基於高通量測序的癌症基因檢測和靶向治療的產業化進展如何？

01-06

基因測序在臨床上最成熟的應用似乎是無創產前檢測用來檢測T13/T18/T21染色體，那麼用在癌症方面呢？我們只聽說過安吉麗娜朱莉和喬布斯等案例，似乎很高端。那麼現在基於基因測序進行癌症易感檢測和癌症病因診斷、以及更進一步的靶向治療離規模化商用還有多遠？
另一方面，基於PCR技術和基因晶元也能進行癌症基因檢測，和這兩種比較，高通量測序的優點是什麼呢？

謝邀。僅就我自己所了解的部分稍微說兩句，歡迎大家一起討論。
先說答案：第一，就高通量測序技術來說，癌症（遺傳）易感性檢測已開始普及；靶向治療和癌症診斷/鑒別診斷已開始商業化進程。第二，相對PCR技術，高通量測序的優勢就是高通量，相對基因晶元，高通量測序的優勢是測未知。

惡性腫瘤（癌症）是人類基因組學中非常重要也是最複雜的領域，沒有之一。重要是因為，腫瘤是一類基因組疾病，基因組的變異正是腫瘤發生的根本原因。大眾更加熟悉的其他各類因素如空氣污染、不潔飲食、感染等等，更可以稱之為「誘因」，這些因素誘發了基因組變異，從而產生腫瘤。而複雜是因為，腫瘤的基因變異，雖然遵循一定的規律（基因組穩定性的喪失，癌基因的激活等等），卻是有著無限的可能：從變異規模來看，可以大到整個甚至數個染色體，小到單個鹼基；從變異的形式來看，可插入，可丟失，可置換，可複製，可重排；從穩定性來看，一個患者，在罹患腫瘤的不同階段，腫瘤的基因組也是不一樣的；從均一性來看，不提沒有任何兩名患者的所有突變完全相同，甚至是同一塊癌組織當中的連續排列的數個腫瘤細胞，它們的基因組都有差異。
為什麼首先成熟的高通量測序技術產品是無創產前檢測呢？因為他足夠複雜，複雜到其他技術不易實現，但又足夠簡單，得到結果就能加以應用。對癌症患者進行高通量測序當然可以得到非常大量的結果，然而這結果如何使用才是真正的難題。

這就是，你拿到了一個非常龐大的程序的源代碼（30億+），四進位（ATCG），而現在，你要進一步了解，在這程序中存在哪些BUG，通過怎樣的方式使系統一步步崩潰了。

好在這些年來人們一直沒有停止過對自身和萬物的解密工作，沒有高通量測序的這些年，我們也還是揭開了不少的秘密，比如說遺傳性乳腺癌檢測，對，就是朱莉做的那個，其實已經出現很多年，在沒有高通量測序的時候，我們還有低通量測序呢（笑。人類基因組計劃，說起來也是很心酸的吶，那是硬生生用常規測序做出來的。

（圖片來自網路，侵刪）
現如今，在癌症領域，一些與基因有關的常見的規律已經漸漸摸索出來，基於這些原理的檢測的商業應用其實已經有不少年了，除了上文提到的遺傳性乳腺癌檢測（這個其實在國內才起步），還有發展速度最快，需求最剛性的「靶向治療伴隨診斷」，已經有一些商用的儀器試劑上市，不少大醫院都在開展了，嗯，這個是基於低通量技術為主的，但是隨著靶向藥物的增多和檢測靶點的增加，多重檢測的需求也逐漸產生。大規模商用的契機，一是檢測能夠給出確切的答案，二是這些答案後面有明確的解決手段，缺一不可。現在，正是最好的時代。（標記一下，2015年年中）

癌症的每一步，都與基因有關

遺傳除乳腺癌外，最常見的與遺傳有關的腫瘤是大腸癌。此外，兒童高發的各類腫瘤，應有一定遺傳基礎。有一些基因突變是非常明確能引起某種具體的腫瘤的，如BRCA1/2，發生乳腺癌的概率高達87%（70歲時），同時卵巢癌的發病概率高達44%；APC基因變異引起結直腸癌的終身患病率更是高達100%（無臨床干預）。另一些基因突變會使攜帶者的患癌概率高於正常人，但遠沒有前者風險高，這些基因的種類和數量也遠多於前者，一般稱之為「易感基因」。目前我個人還是偏重於測定有確切臨床風險的，並有針對性預防甚至治療措施的相關遺傳性腫瘤的檢測（如PARP抑製劑針對BRCA1/2胚系突變者）。風險較低的基因的檢測並非沒有價值，但如何正確地解讀和如何後期臨床干預是非常重要的問題，在現階段還不成熟時，容易造成受檢者的焦慮。

發病早期診斷是惡性腫瘤診治中非常關鍵的環節，遺憾的是，在我國，大部分患者就診時都已是中晚期，而基因診斷，特別是基於高通量技術的基因診斷有望「又快又好地」解決這個問題。為什麼基因可以：目前常採用的篩查技術主要是影像學（X光，CT等）以及血清學（腫瘤標誌物），影像學敏感性低，腫瘤較小時看不見，看見時太大了(╯‵□′)╯︵┻━┻，血清學敏感性及特異性都比較差，而早期腫瘤更是難以在血清學上有明顯變化。我前面提到腫瘤是基因組疾病，它的發病需要累積一系列基因組的變異，並有一定規律可循，雖然變異的排列組合無法窮盡，但將較為常見的，涉及不同環節的多個關鍵基因同時進行檢測，即可大大提高效率。

（0.05-5mm階段，基因檢測可發現變異）

鑒別診斷和治療 在第三代免疫細胞治療技術面市前，腫瘤治療最大的希望是靶向治療。（我到現在始終認為沒有任何一種技術是能夠解決所有問題，因為疾病是個性化的，治療也同樣）靶向治療極大地降低了毒副作用，提高了治療效率，雖然仍面臨種類偏少，產生耐葯等問題，但越來越多的藥物問世，也在不斷地改善這一現狀。而在越來越複雜的靶向治療路徑中，多基因檢測的需求也越來越強烈。

（上圖引自Genetically Informed Cancer Medicine，非小細胞肺癌各基因突變概率及可用靶向治療情況）

療效及複發、轉移的監測 目前臨床所用方法仍然是影像學和血清學，弊端同上。這裡還增加了一個新的挑戰，組織樣本難以獲取。毫無疑問，基於高通量的深度測序技術，在此聚集了無數眼球。

後面以較少篇幅講講傳統技術（低通量的各種基因技術）、基因晶元和高通量測序技術之間各自的優勢和不足，因我本人對技術方面的了解程度不深，僅做簡單探討。
傳統技術的優勢在於穩定性高，臨床應用成熟。針對特定靶向葯的檢測（如EGFR突變之於肺癌藥物吉非替尼、厄洛替尼、埃克替尼），或特定腫瘤的鑒別診斷（如1p19q染色體缺失之於少突膠質細胞瘤）等，療效監測（BCR-ABL融合基因拷貝數/激酶區突變之於BCR-ABL靶向治療）標準確切，應用成熟。而對於不太確切的情況則不能很好地解決，如早期診斷和篩查、腫瘤異質性等問題。
高通量的優勢在於以相對較低的成本對大量基因進行檢測，適用於干大海撈針這樣的事情。譬如遺傳腫瘤的檢測，涉及多個基因，而且沒有熱點突變，需要對基因全長進行檢測。這是最適合高通量測序的事情，基因晶元也可以，但在發現未知方面難免有所不足，可能有遺漏；還有就是較為疑難和複雜的腫瘤，通過高通量技術「海選」，可以找到基因組的全部變異，可能發現有用的治療手段。
基因晶元的優勢在於對於已知的目標序列做檢測，性價比較高，通量也比較自由，可檢測的基因變異類型也比較多。如不需要檢測太多的未知情況，基因晶元也是不錯的選擇。
各種技術均有其自身的優勢和不足，而對受檢者來說，最重要的一定是能解決問題。在這一點來說，各種技術相結合才是王道：）

說了這麼多，希望有更多的有識之士加入這個即將爆發的行業，在最好的時代。

獲得政府監管批準是產業化的重要標誌。2014年國內CFDA才正式批准第一個高通量測序診斷產品——華大NIPT，目前共有4家獲得（換句話說，國內其它高通量測序診斷還是在醫學試驗階段，或者說遊走在灰色地帶）；2013年底美國FDA批准第一個高通量測序診斷產品——Illumina的囊性纖維化診斷產品（當然美國除了FDA還有CLIA機制）。研究基因和疾病的關係本來就是一個很複雜的問題，雖然一些病症上已經得到很明確的學術研究結論，但要按照監管政策，在大規模的臨床試驗基礎上才能正式推出產品，我認為這個過程雖然已經起步，但還是比較漫長的，至少未來兩年內通過FDA/CFDA批准高通量測序產品應該還是零星的、逐步的，還不到欣欣向榮、全面開花的時候。（目前除了NIPT以外，華大基因宣傳比較多的還有HVP病毒檢測、耳聾基因檢測，也許這些會是下一個獲批的產品？）

另外，說點題外話（自己的理解）：

1、前一陣子突然明白為什麼NIPT是高通量測序的第一個商業應用產品：對於無創產前診斷，測試的對象是胎兒，診斷確認問題以後可以直接中止妊娠，簡單、直接；而癌症易感基因就算診斷出來又怎麼樣，不是每個人都有安吉麗娜朱莉那樣的勇氣和財力去切除乳房；至於靶向治療就更複雜了。

2、在基因測序應用領域，相比種植業、畜牧業，人體分子診斷應該是最複雜的，相比牲口，擺弄大活人還是很不一樣的！

從二代測序來看，規模化還有三個條件：

1 准入。精準醫療可能會改變醫療檢測立項定價的體系。現在已有多個省相繼放開新型醫療檢測服務的定價權，物價這道准入門坎逐漸對精準醫療放寬，唯一還剩下的是CFDA何時會批准二代測序相關產品正式應用於臨床。或者，衛計委是否會對基因檢測，採用全新的管理方式。

2 成本因為PCR檢測的成本極低，而可覆蓋絕大部分可用藥靶點，因此仍佔據腫瘤基因檢測90%以上的患者份額，在以政府醫保支付為主的醫療環境下，價格仍是規模化的重要因素。隨著商業保險的進入會有所改善。

3 解決方案。目前的靶向葯雖然非常火熱，但除有限的幾個癌種外，大部分仍然沒有有效的解決方案，放化療仍然是治療方案的主力。很多新的藥物，其也缺乏明確的biomarker，所以從靶標到藥物的選擇性有限，也會在一定程度上限制二代測序的應用。

但我覺得，腫瘤基因測序產業化的大門已經打開，希望行業內的每個人一起讓它建康成長，而不是又做成「中國特色」，毀了這個行業。

僅供參考

前幾天science說測序很多都是錯誤的，這個準確性是其一，癌症到底是基因突變的因還是果都沒有準確搞清，靠高通量測序在癌症治療和新葯研發方法都沒有直接有益的地方。路還很有，不看好。

高通量測序技術推進科學研究的發展。隨著第二代測序技術的迅猛發展，科學界也開始越來越多地應用第二代測序技術來解決生物學問題。比如在基因組水平上對還沒有參考序列的物種進行從頭測序（de novo sequencing），獲得該物種的參考序列，為後續研究和分子育種奠定基礎；對有參考序列的物種，進行全基因組重測序（resequencing），在全基因組水平上掃描並檢測突變位點，發現個體差異的分子基礎。在轉錄組水平上進行全轉錄組測序（whole transcriptome resequencing），從而開展可變剪接、編碼序列單核苷酸多態性（cSNP）等研究；或者進行小分子RNA測序（small RNA sequencing），通過分離特定大小的RNA分子進行測序，從而發現新的microRNA分子。在轉錄組水平上，與染色質免疫共沉澱（ChIP）和甲基化DNA免疫共沉澱（MeDIP）技術相結合，從而檢測出與特定轉錄因子結合的DNA區域和基因組上的甲基化位點。

東西是好的，就是太貴了

目前靶向葯基因檢測金標準還是pcr，高通量測序尚無可靠產品

這是個好東西（二十年後一定是），現在做得結果只是挖卻表象，卻無法提供太多的臨床意義所在。

基於高通測序的癌症易感性的基因突變檢測現在市面上有很多的panel，但是癌症的病因是複雜的，不是說你檢查到這些基因的突變就一定會得癌症，這個和基因體檢是道理是一樣的，個人認為其可靠性還有待商榷。

至於靶向用藥而言，目前商業化的只有肺癌和乳腺癌，而且還是少數幾個基因的突變檢測，這些都沒有用到高通量測序。不夠就像 @潘生丁所說隨著靶向葯的越來越多，到時候高通測序的優勢就體現出來了。