重磅!美国研发出全新多种癌症早筛方法,准确率达88.7%

林志佳

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· 8月8日

只需抽血进行DNA检测分析,已可检测50多种肿瘤类型。

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重磅!美国研发出全新多种癌症早筛方法,准确率达88.7%

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(图片来源:Unsplash)

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当老龄化加快、医疗资源不足、癌症新发死亡病例逐年增长因素下,新型科学技术正推动全球基因测序行业市场实现跨越式发展。

钛媒体8月6日消息,近日,由美国GRAIL公司资助,克利夫兰诊所 (Cleveland Clinic)医疗科研团队共同发表的一项观察性临床研究结果显示:利用其研发的无细胞DNA (cfDNA) 测序、基于机器学习技术的多癌早期检测(MCED)方法,在4077名参与者中,准确监测到50多种肿瘤类型的癌症信号,并且特异性达到99.5%,预测癌症的准确率达88.7%。该检测方法还能高精度地预测癌症在体内的位置,具有很高的特异性和准确性。

据悉,这一重要研究成果日前已登在癌症研究领域期刊《肿瘤学年鉴》 (Annals of Oncology)上。

本论文的第一作者、美国克利夫兰诊所Glickman泌尿和肾脏研究所负责人Eric Klein博士表示,该研究数据结果表明,如果与现有的筛查测试方案一起使用,MCED多癌检测方案可能会对癌症筛查方式,以及最终对公共健康产生深远的影响。

招募北美1.5万人参与,预测癌症的准确率达88.7%

事实上,癌症是全球第二大死因。根据世卫组织的统计,每年癌症可导致约1千万人死亡。全球大约六分之一的死亡由癌症造成的。

就新发病例而言,2020年,排名前六的癌症类型依次为乳腺癌(226万例),肺癌(221万例),结肠和直肠癌(193万例),前列腺癌(141万例),皮肤癌(非黑色素瘤)(120万例)以及胃癌(109万例)。在美国50-79 岁人群中,癌症发病率高达42%。

虽然目前全球科研人员正开发更有效的治疗癌症的方法,但如果有的话,大多数都是延长几个月的生存期。目前可以降低患癌症发病率、死亡率的手段,更多是通过早期筛查方法来增加治疗成功的可能性。此前钛媒体App曾报道“中国癌症早筛第一股”诺辉健康研发的“常卫清”,就是肠癌早筛类型的产品。(详见钛媒体App前文:《中国癌症早筛第一股,合规是其最大护城河》

本次研究成果的资助者为GRAIL,这是一家美国生物技术和制药公司,成立于2015年,最初是在加利福尼亚州旧金山市的一家初创公司,旨在为没有症状的人开发早期癌症筛查测试。目前在美国,仅凭医生处方该公司就可以为患者提供癌症早期检测,包括乳腺癌、宫颈癌、前列腺癌、肺癌和肠癌等。而克利夫兰诊所则是世界最著名医疗机构之一,也是美国提供专业医疗和最新治疗方案的著名非营利性机构之一,其医学中心始建于1921年。

根据论文所述,美国科研人员研发出了一种多癌早期检测 (MCED) 的新方法,从每位患者身上抽取血液样本并分析其DNA,即利用肿瘤流入人体血液中的无细胞 DNA (cfDNA) 或其他循环分析物(例如蛋白质),通过用于检测控制基因表达的“甲基化”DNA的基因组测序手段,将血液检测结合机器学习(人工智能)等先进技术,来最终检测多种类型的癌症信号,寻找是否存在癌症的异常甲基化变化,以及预测癌症在体内的位置。相关结果可在样品到达实验室后的十个工作日内出来。

从2016年8月到2019年2月,这项前瞻性、病例对照、观察性研究招募了来自北美142个地点的15254名参与者,年龄均为20岁及以上。然后,该研究分为3个预先指定的子研究,其中包括一个发现队列、一个使用机器学习方案的验证队列,以及临床验证队列。

本论文体现的是第三个子研究部分:总共有5309名参与者加入,最后纳入分析的人数仅为4077名。其中,2823名是已被诊断患有癌症,1254名为未患癌症的人。患者的平均年龄为60.6岁,大多数为女性 (55.4%) 和白人 (81.2%)。在确诊为癌症的患者中,大多数为癌症阶段I期或II期(54.9%)。

研究结果显示,通过该技术,在4077名中检测到了来自50多种不同类型癌症的癌症信号,占比达到40.7%。并且,MCED测试证明,癌症信号检测的特异性为99.5%(95% CI,99.0%-99.8%),这意味着该测试仅在0.5%的情况下会错误地检测到癌症(假阳性)的机会。
研究结果(来源:论文)

研究结果(来源:论文)

此外,通过该技术方案,四个癌症阶段(I、II、III、IV)中,有51.5%的参与者可以正确识别出癌症何时存在(敏感性或真阳性率)。并且,检测的灵敏度随着疾病分期而增强:I期疾病的敏感性为16.8%(95% CI,14.5%-19.5%),II期为40.4%(95% CI,36.8%-44.1%),III期为77.0%(95% CI,73.4%-80.3%),IV期为90.1%(95% CI,87.5%-92.2%)。

所谓特异性就是指,该指标在诊断某疾病时,不误诊(假阳性)的机会有多大(小),而敏感性就是指其在诊断疾病的时候不漏诊(假阴性)的机会有多大(小),

总的来说,该方法预测癌症信号来源的真实阳性准确率为88.7% (95% CI,87.0%-90.2%)。

科研人员在论文中还指出,在对12种预定型癌症患者的队列分析中,MCED检测显示癌症信号检测灵敏度为40.7% (95% CI,38.7%-42.9%) ,这些癌症患者约占美国每年癌症死亡人数的66%。具体来说,这个队列包括肛门癌、食道癌、肺癌、胰腺癌、膀胱癌、头颈癌、胃癌、卵巢癌、肝胆管癌、结直肠癌以及淋巴瘤和多发性骨髓瘤的患者,血液癌症(如淋巴瘤和骨髓瘤)的总体敏感性为55.1%。
论文作者Eric Klein博士

本论文作者Eric Klein博士

Eric Klein表示,这一癌症早期筛查方法是行之有效的,可以通过血液检测到是否患癌症,更有效地检测到这些癌症类型,因为癌症有可能是致命的。

“这些数据补充了越来越多的技术经验,从而支持该方法成为新一代早期检测常见癌症的工具。而且,仅需要简单抽血就可筛查,简单易用的方法可为医疗设施不足的社区提供一种选择。我对该技术未来在公共卫生方面的潜在影响感到兴奋。”

癌症早筛撬动百亿市场,黄金赛道风口已近

实际上,癌症早筛这一黄金赛道风口已近,背后的全球基因测序行业正高速发展。

根据行业研究机构Markets and Markets发布的报告显示,2019年,全球二代测序(NGS)的市场价值为78亿美元,预计2025年会达到244亿美元,年复合增长率为20.9%。其中,据燃石医学估计,中国NGS癌症伴随诊断市场预计将从2019年的3亿美元,增加到2030年的45亿美元。

早在2019年,国家“健康中国行动”癌症防治实施方案正式公布,明确至2022与2030年,中国癌症总体5年生存率应不低于43.3%与46.6%。以灵敏度、特异性、PPV、NPV 等指标评价早筛产品临床价值,通过卫生经济学评判早筛产品社会效益,高性能的早筛产品配合患者依存性提高,这一赛道在政策鼓励下大有可为。

目前癌症早筛主要思路分为泛癌种和特定癌种,分别针对健康人群普筛和高危人群筛查,前者如Grail、燃石医学,后者比如贝瑞基因、鹍远基因、Exact Sciences等。其中,泛癌种早筛比单癌种早筛适应人群更广,但是价格高,同时验证人群规模更大,未来商业模式也会分为临床途径和消费者路径。

目前来看,单癌商业化开启,泛癌尚在验证。参考Exact Sciences与Grail,前者结直肠癌筛查产品Cologuard  2020年实现销售收入8.2亿美元,为全球最成功商业化的癌症早筛赛道企业。而Grail背靠illumina,靶向甲基化检测及多组学、算法模型技术突出,临床试验矩阵全面、严谨,但商业化依然有待验证。

国家癌症中心癌症早诊早治办公室主任陈万青曾表示,把癌症筛查的重心放在高危人群,能够更好地提高筛查效率。但从筛查项目的情况看,老百姓对一些癌种筛查的接受程度不是太高,比如,结直肠癌筛查的接受率只有20%。

陈万青强调,癌症早期筛查十分重要。“人们‘谈癌色变’,一个主要的原因就是大多数癌症患者就医时已是中晚期,错过了最佳治疗时机。”

(本文首发钛媒体App,作者|林志佳)

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