)胞表面糖蛋白 GPC1 在腫瘤細(xì)胞來(lái)源的外泌體中特異性富集，有望作為胰腺癌早期的診斷生物標(biāo)識(shí)。不同類型的癌細(xì)胞

40、產(chǎn)生的循環(huán)蛋白種類有很大差別，因此循環(huán)蛋白可以幫助定位腫瘤組織起源，在液體活檢早篩中發(fā)揮重要價(jià)值。圖 8、CTC 示意圖圖 9、ctDNA 示意圖數(shù)據(jù)來(lái)源：Cancer Lett，興業(yè)證券金融與經(jīng)濟(jì)研究院整理數(shù)據(jù)來(lái)源：Sci Transl Med，興業(yè)證券金融與經(jīng)濟(jì)研究院整理表 2、液體活檢分析物優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比資料來(lái)源：公開(kāi)資料，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理目前市場(chǎng)上對(duì) CTC 技術(shù)和 ctDNA 技術(shù)的研究更加豐富，對(duì)其優(yōu)勢(shì)與缺陷的認(rèn)知更加成熟和全面。其中，CTC 技術(shù)起步較早，臨床研究也較為豐富，但由于技術(shù)難度高、檢出率低、異質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)限制了該技術(shù)的發(fā)展。相比 CTC，ctDNA 的捕獲相對(duì)

41、容易，檢測(cè)手段也更成熟，并且 ctDNA 在檢測(cè)驅(qū)動(dòng)基因突變方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，從而越來(lái)越多的應(yīng)用于癌癥早篩和伴隨診斷，ctDNA 現(xiàn)已成為市場(chǎng)中最常用的液體活檢技術(shù)。表 3、液體活檢分析物存在的挑戰(zhàn)和可能解決方案資料來(lái)源：Nat Genet，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理、ctDNA 在癌癥早篩中的應(yīng)用ctDNA 來(lái)源于腫瘤細(xì)胞，一方面可以通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)來(lái)檢測(cè)腫瘤中特有的堿基突變、拷貝數(shù)變異以及基因組結(jié)構(gòu)變異等標(biāo)志物，另一方面可以通過(guò)表觀遺傳學(xué)的相關(guān)檢測(cè)手段來(lái)發(fā)現(xiàn)腫瘤特有的甲基化變異。癌癥早篩檢測(cè)主要關(guān)注 ctDNA攜帶的三種腫瘤分子標(biāo)志物：堿基突變、甲基化變異及拷貝數(shù)異常，其中以甲基

42、化最受青睞。2.3.1、ctDNA 堿基突變ctDNA 堿基突變檢測(cè)技術(shù)實(shí)質(zhì)上是在檢測(cè)低頻突變。由于 ctDNA 在 cfDNA 中占比例很小，一般只有 cfDNA 的 0.1%-1%。2017 年Nature 上的研究表明，攜帶 1cm3腫瘤的早期患者 ctDNA 豐度一般在 0.006%左右，因此檢測(cè) ctDNA 堿基突變的技術(shù)實(shí)質(zhì)上是在檢測(cè)低頻突變。起初，ctDNA 層面的液體活檢主要基于堿基突變，但由于“克隆性造血”等生物學(xué)方面的限制；以及由于不同類型腫瘤存在相同突變，通過(guò) DNA 突變進(jìn)行腫瘤器官定位存在困難等原因，ctDNA 堿基突變用于癌癥早篩時(shí)存在比較大的挑戰(zhàn)，更適用于癌癥伴隨

43、診斷、復(fù)發(fā)檢測(cè)等領(lǐng)域。 2.3.2、ctDNA 甲基化DNA 甲基化是一種表觀遺傳修飾，它在不改變堿基序列的情況下，調(diào)控遺傳表現(xiàn)。DNA 甲基化是指在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，DNA 胞嘧啶的 5 號(hào) C 上被選擇性地添加了一個(gè)甲基或者羥甲基（DNA 甲基化可以發(fā)生在腺嘌呤的 N-6 位、鳥(niǎo)嘌呤的 N-7 位、胞嘧啶的 C-5 位等，但在哺乳動(dòng)物中 DNA 甲基化主要發(fā)生在 5-CpG-3的 C 上生成 5-甲基胞嘧啶（5mC）或 5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）。CpG 雙核苷酸在人類基因組中的分布很不均一，其中存在一些富含雙核苷酸“CG”的區(qū)域，稱為 “CpG 島”（CpG island，CGI）。

44、這些 CGI 的大小通常在 0.52 kb 范圍內(nèi)，位于基因啟動(dòng)子的 1 kb 之內(nèi)?；騿?dòng)子過(guò)甲基化的本質(zhì)是一種 DNA 分子異常，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，特別是腫瘤抑制基因的過(guò)甲基化是導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄失活的一個(gè)重要原因。相比于其他類型的 DNA 分子異常（基因位點(diǎn)突變、基因缺失、基因異常擴(kuò)增及染色體異常等），DNA 甲基化更廣泛地存在于幾乎所有種類的腫瘤中。研究表明，異常的 DNA啟動(dòng)子甲基化在腫瘤發(fā)生過(guò)程中是一個(gè)頻發(fā)的早期事件，并且 DNA 甲基化是有組織特異性的，可以根據(jù) ctDNA 甲基化特征追蹤到腫瘤原發(fā)部位。因此腫瘤相關(guān)基因的甲基化狀態(tài)是腫瘤發(fā)生的一個(gè)早期敏感指標(biāo)，被認(rèn)為是一種有前

45、景的腫瘤分子生物標(biāo)志物，可以用于癌癥早期檢測(cè)。圖 10、DNA 甲基化過(guò)程數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理和 ctDNA 堿基突變相比，大量存在于基因組上、呈高密度聚集狀態(tài)分布的甲基化 DNA 更適合于癌癥早篩。比如，具有組織特異性，可以追溯腫瘤的原發(fā)位點(diǎn)；成簇分布，形成的信號(hào)和條形碼幾乎一模一樣，較堿基突變特異性更高；甲基化位點(diǎn)的數(shù)量遠(yuǎn)超堿基突變，靈敏度更好。2.3.3、ctDNA 拷貝數(shù)變異拷貝數(shù)變異（CNV）是由基因組發(fā)生重排而導(dǎo)致的，一般指長(zhǎng)度為 1kb 到幾個(gè) Mb 的基因組大片段的拷貝數(shù)增加或減少，主要表現(xiàn)為亞顯微水平的缺失和重復(fù)。異常的 DNA 拷貝數(shù)變化（CNV

46、）是許多人類疾病（如癌癥、遺傳性疾病、心血管疾?。┑囊环N重要分子機(jī)制。2009 年，有科學(xué)家在 Nature 報(bào)告稱染色體 1q21.1上的一個(gè)常見(jiàn) CNV 與兒童癌癥“成神經(jīng)細(xì)胞瘤”有關(guān)，而且這一 CNV 內(nèi)的轉(zhuǎn)錄體（“成神經(jīng)細(xì)胞瘤”斷點(diǎn)家族基因 NBPF23）也參與了腫瘤形成的早期階段。目前 DNA 拷貝數(shù)變異的檢測(cè)在無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)（NIPT）領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛。、ctDNA 標(biāo)志物的分析平臺(tái)2.4.1、ctDNA 堿基突變的檢測(cè)目前癌癥早篩對(duì)于 ctDNA 堿基突變的檢測(cè)主要基于兩種方式：一種是以聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction, PCR）為基礎(chǔ)的小規(guī)模突變

47、分析及目標(biāo)區(qū)域深度測(cè)序，即對(duì)諸如 EGFR、BRAF、KRAS、KIT 等重要基因突變進(jìn)行檢測(cè)和高敏感性的深度測(cè)序；另一種是基于下一代測(cè)序（next generation sequencing，NGS）的大規(guī)模突變分析，利用 NGS 技術(shù)對(duì)整個(gè)基因和/或整個(gè)ctDNA 進(jìn)行高通量測(cè)序。表 4、ctDNA 檢測(cè)技術(shù)的靈敏度資料來(lái)源：Lab chip，Nat Med，Hum Genomics，貝瑞基因，公開(kāi)資料，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理ctDNA 已知突變的檢測(cè)由于腫瘤分離出的 ctDNA 的質(zhì)量和數(shù)量變化極大, 因此需要高特異性和高靈敏度的方法檢測(cè) ctDNA。對(duì)于已知突變的 ctDNA 而

48、言，檢測(cè)手段主要有微滴式數(shù)字 PCR（droplet digital PCR，ddPCR）、數(shù)字 PCR-流式技術(shù) BEAMing（beads，emulsion， amplification，magnetics）以及突變擴(kuò)增阻滯系統(tǒng)（amplification refractory mutation system, ARMS）。ctDNA 未知突變的檢測(cè)目前 ctDNA 未知突變的檢測(cè)多是以下一代測(cè)序（NGS）為基礎(chǔ)的高通量測(cè)序方法。前面提到的三種 ctDNA 突變檢測(cè)技術(shù)雖然具有靈敏度高，成本低的優(yōu)勢(shì)；但通量低，不能檢測(cè)未知突變，未來(lái)發(fā)展能力有限。以肺癌為例，突變比例最高的兩大類 KRAS

49、和EGFR 分別占了 16%和 8%，有 65%的突變是未知的。目前，對(duì)未知序列的檢測(cè)多是以下一代測(cè)序（NGS）為基礎(chǔ)的高通量測(cè)序方法。NGS 技術(shù)可分為靶向測(cè)序和非靶向測(cè)序，其中非靶向測(cè)序根據(jù)檢測(cè)范圍分為全基因組測(cè)序（WGS）和全外顯子組測(cè)序（WES），全基因組測(cè)序覆蓋面廣，但成本高。為了同時(shí)兼顧檢測(cè)準(zhǔn)確性、測(cè)序深度和測(cè)序成本，目前經(jīng)常通過(guò)靶向深度測(cè)序的方法進(jìn)行 ctDNA 檢測(cè)。靶向深度測(cè)序根據(jù)富集策略的不同，可分為靶向擴(kuò)增子測(cè)序（TAS）及目標(biāo)序列捕獲測(cè)序（TCS）。TAS 技術(shù)是針對(duì)目的基因設(shè)計(jì)幾十甚至上百對(duì) PCR 引物，利用多重 PCR 擴(kuò)增富集，代表性方法有標(biāo)記擴(kuò)增深度測(cè)序（TA

50、M-Seq）。TCS 技術(shù)是針對(duì)目的基因設(shè)計(jì)探針，通過(guò)捕獲雜交的方法富集，代表性方法有深度測(cè)序腫瘤個(gè)體化建檔法（CAPP-Seq）。在腫瘤早期篩查方面，由于腫瘤早期 ctDNA 含量少，所以需要先富集目的序列再進(jìn)行深度測(cè)序。DNA 深度測(cè)序并不存在技術(shù)難度，如前文所述，市面上有成熟的儀器和方法對(duì) ctDNA 已知和未知突變進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò) ctDNA 進(jìn)行的癌癥早期篩查瓶頸主要在于高效的靶向擴(kuò)增和數(shù)據(jù)分析，其中最關(guān)鍵的是目的基因的靶向富集技術(shù)。同時(shí)需要注意的是，由于克隆性造血等生物學(xué)方面的限制，即使檢測(cè)到目的基因的突變，也很難認(rèn)定某個(gè)基因突變真的就來(lái)自癌細(xì)胞；此外，由于不同類型的腫瘤在一些基因如

51、KRAS、BRAF 或 TP53 中具有共同突變，僅通過(guò) ctDNA的突變信息并不能推斷出腫瘤的生長(zhǎng)部位。總體而言，ctDNA 堿基突變更適用于癌癥精準(zhǔn)治療和伴隨診斷，對(duì)于癌癥早期檢測(cè)還有一定的局限性。圖 11、分別采用內(nèi)部或外部突變參考均無(wú)法區(qū)分點(diǎn)突變來(lái)源數(shù)據(jù)來(lái)源： Nat Med，測(cè)序中國(guó)，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理2.4.2、ctDNA 甲基化的檢測(cè)隨著 DNA 甲基化研究的不斷深入，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，研究者已?jīng)開(kāi)發(fā)出眾多的 DNA 甲基化檢測(cè)方法。方法包括高效液相色譜-紫外(HPLC-UV)、甲基化特異性 PCR（methylation-specific PCR，MS-PCR）、甲

52、基化芯片和全基因組 DNA 甲基化測(cè)序（Whole Genome Bisulfite Sequencing，WGBS）等，大致可分為整體水平 DNA 甲基化分析、特異性基因 DNA 甲基化檢測(cè)和全基因組 DNA 甲基化檢測(cè)三大類。整體水平 DNA 甲基化檢測(cè)整體水平的甲基化分析只能提供整體基因組甲基化水平的宏觀結(jié)果，不能對(duì)特定基因或特定位點(diǎn)的甲基化水平進(jìn)行檢測(cè)。主要方法有基于高效液相色譜-紫外 (HPLC-UV) 、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）和酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）等方法。特異性基因 DNA 甲基化檢測(cè)特異性基因甲基化檢測(cè)能提供特異位點(diǎn)的甲基化信息，主要基于 PCR 技術(shù)，類似已知基

53、因突變的檢測(cè)。主要的檢測(cè)手段有甲基化特異性 PCR（MS-PCR）、亞硫酸氫鹽測(cè)序法（BS-PCR）和熒光定量法（MethyLight）等。全基因組 DNA 甲基化檢測(cè)全基因組 DNA 甲基化檢測(cè)方法大多數(shù)分為兩步，首先通過(guò)亞硫酸氫鹽轉(zhuǎn)化、限制性內(nèi)切酶酶切或免疫沉淀等技術(shù)分離得到待測(cè) DNA 基因組片段，然后通過(guò)甲基化微陣列芯片（Microarry）或 NGS 測(cè)序的方法分析基因組中的甲基化模式。甲基化芯片使用基于芯片的方法，核心是先獲得 DNA 片段，隨后雜交到微陣列芯片上。獲得 DNA 片段的方式主要有三種：最常用的還是先用亞硫酸氫鹽轉(zhuǎn)化；另一種是基于甲基化抗體（Methylated DN

54、A immunoprecipitation, MeDIP）或甲基結(jié)合蛋白 MBD （Methyl-CpG-Binding Domain, MBD）的靶向富集方法；還有一種是用限制性內(nèi)切酶進(jìn)行酶切，常見(jiàn)的是差異甲基化雜交技術(shù)（Differential Methylation Hybridization，DMH）。甲基化芯片目前主要有 450K 和 850K 兩款，檢測(cè)結(jié)果和測(cè)序結(jié)果吻合度較好，但檢測(cè)位點(diǎn)數(shù)較少，且成本不便宜。亞硫酸氫鹽轉(zhuǎn)化法DNA 經(jīng)過(guò)亞硫酸氫鹽處理后，未甲基化的胞嘧啶（C）轉(zhuǎn)變?yōu)槟蜞奏ぃ║），而發(fā)生甲基化的胞嘧啶不變，后續(xù)可以雜交到微陣列芯片上進(jìn)行檢測(cè)或使用 NGS 進(jìn)行測(cè)序。

55、甲基化 DNA 靶向富集方法基于甲基化抗體或結(jié)合蛋白的富集方法，核心都是先將 DNA 片段化，隨后用免疫親和的方式將甲基化的 DNA 片段富集出來(lái)，雜交到微陣列芯片上進(jìn)行檢測(cè)或使用NGS 進(jìn)行測(cè)序。這兩種方法只能檢測(cè)基因組中高度甲基化的區(qū)域，不能進(jìn)行單堿基甲基化水平的分析。圖 12、基于甲基化抗體或結(jié)合蛋白的親和富集方法數(shù)據(jù)來(lái)源： Epigenomics，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理 限制性內(nèi)切酶酶切法限制性內(nèi)切酶酶切法的核心原理是使用可以特異性區(qū)分甲基化狀態(tài)的限制性內(nèi)切酶處理片段化的 DNA，經(jīng)過(guò)這些特別的限制性內(nèi)切酶處理后，甲基化和未甲基化的序列中只有一種是完整的，隨后對(duì)完整的序列加上標(biāo)簽

56、，并雜交到芯片上或進(jìn)行 NGS 測(cè)序。而另一些片段中含有內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)，被切割掉，不能擴(kuò)增。圖 13、兩種限制性內(nèi)切酶區(qū)分甲基化狀態(tài)的方法數(shù)據(jù)來(lái)源： Epigenomics，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理下一代測(cè)序（NGS）基于NGS 的甲基化檢測(cè)技術(shù)主要有三種，分別是覆蓋所有甲基化位點(diǎn)的全基因組 DNA 甲基化測(cè)序（Whole Genome Bisulfite Sequencing，WGBS）技術(shù)；基于 Mspl酶切的 RRBS（Reduced representation bisulfite sequencing，RRBS），它所覆蓋的 CpG 位點(diǎn)由酶切位點(diǎn)“CCGG”決定，隨著片段分選

57、大小動(dòng)態(tài)變化；以及基于探針雜交的甲基化捕獲平臺(tái)，比如Roche SeqCap Epi CpGiant Kit 和Agilent SureSelect MethylSeq Kit。三種技術(shù)都可以達(dá)到單堿基分辨率并獲得單個(gè)分子的甲基化模式。表 5、WGBS、甲基化捕獲平臺(tái)以及 RRBS 測(cè)序技術(shù)的基本參數(shù)資料來(lái)源：Epigenomics，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理其中，WGBS 是 DNA 甲基化研究的金標(biāo)準(zhǔn)，它通過(guò)亞硫酸氫鹽處理和全基因組 DNA 測(cè)序結(jié)合的方式，對(duì)整個(gè)基因組上的甲基化情況進(jìn)行分析，具有單堿基分辨率，可精確評(píng)估單個(gè) C 堿基的甲基化水平，構(gòu)建全基因組精細(xì)甲基化圖譜。相比之下，甲

58、基化捕獲和 RRBS 性價(jià)比更高，僅使用 WGBS 測(cè)序數(shù)據(jù)的 1/3，就可以達(dá)到 100 x 左右的平均深度。CpG 位點(diǎn)覆蓋率方面，Nimblegen 平臺(tái)覆蓋的位點(diǎn)最多（5.5M），Agilgent 其次（3.7M，13%），RRBS 覆蓋總CpG 的 8%10%（與片段分選的長(zhǎng)度相關(guān)）。RRBS 成本最低，但對(duì)于甲基化位點(diǎn)的覆蓋依賴 DNA 的完整度和片段分選技術(shù)，實(shí)際測(cè)序時(shí)覆蓋的位點(diǎn)可能會(huì)與預(yù)期有較大差距，在不同樣本中的一致性也會(huì)受到影響。綜合來(lái)看，WGBS 覆蓋所有甲基化位點(diǎn)同時(shí)成本最高；甲基化捕獲平臺(tái)比 WGBS 成本更低，較RRBS 數(shù)據(jù)更穩(wěn)定；RRBS 成本最低相對(duì)應(yīng)的甲基化

59、位點(diǎn)覆蓋最少。圖 14、DNA 甲基化檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展路徑數(shù)據(jù)來(lái)源：基因谷，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理、腫瘤早篩技術(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)癌癥早篩檢測(cè)手段的評(píng)估有兩個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)：靈敏度（sensitivity）和特異性（specificity）。靈敏度是指在整體檢測(cè)人群中正確識(shí)別陽(yáng)性患者的比例，而特異性表征的是正確識(shí)別陰性患者的能力，即檢測(cè)認(rèn)為的陽(yáng)性患者中真正陽(yáng)性患者的比例。如果沒(méi)有癌癥的患者被檢測(cè)認(rèn)為是癌癥陽(yáng)性患者，這些患者即為假陽(yáng)性患者。以特異性和靈敏度分別作為橫軸、縱軸，可以做出 ROC 曲線，曲線下面積（AUC）可以作為衡量檢測(cè)精準(zhǔn)度的指標(biāo)。理想情況下 AUC 值應(yīng)該為 1.0，即靈敏度為100

60、%，檢測(cè)出所有陽(yáng)性患者；特異性為 100%，所有檢測(cè)陽(yáng)性的患者都是真陽(yáng)性患者。當(dāng)前測(cè)試方法普遍達(dá)不到這樣的精準(zhǔn)度，但總體來(lái)說(shuō)，數(shù)值越大，檢測(cè)越精準(zhǔn)。表 6、全球主要公司癌癥早篩數(shù)據(jù)對(duì)比資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，公司公告，學(xué)術(shù)會(huì)議，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理小 結(jié)液體活檢早篩相比傳統(tǒng)檢測(cè)具有患者痛苦小、可實(shí)現(xiàn)早期及極早期篩查、可實(shí)現(xiàn)多癌種同步覆蓋、可重復(fù)取樣實(shí)現(xiàn)高頻監(jiān)測(cè)等諸多優(yōu)勢(shì)。分癌種來(lái)看，我們認(rèn)為液體活檢早篩在在肝癌、結(jié)直腸癌和胰腺癌中最具發(fā)展前景，胃癌和食管癌中也具有一定的應(yīng)用潛力，但檢出率有待進(jìn)一步提高。技術(shù)層面上，現(xiàn)有的液體活檢主要關(guān)注 ctDNA 甲基化和 ctDNA 基因突變。相比 c