一管血筛查多种癌症,已经成为癌症早筛参与者们的共识。
在燃石医学等国内公司陆续拉开泛癌种项目研发大幕后,几乎是毫无预兆地,诺辉健康也启动了泛癌种早筛的大队列研究。“用一管血实现多个高发癌症的早筛早诊,是全球研究者攻坚的‘珠穆朗玛峰’。”朱叶青表示,在技术平台的性能完成内部验证后,诺辉健康也迅速加入这个战队。
11月1日,北京大学医学部与诺辉健康举行中国泛癌种早筛早诊队列PANDA研究项目(Pan-cancerEarlyDetectioninChina,PANDA)正式启动。在此基础上,诺辉健康与北京大学医学部的联合实验室也同时揭牌。“我们把布局泛癌种产品作为长期战略的一部分。”朱叶青在仪式现场指出,PANDA计划将历时6年完成,诺辉健康将为此投入超过2亿元的研发费用,研究将纳入5万名受试者。
据了解,这项研究从发病率和死亡率最高的10大癌症中筛选出肺癌、乳腺癌、肠癌、胃癌、肝癌等20多个癌种构建算法模型,而超5万名受试者将分为4个阶段纳入。具体而言,首期算法模型建立阶段(PANDA-1)回顾性,入组7,人;模型优化定型阶段(PANDA-2)回顾性,入组5,人;模型独立验证阶段(PANDA-3)前瞻性,入组1.75万人;真实世界队列研究阶段(PANDA-4),入组2万人。
在肿瘤早筛这个赛道上,从来不乏有勇有谋的探路者,那么诺辉健康的半途入局,会赢下泛癌种早筛这个挑战、让一管血筛查多种癌症成为一种广泛的实践吗?
“皇冠上的宝石”
动脉网在数月前的一篇文章中便分析到,泛癌种早筛已经成为肿瘤早筛企业的兵家必争之地。
比如,燃石医学在年启动了国内首个前瞻性、多中心泛癌种早筛临床研究项目PREDICT,计划入组1.4万人。而一向高举高打的诺辉健康,入局不算早,但却给出了十分清晰的路线图。
泛癌种早筛产品开发火热的原因,一方面,是由于泛癌种早筛的确是一项真实需求。有数据显示,约1/3的人一生中会患癌,如果生存超过80岁,这一比例更提高到1/2。防癌与抗癌,早已是生活中绕不开的话题。但临床上,大多数癌症在中早期,甚至中晚期都没有特异性的身体表现,人们谈癌色变所惧怕的,正是一确诊即晚期的心理和生理的折磨。而对于大多数中早期癌症,目前并没有灵敏度足够高的临床筛查工具。如果有一种检测,可以高特异性、高灵敏度地一次性筛查出早期患癌的可能性,并将患癌部位定位缩小到1~2个,大概没有人会真的拒绝。
另一方面,泛癌种早筛技术正不断进化到可以在应用场景中大规模落地的水平。前瞻性临床数据显示,算法模型预估可以将癌症死亡人数降低39%,并潜在可以进一步降低癌症发生率。这在一定程度上得益于DNA甲基化技术在早诊早筛中的开发和应用。
但总体而言,泛癌种早筛仍然没能找到突破技术瓶颈的解决方案。以Grail在年6月公布的CCGA-3数据为例,在累计纳入受试者达15万人、花费超过4亿美元后,Grail的泛癌种产品Galleri整体敏感性仅51.5%,组织溯源性88.7%。如果根据临床分期逐阶段来看,I期患者检测敏感性仅为17%,II期是40%,显然不具备大规模商业化应用的条件,而这却几乎已经是现有的在研产品所能取得的最好数据。
究其原因,泛癌种早筛产品开发的技术难度其实非常大,这让它成了肿瘤早筛领域名副其实的皇冠上明珠。这是因为,泛癌种早筛需要同时准确做出细胞性质和组织来源两项判断,但所能利用的生物学信号却比其他类型的检测更加微弱。
众所周知,身体患癌的信号来自于肿瘤细胞。具体而言,人体的1个肿瘤细胞包含1个重量约为6pg的DNA分子,和不超过1万个拷贝的RNA分子,它们累计重量约20pg,及大约万个蛋白质分子。这些就是全部可能被检测到的癌症信号。在早期癌症中,肿瘤细胞数量少,癌症信号也十分微弱。以肺癌为例,早期肺癌患者体内肿瘤直径约1cm大小,包含细胞总数约为10亿个。如果抽取15ml外周血来做检测,其中包含的肿瘤细胞信号仅1.7拷贝左右的基因组数据,检测难度极大。
现阶段,血浆游离蛋白、基因序列突变,基因组拷贝数变化(CNV)、DNA甲基化和DNA片段化等生物标志物被广泛用于与肿瘤诊疗相关的研究。不过,它们或者信号丰度较低,或者信号维度较少,难以实现肿瘤信号捕捉和组织溯源两大功能。
实际上,由于如果仅基于现有的生物标志物,无论如何优化模型设计,泛癌种早筛的准确性进一步提升的难度始终极大。与大多数成熟企业聚焦在对现有生物标志物的整合不同,开发新的生物标志物、构建多组学算法模型,正成为泛癌种早筛新入局者创新的关键趋势。
自主研发的多组学模型
从PANDA研究项目公开的信息看,诺辉健康的泛癌种早筛产品选择了一个非常精巧的生物标志物,即游离RNA(cfRNA)。
这是一种容易被忽略的生物标志物,但它的信号丰度和信号维度都相对较高,是非常重要的肿瘤信号来源。在传统的认知中,RNA片段被认为是不稳定的,从而在临床端的应用和开发进展也相对缓慢。但新冠疫苗的实践证实,在适当的保存环境中,RNA片段的稳定性很高。
研究表明,在1cm3大小的早期肿瘤组织中,只有不到10%的肿瘤细胞在不同阶段的凋亡过程当中。大部分凋亡细胞会被身体里的巨噬细胞吞噬,不会释放出DNA。其中更小一部分肿瘤细胞没有被吞噬而被动释放出DNA,形成少量的游离DNA。与此相反,正常存活的每一个肿瘤细胞都会分泌大量RNA,尤其是非编码小RNA分子,它们会游离在血液中。
在传统的中心法则指引下,人们主要