深度好文|NGS基因测序技术未来的出路在哪里？

生命在癌症面前渺小而脆弱，现代医学 200 年，对癌症诊疗更优方案的探索仍在路上。值得欣慰的是，随着精准医学的出现，人们对各类癌症的了解更加深入，更多的诊疗方法不断涌现，如今，癌症患者的生存时间相较于 20 年前已有了明显的延长，生活质量也大大改善，早期患者的治愈率甚至可以达到 90%以上。

精准医学通过寻找和利用分子特征为癌症诊疗提供全新解决方案，通过对人类基因组、人类表观组、转录组、蛋白组、共生微生物组等多组学信息进行整合分析，阐明特定的分子与某种癌症存在的因果关系，寻找发生癌症背后起决定性的生物学原因，加速临床对癌症发展过程的全面认知，探索新的治疗靶点，最终实现肿瘤预测、预防和个体化医疗。

破译癌症基因测序技术成为生命科学之匙

如果说 19 世纪是属于蒸汽机的时代，20 世纪是属于汽车和计算机的时代，那么 21 世纪必然是属于生命科学的时代。自 DNA 双螺旋结构解析开始，人们在惊叹生命密码神奇之际，开始在探究健康与疾病基因组复杂性与差异性上注入巨大精力。

新一代基因组技术（NGS）使临床医生和生物医学研究人员能够大幅增加从大规模研究群体中收集的基因组数据量，当结合新的信息学方法将多种数据与基因组数据进行集成后，医学界就能够更好地理解并探索各种疾病的遗传基础。癌症对人类健康有着极强的破坏力，大部分患者被确诊为癌症的时候已经处于癌症发展的中晚期，高额的治疗费用和较低的生存率令社会和家庭不堪负重。之所以造成这样的原因是很多癌症在早期没有明显的症状，普通健康体检也缺少对人体分子层面的分析。从根本上来说，肿瘤是基因组变异导致的疾病，当原本的基因表达系统紊乱，可导致基因发生调控错误使某些基因出现异常，变异的细胞生长进入不受控制的状态，从而迅速形成肿瘤。

自 DNA 双螺旋链被解析后，生物学界与临床在探究健康与疾病的基因组的复杂性与差异性上做出了巨大的努力，人类基因组计划的启动让人们强烈意识到需要更强大的数 据 分 析 能 力 才 能 回 答 一 系 列 生 物 学 问 题 ， 但 迫于 当 时 基 因 测 序 通 量 的 限 制 和高昂成本导致生物学界对基因组学的深入分析卡在了瓶颈阶段。直到 2005 年，第一台高通量测序仪的上市初步解决了这个问题。随后的十几年内，人类基因组测序成本迅速下降至1000 美元以内，基因检测技术开始广泛应用于临床实践，包括无创产前检测、肿瘤全周期检测、药物基因组学检测等。

在生命科学技术不断攀岩的同时，我国政府层面愈发深刻认识到 NGS 技术对精准诊疗的重要性，先后提出多项科研和基因科技转化医学政策，以满足肿瘤患者对个体化诊疗方案的需求。

2019 年 9 月，国家卫健委等 10 部门，联合制定《健康中国行动——癌症防治实施方案(2019—2022 年)》[1]，明确加快推进癌症的早期筛查和早诊早治，扩大癌症筛查和早诊早治的覆盖范围，引导高危人群定期接受防癌体检，提高癌症生存率。

新型抗肿瘤药物临床应用指导原则（2021 年版）[2]指出，对于明确作用靶点的药物，须遵循靶点检测后方可使用。检测所用的仪器设备、诊断试剂和检测方法应当经过国家药品监督管理部门批准，特别是经过伴随诊断验证的方法。不得在未做相关检查的情况下盲目用药。

从经济层面来看，肿瘤疾病的防治与诊疗事关国民发展，癌症一旦在中晚期时才发现将带来高额的治疗费用和较低的生存率，给家庭和社会造成巨大负担，也成为当前社会民生重大“痛点”。而基因测序技术的出现，通过使用定制化 panel /固定化Panel一次评估多个样本，为患者筛选出有效的治疗方案，节省无效治疗的时间和费用， 提高患者服药的依从性，降低不良反应的发生率，保证了药物安全性和疗效。

基因检测技术对肿瘤全周期诊疗方案的制定有着至关重要的意义：

① 精准用药方面

NGS穷尽技术的极限寻找对患者可能有用的信息，发现难以通过其他方法识别的基因突变，患者在临床医生的指导下通过权威的检测获得有效的用药方案，知晓靶向药物是否对自己产生疗效，节省无效治疗的时间。

②复发监控方面

基于 NGS 技术的 ctDNA 液体活检方法可较影像学提早发现肿瘤的复发和转移，从微小病灶查找出带有肿瘤特异性的低频病变，对患者进行及时干预和治疗。2019 年国家卫健委发布《关于实施健康中国行动的意见》中提出了2030 年总体癌症 5 年生存率不低于 46.6%的目标[3]。从这一角度上讲，复发监控手段的应用对于我国实现 2030 年目标尤为重要。

③早诊早筛方面

NGS 技术将肿瘤疾病防治关口前移 5-10 年，对尚未出现明显异常症状的目标人群进行早期癌症和癌前病变的筛查，助力癌症精准防控。

NGS 技术助力肿瘤患者个体化精准用药

世界卫生组织 Globocan2020 的数据显示，2020 年全球癌症发病例数大约为 1930 万，死亡大约 1000 万；其中，中国癌症发病人数为 456.9 万，约占全球癌症发病的 23.68%，而癌症死亡人数为 300.3 万，约占全球癌症死亡人数的 30.15%；中国癌症发病人数在全球处于首位，相当于每分钟有 8.7 人“中招”[4]。癌症发病率不断增长背后的原因很复杂，它 既反映了人口的老龄化，也反映了癌症主要危险因素的流行和分布的变化。

目前我国患癌群体出现两极化：一方面，癌症随着年龄增长发病率逐渐升高，我国第一批和第二批生育高峰人群开始步入癌症的高发年龄，四十岁以上高风险人群患癌几率直线上升；另一方面，国家癌症中心披露数据表示，癌症正呈年轻化趋势，对于年轻人来说，一旦患癌就意味着在未来人生的黄金阶段，与之作伴的将是手术、化疗、放疗和数不尽的服药。

众所周知，靶向治疗和免疫治两大新型抗肿瘤疗法，已多次指导临床诊疗方案的实践，也是目前多癌种的主流治疗方案[5]。靶向与免疫治疗要向精准发展，判断药物与患者的匹配度是无法绕过的前提条件。NGS 检测能从分子层面帮助医生评价患者是否适合某种治疗药物，同时，也是评估患者使用药物效果的重要一环。

对靶向药物而言，NGS 技术决定了用药对象应该严格限定在靶点阳性的患者，例如吉非替尼、厄洛替尼只适用于发生 EGFR 突变的患者；克唑替尼、色瑞替尼、阿来替尼要求患者存在 ALK 突变。这种对应关系早已形成共识并由指南明文规定[5]。

对免疫药物而言，NGS 检测同样能够提供很多生物学信息，以未携带肺癌驱动基因或者没有适合靶向药物的非小细胞肺癌为例，NGS 检测可以给患者提供免疫治疗的生物标志物信息，如微卫星不稳定（MSI）、肿瘤突变负荷（Tumormutational burden，TMB），同时还可以提供与疫治疗疗效相关的基因变异，正向基因中比较熟知的如 POLE、TP53、KRAS 基因等，负向基因中较为熟知的如 MDM2、MDM4、EGFR、ALK、PTEN 等 ，存在负向基因的患者应慎重选择免疫治疗。

2021 年 2 月《JAMA Oncology》杂志发表一篇由美国密歇根大学罗杰尔癌症中心发起的大型前瞻性肿瘤学测序研究——Mi-ONCOSEQ，该研究入组分析了 2011 年 5 月－2018年 2 月期间参加密歇根肿瘤学测序计划（Mi-ONCOSEQ）的 1,015 名晚期或转移性癌症患者数据（MET1000 队列）[6]。所有患者均接受了新鲜肿瘤组织活检和血液对照样本的采集，并对 DNA（WES 和 1,700 基因靶向 panel）和 RNA（肿瘤转录组）进行了测序。

研究表明：①在 80.5%的患者中发现了潜在的可操作的基因组变异；②在接受测序指导治疗的 132 名患者中，37.1%的患者取得了临床获益，得到了 6 个月或更长时间的生存期；19.7%的患者获得了超级应答（定义为将他们的疾病控制至少一年）；③对于原发灶不明癌患者，在近一半（50.9%）的病例中，NGS 解决了组织溯源问题，为医生提供更好的线索，了解哪些标准疗法和靶向疗法可能会有所帮助；④在 15.8%的癌症患者中发现了潜在的可遗传胚系致病变异（增加患癌风险），其中 4.8%与靶向治疗相关。这项研究证明了基于NGS 的肿瘤伴随诊断实际临床价值，提高了患者生存时间，让肿瘤患者的治疗费用得到控制，避免因耽误病情导致的高额开销。

从政策供给端来看，NMPA 加快针对靶向疗法和免疫疗法的审批流程。据国家药监局药品审评中心（CDE）数据统计，2020 年 CDE 共接受申请注册 9768 项，其中 60%为抗肿瘤药申报，2020 年批准的 777 项抗肿瘤药物临床试验申请项目覆盖了 150 个靶点。截至2021 年 12 月 27 日，已经有 24 款创新药物（不包含疫苗和中药）在 2021 年获批上市，创下近 3 年来新高。2020 年获批创新药有 14 款，2019 年则为 16 款。

在国内肿瘤创新药审批热情高涨的另一边，医保强势谈判的“定音锤”一举落下。2021 年12 月，国家医保局送给亿万人民的年末健康大礼——新版国家医保药品目录在历经 6 个月调整后将 74 种新药纳入医保，降价幅度再创历史新高。其中，肿瘤用药达 18 种，新增肿瘤用药平均降幅达到 64.88%，覆盖肺癌、淋巴瘤、乳腺癌、肝癌、胃癌、骨髓瘤等多个癌种[7]。

在药品集采、纳入医保以及新药审批速度加快等因素综合作用下国内靶向药市场的需求更加活跃，拥有成熟靶点的靶向药物渗透率逐渐升高。与此同时，为实现药物的安全应用，需要在给患者用药前进行癌症基因分型，催生了大量相关位点伴随诊断检测的需求，由此极大地促进了 NGS 测序技术发展。

监测肿瘤复发，NGS 技术为患者术后探灯

肿瘤复发是患者生命不可承受之重。复发本质上是因为患者接受标准治疗之后，病灶位置仍然存在微小病灶残留（MRD）。MRD 在被重新激活后，最终导致了患者的肿瘤复发。目前，MRD 无法被传统的影像学检测方法直接观测到，只能通过其释放的信号来发现其存在。监测肿瘤复发的有效发现方法，就是通过基于 NGS 技术的 ctDNA 液体活检发现的癌来源分子异常进行 MRD 监测。MRD 释放出的 ctDNA 无法避免地会携有肿瘤特异性的低频突变，通过 NGS 测序可以较准确地从血浆 cfDNA 中找到哪些是来自于 MRD 的 ctDNA，再根据ctDNA 的含量判断 MRD 的存在情况。在临床对 MDR 复发监测需求持续增长的同时，国内的指导原则和临床共识已经开始快速跟进。科研领域，关于实体瘤的临床共识已经在肺癌领域率先突破。监管层面上，CDE 则已经开始就血液瘤的相关应用拟定指导原则。

2021 年 1 月 21 日

结肠癌 NCCN 2021.V2 版指南出炉

2021 年 1 月 21 日，结肠癌 NCCN 2021.V2 版指南出炉，在“可切除结肠癌辅助化疗”的讨论部分新增了“ctDNA”，指出：一些检测方法已被开发出来，希望能够提供预后和预测信息，以帮助决定 II 期和 III 期结肠癌患者的辅助治疗。此外，术后 ctDNA 也被认为是 I-III 期结肠癌复发风险升高的标志物。ctDNA 可以作为 ESCC 患者术后 MRD的可靠生物标志物[8]。

2021 年 3 月

我国首个《肺癌 MRD 的检测和临床应用共识》

2021 年 3 月，第 18 届中国肺癌高峰论坛发布了我国首个《肺癌 MRD 的检测和临床应用共识》提到：早期非小细胞肺癌患者根治性切除术后，MRD 阳性提示复发风险高，需进行密切随访管理。建议每 3~6 个月进行一次 MRD 监测；建议基于 MRD 开展可手术非小细胞肺癌的围手术期临床试验，尽可能提供围手术期精准治疗方案；建议分别探索 MRD 在驱动基因阳性和驱动基因阴性两种类型患者中的作用。

局部晚期非小细胞肺癌根治性化放疗后完全缓解患者，建议检测 MRD，有助于判断预后和制定进一步的治疗策略；建议开展基于 MRD 的放化疗后巩固治疗的临床试验，尽可能提供精准的巩固治疗方案；晚期非小细胞肺癌系统治疗后完全缓解患者，建议检测 MRD，有助于判断预后和制定进一步的治疗策略；建议在完全缓解患者中开展基于 MRD 的治疗策略研究，尽可能延长完全缓解持续时间，使患者能最大获益[9]。

肿瘤复发监测对临床患者生存率起到决定性作用，要防止复发就要利用药物持续地抑制肿瘤生长或对癌细胞进行有效的阻击，MRD 监测可以指导复发风险分层和辅助治疗策略，尽量延长患者完全缓解持续的时间，使患者能最大化获益。

除此之外，相关指南和政策的出台催活了基因测序技术广泛走向多学科的临床应用，为 NGS 技术的基础科研及临床应用作出权威背书，临床医生通过 NGS 测序结果判读，外加整合病患的其他生命体征信息，为走到命运路口的癌症患者提供新的诊疗理念和技术，让他们接下来的“抗癌之路”不再只有一个方向，为无数患者和家庭带去了生的希望。

社会癌症负担加重，肿瘤早筛改变生命轨迹

早期发现是癌症能否治愈的关键。国内外的经验已经证明，采取早期预防、早期筛查、早期治疗等防治措施，多数癌症在早期肿瘤细胞未扩散时如能及时被发现并治疗，可极大提高患者生存率，对于降低癌症的发病和死亡也具有显著效果。以美国为例，乳腺癌、宫颈癌等癌种的广泛筛查、早诊早筛观念的深入普及有效提高了早期癌症的诊断、治疗，早期、极早期

癌症患者比例显著高于中晚期[10]。

目前，现有癌症筛查技术均存在一定缺陷，2018 年国家卫健委发布《关于印发原发性肺癌等 18 个肿瘤诊疗规范（2018 年版）的通知》中明确了常见癌症推荐筛查手段，其中 12 种癌症的筛查依赖于 CT、X 光等影像放射检查以及消化内镜内窥镜检查[11]，这类的筛查方案都需要专业的职业医生和护理人员执行完成，并且存在患者依从性差的缺陷，属于资源和劳动密集型手段。其他检测方法依赖于对蛋白标志物的检测，存在特异性和敏感性低的劣势。

液体活检是时下备受瞩目的肿瘤早筛创新技术。在身体出现具体症状之前，甚至是在影像检验出微小病灶之前，血液中就会存在突变、CNV、甲基化、miRNA 等多种肿瘤标志物，通过 NGS 手段检测血液中的肿瘤相关标志物的含量，就可发现影像无法识别出的早期肿瘤，及早发现肿瘤并进行干预，可降低肿瘤发病率和死亡率。根据弗若斯特沙利文披露数据，2003 年至 2013 年，中国的癌症整体五年生存率为 40.5%，而美国则为 67.1%，相差 26.6%的背后都是一个个鲜活的生命和完整的家庭。相较于国内来说，美国生存率较高的主要原因是其具有成熟的癌症预防机制、公众对癌症防治的意识较高，政府为癌症筛查及早期检测提供了较大的支持，因此才有了肿瘤早期筛查渗透率较高的数据。

众所周知，我国的医疗服务体系以公立医疗为主体，医疗机构和国家医保供给端难以承担14 亿国民全部的医疗需求，所以，这两年国家也在大力提倡“疾病防控＞诊疗”的健康理念，鼓励肿瘤早期筛查的惠民政策相继出台。

《“健康中国 2030”规划 纲要》要求，到 2030 年，我国人均预期寿命要达到 79 岁，全民总体癌症 5 年生存率提高 15%[12]

《中国癌症防治三年行动计划》提出扩大癌症筛查和早诊早治覆盖面

2019 年政府报告中指出，要实施癌症防治行动，推进预防筛查、早诊早治和科研攻[13]

结语

得益于基因技术和智能医疗科技的进步，精准医学迅速发展，从靶向治疗到免疫治疗的个体化医疗，精准医学正在为临床诊疗方案的选择开启新的时代，未来或成为攻克癌症等重大疾病的关键所在。

当下我国已将精准医疗上升为国家发展战略，基因测序行业有望成为未来大健康行业的新风口。

参考文献：

[1] 国卫疾控发〔2019〕57 号， 关于印发健康中国行动——癌症防治实施方案（2019—2022 年）的通知[S].2019-09-23

[2] 国卫办医函〔2021〕612 号，国家卫生健康委办公厅关于印发新型抗肿瘤药物临床应用指导原则（2021 年版）的通知[S]. 2021-12-27

[3] 国发〔2019〕13 号，国务院关于实施健康中国行动的意见[S].2019-7-15[4] Hyuna Sung PhD,Jacques Ferlay MSc, ME,Rebecca L. Siegel MPH,MathieuLaversanne MSc,Isabelle Soerjomataram MD, MSc, PhD,Ahmedin Jemal DMV,PhD,Freddie Bray BSc, MSc, PhD.Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185Countries[J].ACS JOURNALS,04 February

2021:Pages 209-249.doi.org/10.3322/caac.21660

[5] 国卫办医函〔2021〕612 号,国家卫生健康委办公厅关于印发新型抗肿瘤药物临床应用指导原则（2021 年版）的通知[S]. 2021-12-27

[6] Erin F. Cobain, MD1; Yi-Mi Wu, PhD2,3; Pankaj Vats, PhD2; et al.Assessment of Clinical Benefit of Integrative Genomic Profiling in Advanced SolidTumors[J].JAMA Oncol. 2021;7(4):525-533. doi:10.1001/jamaoncol.2020.7987

[7] 彭韵佳、赵久龙.74 种新药进医保 谈判成功率再创新高——解读 2021 年新版国家医保药品目录[N].新华社.北京 12 月 3 日电

[8] PMID: 33724754.Colon Cancer, Version 2.2021, NCCN Clinical PracticeGuidelines in Oncology[S]2021 Mar 2;19(3):329-359.DOI: 10.6004/jnccn.2021.0012

[9] 第 18 届中国肺癌高峰论坛，《肺癌 MRD 的检测和临床应用共识》[S]，中国广州，2021年 3 月 6 日

[10] 东吴证券.肿瘤早筛行业深度报告[R]. 2021 年 04 月 11 日.[11] 国卫办医函〔2018〕1125 号.《关于印发原发性肺癌等 18 个肿瘤诊疗规范（2018 年版）的通知》[S].2018 年 12 月 13 日

[12] 中共中央国务院印发《“健康中国 2030”规划纲要》[S].2016 年 10 月 25 日

[13] 国卫疾控发〔2019〕57 号，卫生健康委 发展改革委 教育部 科技部 财政部生态环境部 医保局 中医药局 药监局 国务院扶贫办关于印发健康中国行动——癌症防治实施方案（2019-2022 年）的通知[S].2019 年 9 月 20 日

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