转化医学网专访:深度剖析无创监测肿瘤进展国际发明专利技术

上海2021年11月23日 /美通社/ — 领星与嘉会医疗集团及《新英格兰医学杂志》官方认证的中文数字媒体《NEJM医学前沿》,共同打造医学研三位一体的医疗生态系统。领星致力于以多维度真实世界数据的洞察为驱动,打造智慧的肿瘤精准医疗及药物研发支持平台,以智慧的方式,赋能所有为抗癌而努力的人。

近日,领星生物自主研发的无创监测肿瘤进展的国际发明专利获美国专利局授权。为此,转化医学网邀请到了领星医学检验实验室总经理戴春博士、领星生物数据科学副总裁王冠、领星美国战略合作负责人Joseph Monforte博士。三位为我们详细介绍了该专利的各个方面,如面临的挑战、研发突破、临床应用,以下为访谈内容。

转化医学网:

为什么说此次领星生物获批的无创检测肿瘤进展的国际专利技术是具有重大意义的?

Joseph:肿瘤疗法的迅速发展,对于癌症患者来说是一个好消息。目前我们在临床上面临的主要挑战之一是,肿瘤专家需要决定治疗方案调整的时间节点。肿瘤学家通常采取的立场是,每种治疗方案都尽可能地延长,直到当前治疗不再对患者起作用时,再调整策略转向新的治疗方案。但是,通常只有癌症进一步发展,出现新的症状或者影像上出现实质性的变化,临床医生才知道治疗已经不起作用了,这中间出现的时间差有可能会导致患者失去最佳的治疗机会。由于癌症发展时会出现许多并发症,时间上的延误有可能会降低下一步治疗的疗效,从而使患者面临更多不确定性和风险。

通过监测ctDNA来跟踪疾病负担和微小残留病灶(MRD),为临床提供了一种新的、更灵敏的方法来跟踪患者应答。灵敏的MRD ctDNA检测有很大潜力改善患者对序贯肿瘤治疗方案的客观缓解。通过准确跟踪疾病的状态和进展,MRD ctDNA 检测向肿瘤医生提供清晰的患者应答数据,从而简化更换治疗方案的决策过程。我们相信MRD ctDNA监测的应用可以带来更好的患者应答、减少不良事件、并最终改善肿瘤患者的总生存期。

转化医学网:

您如何看待MRD在临床或科研方面的应用潜力,结合目前全球的现状,您对行业趋势有哪些展望?

Joseph:制药公司正在开发新疗法,将MRD ctDNA监测纳入到他们的临床试验中。与RECIST成像相比,使用MRD ctDNA监测作为临床终点,为患者无进展生存(PFS)提供了更准确的测量方法,并使临床试验能够更快地达到PFS终点。MRD ctDNA监测提供了患者应答的新指标,并更好地了解疾病负担如何影响患者应答。对于医疗体系来说,将MRD ctDNA整合到临床护理中,可以降低患者无效治疗的相关成本。

领星的新专利MRD ctDNA方法是使此类检测广泛应用于临床的重要一步。该方法改进了现有平台,并创建了一种经济高效的诊断工具,可以方便地供大量患者使用。该方法充分利用了低成本PCR技术,为大规模、自动化的MRD ctDNA检测创造了机会。领星力图将其MRD ctDNA检测平台引入临床护理,这会使医生和患者双双受益,能监测患者的治疗反应,对我们的医疗体系也有好处,因为它可以大幅减少无效治疗的支出。

转化医学网:

戴博您好,您认为MRD检测的关键因素有哪些?MRD临床应用上又有哪些挑战?从技术上我们应该如何突破?

戴春博士:首先,我先介绍一下MRD临床应用上的挑战。从TRACERx 研究数据可以推算出来,对于携带1㎝³大小瘤体的肿瘤患者,其每10ml血浆中大概只含有两份来源于瘤体的基因组。以早期NSCLC为例,患者血浆cfDNA中位浓度为7.69ng/ml, 10ml血浆换算下来大概含有20000个拷贝的基因组。所以,这就要求MRD检测技术必须可以稳定地检测出丰度在万分之二的ctDNA。这是我们的第一个挑战。再就是如克隆性造血等带来的突变信息干扰。血液里面其实有很多来自造血干细胞复制累积的体细胞突变,有研究显示血液里有超过50%的cfDNA来源于克隆造血,而非来自肿瘤细胞。所以要想有效的实现对MRD的高灵敏检测,就必须要从这些干扰信息中区分出哪些是来源于肿瘤的真实突变。这是我们的第二个挑战。这两个挑战也是我们在检测技术开发过程中非常关注的两个点。

然后,我再讲一下我们的专利技术在开发过程中,是怎样应对这两个挑战的。我们采用临床全外显子组测序(CWES)技术对患者肿瘤和血液对照进行基因检测,获得这个患者肿瘤基因谱的全貌;并通过我们独创的CSMT国际专利算法,可以为每一位患者构建其个体化DNA突变指纹谱,据此量身设计和定制精准监测panel。使用该监测panel定期对患者外周血(或其他体液)中的ctDNA丰度进行检测,从而评估MRD水平。配对的临床全外显子组测序(CWES)技术,它能够覆盖肿瘤基因谱的全貌,从原理上排除了克隆性的造血,以及其他非肿瘤因素导致的突变;自主研发的CSMT专利算法会在CWES检测到的肿瘤突变谱中选取干系突变进行监测,相当于富集了患者肿瘤含量最高的位点进行监测,天然地降低了检测背景;而且我们的技术是取多个突变位点,而不是单一的突变点进行监测,这样可以避免单一突变位点变化趋势不一致导致的检测结果难以解读的问题。和预先设计的固定panel检测相比,我们可以更好地避免漏检的风险,从而对疾病状态进行精准的评估,实现针对性更强、更精准的监测。领星On-Watch MRD这个产品是基于个体化MRD定制panel,这个panel很小但它极具有针对性,检测突变丰度大于万分之二的样本时,产品检测的灵敏度和特异性均能达到99.5%以上,是符合MRD临床共识期望的检出标准的。我们的MRD检测产品能够比传统方法更早地捕捉到信号,可以更早地提示复发风险,帮助患者更早地进行精准治疗。最后,为了进一步跟踪检测肿瘤进化过程中可能发生的耐药性进展,我们还预设了一些热点肿瘤基因,用于监测与药物使用相关的突变,可以实现对患者对药物耐药的动态监测,进一步帮助医生做治疗决策。

转化医学网:

王总,请您介绍一下此次领星生物授权的国际专利中关于自主研发的CSMT算法,以及此次专利发明进行过程中的研发突破、核心优势

王冠:要想区别在血液中检测到的突变是否来自于肿瘤,需要血液中检测的精准度非常高。因为主要会有两类干扰因素影响我们明确识别出血液中的突变来自于肿瘤。第一,游离的ctDNA在血液中或者空气中,很容易受到氧化或者脱氨的作用而导致突变,这个是没有办法避免的;第二,会有一些血源性的细胞的突变,类似于常见的TP53突变,这类突变同时也是肿瘤中的常见突变。

为了避免这两类现象,我们会通过全外显子组测序的肿瘤组织和血液对照,利用一些内部的数据库区分哪些是在肿瘤中的特异性突变,哪些是血源性突变我们把肿瘤的所有特异性突变分为三种类型,第一种是干系突变,即肿瘤克隆性突变,这些干系突变对于在血液中的ctDNA监测是非常有用的第二种是亚克隆突变第三种是肿瘤耐药突变。

CSMT算法的优化之处在于克隆百分比的精准定量。我们用一个连锁的方式来平衡计算整个肿瘤的染色体改变和杂合性缺失,之后给肿瘤中的每一个突变位点做克隆度的百分比计算,如果百分之百的就是干系突变。对于亚克隆突变和肿瘤耐药突变,我们会以5%以内克隆的精确度来进行精准地定量。

有了这些克隆百分比之后,领星实验室会优先从干系突变中挑选出20-30个突变位点,设计一个定制的PCR panel 同时,用组织和血液样本对这个panel进行验证,得到的一个高精度和验证过的个体化MRD检测试剂盒,后续用于持续检测此患者的血液ctDNA,监测肿瘤进展。

基于积累的四五百例真实世界患者数据(RWD),我们针对不同的应用分别开发出不同的算法和软件包,有肿瘤克隆丰度算法、MRD检测算法、药物疗效评价算法、肿瘤耐药克隆进化算法。

转化医学网:

NGS在肿瘤精准诊疗领域的应用已经相对成熟,肿瘤MRD检测的应用才刚刚开始,此次领星无创监测肿瘤进展的国际专利授权将会对领星未来的产品规划、发展布局产生哪些积极影响?

戴春博士:NGS在肿瘤精准检测领域的应用已经相对成熟,在这个行业,大家都想找到突破点。液态活检其实是一种很好的工具,不仅无创、可以减少肿瘤异质性影响还可以对各种状态的患者进行检测。ctDNA早筛是液态活检的一个应用方向,在中国,大部分癌症患者确诊时在中晚期,肿瘤早筛有望提高早期患者占比,更早实现治疗,从而提高患者五年生存率。不过我们觉得ctDNA早筛的效果和后续治疗相结合还需要一定的时间,比如说ctDNA先于影像学筛查出肿瘤突变,对于这种状态的患者如何做干预,如何治疗,目前还不是很明确。我们领星的产品规划把重心放在ctDNA MRD的监测。现在,肿瘤MRD监测的应用才刚刚开始,领星的数据表明通过领星ctDNA监测技术监测肿瘤患者的疾病进展、耐药,预测肿瘤的复发,跟患者的实际的疾病的变化情况一致率是非常高的,再加上现在国外,像Natera开展的一系列的临床研究的数据证明,ctDNA MRD是非常好的监测工具,它可以准确有效地预测微小残留病灶,判断肿瘤的复发,预测特定治疗的疗效。在这个专利技术的基础上,我们着重在开发MRD产品的临床应用,包括开展临床研究来进一步验证和优化 MRD个体化监测在中国肿瘤患者临床治疗中的应用。

结语:

非常感谢三位接受转化医学网的专访,期待领星无创检测肿瘤进展的方法可以早日广泛应用于临床,也期待领星未来在肿瘤精准医疗领域的更多精彩创新。

专家介绍

戴春

领星医学检验实验室总经理

西北大学学士,复旦大学博士;2008-2009年,在全球著名癌症研究机构——美国MD安德森肿瘤中心完成了联合博士培养项目

王冠

领星生物数据科学副总裁

上海师范大学获理学学士,中国科学院生物信息学硕士;曾在上海市肿瘤研究所和复旦大学附属中山医院肝癌研究所从事肿瘤基因组的临床科研工作,在多家国际知名SCI期刊发表三十余篇科研论文

Joseph Monforte

领星美国战略合作负责人

拥有超过20年的美国基因组技术和生物制药领域的企业及商务管理经验,其中包括15年在多家公司任首席科学官(CSO)

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