NGS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用情況如何？

Q：回顧過(guò)去幾十年，什么東西降價(jià)最快？

答案：基因測(cè)序！

1990年，美國(guó)能源部及國(guó)家衛(wèi)生研究院投資30億美元，歷時(shí)十一年，經(jīng)過(guò)美國(guó)、英國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)和中國(guó)幾百個(gè)科學(xué)家的共同努力，完成了人類第一個(gè)全基因組測(cè)序圖譜。

針對(duì)個(gè)人的基因組測(cè)序服務(wù)剛出現(xiàn)時(shí)，測(cè)序費(fèi)用高達(dá)上百萬(wàn)美元，普通人望塵莫及?，F(xiàn)今，做個(gè)全基因組測(cè)序帶分析，一個(gè)實(shí)驗(yàn)員+一個(gè)生信員（生物信息分析員）兩周就可以出結(jié)果，價(jià)格在1000美元左右。

曾經(jīng)要聯(lián)合各國(guó)科技之力的巨型工程，為何如此便宜了？

這主要?dú)w功于下一代測(cè)序技術(shù)（Next generation sequencing， NGS），又叫高通量測(cè)序技術(shù)。今天的下一代測(cè)序，不僅能夠?qū)NA剪碎、擴(kuò)增、測(cè)序、拼接，一個(gè)測(cè)序儀還能同時(shí)測(cè)幾百個(gè)人的DNA樣本，基因數(shù)據(jù)的分析流程也趨向標(biāo)準(zhǔn)化。成本平攤到每個(gè)樣本身上，自然低許多。

在科技日新月異的今天，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用情況如何？一起來(lái)了解下吧！

NGS在腫瘤臨床診斷中的廣泛應(yīng)用

在很早之前，諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者利根川進(jìn)博士就告訴我們：人體除了外傷外，一切疾病都與基因有關(guān)。

基因是所有生物最大的“秘密”，對(duì)于我們?nèi)祟惗裕鼪Q定了我們的生老病死。你的健康、美丑、壽命、高矮胖瘦都與基因有關(guān)，它是我們生命的操縱者和調(diào)控者。而NGS，就是專門(mén)解讀基因的一項(xiàng)基因測(cè)序技術(shù)。

目前，最常用的NGS技術(shù)始于2005年，全球第一臺(tái)商業(yè)化的第二代DNA測(cè)序儀GS 20的誕生，拉開(kāi)了基因產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕，全球各大生物醫(yī)藥企業(yè)紛紛加入NGS技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)。

經(jīng)過(guò)十多年來(lái)的發(fā)展，NGS技術(shù)已經(jīng)滲透到生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，無(wú)論是婚孕檢查，還是產(chǎn)前遺傳病檢查、新生兒基因檢測(cè)、腫瘤診斷等方面都大放異彩，它在醫(yī)學(xué)界引發(fā)了一場(chǎng)新的技術(shù)革命。

尤其是腫瘤診斷及治療，業(yè)內(nèi)人士表示，腫瘤的基因測(cè)序是目前應(yīng)用最為廣泛，且可能會(huì)是未來(lái)占比最高，市場(chǎng)需求最大的應(yīng)用領(lǐng)域。

驅(qū)動(dòng)腫瘤NGS檢測(cè)市場(chǎng)迅速增長(zhǎng)的重要因素，是近年來(lái)靶向藥物、免疫治療藥物在國(guó)內(nèi)被加速審批并且逐步納入醫(yī)保目錄，患者對(duì)藥物可及性的增長(zhǎng)，也為基因檢測(cè)創(chuàng)造了新的需求。

此外，隨著中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)臨床腫瘤學(xué)協(xié)作專業(yè)委員會(huì)（CSCO）每年以NGS基因檢測(cè)為主題的衛(wèi)星會(huì)占比不斷地提高（目前已達(dá)70%），醫(yī)生對(duì)腫瘤NGS檢測(cè)的認(rèn)知正在被完善。

目前，腫瘤NGS檢測(cè)的應(yīng)用方向主要分為腫瘤早期篩查、腫瘤用藥指導(dǎo)（伴隨診斷）和遺傳性腫瘤的篩查。其中，腫瘤用藥指導(dǎo)（伴隨診斷）已是目前基因檢測(cè)在腫瘤領(lǐng)域較為成熟的應(yīng)用。

科學(xué)家已經(jīng)鑒定出一組特定的腫瘤DNA變化，因此腫瘤患者不再是僅根據(jù)病理分型選擇化療藥物，而可以通過(guò)基因檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)突變位點(diǎn)，為患者制定更加有效、副作用更小的化療、靶向、免疫治療方案以及家族癌癥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)，2019年NGS在中國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到22億元人民幣，從2015年到2019年復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到51.2%，預(yù)計(jì)到2024年將保持35.5%的復(fù)合年增長(zhǎng)率。

但其市場(chǎng)潛力還遠(yuǎn)未得到釋放——根據(jù)興業(yè)證券研報(bào)，在2019年，中國(guó)僅有6.4%的晚期癌癥患者和被建議進(jìn)行癌癥基因分型檢測(cè)的癌癥患者采用NGS癌癥伴隨診斷檢測(cè)，而美國(guó)這一比例達(dá)到了23.5%。未來(lái)，隨著藥物可及性上升以及滲透率的不斷提高，中國(guó)NGS癌癥伴隨診斷市場(chǎng)可謂是前景廣闊。

去年10月，歐洲醫(yī)學(xué)腫瘤學(xué)會(huì)（ESMO）發(fā)布了首部含金量超高的轉(zhuǎn)移性癌癥患者下一代測(cè)序指南。這份指南由ESMO轉(zhuǎn)化研究和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)專家組參與，并基于ESCAT（分子靶點(diǎn)臨床可行性量表）以及有效靶向藥物的情況，進(jìn)一步評(píng)估NGS對(duì)于每種腫瘤類型的效率和臨床價(jià)值制定建議。

這也是醫(yī)學(xué)界關(guān)于下一代測(cè)序使用的第一個(gè)指南，將給臨床醫(yī)生和患者意義重大的治療指導(dǎo)。

來(lái)自張江的NGS企業(yè)

張江科學(xué)城作為上海科創(chuàng)中心建設(shè)的核心承載區(qū)，擁有伯豪生物、美吉生物、寶藤生物、凡迪生物、南方基因、其明信息、歐易生物、瀚宇生物、歐孚生物、之江生物等超過(guò)10家NGS測(cè)序企業(yè)。

01

寶藤生物：做腫瘤分子診斷領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)

精準(zhǔn)醫(yī)療的概念，是最近幾年才火起來(lái)的，但對(duì)癌癥治療領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，一點(diǎn)都不新鮮。自從十多年前靶向藥物出現(xiàn)，大家就開(kāi)始做精準(zhǔn)醫(yī)療：根據(jù)患者基因特點(diǎn)，而使用對(duì)應(yīng)的藥物和治療方式。

癌癥治療，在未來(lái)10-20年仍然會(huì)是基因測(cè)序的第一大市場(chǎng)。寶藤生物成立于2008年，擁有上海寶藤醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心、上海張江轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研發(fā)中心等十九家子公司，縱觀其發(fā)展歷程，自2011年張江轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研發(fā)中心成立，到2016年承建張江國(guó)家創(chuàng)新示范區(qū)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，再到2020年以滿分通過(guò)全國(guó)腫瘤體細(xì)胞突變高通量測(cè)序檢測(cè)生物信息學(xué)分析室間質(zhì)評(píng)，寶藤生物一路走來(lái)可謂是穩(wěn)扎穩(wěn)打。

目前，寶藤生物建立的多家聯(lián)合分子醫(yī)學(xué)中心，已形成了集臨床數(shù)據(jù)、患者基因組數(shù)據(jù)及健康管理數(shù)據(jù)于一體的醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而形成對(duì)個(gè)體化精準(zhǔn)治療、高端健康管理和新藥研發(fā)的支撐系統(tǒng)。

02

凡迪生物：專注于無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)

幾年前，唐篩高風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)媽媽們還都面臨著一個(gè)兩難的選擇：到底要不要做羊水穿刺？

不做，如果肚子里真的是唐氏寶寶可怎么辦？

做，又擔(dān)心有一定流產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。畢竟很多高齡孕婦的寶寶著實(shí)來(lái)之不易。

隨著無(wú)創(chuàng)產(chǎn)檢的推廣，這一難題基本得到了解決。只要給孕婦的外周血游離DNA進(jìn)行基因測(cè)序，就能對(duì)其中的寶寶DNA是否存在染色體數(shù)量異常進(jìn)行診斷。無(wú)創(chuàng)產(chǎn)檢準(zhǔn)確性相對(duì)較高、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)，能檢測(cè)的疾病種類也增加了。

凡迪生物作為擁有第三方獨(dú)立醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，在“三體綜合征”無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)和“單基因遺傳病”基因檢測(cè)等方面擁有多項(xiàng)核心技術(shù)。其業(yè)務(wù)覆蓋全國(guó)近30個(gè)省市，在優(yōu)生優(yōu)育領(lǐng)域基因檢測(cè)服務(wù)量排名前三，市場(chǎng)占有率達(dá)15%。此外，凡迪生物還提供腫瘤靶向藥物、腫瘤化療藥物等個(gè)體化藥物基因檢測(cè)服務(wù)。

03

南方基因：擁有全通量基因組學(xué)分析平臺(tái)的“國(guó)家隊(duì)”

擁有全通量基因組學(xué)分析、高通量生物信息學(xué)分析系統(tǒng)、中國(guó)人群基因組SNP及其單倍型數(shù)據(jù)庫(kù)的南方基因可以稱得上“大有來(lái)頭”——

南方基因由上海人類基因組研究中心（國(guó)家人類基因組南方研究中心）于2000年8月出資設(shè)立，公司位于張江生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)基地。南方基因通過(guò)整合基因組學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程技術(shù)等領(lǐng)域創(chuàng)新資源，聚焦基因組學(xué)、微生物組學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)藥等前沿技術(shù)的開(kāi)發(fā)和轉(zhuǎn)化。

同時(shí)，南方基因面向國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，重點(diǎn)開(kāi)展了人類、動(dòng)植物、微生物等基因組大規(guī)模測(cè)序和生物信息學(xué)分析，人類疾病遺傳機(jī)制和遺傳多樣性研究等基礎(chǔ)性研究以及人類重大疾病多“組學(xué)”（基因組、轉(zhuǎn)錄組、代謝組、表觀遺傳等）的轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究。

近年來(lái)，南方基因與臨床醫(yī)院和制藥企業(yè)廣泛合作，在腫瘤遺傳機(jī)制研究、重要生物標(biāo)記物篩查與鑒定、藥物研發(fā)及個(gè)體化用藥等精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行廣泛合作與深入研究，并利用“組學(xué)”技術(shù)，全面開(kāi)展基于二代測(cè)序的腫瘤精準(zhǔn)診療的研發(fā)與應(yīng)用，已成功研發(fā)形成多項(xiàng)基因檢測(cè)產(chǎn)品。

自2001年以來(lái)，單位人類基因組DNA測(cè)序成本整整降低了十萬(wàn)倍。在新冠肺炎疫情大流行中，基因測(cè)序技術(shù)極大地提高了我國(guó)疫情防控工作的效率：從第一時(shí)間公開(kāi)新冠病毒基因組序列，到疫苗研發(fā)的創(chuàng)紀(jì)錄速度，再到變異監(jiān)測(cè)和溯源等工作，高通量基因測(cè)序技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入公眾視野，其重要性不言而喻。

2021年是人類基因組計(jì)劃草圖首次發(fā)布的第20個(gè)年頭，也是基因測(cè)序技術(shù)和產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)的20年。隨著中國(guó)基因測(cè)序產(chǎn)業(yè)步入“快車(chē)道”，將會(huì)有更多的張江企業(yè)在基因測(cè)序領(lǐng)域有所建樹(shù)。

編輯：jq