1063期-1:【科普】全球體外診斷（IVD）市場（58~63）

第八章：分子檢測

概述

分子診斷在臨床醫學方面正在成為一個佔主導地位的平台並且代表診斷市場一個增長最快的部分。它的出現完全是從研究走到臨床試驗。現在儀器自動化很多的樣品製備和分析步驟,這些在過去都是勞動密集型的。新的測試正在啟動。許多分子測試都是CE標誌和FDA准入的，還有很多正在發展之中。

分子技術在臨床醫學的應用已在世界各地得到了廣泛的關注。他們已經在診斷系統留下了印記,並將在接下來的5年里繼續這樣做。在過去的幾年裡活動的數量是不錯的，顯示行業正在向測試,技術和能夠支持基於分子的病人護理的基礎設施工具方向發展,儘管仍有足夠多的障礙和挑戰需要克服。

分子診斷市場的主要增長動力,是持續發現的證明臨床實用性的遺傳標記,越來越多的採用基於遺傳的診斷測試,和報銷的擴張計劃,包括更多的診斷測試的批准。最具吸引力的增長領域是組織學分析的分子測試,女性健康,傳染性疾病、器官移植測試和腫瘤。

在技術方面這個市場的一個主要的驅動力是技術進步帶來的新測試和技術。雖然PCR是一種標準技術用於進行擴增反應,該方法卻非常複雜,由於需要多次熱循環和冷卻,在這個過程中,它會消耗更多的能量。作為替代PCR的方法,等溫核酸擴增避免了重複變性的需要，及在等溫條件下放大反應的發生時冷卻。這極大地改善了進行分子診斷的微流控晶元的設計。大多數的微流體裝置採用等溫核酸擴增方法是在研發階段。預計增加的小型化的核酸診斷將促進市場的發展。

等溫的關鍵供應商是Eiken,Becton,Dickson and Co.bioMerieux s.a.Novartis International AG, and Quidel Corp。

分子診斷行業也經歷了一個快速轉向增加樣本分析的自動化的過程和在單一的小型設備上集成的樣本分析。小型化提供了減少樣品體積的機會,使最終用戶能夠自動化和分析樣本。

醫療保健服務的重大變化預示著一個診斷測試新時代需求的開始。這個新時代需要一方面非常複雜的,敏感的疾病檢測化驗,疾病管理和藥物治療決策。另一方面,這些測試應該用戶友好,非常符合成本效益。這都預示著自動化和用戶友好的分子測試平台的欣欣向榮。

然而,貢獻,這些測試對病人結果的貢獻面臨重大障礙，包括報銷問題,在測試平台上缺乏標準化,和有限的產品和項目質量控制。同時,分子檢測,特別是對遺傳性疾病和一些FISH分析來說是非常複雜的。測試提供原始數據,即使是最有經驗的分子生物學家在解釋時也會有困惑。

尤其對於分子實驗室來說缺乏可靠和可再生來源的參考標準是一個主要障礙,即使有患者樣本,DNA提取易變形和缺乏標準化會導致錯誤,分子實驗室的要求很高。患者樣本必須在很短的時間內以非常高的質量準備好,以確保及時可靠的DNA樣本和可靠的測試結果。

基因組數據的質量取決於起始物料的質量。因此,在測試之前，必須決定是否包含足夠數量的完好無損,高質量的基因組DNA樣品。標準、人工的方法評估基因組DNA樣本的質量是費力的,可能需要幾個小時才能完成,並且很容易錯誤。

2013年2月,Agilent 公司推出了基因組DNA篩查帶,一個預先包裝好的耗材設備,適用於公司的2200TapeStation的儀器在每個樣本處理時間不超過兩分鐘的時間內來確定數量、大小和基因組DNA的質量,只使用一個微升的材料。

在幾分鐘內測試他們的基因組DNA樣本,研究人員可以確信他們的起始原料是最高質量的。這個介紹演示了一個擴大下一代測序儀自動樣本質量控制的範圍和陣列比較基因組雜交的工作流。

表格8-1 2013年分子測試樣本準備的創新

針對遺傳基因疾病和腫瘤的下一代測序技術在迅速增長。目前,沒有被廣泛接受的基因組標準或確定的變數調用的量化性能指標。這些對測量結果的信心而言都是必須的，才能形成預期的清晰地,可再生的研究和規範的診所應用。

2012年4月,國家標準與技術研究院(國家標準與技術研究院,美國商務部的一個機構)在Bottle里(www.genomeinabottle.org)召開基因組研討會來啟動一個財團參與開發確定的人類基因組變數調度需要的參考資料,參考方法和參考數據。這個聯盟的一個主要動機是發展被廣泛接受的參考資料和相應的性能指標為法規和專業臨床測序的標準的發展提供了一個強大的科學基礎。

分子檢測面臨的主要挑戰之一是讓利益相關者包括納稅人、醫生、研究人員和監管機構共同縮小研究和臨床適用性之間的差距。醫生教育是另一個可以推進分子化驗使用的領域。

此時不要停留在消極方面,這些元素的合集創建了一個動態的、充滿活力和快速移動的新測試和公司的環境。本章概述了分子測試市場的各種重要的細分市場。

分子醫學將改變整個疾病的管理周期,從疾病的早期檢測,定義疾病預後的變革和預測病人對特定的療法的反應。這也適用於許多慢性疾病，如心血管疾病,糖尿病,癌症,精神疾病和藥物治療。

先進的分子測試和科技

分子測試的發展方式很有趣。傳染病測試是突飛猛進增長的,帶來連續的市場准入的新測試和技術。這一章中討論的其他分子測試在獲得市場准入和報銷方面還有困難。結果,大多數這部分的測試服務由實驗室或通過公司贊助認證實驗室提供。同時大量的技術將在基因診斷歷史上留下輝煌的一筆。

數字PCR

數字PCR是一種使用分子計數的新的核酸檢測和量化方法。它提供了一個替代傳統實時定量絕對量化的和稀有等位基因檢測的PCR方法。數字PCR通過分區樣本DNA、或者cDNA成許多個體的,平行的PCR反應,這些反應包含目標分子(陽性),而有些則沒有(陰性)。一個分子可以被擴增數百萬倍或更多。在擴增過程中燃料標記的探針用於探測序列特異性的目標，產生色彩的強度跟DNA的數量成正比。

未來幾年數字PCR市場正展翅待飛,由著名的生命科學工具供應商Fluidigm, Life Technologies, RainDanceTechnologies,和Bio-Rad Laboratories領頭。

外顯子組

外顯子是許多不同的微泡的亞種之一，可以隔絕生物液體如血液、尿液、腦脊液，從中高質量的RNA和DNA可以被提取和純化進行分析。外泌體由細胞分泌，在正常和病理條件下都存在。他們是身體的複雜通信系統的重要組成部分，通過生物液體傳輸所有從細胞到細胞的遺傳指令。外顯子攜帶他們的宿主細胞的核酸和蛋白質,被廣泛認為是必不可少的個性化醫療診斷的生物標誌物。例如,腫瘤細胞釋放含有腫瘤特異性RNAs的外顯子，相對活檢來說可以更容易的從血液和尿液中分離。

預計基於外顯子的常規基因診斷測試將提供另一種組織切片和創造分子測試新的機會。

表格8-2 外顯子測試創新

遊離DNA(cfDNA)在這個時候作為無創性產前測試的基礎是最廣為人知的。然而卻在血液中可以檢測到,cfDNA在癌症診斷和器官移植監測測試中得以應用。細胞在體內不斷死亡從而將DNA / RNA釋放到血液中。垂死的癌細胞也將突變DNA釋放到血液中,來確定突變類型和相對腫瘤體積。這種現象已被研究過,現在新科技如數字滴PCR和下一代測序等技術使cfDNA的檢測變得可行。

這種方法仍處於開發的早期階段,但是是許多研究的主題。例如,2013年3月,劍橋大學和其癌症研究中心發表了理論證明的研究在《新英格蘭醫學雜誌》上表明循環,細胞遊離DNA可以作為基於血液的標記監測轉移性乳腺癌婦女接受治療的情況。他們用有針對性的和/或全基因組測序發現轉移性乳腺癌腫瘤體細胞的突變特徵。然後檢查這些的存在與否在每個女人治療過程中改變她的血液遊離DNA,觀察這種技術為尋找轉移性疾病和跟蹤治療反應和進展過程的表現如何。他們發現這項技術優於傳統,基於影像的轉移性乳腺癌和其他基於血液來尋找疾病的方法,比如瞄準血液樣本中完整腫瘤細胞癌症抗原檢測和分析。

為了支持cfDNA分析,cfDNAde1特殊血液採集管已經商業化。遊離DNABCT試管是由Streck, Inc., (Omaha, NE) andthe K3EDTA tubes from BD Vacutainer (Becton Dickinson; Franklin Lakes, NJ)生產的。他們防止由於溫度波動或者血液樣本存儲，運輸和處理過程中的攪動引起的背景gDNA水平的增加。這些特殊的血液採集管提供一種方法來獲得高質量的穩定的樣本。罕見DNA樣本目標探測和確定準確cfDNA濃度。

有許多的新穎的基因測試應用。根據IMS Health(www.imshealth.com),在美國，每年有超過900萬個新病人的精神科藥物處方，估計全球每年開具的精神科藥物處方達1800萬。

據報道,百分之十一12歲以上的美國人在疾病控制中心的全國健康和營養調查(NHANES)中服用一種抗抑鬱藥物。

抗抑鬱藥物自1988 - 1994年到2005-2008年期間增長了400%,根據美國國家衛生統計中心的數據來說。

自2005年以來在美國，加拿大和歐洲一些國家所有的抗抑鬱藥物都有自殺風險預警的最高水平,但醫生無法確定哪些患者可能自殺的風險。

Sundance Diagnostics(Boulder, CO)正在開發一個測試來評估服用抗抑鬱藥物的人的自殺風險。公司信息:「我們希望新的測試將協助醫生顯著降低這些悲劇結果的風險,會給患者和家庭提供寶貴的個人信息供他們的醫生在治療計劃中使用。」

遺傳學在個體對煙草中尼古丁上癮的程度中扮演一個重要角色,進而影響他們戒煙的難易以及哪種戒煙策略可能效果最好。BioRealm(Monument, CO)正在開發煙霧篩查分析,旨在支持尼古丁依賴基因的研究項目的基因分型分析。公司信息說:「這個項目的一個重要組成部分將為生物標誌物的發展構建一個框架,由此可以分類吸煙者和建議基於個人特徵,包括遺傳學的戒煙療法。」

BioRealm將開發基於生物信息，過往研究數據，以及此項目的信息的統計方法的預測模型。

同樣,美國國立衛生研究院正在調查酗酒的遺傳基礎,目標是開發一個酗酒風險的基因測試。

主要參與者

自2000年以來,所有分子測試的銷售幾乎增加了兩倍,公司和測試的數量幾乎要爆炸了。大約350家公司積极參与分子診斷。這並不奇怪,因為分子測試在幾乎所有的IVD產業的部分都有應用。然而如表8 - 3所示,商業市場分子測試仍然是由一家公司控制,只有少數幾家公司可以擁有非凡的成功。公司收入包括IVD分子測試市場的各個部分。它是超出了本報告的範圍確定性的根據測試部分來劃分公司部分。

表格8-3 2009-20134年間IVD供應商的分子測試收入

梳理出這些公司基因分子測試的收入超出了本研究的範圍。事實是,不超過15%的分子測試的收入來源於基因測試。羅氏分子診斷(RMD)推廣一個廣泛的傳染病的自動測試的系列和已啟動癌症診斷和癌症療法的伴隨測試羅氏的PCR(聚合酶鏈反應)技術自1980年代中期以來一直主導分子測試,在2013年,也繼續這樣做。幾乎所有主要的IVD公司和更小的分子測試的參與者都獲得了PCR許可證。

雅培診斷推廣m2000,一個自動化系統,使用實時PCR。大部分的試劑都由與雅培合作的公司提供。雅培m2000系統上的測試大多是傳染病。在過去的幾年中雅培一直在擴大m2000癌症檢測的菜單。2009年1月,雅培因為其實時HPV檢測榮獲CE標誌。

Qiagen開創了分子測試樣品製備的DNA和RNA提取。在過去的幾年裡Qiagen已轉變為分子診斷公司，收購了DxS, Eppendorf』s DNA的試劑業務,artus,eGENE,Genaco,Biotage和Digene Biotage，Corbett生命科學。Qiagen在構建分子診斷公司,IVD佔47%的公司的產品銷售。Qiagen認為自己是分子診斷的一個領袖,除了病毒載量檢測和血液篩檢。

Qiagen報道:「我們在分子診斷的客戶銷售增長是由於銷售強勁的預防產品(主要是HPV篩查)、個性化醫療化驗(包括我們的KRAS測試解決方案)和分析解決方案(包括我們的流感和其他傳染病化驗)。」

bioMerieux正在建立腫瘤業務:「收購AviaraDx bioMerieux是我們長期增長戰略的一個主要的里程碑。它們在腫瘤組織的分子技術和廣泛的臨床能力將幫助我們實現Christophe Mérieux博士為病人提供個性化的,預測性藥物的洞見。有了AviaraDx以後，bioMerieux獲得了確認的癌症生物標誌物以及腫瘤組織應用中基因表達分析的能力」。

在臨床領域,Gen-Probe主要產品保持衣原體/淋病的組合測試和一個肺結核測試。血液銀行業務與諾華公司/Chiron合作獨立推出新的測試。該公司正試圖移動它的分子檢測到腫瘤領域。Gen-Probe的癌症相關的收入是來自PROGENSA PCA3檢測前列腺癌的銷售及其CE標誌APTIMA宮頸癌人乳頭狀瘤病毒檢測。

分子測試技術創新的需要的一個驅動因素是需要設計出可以很容易地小型化和簡單化後用於還沒有投資於分子的方法的常規實驗室。這些新系統的範圍和創新大多只用於研究給未來的基因測試開了個好頭。

RainDance Technologies, the Digital Biology Company開創性的使用高通量的pi基於微滴的人類健康和生命科學的研究的分析。公司的核心暴雨技術產生數以百萬計的離散液滴可以封裝單個分子,細胞或反應，可以一次性的數字分析和整理。

完整的RainDance解決方案包括自動化儀錶,可定製的生物信息和高價值耗材和試劑的應用包括有針對性的下一代DNA測序、甲基化、數字PCR和單細胞分析。2013年9月,RainDance技術發布展示公司的數字PCR技術的使用，此項技術可以直接從血液樣本檢測循環腫瘤DNA的突變

Biocartis SA開發的診斷系統有以下主要特點:全自動,許多生物標誌物同時檢測,快速,簡化工作流和最少的手工勞動,範圍廣泛的樣本類型的樣品製備的一體化。

Biocartis的新的隨地的分子診斷平台Idylla 消除了外包測試的需要,允許癌症分子測試方便地在內部進行,或從中央實驗室組織的外圍區域,並最終允許更快的結果和加速治療決策的做出。2014年6月,Biocartis和雅培診斷宣布了一項合作開發和商業化的同伴診斷測試。根據協議,公司將利用Biocartis的分子診斷系統、Idylla和雅培的監管,科學和商業化專業知識。

表觀基因組學被認為是下一個大的癌症管理的診斷髮展的先鋒——DNA甲基化模式。公司的技術是通過合作獲得診斷參與者和參考實驗室。

表觀基因組學已經開發出一種叫做MethyLight的技術,有選擇地放大突變的體液中的DNA甲基化圖案而不是正常的甲基化信號,因此不需要做活檢就可能做癌症的早期診斷。DNA甲基化是一種天然的開關控制細胞內的基因表達從而引起截然不同的細胞模式包括癌症和其他病變細胞。

Exosome Diagnostics正在開發基於生物液體的分子診斷方法用於個性化醫療。外顯子被包裝和剝離到所有的生物液體中,包括血液、尿液和CSF,提供一個完整特異性核酸的穩定來源。公司的專有的外顯子技術利用RNA的存在和自然穩定的特性來檢測和測量癌症和其他疾病基因的水平。公司商業化體外診斷測試用於伴隨診斷應用和實時疾病監控。

IncellDx集團是一家致力於檢測和疾病監測的分子診斷公司,如宮頸癌、乳腺癌,艾滋病毒/艾滋病、肝炎、器官移植排斥反應。IncellDx技術利用一個基於流式細胞儀的方法,可以用來識別基因過表達。

NanoStringTechnologies開發了nCounter分析系統,據該公司聲稱是第一個也是唯一的技術平台提供高度多路復用,單個反應的單個分子直接分析並且沒有擴增。

公司的試劑nCounter Elements 在FDA註冊為通用試劑,實驗室開發測試中可以使用。這項技術可以用於多路復用化驗檢測基因表達,基因拷貝數變化,從各種各樣的樣本類型包括FFPE樣本的基因融合中產生可靠的結果。

QuantuMDx集團是一家醫療設備公司開發手持,攜帶型低成本診斷、基因測序和蛋白質組學平台，能夠為發達國家和發展中國家支持個性化醫療的交付。重點是開發簡單、易於使用的設備在幾分鐘之內對複雜疾病在病人的旁邊提供實驗室質量的測試,可以與移動應用集成，持續的支持和教育的患者。公司的目標是將基因組,藥店和醫院變成移動的城堡。

2012年11月,英國政府支持的生物催化劑項目宣布對Q-CANCER項目的主要資助將整合QuantuMDx集團的快速實驗室晶元的流程以及開發攜帶型快速腫瘤分析器。QuantuMDx報告說:「世界上第一個腫瘤分析器,眾所周知,將允許醫生、護士和藥劑師在病人等待時快速識別所有已知類型的癌症。「Q-Cancer設計檢測的主要癌症標記包括KRAS, BRAF, TP53, P13KCA, UGT1A1, PTEN, CYP2D6, EGFR, 和 CKIT。

Selventa開創性的發展系統診斷(SysDx),一個新的下一代分子診斷,利用全方位的複雜分子生物信息來生成一個臨床相關報告,醫生和病人可以使用來做出最佳治療決策。最近獲得專利的SysDx開發利用一系列複雜的生物信息(基因組,外遺傳性、轉錄組、蛋白質組,代謝組,電子醫療記錄)來生成一個臨床相關的儀錶板,醫生,病人和研究人員可以用它來決定一個最佳的治療或分層患者群體。

Selventa SysDx測試由「大數據」分析引擎所驅動,集成，處理並分析從成千上萬的病人生物標誌物中識別導致疾病的機制的分子信息。這個優越的預測和預後價值在診斷複雜多因素的的自身免疫性疾病和癌症中是需要的。SysDx見解將被以Clarify的品牌名作為商業化的診斷測試而提供。

TrovaGene開創性的使用transrenal DNA來診斷癌症,肺結核,幽門螺旋桿菌和其他尿液中的分析物。根據該檢測,細胞遊離核酸源自正常和病變細胞,通過血液循環,穿過腎臟屏障,到尿液中可以檢測到transrenal DNA。TrovaGene的專利技術使用尿液樣本,可以應用於廣泛的測試,包括:產前測試;腫瘤檢測和監測;組織移植;傳染病;法醫身份鑒定;藥物開發和生物恐怖主義。該公司計劃將這個基於尿液的技術定位為活檢和侵入性抽樣的替代品。

2013年,TrovaGene推進免費的使用尿液的遊離細胞DNA測試，推出基於尿液的癌症測試和大量與研究機構，診斷和製藥公司形成合作夥伴關係。然而,公司的收入仍然低於100萬美元。TrovaGene預計這些措施將在2014年產生收入。

此外許多傳統生命科學公司,包括Life Technologies/Thermo Fisher Scientific, Agilent和Illumina公司開始遷移他們的高容量和複雜的技術到臨床實驗室應用上。

表8 - 4給出了一些分子測試平台,計劃在分子測試方面使用新式方法來留下它們的印記。一些是基於小型化和生物晶元技術。其中特別值得注意的是測序平台和質譜——通常用於研究情況的先進的技術。由於大多數分子測試仍然是用於研究模式,新技術和測試的混合提供了一些在分子測試進化的想法。

信息技術應用「apps」也被用於分子測試開發。QIAGEN推出了iPhone和iPad應用程序有著常用實驗室緩衝區和解決方案的桌面,以及各種各樣的轉換和稀釋計算器。這個應用程序允許用戶觀看20多個技術視頻教程——自動化,基因表達分析、基因分型,焦磷酸測序等應用區域。iPad應用程序對QIAcube用戶表還提供一個附件包裹，包括協議,支持文檔和更新。

2012年4月,Illumina公司宣布MyGenome應用程序在IPAD上的可用性,可以在App Store以0.99美元下載。根據Illumina公司:「MyGenome應用是一個激動人心的教育工具,可以使消費者了解我們已經理解人類基因組中的多少變異,並以一個圖形格式獲取。第一個版本的應用程序提供了一個我們認為的可能成為供醫生與病人使用來改進理解和溝通基因數據的臨床應用。」

Health Discovery集團(Savannah.GA)推出了MelApp,一款有關黑色素瘤的SVM iPhone應用程序。Interleukin Genetics(沃爾瑟姆,MA)提供了內在健康減肥iPhone / iPad的應用程序。

市場分析

DNA分析的臨床市場可以被劃分為七個主要的部分：

l感染性疾病（第十一章中討論）

l輸血篩查（第十二章中討論）

l腫瘤

l遺傳疾病

l藥房診斷

l產前診斷

l組織分型

本章重點是基因測試,傳染病和血液篩檢的分子市場測試都包含在各自的章節。

2013年本章討論的全球市場的基因組分析估計為6.7億美元。市場將以每年13%的速度增長,2018年將達到12.3億美元(見表8 - 5)。大約85%的市場是在美國和歐洲。

這個市場估計覆蓋市場授權化驗和試劑。實驗室測試開發,占很大一部分的IVD部分不包含在裡面。它是超出了本報告的範圍來估計這些內部實驗室開發的市場測試。然而,分子分析市場滲透的加大,需求將減少商業化工具的成本和標準化的必要性將會使商業套件更有吸引力,這個尤其適用於小型實驗室。

表格8-5 2013-2018年按類型劃分的分子測試銷售收入，百萬美元

腫瘤學

癌症研究的進步推動了血液和尿液中分子腫瘤標記探測的增長。雖然還在入門階段的早期,這些分子腫瘤標記檢測已知的人類基因突變用於診斷常見的癌症基因性疾病與癌症藥物治療的管理。

分子癌症診斷很少有商業化的測試,然而,許多測試推廣研究使用,其他為提供的測試服務，更多的正在被開發。不超過20個商業分子檢測在臨床實驗室使用。然而有爆炸數量的癌症分子檢測的測試服務。一點一點地,後分子測試正在進入常規癌症管理,特別疑難複雜的案例。

最令人興奮的未來目標包括作為疾病特定標記的DNA甲基化模式。這個地區的領導者是Epigenomics(德國柏林)。公司在西雅圖擁有全資子公司。診斷方面測試產品和服務的合作夥伴包括雅培分子、飛利浦、Sysmex公司，Quest Diagnostics Incorporated, DxS/Qiagen, and ARUP Laboratories, Inc.,Qiagen N.V.為樣本準備解決方案和研究產品的合作夥伴。

Epigenomics已經開發出一種叫做MethyLight的技術,有選擇地放大體液中突變的DNA甲基化模式而不是正常的甲基化信號,因此可能不需要活檢就可以做癌症的早期診斷。

Epigenomics聲稱,其DNA甲基化技術能夠檢測幾份血漿樣品中這些基因的甲基化形式。基於這一原則,Epigenomics開發了結直腸癌和其他癌症的早期檢測。Epigenomics的主要產品是Epi proColon,一種獲得CE標記的IVD血液檢測，用於結直腸癌的基於驗證生物標誌物mSEPT9(septin 9)的早期檢測。測試在2009年11月推出,也被授權給其他IVD公司。

2009年7月,DxS和 Epigenomics AG (德國柏林)交換DNA甲基化分析分析的專利權。這將使公司基於DNA甲基化開發和商業化測試。這是2008年1月簽署的合作協議的總結,。Epigenomics 是一個分子診斷公司,專註於為癌症開發新產品。使用DNA甲基化生物標記,公司正在開發的測試旨在在早期癥狀出現之前診斷癌症。

分子腫瘤學測試的市場(不同於基於組織的組織學分析)正在迅速發展中,由於必須找到早期疾病的檢測和治療選擇的非侵入性標記物。Kalorama估計市場商業的基於血液的癌症分子測試全球是9500萬美元,在2007年。因此,一點點地,分子測試進入常規癌症管理,特別是正對疑難雜症。世界市場的基於血液的腫瘤分子測試估計在2013年達到2億美元,隨著年增長率的12%在2018年預計將達到3.6億美元。這些測試的主要市場在北美和歐洲。日本和世界其他地區的占產品銷售的不超過10%。

使用宮頸液體的人乳頭狀瘤病毒測試將在第13章被論述。商業檢測癌症- B和T細胞基因排布研究，針對淋巴瘤、白血病的Bcr / abl,HER2乳腺癌,頭部，頸部和宮頸癌的人乳頭狀瘤病毒,結腸癌,表皮生長因子受體突變和FLT3突變分析的septin。大多數實驗室運行內部設計的研究用途和實驗室開發的測試以滿足醫生的需求。

然而有大量的分子測試為癌症的探測服務。Kalorama估計PCR探針試劑銷售給臨床和研究實驗室在2013年全球範圍內大約為15億美元到17億美元。在從2007年到2013年,實驗室開發的分子測試購買的臨床實驗室試劑每年增加約30%。分子探針,定量PCR測試的熒光染料成本大約5美元每次。全世界大約有1億實驗室開發的測試被執行,基本都在北美和歐洲。然而,驗證PCR探針,比如曾經銷售ASRs的Qiagen, Promega, Prodesse, Enzo Biochem andRoche Diagnostics試劑盒等公司,測試平均約20美元每次。因此,在2013年取代這些實驗室開發的測試的商業價值大約是20億美元。

個性化的癌症療法的分子測試的發展(pharmacodiagnostics，PGx)仍遠未完成。每個癌症都有一個獨特的基因畸變模式與不同的預後和治療特點。研究人員已經開始看下一代DNA測序的更深層次的癌症基因的理解。這將作為基礎開發更多有效的方法來診斷癌症。

即使對所有這些生物標誌物的熱情和在歐洲(歐洲藥品局)和美國重大舉措運轉良好來支持他們的驗證,他們的常規使用路徑仍然是緩慢的。基本上只有幾個基因生物標記批准用於常規PGx測試——表皮生長因子受體和相關的基因突變, HER, ALK,和BCR / ABL,這些標記都是用於測試服務

因此,估計市場的藥房測試(非腫瘤組織)在2013年是5500萬美元。美國和歐洲至少佔有85%的市場份額。然而進行簡化基因測試的所有的努力使得市場可能每年增長25%到2018年達到1.7億美元。這慷慨的估計面對著一個警告:PGx測試不容易理解,甚至分子腫瘤學家都需要交流磋商。市場的擴張,將依賴於應用程序的可用性或演算法來解釋PGx測試結果。

其他PGx測試准入正在慢慢被宣布。KRAS突變(鼠肉瘤2病毒基因相關的Kirsten RNA)已被證明可以區分那些響應anti-EGFR單克隆抗體和那些不響應的病人。這種效應的重要數據在2008年被告知。腫瘤學家,專業團體和監管機構迅速認識到測試的重要性。

這導致主要癌症組織KRAS相關的行動,其中包括美國臨床腫瘤學會(ASCO)和美國國家綜合癌症網路(NCCN)。臨床初步意見由ASCO今年1月出具,組織機構推薦使用KRAS生物標誌物來選擇合適的患者接受anti-EGFr抗體療法。

第一個癌症標記獲得處方信息的是表皮生長因子受體(EGFr)的基於抗體的療法包括Amgen』s Vectibix(帕尼單抗)和Imclone』s Erbitux(西妥昔單抗)。處方信息的指示和使用部分的更新,包括基因突變信息,聲稱不推薦使用這些藥物治療結直腸癌患者的這些突變。此後,KRAS測試的需求增長以及IVD提供商的迅速回應。在幾個月內,不少於10 - 15KRAS/表皮生長因子受體測試套件和測試服務被推出。

核苷酸還原酶(RRM1)在非小細胞肺癌(NSCLC)的表達也可能影響個性化吉西他濱為基礎的治療療法。這和其他測試可以幫助腫瘤學家更多個性化雞尾酒化療藥物，例如：培美曲塞，吉西他濱,順鉑治療肺癌。

5 -氟尿嘧啶(5-FU)是許多化療方案的骨幹,廣泛用於結腸直腸,頭部和頸部以及轉移性乳腺癌。5-FU是一種抗代謝物,有嚴格劑量限值的毒性發生在多達20%的接受藥物的病人身上。在過去的20年的研究表明,病人代謝5-FU存在巨大的差異。因此,在治療癌症方面很難找到一個最佳平衡點達到最大療效,而且,在同一時間,避免對患者的嚴重毒性。

多年研究表明CYP2D6少的人的代謝可能更少的受益於它莫西芬治療。2006年10月,美國食品藥品管理局推薦它莫西芬標籤的更新以反映cytochrome P450 2D6 (CYP2D6)少的乳腺癌患者的複發風險的增加。這個建議在那個時候是基於很少的研究。更多的臨床研究解決CYP2D6基因型和它莫西芬功效之間的關係從那時起一直在發表,主要描述高加索人群的輔助治療。

不幸的是，研究並沒有定論，幾項研究符合FDA的建議,但其他研究顯示矛盾的結果。但個性化它莫西芬治療仍然是一個問題。百分之十的女性無法產生它莫西芬有效性必須的酶CYP 2 d6所以需要一個替代治療。另外35%效用減少所以他們的醫生應該考慮高劑量或其他治療。

放射治療的原理是導致細胞DNA損傷在一個特定的區域,這樣它們可以摧毀自己本身。因為癌細胞繁殖更多的未分化的細胞,他們不太能夠像正常細胞那樣自我修復放射治療造成的損害。然而,圍繞治療點附近的一些正常細胞也可能在放療期間損傷,正是這種損傷導致副作用。

科學家已經知道不同類型的腫瘤對放療的反應不同,高度輻射敏感的癌細胞如白血病可以被相當低輻射劑量殺死,而黑色素瘤需要如此高的劑量以致於使用放療在這種情況下是不安全的。

現在,一組來自荷蘭,比利時,德國,加拿大的科學家針對放射治療劑量的患者的遺傳特徵已經邁出了第一步。他們看著一組對放射療法高度敏感的病人,來自歐盟贊助的基因通路的照射影響的預測的(GENEPI)研究,集成生物材料和病人數據以及治療規範。這項研究可能用一個簡單的血液測試提供個性化的放射治療的基礎,醫生可以為一個特定的病人選擇最佳的輻射劑量。然而,更多的分子測試的研究和連續的新測試也來到了市場。

增加基於血液的腫瘤學測試效用的一個發展預期是檢測循環核酸。科學家們發現,腫瘤DNA片段的濃度與疾病的嚴重程度有關。因此,這種DNA和RNA片段的分析不僅開發出了新的,敏感的，無創性方法來檢測早期不同的結腸癌和肺癌等惡性腫瘤,但也有助於監測疾病的發展和評估病人的結果。

表格8-6 一些分子腫瘤標記測試的創新

遺傳性疾病

單核苷酸多態性(SNP)分析組織、血液、尿液和唾液的主要技術用於基因突變的遺傳疾病。單核苷酸多態性是DNA序列的變異，當一個基因組序列中的單核苷酸(a、T、C、G)改變時發生。許多單核苷酸多態性對細胞的功能沒有影響,但科學家們相信其中有些可以使人們更容易患上疾病或影響他們對藥物的反應。儘管超過99%的人類DNA序列是相同的,DNA序列的變化可以對人類如何應對疾病產生重大影響;環境因素如細菌,病毒,毒素和化學品;藥物和其他治療方法。這使得SNPs對生物醫學研究和開發藥品或醫療診斷很有幫助。單核苷酸多態性也進化穩定，每代之間並不改變多少使得它們更容易跟隨人口研究。

大約30000個人類基因組的基因估計其中5%有診斷意義,1500個基於基因的測試的最終商業化可以預期。這是一個巨大的市場機會，將重振分子檢測遺傳性疾病包括自身免疫性疾病、糖尿病、精神疾病、神經系統疾病和心臟疾病的市場。

分子檢測遺傳性疾病涉及兩個市場——血栓形成傾向的分子測試和疾病的基因測試，如表8-7所示。

表格8-7 經常被要求的基因測試

心臟疾病連續體研究已經指出極度凝血障礙在基因進化中越來越重要作用。越來越多的證據的收集說明促凝遺傳和溶解血栓的標記在評估心血管疾病的風險中的使用。除了傳統的凝血級聯因素，幾個相關的分子標記已經變得更重要了。這些測試包括血栓形成傾向分子檢測的因素V Leiden、二因子凝血酶原和MTHFR藥房抗凝劑量的測試。

血栓形成傾向標記已建立了可治療的疾病的明確聯繫並且已經成為各種凝固相關的疾病護理標準的一部分。5,10-亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)在葉酸代謝中發揮著關鍵作用,是正常的同型半胱氨酸代謝的輔助因子。MTHFR突變的個體長患有高同型半胱氨酸血症,一個大大增加冠狀動脈心臟病和中風的風險的條件。高同型半胱氨酸血症在懷孕期間可能會導致神經管缺陷,如脊柱裂。

凝血因子V是一個由蛋白C系統規範的血液凝固的因子。因子V Leiden的突變導致血凝過快,是靜脈血栓形成的主要遺傳原因。二因子凝血酶原,是一個凝血系統的關鍵蛋白。因子二編碼基因的突變表明凝血障礙的風險顯著增加。這些情況通常用血液稀釋劑來治療,如香豆素(華法林),導致一些華法林靈敏度的商業測試數量的增加。

這些基因在疾病中的散枝作用比一般實現的要更普遍。一年一千個人里就有一個人發展出深靜脈血栓(DVT)或肺栓塞(PE)。這些情況是由於獲得和遺傳危險因素引起包括:年齡、住院治療,癌症,手術,懷孕,激素療法,空中旅行。

血栓形成傾向SNPs-因子V Leiden,因子II凝血酶原,MTHFR -成為分子測試機構的一部分。這組測試的市場預計在2013年達到1.45億美元,年增長率為2%,在2018年將達到1.6億美元。

這些測試在歐洲最常被使用，被Behring首次推出(現在西門子的一部分)。在美國,他們一直很難出售。2009年6月的一份來自美國衛生保健研究與質量(AHRQ)機構的報告表示,他們回顧可用的科學文獻的表示沒有足夠的證據可以得出這樣的結論,即這兩個基因突變基因檢測在有血液凝塊歷史的成人上有助於預防深靜脈血栓形成或其他改善患者的結果。

研究人員還表示,他們沒有發現至少有一個兩個基因突變以及深靜脈血栓形成的歷史的患者家庭成員的基因檢測有什麼益處。研究人員得出結論:「雖然基因測試顯示了改善治療和預防疾病的偉大承諾,這份報告清楚地表明,我們需要更多的研究和證據來實現其全部潛力。但是人們可以與他們的醫生討論預防措施來減少他們得血栓的可能性。」這項研究發表在6月17日,2009年出版的《美國醫學協會》雜誌上。

直到最近,基因檢測幾乎完全用於大型醫院和參考實驗室的，他們有自己的資源來開發自己的化驗。Hologic,Innogenetics(現在Fujirebio診斷)的一部分,Luminex,GenMark診斷，Qiagen等簡化分子測試,使得這些測試可用於中小型實驗室。未來進一步說,晶元和生物感測器平台可能從已經確立的PCR和非-PCR放大技術來搶奪市場份額。這些新平台多路復用能力和測序使他們成為檢測人群中突變變化的理想對象。

例如,Cepheid and Instrumentation Laboratory發布了CE標誌的Xpert HemosIL FII & FV化驗(因子II和因子VLeiden)。測試結果在短短三十分鐘內用單一GeneXpert盒提供了結果。由Cepheid (Sunnyvale, CA)開發和生產,測試由IL推廣,它是Xpert HemosIL FII & FV 化驗的全球獨家經銷商。FDA准入測試是在2009年9月。

2010年4月,GenMark(英國倫敦)收到FDA批准推廣eSensor血栓形成傾向風險測試（TRT），在一個測試面板上使用一個血栓形成的多路復用分子診斷檢測四個遺傳標記因子VLeiden,因子II凝血酶原,MTHFR 677和MTHFR1298。eSensor血栓形成傾向風險測試是用於公司的自動XT-8系統。

其他遺傳疾病的分子檢測2013年在全球範圍內佔1000萬美元,2018年將增長到3000萬美元。這個區域的分子檢測還在早期發展階段,有許多測試作為測試服務提供，公司收集數據用於市場准入的提交。

基因組研究正在打開基因和蛋白質標記測試的可能性的大門，針對許多跟PGx測試不相關的自身免疫性疾病,包括關節炎、胃腸道的疾病,克羅恩氏病和炎症。這個領域的個性化醫療是在開發的早期階段。關節炎分層的各種標記和治療反應都被研究過,但許多研究都很小，本質上都可以複測的。他們不提供這些標記的臨床效用的準確論證。

關節炎的個性化醫療還有很多障礙,包括不完全了解疾病發病機理,影響醫生行為的變化,醫療保險公司的接受成本。儘管有這些障礙,但也不是很不同於其他疾病管理的新途徑,未來關節炎的個性化醫療有很多理由可以樂觀。有非凡的基因組學,蛋白質組學,大量數據的統計分析來支持PMx關節炎的測試。

全世界大約有3.5億人患有關節炎。美國超過4000萬人受關節炎的影響,其中包括超過四分之一的數百萬兒童。超過一半的關節炎患者是65歲以下。

類風濕性關節炎(關節炎),是最嚴重的關節炎,是一種影響全世界約1000萬人的疾病。這是一種可致人衰弱,高度可變,影響了約200萬美國人和歐洲250多萬人的慢性疾病。關節炎的主要癥狀是關節發炎，疼痛,和疲勞,經常導致關節損傷和殘疾。

關節炎是一種全身性疾病,可以極大地損害身體的其他部位，導致感染,骨質疏鬆和心血管疾病，是關節炎患者死亡的主要原因。類風濕性關節炎(RA)是一種抑制性的關節炎,如果不及時治療,會導致70%的患者2年內自癥狀出現起發展成不可逆轉的關節損傷。

因此早期和準確的關節炎分層,隨後頻繁監測和響應式治療的調整,對改善臨床結果至關重要。然而,對一個初級保健醫生來說診斷是很困難的,因為關節疼痛癥狀也是其他疾病常見的癥狀。

醫生通常結合使用臨床評估、x射線和實驗室測試,以幫助確定結構性破壞風險的發展。血清學的因素包括類風濕因子(RF),anti-CCP抗體和升高基線的紅細胞沉降率(ESR)、c反應蛋白(CRP)水平,都與疾病進程相關。這些測試都不提供病人的具體信息

儘管類風濕性關節炎的治療在過去的10年中有重大發展,許多患者仍對治療只有部分反應，真正的緩解是很少實現。關節炎PGx測試的一個主要目標是在治療開始之前預測關節炎的治療反應,為了優化病人護理,減少不利影響的風險或關節損傷以及積極影響整體健康後遺症。

也有越來越多的證據表明,早期類風濕性關節炎的積極治療會帶來改善的結果,因此用治療效果的標記跟蹤病人的狀態是至關重要的。

風濕性關節炎的發展不會在一夜之間發生,包括多種因素,在不同的患者身上會有不同發展度。因此,PGx測試,可以具體確定最需要治療的患者,也表明你的藥物是如何工作,將是一個理想的類風濕性關節炎的管理方法。

計劃正在由美國風濕病學院(ACR)和歐洲風濕病聯盟(EULAR)實施來建立疾病活動的量化的客觀指標來協助常規臨床實踐和臨床試驗結果的衡量。

任何類型的關節炎都無法治癒。治療方案取決於關節炎的類型和旨在減少關節炎症,這可以減少疼痛。這始於OTC出售的止痛劑如對乙醯氨基酚、布洛芬和萘普生。

在最嚴重的情況下針對一系列目標,包括 anti-TNF-?介質(英夫利昔單抗,依那西普和adalimumab),針對IL1療法(阿那白滯素)針對CTLA4的T細胞調製器(阿巴西普)和針對CD20的單克隆抗體,作為b細胞調製器(利妥昔單抗)。

正在開發中的靶向藥物包括:anti-IL6(tocilizumab)和anti-TNF-?(golimumab certolizumab),以及其他針對CD20的介質(ocrelizumab ofatumumab和tru - 015)，藥物針對RA炎症級聯內的其他途徑包括淋巴毒素途徑(baminercept),針對BAFF, BLyS andAPRIL的b細胞活化途徑(briobacept,belimumab和atacicept)和一些細胞內激酶通路,包括JAK-3和Syk。

這些新興療法提供了巨大的希望和挑戰。他們可能會很昂貴,不均勻有效。需要識別治療反應的生物標記物和針對各種介質的特定毒性，將極大地增強我們定製RA病人治療的能力。

許多胃腸道疾病包括腸易激病(IBD)和Crohn病都是自身免疫性疾病,可以引起消化或胃腸道炎症。Crohn病是最常見的腸易激疾病。這種疾病的癥狀包括腹瀉、腹痛、發熱和直腸出血。Crohn病的患者可能需要長期醫療護理,包括多次住院,手術和治療。臨床上疾病可能很難管理，並且消耗大量的醫療資源，包括醫生時間,過程和藥物。Crohn病估計影響北美400000 - 600000個人。

據估計,多達20%的美國和歐洲的成年人有炎症性腸病的癥狀,使其成為醫生診斷最常見的一種疾病。它發生在女性身上比男性要多,在大約50%的人35歲之前發病。

這些疾病無法治癒，但有緩解癥狀的治療方法,包括飲食方面的調整,藥物治療和心理干預。

一些治療,其中包括TNF-?等單克隆抗體可以減少這些嚴重的慢性炎症性腸病以及Crohn病的癥狀。研究開始發現Crohn病的遺傳組成部分,這是形成新興IBDs的PMx檢測的基礎。

多種遺傳和環境因素都可能導致Crohn病。儘管研究人員正在研究可能導致這個複雜的疾病的風險因素,許多這些因素仍然未知。研究表明,Crohn病可能來源於某些基因變異,免疫系統的變化,並且有消化道細菌存在的結合。

應對anti-TNF介質的基因變異的檢查包括:HLA-DRB1等位基因，TNF-?; lymphotoxin-? (LTA); IL10; TGFB1; IL1受體拮抗劑(IL1RN);腫瘤壞死因子受體(TNFRSF1A和TNFRSF1B);Fc受體(FCGR2A,FCGR3A和FCGR3B)。最深入研究的遺傳因素,HLA-DRB1共享抗原決定基,與疾病易感性和嚴重程度相關。

最大的精神疾病的基因研究目前為止發表在2013年3月《柳葉刀》雜誌上。精神病基因組聯盟(www.med.unc.edu/pgc),由19個國家的研究人員合作,分析了超過61000人的基因組,其中一些人有五個精神紊亂疾病而和=一些沒有。研究報道,五大精神紊亂也許不太相似,但是他們有共同的一些基於基因的風險。這些紊亂包括——自閉症,注意力缺乏症，多動症,雙相情感障礙,重度抑鬱症和精神分裂症——被認為是截然不同的問題。但研究發現四個區域的基因代碼的變化與所有五個紊亂疾病相關。

來源：德傳投資 作者：德傳伏超翻譯