基因检测，特别是肿瘤基因检测发展如何？

007

来源：知乎
pcr、测序和NGS在医疗辅助作用，对肿瘤预后和用药指导作用的基因检测未来发展如何？

原文地址：https://www.zhihu.com/question/354276207

清风寡欲

汇总一下基于血浆cfDNA样本的NGS伴随诊断产品，国内还未有相关产品获批，只能看一下老美的了。
已获批的三个Panel总体信息见下表：




下面主要从5个方面来详细介绍这三个Panel：

• 获批用途
  
• 覆盖基因
  
• 配对解读
  
• 检出限LoD（Limit of Detection）
  
• 空白限LoB（Limit of Blank）
  

1. 首先最重要的获批用途：
Guardant360 CDx是FDA批准的第一个基于血液cfDNA的NGS Panel，覆盖了74个基因，FDA批准其伴随诊断的靶点和药物见下图：肺癌的4个+乳腺癌的1个靶向药  




接着是FoundationOne Liquid CDx，覆盖了324个基因：FDA批准了其对肺癌的5个，乳腺癌1个，卵巢癌1个，前列腺癌2个共9个靶向药的伴随诊断用途。




最后是安捷伦的Agilent Resolution ctDx FIRST：虽然覆盖了109个基因，但是只获批了针对KRAS G12C的靶向药阿达格拉西布（Adagrasib）伴随诊断。   



三个Panel获批伴随诊断的靶向药数目和种类还是有很大差异的，比如：

• FoundationOne Liquid CDx获批了跨4个癌种多达9个靶向药的伴随诊断用途，Guardant 360 CDX则是2个癌种的5个靶向药，Agilent Resolution ctDx FIRST只有NSCLC的一个靶向药；
  
• 同样针对乳腺癌，FoundationOne Liquid CDX获批的是针对基因PIK3CA突变的阿培利司（Alpelisib），Guardant 360 CDX获批的是针对基因ESR1突变的艾拉司群（Elacestrant）；
  
• 同样针对KRAS G12C位点，Guardant 360 CDX获批的是靶向药索托拉西布(Sotorasib)的伴随诊断，而Agilent Resolution ctDx FIRST获批的是阿达格拉西布（Adagrasib）的伴随诊断；
  

差异蛮多，就不一一列举了，大家根据上面的三个表对号入座。
当然，也不是说没有获批的Panel就检测不准确，只是获批的伴随诊断Panel用途都对相应的靶点和靶向药做了临床实验，有实实在在的证据，并得到了FDA的认可。
后续的医保报销应该也是需要这个证，医保是最关键的，这应该也是国内和老美的最大差别吧，国内NMPA批准的NGS伴随诊断产品大都未纳入医保，对于没证的产品虽有优势，但销量很难飙升。
除了上述伴随诊断的用途，Guardant 360 CDX和FoundationOne Liquid CDX都可用于所覆盖基因泛实体瘤患者的突变图谱分析，而Agilent Resolution ctDx FIRST虽然覆盖基因也不少，但只被批准用于NSCLC患者EGFR基因的突变分析。原文如下：
Guardant 360 CDx：




FoundationOne Liquid CDx：




Agilent Resolution ctDx FIRST：




另外除了常规的基因突变/融合/拷贝数，Guardant360 CDx还可以检测bMSI，FoundationOne Liquid CDx可同时检测bMSI和bTMB，只是这两个指标所指导的伴随诊断用途都还未获批。
2. 覆盖基因




虽说Guardant 360 CDx一共覆盖了74个基因，但是FDA批准只能报出其中55个基因的突变，2个基因的拷贝数，4个基因的融合：   




其他基因：相对FDA批准的范围，增加了19个基因的突变，16个基因的拷贝数和2个基因的融合，增加的这些基因大概明着只能说“For Research Only”。




FoundationOne Liquid CDx的覆盖基因前面已经介绍过（5个已获批NGS大Panel解析）。   
Agilent Resolution ctDx FIRST所做的注册验证和FDA批准的用途太少，只做了KRAS G12C和EGFR基因突变的验证，也获批只能检测这两个基因，FDA的批件中都没有给出这109个基因的列表。
3. 配对解读
众所周知，肿瘤体细胞突变检测一般需要去除胚系Germline位点，并且血浆cfDNA样本容易受到克隆性造血突变的影响，两者都需要配对分析WBC的样本进行去除，但因为获批的伴随诊断用途都是明确的肿瘤热点突变，无需关心胚系突变和克隆性造血突变，因此三个Panel都未有进行配对分析。
在产品FDA批件内容中也都对此进行了说明：
Guardant360 CDx：




FoundationOne Liquid CDX和Agilent Resolution ctDx FIRST：




三个Panel都不能准确辨别体细胞突变和胚系突变（Guardant 360 CDX可报出BRAC1，BRCA2，ATM和CDK12四个基因的致病性胚系位点）。
虽然这样说，但实际根据众多人群频率数据库还是可以鉴别大部分Germline位点的，毕竟FoundationOne Liquid CDx还可以检测bTMB，去除不干净胚系位点的话，bTMB很难准确。   
对克隆性造血突变也有描述：不过克隆性造血突变只会对bTMB有所影响，不影响获批的伴随诊断用途。




4. 检出限LoD
Guardant360 CDx各位点的LoD：




FoundationOne Liquid CDX各位点的LoD：




Agilent Resolution ctDx FIRST各位点的LoD：   




Guardant360 CDx同时给出了5ng和30ng DNA投入量时的LoD，30ng投入量时LoD最低可达0.002，而5ng DNA投入量时LoD最低只能达到0.01，这就是为什么血浆cfDNA样本检测对血液量有要求，如果血液少，DNA投入量少的话漏检的几率会很大。
具体DNA提取量可参考：正常人10ml血液一般能提取到20-50ng cfDNA，癌症患者cfDNA提取量更多一些，Guardant360 CDx和Agilent Resolution ctDx FIRST都要求最低血液量在5ml以上，FoundationOne Liquid CDx则要求抽取两管血（8.5ml管）。
另外两个Panel的LoD大概都达到0.005左右的水平。
目标测序深度，三个Panel的FDA批件中都未有展示，推测都在5000x以上。
5.空白限LoB
所谓LoB就是全阴性健康人中的检出状况，目标是相关位点都未检出。
Guardant 360 CDx的LoB状况：   




FoundationOne Liquid CDX的LoB状况：




Agilent Resolution ctDx FIRST的LoB状况：




三个Panel阴性样本的假阳性率都很低。  
除了以上5个方面，还有一点：

血浆cfDNA样本目标位点检出全阴性怎么办？
三个Panel的FDA批件中都有阐明该点，如果能收集到组织样本的话，FDA建议使用已获批的组织检测产品进行进一步检测：




最后，
国内第一个基于血浆cfDNA样本的NGS伴随诊断产品啥时候能获批？


此文三个产品的内容都来自于FDA批件，相当于国内NMPA审评中心公开的已获批产品的审评报告。
批件中有Panel的详细介绍，各种验证结果，比如LoD，LoB，与其它已获批产品的一致性对比，精密度，稳定性，干扰实验等等（与NMPA公开的审评报告内容整体是比较一致的），每个文件都长达几十页，还是值得一读的。
资料已经打包好了，关注“玩转ATGC”公众后台发送“cfDNA”获取即可。

病理医师

基因检测是通过开颅手术或穿刺活检获得肿瘤组织标本，并对其中DNA分子信息进行检测的技术。做昂贵的基因检测到底有哪些意义呢？诊断上，明确病理分型，指导进一步治疗方案。用药上，分析是否有相关靶点突变，有助于定制最优的靶向治疗方案。评价治疗敏感性，如MGMT甲基化阳性，提示肿瘤对化疗敏感、效果较好。判断预后，更准确地评估患者预后生存期与复发风险。排查遗传性疾病，判断肿瘤是否有遗传风险，可让家人尽早采取针对性预防措施如果想要通过基因检测结果，获得进一步精准有效的治疗方案，可以通过INC向国际教授Patrick Y. Wen、Karen D. Wright等世界级专家咨询诊疗意见

虎威将军

英国在基因组学技术开发及应用方面一直争为人先（如：ukbiobank；PRS；新生儿筛查；测序技术等）。

2020年，英政府甚至发布了十年的基因组学医疗保健国家战略，要“创建世界上最先进的基因组医疗保健系统”。为了实现这一雄心壮志，英国内的主要基因组学、医疗机构NHS 也与 Genomics England紧密合作，在十万人基因组计划的成功基础上，也在全民医疗体系内推广WGS的服务，计划到2024年实现50万人的全基因组测序和分析。参见文末附图。
WGS用于疑似罕见病的患者的诊断，英国十万人基因组计划已经表明其可以对25% 的患者或其家人的临床决策产生直接影响（对于智力残疾、视力或听力障碍的患者可达到40% 到 55% ）。具体可参见：NEJM发表首个WGS直接用于罕见病检测成果:英国十万人基因组计划Pilot
除了罕见病，这项计划的试点研究也表明， WGS可以为儿童癌症患者提供更准确的诊断和预后，并提出更有针对性的治疗方案，提示了其可行性及临床效用。目前，英国NHS已经推出针对所有癌症患儿的 WGS检测服务，作为标准护理的一部分。而小儿实体瘤肿瘤只是肿瘤WGS检测的一个类别，英国的国家基因组检测目录中推荐使用WGS检测的还包括成人血液肿瘤、肉瘤、神经肿瘤这三大类，以及高级别浆液性卵巢癌、三阴性乳腺癌、其他标准检测和治疗都无效的实体瘤等。




这些NHS医保覆盖的常规WGS测序、分析及解读都是通过Genomics England这家卫生部下属的机构来实施的。然而Genomics England并没有局限于此，推出了肿瘤2.0计划，并计划建设世界上最大的癌症研究平台。




到底什么是肿瘤2.0？为什么说是世界上最大的癌症平台？
在现有的肿瘤临床实践中，病理和放疗资料通常是诊断和治疗决策的关注点，虽然基因组信息为个性化医疗提供了基础保障，但在常规流程中，这些还是彼此隔绝的数据孤岛。虽然我们收集大量数据及开发应用AI的能力在过去几年陡增，但影像数据和基因数据并没有有效整合继续引领医疗的革命。肿瘤2.0计划首先关注数据的扩展，关注多模态数据，以及数字病理学和基因组数据的结合，为癌症研究创建独特的多组学资源。
在十万人基因组计划中有16000 多名的癌症患者，除了其全基因组数据，还提供了约30万份病理学图像和相关的病理学信息。Genomics England 和英国国家病理学成像合作组织 (NPIC)合作，在可能的情况下，将每个肿瘤的整个病理病例都数字化，包括与测序组织、背景组织和任何可用的免疫组织化学载玻片相关的索引肿瘤样本。




为了控制图像采集的变化，整个数据集将在NPIC 中央扫描设施的单个扫描平台上进行扫描。而病理报告将从原始的自由文本格式整理为结构化的计算机可读格式，并使用 SNOMED-CT 和 ICD-10 代码进行编码，生成相关病理元数据。最终，高分辨率全幻灯片图像将与结构化病理学报告、体细胞和胚系全基因组序列数据、放射学数据和纵向历史临床数据一起在Genomics England的受控研究环境/平台中提供。
生物学有自己的语言，为了方便搜索（想想图像数据并不好进行搜索），在今年三月，Genomics England与美国的Insitro公司达成了合作，使用Insitro 的机器学习工具来更好地解读和分组组织病理学图像，提供一致的结构。最终的效果是，研究人员能够搜索多模态数据，识别数据库中的相似患者，不仅基于表型文字特征，还能基于嵌入数据集中的复杂图像特征。




30万张的病理学图像将产生约 300 TB 的数据，所有这些成像数据都与 Genomics England 的基因组学数据相结合，其目前包括 60 PB 的数据，涵盖 15万个基因组和所有相关的临床数据点，这些将组成其癌症研究平台。Genomics England 在其声明中指出其将癌症基因组图谱 ( TCGA )作为其新平台的模型。美国国家癌症研究所主办的 TCGA 提供了对 11000 名患者数据的访问。而Genomics England 的资源将包括大约 16000 名癌症患者的数据，再加上数十万张数字化的病理学和放射学图像，Genomics England希望搭建一个更多样化、更易于访问并包含更多多模态和多组学的数据集，建立全球的科学影响力。
除了多模态数据，癌症2.0计划还包括长读长测序在肿瘤中的应用。




应用天然长读长测序将更好地读取 DNA 重排事件，识别更多的结构变异，减少短读测序所带来的错误和不确定性，同时在序列异常基础上识别表观修饰如甲基化的异常，关联致病信息，更快地产生临床结果。Genomics England 与 NHS 合作正在探索和评估牛津纳米孔长读长测序的潜力，构建高质量的长读长和甲基化数据集，目标是未来在NHS的临床环境中应用长读长测序技术，增加癌症诊断的机会。




毫无疑问，这些新理念、新技术的应用将能提供有关癌症可能如何发展、其表现如何以及哪些治疗方案最有效的更多线索。事实上，利用Genomics England提供的WGS数据，研究人员已经发现了癌症 DNA 中隐藏的新模式，即所谓的“突变特征”，并据此构建了计算工具，帮助识别癌症患者的新旧突变特征。随着更多类似特征评分的构建，在WGS数据的基础上，可以实现更加全面的分子及影像特征评估，通过不同特征参数的提示，真正实现了个性化，更有效地为癌症管理提供参考信息。




所以，全基因组用于儿童癌症及特定成人癌症诊断、影像+基因等多模态数据整合分析、长读长测序（SV+甲基化）提升诊断率、个性化全景profiling等，英国的癌症2.0在不同角度为我们提示了未来癌症基因组学发展的前景及趋势。


附图：英国基因组学发展简史




声明：以上只代表个人的观点，本人与文中所提及的公司无任何利益往来，如有不当或不准确的地方，欢迎留言或私信指正。文中图片来自于公开资料。

感恩由您

感谢邀请，楼主你好。

我是百瑞生物技术部。
基因检测的未来必然是大势所趋。为什么呢？

首先，目前市面上的基因检测比较的混杂。
笔者建议大家选择较权威的，口碑好的，可以出具临床基因检测报告的机构来进行检测。
至于网络上所说的唾液试剂盒等等检测方法均是不可靠的，希望大家谨慎。
回归正题：基因检测，特别是肿瘤检测未来如何？
这里您应该想说的是，基因检测和肿瘤筛查吧。
肿瘤筛查是目前在肿瘤治疗术后多数人会采用的检测方法去查看自己的身体恢复状况以及后续的治疗应该如何的进行，也是临床医生比较推荐的检测方法。
而基因检测，这里包括了：全基因组检测，以及全外显子基因检测。
前者和后者的方法和方式目的均有所不同。
大概的检测目的主要是主要应用在先天性遗传病上，尤其是在新生儿上，多数有条件的家庭会对小孩做一些基因检测，来防止预防或者zd对症z治疗一些先天的疾病。
所以基因检测，他是实际上是给了先天患病或由于先天的隐性致病基因可能导致后天发病的新生儿们再一次新生命的检测方法。
他让父母们提早发现，防患于未然，让更多的小孩后天可能会患病的家庭提早的准备治疗，让新生儿的健康状态更公平，让秩序更稳定。基因检测的出现是一种造福人类的现象。
而肿瘤基因检测即肿瘤检测肿瘤筛查则是让更多的癌症患者有了再生的权利，因为要知道随着工业社会的发展，空气水质的下降，越来越多的癌变产生了，癌症变得高发了，医疗水平也是在同步的迅速发展，是一种积极正向的过程，与此同时我们更加注重对环境的重视与优化。
故必然是大势所趋，人心所向。
希望我的分享可以帮助到您，欢迎关注我们如有任何问题可以随时私信咨询。

谢谢。

乔帮主

越来越好，肿瘤基因检测在用药指导、早诊早筛领域这几年发展非常迅速，特别是随着科技的进步，以及越多越多靶向药的上市，肿瘤基因检测今后会像血常规一样普遍。