老炮们聊一聊第二代测序（NGS）的趋势和动态

Hello，大家好哇，我是刘博，今天我和大家聊一聊第二代测序（NGS）的一些情况。

第一个NGS系统在2013年才被FDA批准用于临床。因此，该细分市场是相当新的，尽管认证的临床实验室在NGS平台上作为测试服务进行的LDT存在一个重要产业。目前临床测序的IVD市场主要包括向参考和专业遗传学实验室销售NGS系统，包括仪器、文库制备和测序试剂，以及其他耗材。

目前，临床实验室主要使用的NGS技术是Illumina和Thermo的Ion Torrent系统。Ion Torrent个人基因组仪（PGM）是2011年由生命科技公司（现在是Thermo Fisher的一部分）推出的。更受欢迎的用于诊断的Illumina台式机是Mi Seq（2011年推出）、MiniSeq（2016年推出）和iSeq 100（2017年推出）。Ion Torrent利用乳剂PCR，使用原生dNTP化学，在DNA聚合酶的碱基结合过程中释放氢离子，并使用改良的硅芯片检测pH值的变化。另一方面，Illumina技术以现有的Solexa合成测序（SBS）化学为基础，使用非常小的流动细胞，减少了成像时间，而且测序过程很快。

在COVID-19大流行期间，聚合酶链式反应（PCR）技术一直处于诊断的前沿，而测序技术则一直处于了解导至该疾病的SARS-Co V-2病毒的最前沿。在许多地区，必须对一定比例的样本进行测序。

NGS越来越多地用于临床异质性遗传性疾病，导至报告的致病基因数量增加。尽管大多数人类遗传性疾病涉及一些基因的变异，但少数基因经常相互作用，导至病理表型的重叠。对于异质性和复杂的疾病来说，NGS是一种强大的方法，例如在心肌病中，大量的基因参与了大量的表型谱；NGS可以以一种经济有效的方式同时测试大量的基因。其他技术，如微阵列，可以作为替代方法，或者在某些情况下更适合评估特定的患者；例如，对于神经系统疾病。如何为临床病例选择合适的NGS检测策略，是一个重要问题。

目前使用NGS的两种选择是靶向基因小组和全外显子组测序（WES）。靶向测序的一个重要限制是只测试选定的一些基因的僵化。由于遗传学领域发展迅速，可能会发现与临床表型相关的新基因，但由于重新设计和重新验证基因组的相关工作，要将其纳入基因组将是一个挑战。然而，它也提供了一个明显的优势，即减少偶然发现的数量和/或意义不明的变体数量。另一方面，WES可以测试更多的基因，即使完全覆盖所有编码外显子是不可行的。它在罕见疾病的情况下特别有优势，因为它可以识别出负责任的基因。

Illumina和Thermo都一直在与制药公司合作开发CDx检测。2017年，Illumina获得FDA批准，在MiSeqDx上运行Praxis Extended RAS Panel测试，这是与安进公司合作开发的CDx测试，分析KRAS和NRAS基因的56个变体，测试转移性结直肠癌患者是否会从安进公司的Vectibix（panitumumab ）中受益。2021年4月，Illumina和Kartos Therapeutics宣布合作，基于Illumina的综合基因组分析测定TruSight Oncology 500（TSO 500）的内容，共同开发TP53辅助诊断（CDx）。2021年1月，Illumina和Myriad Genetics同意为国际市场创建基于试剂盒的myChoice肿瘤学辅助诊断（CDx）测试；在全球范围内开发和商业化试剂盒，用于评估同源重组缺陷（HRD）以及其他专有生物标志物；使用TruSight Oncology内容和myChoice组合。

2021年3月，Illumina和Intennountain Precision Genomics同意创建一个全面的种系基因测试和体细胞肿瘤产品，将Myriad的遗传性癌症和辅助诊断测试与Intermountain Precision Genomics的实验室服务相结合，利用由Illumina的TruSight Oncology 500（TSO 500）NGS测试驱动的TheraMap测试。

Thermo也一直积极关注CDx市场的机会。Thermo Fisher的OncomineDx目标测试获得了FDA的批准。这种基于NGS的多重CDx测试可同时评估患者肿瘤样本中与非小细胞肺癌（NSCLC）靶向治疗相关的生物标志物。该检验是首个基于NGS的NSCLC IVD，是与辉瑞公司和诺华公司合作开发的。所包括的三个基因的结果能够识别符合Tafinlar和Mekinist、XALKORI或IRESSA联合疗法的患者。该测试小组目前涵盖了46个癌症驱动基因变体的评估。该公司正在通过与更多的制药公司合作来扩大该测试的临床效用。

2021年2月，QIAGEN和Inovio制药公司宣布延长合作关系，签订新的主合作协议，开发基于NGS的液体活检辅助诊断产品，以补充Inovio的疗法；用于Illumina NextSeq 550 Dx。

一般来说，CDx是临床NGS细分市场的一个主要焦点。从2014年到2018年，有26个重要的CDx产品被FDA批准。在此期间，Roche公司基于其FoundationOneCDx和Ventana ALK（D5F3）CDx检测，获得了最多的产品批准。安Agilent Technologies, Inc.主要通过其Dako系列CDx产品，在过去四年中登记了第二多的产品上市数量。

在2014年至2018年的26个CDx批准中，有9个是用于NSCLC。考虑到全球肺癌发病率不断增长，估计2018年将超过220万，可以预计未来对肺癌诊断和药物的需求将上升。这些测试的报销情况也看起来更好。2018年4月，医疗保险和医疗补助服务中心已经宣布，基于NGS的CDx将被覆盖到晚期癌症的受益人身上。这两个因素，加上全球CDx市场上专注于NGS的主要合作，预计将推动基于NGS的癌症诊断市场的发展。

CDx领域的参与者数量一直在增加。在美国，CLIA允许制造商跳过FDA的批准程序，通过证明新的CDx产品的有效性与已经获得FDA批准的CDx产品相似。这个过程使一些制造商能够将其产品商业化。然而，目前美国食品药品管理局正在采取一些措施来遏制这种情况，这将导至整个市场的参与者数量因价格压力而减少。其他市场的监管机构，如EMA（欧洲）、CFDA（中国）和MHL W & PMA（日本），也一直在使其监管程序与FDA保持一致，以统一CDx的整体监管程序。在欧洲，有CE认证的临床测序试剂盒的可用性更高。在中国市场，所有临床测序服务都必须使用CFDA批准的测序试剂盒和系统。

表2 | 市场上的部分临床NGS平台

来源：Kalorama Information

实现更大的临床测序市场将取决于多种因素，包括临床测序产品监管审查的标准化；临床测序系统的微型化或小型化；以及减少动手时间和自动分析的技术改进，以减少用户出错的风险。新的测序测试还需要成功地证明其临床效用，以证明报销的合理性，即在与特定疗法结合时改善患者的结果，或预测患者的结果，让患者考虑多种护理策略。将NOS适应于即时检验环境还很遥远，需要证明与其他现有即时检验平台相比，NOS的效用明显提高。

BGI的同源重组缺陷检测试剂盒（组合探针-锚点合成测序法）获得了CE认证。该试剂盒旨在基于高通量测序对基因组同源重组缺陷（HRD）进行定性检测。HRD的早期检测可以预测PARP抑制剂对卵巢癌和乳腺癌患者的疗效。

2021年8月，Illumina收购了GRAIL和GRAIL的Galleri血液测试，在有症状之前检测各种类型的癌症。这次收购将加速基于NGS的早期多种癌症检测测试的采用。

此外，2022年6月，BGI的地中海贫血基因检测试剂盒获得了CE认证，该试剂盒基于组合探针-锚点合成测序方法。这是一种检测地中海贫血症和乙型地中海贫血症突变的第二代测序技术。