肿瘤基因检测

肿瘤作为一种复杂的多基因慢性疾病，对其全生命周期进行科学而精准的干预和管理可有助于预防肿瘤发生或降低临床分期，控制病情发展，延长患者的总生存。而贯穿肿瘤全生命周期管理的重要手段就是肿瘤分子检测，根据检出的生物标志物的类型（DNA、RNA、表观、蛋白、代谢物等）、组合及用途（早筛、诊断、伴随诊断、预后监测等），了解疾病的发生、异质性、进展和预后等关键信息，从而做出有效的干预和治疗。

在肿瘤诊疗过程中，目前常见的检测流程是先在常规体检中进行肿瘤标志物检测，当提示患癌风险时，进一步进行肿瘤影像学检测，确定病灶位置、发展进程等。再对穿刺或外科手术获取的肿瘤组织进行组织检，制定后续治疗方案。在治疗阶段之后，患者通过定期的肿瘤标志物和肿瘤影像学检测保持复发关注。肿瘤基因检测可以切入到肿瘤诊疗的各个环节中。从检测目标上，肿瘤基因检测既可以直接检测肿瘤组织，又可以通过液体活检检测血液中的肿瘤内容物。灵活的检测方法选择让肿瘤基因检测可以应对大多数患者的需求。

FISH、PCR、NGS 和 DNA 甲基化通过组织或液体活检获得肿瘤内容物，再从肿瘤内容物中提炼肿瘤遗传信息，那么下一步就是如何对这些肿瘤遗传信息进行分析。目前常见的分析方法包括 FISH 杂交、PCR、测序技术和 DNA 甲基化。

FISH 杂交是一种利用荧光探针的分子杂交技术。通过将检测特异性靶点的FISH探针与肿瘤DNA 混合孵育，经过变性-退火-复性，使 FISH 探针与其识别的特定序列的 DNA 结合。再通过信号放大，使探针结合位置获得可以检测的荧光。目前的 FISH 探针已经可以通过多种荧光通道进行多基因位点同时检测，因此广泛的应用于芯片技术当中。

PCR 技术在上世纪 80 年代由 K.B.Mullis 提出，并于1993 年获诺贝尔化学奖。PCR 中文译为聚合酶链式反应，是一种快速扩增特定基因片段的生物学技术。其原理是通过多个变性-退火-延伸的循环，将目标 DNA片段以指数速度进行复制。目前在基因检测中常用的 PCR 技术是 Real-time PCR 技术，即实时荧光定量（半定量）PCR 技术。

测序技术在进入本世纪以来得到了极大地发展。NGS，即二代测序技术，目前已经基本完成普及。三代测序也呼之欲出。现在的二代测序技术只需要 1000 美元就可以完成个人基因组的测序，Illumina 最新的测序仪更是有望将单个基因组测序成本继续压缩至 100 美元上下。个人基因组测序使得人们可以从根本上了解自己的自然属性，对于科研水平和疾病诊疗水平的提升均有着极大地推动作用。

在细胞中，DNA 甲基化水平和组蛋白乙酰化水平控制着基因的表达或沉默。在肿瘤细胞破裂后释放到血浆中的 ctDNA一般没有缠绕在组蛋白上，但是其甲基化情况却可以被很好的保留下来。DNA 甲基化会引起基因沉默。通过研究肿瘤遗传物质中的 DNA 甲基化情况，可以对肿瘤细胞中的基因表达情况作出清晰的判断，进而为肿瘤治疗进程提供帮助。

在肿瘤基因检测中，不仅检测方式有差异，检测的肿瘤内容物也多种多样。组织活检的检测目标主要是通过外科手术或穿刺获取的肿瘤组织。而液体活检方面的可检测目标包括 CTC、ctDNA、EVs（主要是外泌体）、cfRNA、miRNA 等，种类繁多，方法各异。目前应用于肿瘤基因检测行业的肿瘤内容物主要是 CTC和 ctDNA。

ctDNA是游离在外周血中肿瘤细胞的DNA碎片，通过检测和收集这些碎片的信息，可在肿瘤还未生长到可被观测到的程度时，更早检测到肿瘤的发生。该技术目前研发成熟度较高 ，应用范围最广，主要用于监测人体内肿瘤疾病演化情况。CTC是肿瘤组织释放到血液中的活细胞，能提供更完整的肿瘤细胞基因组信息，但检测技术的灵敏度和特异性还有待突破性进展。外泌体则可提供更多RNA、蛋白质方面信息，也待进一步研究。

将肿瘤诊疗的整个过程拆开，我们可以大致将其划分为四个阶段：预防、早筛/诊断、治疗、预后复发。肿瘤基因检测在四个不同的阶段中都已经在扮演着相应的角色。与传统方法关注的基础病理不同，肿瘤基因检测对于病程管理的帮助更加具有针对性，并且可以深入到传统方法无法触及的发病机理层面。

目前，肿瘤早筛的主要技术路线有5类：

1、放射影像学：适用肺癌和乳腺癌等，存在设备依赖、通量瓶颈和辐射暴露风险。

2、内窥镜：适用食管癌、胃癌和结直肠癌等消化道肿瘤，存在医生操作要求高，依从度低等问题。

3、血清蛋白学：适用肝癌和前列腺癌等，但灵敏度和特异性均不高。

4、细胞学诊断：适用宫颈癌等，存在癌种较局限的问题。

5、液体活检：适用癌种较广，具有无侵入性、取样和检测便利、高灵敏度和特异性、高依从度等优势。

其中，普遍被认为最有潜力和适用性的是液体活检。一般而言，液体活检的肿瘤来源生物标志物主要包括：循环肿瘤细胞（CTC）、细胞游离DNA（cfDNA）、循环肿瘤DNA（ctDNA），外泌体（Exosome）、胞外RNA（exRNA）、循环蛋白和代谢产物等。

优势和局限性：经典肿瘤诊断技术包括组织活检、影像学检测等。这些检测技术对早期、无法观测到的肿瘤没有识别力。同时手术活检、穿刺活检等组织活检方式，为侵入式操作，其对病人体质要求较高，一些病人甚至无法做手术活检。而研究表明，在影像检验显示出明显的肿瘤发病迹象前，早期患者血液中可能已经出现CTC和ctDNA。

因此与经典肿瘤诊断技术相比，肿瘤液体活检一方面可更早期地检测到肿瘤的存在。另一方面，其只需抽取患者少量血液或者提取体液、分泌物等，减少了患者取样痛苦，支持多次取样，更便于动态监测患者病情。但该类技术也存在局限性，其检测精准度受限于肿瘤类型和肿瘤发生的部位。也就是说，并不是所有类型的肿瘤都能通过液体活检准确检测到，其检测方法仍需逐步完善。

肿瘤早筛的应用场景将涵盖医疗机构院内检测，第三方医学检验所收样检测服务，直接触达高危人群做健康管理，以及面向普通消费者开展居家便捷检测。现阶段，肿瘤早筛产品尚处于商业化早期，未来，随着社会整体的健康管理水平的提升及医疗保险体系的完善，国家医保和商业保险公司有望为更多有需求的人群提供支付支撑，这将进一步扩大市场空间。

在未来随着行业进步和市场需求的变化，肿瘤基因检测行业的重心会逐步上移，从治疗端向早筛和预防方 向推进。根据目前为止的报道，已经有大量的公司将早筛产品的研发提上了日程。在更早的发展阶段拦截癌症，是治愈癌症的最佳途径。早筛产品面临的挑战和机遇很可能在接下来的几年中成为肿瘤基因检测行业关注的主要问题。在肿瘤发病率不断上升的大环境下，治疗端有能力长期保持其现有的热度。靶向药物的发展会将治疗阶段对于肿瘤基因检测的需求不断的推向新的高度。 这样的重心变化是医疗健康行业发展的必然趋势。精准医疗的发展，使得更多急性病变成慢性病，慢性病变得可治愈。在治疗和术后阶段的技术变革愈发缓慢，使得行业需要将重心不断前移来保持自身市场规模的增长。