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肠癌早筛行业的逐鹿时刻,DNA甲基化正当时!

2024-01-08 17:47:49来源:基因谷
在古罗马智慧里,有一位门神名叫雅努斯。他天生着两副脸孔,后面的朝向过去,前面的朝向未来,而他本身则象征着从过去走向未来的过渡与变革。

当下,中国肠癌早筛行业正处于穿越“雅努斯之门”的重要时刻:一方面,传统的筛查策略已无法满足公众日益增长的健康需求,新兴筛查技术迎来巨大市场机遇;另一方面,在此临界点上不断涌现的创新技术产品,也加剧了肠癌早筛市场的竞争与淘汰。这是一个充满希望与痛楚的时刻,如何在同质化严重的产品中脱颖而出,无疑需要供需双方进行更全面、更深刻的思考。
 

一、传统的肠癌筛查难以满足高效与精准筛查的需求

近年来,随着我国社会老龄化的进展和居民健康意识的提升,肠癌早筛已逐渐成为医疗消费市场的刚需。同时,我国政府在《国务院关于实施健康中国行动的意见》《健康中国2030”规划纲要》、《“十三五”卫生与健康规划》、《中国防治慢性病中长期规划2017-2025年》等重大国家政策文件中也反复强调,癌症防控,重在预防,要通过早期筛查将恶性肿瘤阻断在早期阶段。在需求扩大、政策鼓励的背景下,结直肠癌筛查的市场空间空前广阔。与此同时,虽然国内公众的健康意识增强,但接受肠镜检查的依从性仍然很差。传统的筛查方式如便隐血检测,因其灵敏度和特异性均存在不足,漏检率和假阳性高,导致部分便隐血检测阳性患者对结果存疑,不愿意去做肠镜。国内很多基于便隐血检测的肠癌筛查项目均面临大众参与率低与肠镜的依从性低的问题

 

二、新兴筛查技术“百花齐放”

面对历史性的市场机遇,新兴的肠癌检测产品层出不穷,其中许多已经获得NMPA批准。这些产品所使用的技术路线主要包括粪便DNA甲基化检测、血液Septin9甲基化检测及粪便miRNA检测等。相比其他技术路线,粪便DNA甲基化检测产品的检测性能更为优异、样本易获取更适合受检者居家自采样、样本采集及运输要求不高,更易实现,是真实世界中的结直肠癌筛查的有效方案。

1、基于血液的肠癌筛查技术因性能缺陷未得到指南认可

外周血Septin9甲基化检测是通过检测血液中循环肿瘤DNA Septin9基因上的甲基化异常信号的原理对受检者的肠癌风险进行评估。但与粪便DNA甲基化检测不同的是,该技术路线使用的生物样本为血液,检测的目标是血浆游离DNA的异常甲基化信号。外周血Septin9甲基化检测的优势在于在医疗机构内采血的便利性。但其灵敏度和特异性均存在不足,分别仅为72.2%和80.8%,与FIT相比并无优势1,尤其是对早期癌症和癌前病变的检出灵敏度性能极差,对腺瘤的检测灵敏度仅为23.3%2。此外,基于血液的检测缺乏组织器官特异性,其结果也可能受到年龄、糖尿病、动脉硬化和关节炎等因素的影响,导致无法准确检测出病患3。由于上述性能的严重缺陷,美国预防服务工作组(USPSTF)在2017年发布的大肠癌筛查指南中将血液 Septin9甲基化正式剔除4,美国医疗保险和医疗补助服务中心(CMS)也不再对相应的筛查产品进行覆盖5。此外,行业专家指出“血液Septin9基因甲基化检测在临床应用中存在将血液采集的便利性置于患者安全和医疗保健价值之上的风险”6。

 

2、基于粪便的肠癌检测技术展现出巨大的应用价值

粪便DNA甲基化检测基于肿瘤发生发展过程中通常会伴随细胞DNA甲基化异常的原理,通过检测粪便中肠道脱落细胞DNA的甲基化水平,提示受检者的肠道肿瘤风险。相较于便隐血检测,粪便DNA甲基化检测具有更高的灵敏性和特异性。大规模的人群肠癌检测中,用粪便DNA甲基化检测作为初筛手段,可以准确有效富集高风险人群,可以节约宝贵的后续肠镜检查的医疗资源。同时,由于甲基化作为调控基因表达的关键因素,其异常往往发生在癌症早期,并随着肿瘤发展逐渐累积,因此DNA甲基化检测可发现早期癌症及癌前病变。近年来,国内外权威指南及专家共识已明确将粪便DNA甲基化检测纳入无症状适龄人群结直肠肿瘤的早期筛查推荐势7-10。日前发布的《中国结直肠癌诊疗规范(2023 版)》,较2020版更是新增了对于粪便DNA检测的阐述,指出粪便DNA检测可进一步提高结直肠癌大便初筛效益。

粪便RNA检测是近年新兴的非侵入性结直肠癌筛查技术,通过检测粪便样本中肿瘤来源的mRNA或miRNA,能够高度敏感地筛查出结直肠癌和晚期腺瘤。相比于粪便中的脱落细胞DNA,通过转录而来的RNA分子可能提供指数级放大的肿瘤信号11。尤其是在癌前病变或早癌阶段,RNA检测或许能够带来更高的灵敏度。这条技术路线是近年的研究热点之一,国内外亦有不少公司正在跟进,上市了相关的检测产品。但不可否认,DNA检测对比RNA检测仍有较大优势:1)相比RNA(特别是 mRNA),DNA分子性质更加稳定,易于样本较长时间常温保存运输;2)DNA检测技术更加简单,成本更低,平台更可及;3)DNA能够携带特定遗传或表观遗传变异信息,或许能带来更高的检测特异性势12。因此相比于DNA检测,粪便RNA检测应用于肠癌筛查可能距离真正大规模应用仍有较大距离。

 

三、粪便DNA甲基化检测产品的竞争与选择

当前,国内已有多款基于粪便DNA甲基化检测的技术路线的肠癌检测产品获得国家药品监督管理局的批准,康立明生物、诺辉健康、华大基因等众多厂商均有类似产品布局。如何在这些产品中作出合适的选择,也成为检测机构和受检者所要面对的一个问题。虽然这些产品所采用的技术路线基本一致,但在靶标选择、产品性能及真实世界数据验证等维度仍存在一定差异,或可成为用户选择的重要依据

1、靶标数量带来的性能差异与对敏感性/特异性平衡的考量

当前已获批的粪便DNA甲基化检测产品在靶标基因的选择上,存在明显差异。从数量上看,从仅检测SDC2单基因甲基化的产品,到覆盖多个基因(或结合其他标志物)的产品,不同厂商无疑有着各自的考量。而从靶标的质量上看,除了被大部分产品共同囊括的SDC2基因外,各家厂商基于不同的研究结果作出了差异化的选择。

对比不同粪便DNA甲基化检测产品,靶标的质量由于研究理论的差异我们很难评估优劣,而靶标的数量则看起来似乎与产品性能息息相关。SDC2单基因检测产品在结直肠癌及癌前病变的检测中展现出不错的诊断效能,但其敏感性并不稳定,尤其对癌前病变的灵敏度难以令人满意,肠癌检测灵敏度仅为84%势13,癌前病变检测灵敏度在一些临床研究中也仅有30%-50%势14-15)。由于结直肠癌发生发展过程受到多种基因的调控,对于多基因/多靶检测产品,相比单基因检测产品,检测范围的增加确实带来了敏感性的明显提升(比如叠加KRAS突变、BMP3, NDRG4甲基化及便隐血检测的产品,肠癌检测灵敏度可达95.5%势16)。但过分追求检测范围,又难免会造成特异性的下降(上述叠加多指标的产品,特异性仅87.1%),将导致更多的假阳性结果,造成部分受检者接受不必要的肠镜检查。如何通过选择合适的检测靶标,在追求更高的检测敏感性的同时,保障检测的特异性,是所有肠癌筛查产品共同面临的关键问题之一。

 

2、真实世界检测数据对产品性能的验证与保障

对于肿瘤早期筛查产品而言,相比于在某个特定的临床研究中获得一份漂亮的性能数据,更具有说服力的证据应当来自真实世界数据。然而,大规模的人群检测不仅要求产品本身的检测性能稳定可靠,更是对检测服务提供方的稳定交付提出极高要求。

当前虽已有不少粪便DNA甲基化检测产品获批,但其中大部分起步较晚,缺少大规模人群检测数据的验证及经验积累。其中已经完成50万例以上真实世界大人群检测的产品包括华大基因的“华常康”、康立明的“长安心”和诺辉的“常卫清”。(数据来源于2023年上半年各公司公开报告)

 

四、总结

综上所述,DNA甲基化标志物在结直肠癌检测中具有一定的敏感度和特异度,通过检测血液及粪便中的甲基化标志物识别结直肠癌有助于克服传统检测方法的局限性,同时也为不愿意接受结肠镜等侵入性检查的受检者提供了新的选择。然而,基于血液的DNA甲基化检测存在检测性能上的客观不足,因此不被国内外权威指南认可。与之相比,粪便DNA甲基化检测是非侵入性采样,且检测性能更为优秀,目前已成为国内、国际各大肠癌筛查指南中的推荐方案,得到越来越广泛地应用。

受检者及检测机构在选择不同的粪便DNA甲基化检测产品时,除了关注产品对肠癌的检测灵敏度外,更应关注对癌前病变的检测灵敏度,同时也要确保一定的特异性,以保证肠镜资源的有效利用。此外,大人群检测的验证同样是评估产品稳定性的重要维度。目前DNA甲基化检测对进展期腺瘤等癌前病变的诊断敏感度仍有很大的提升空间,需要研究者付出更多努力。

 

参考文献及资料:

1.Johnson DA, Barclay RL, Mergener K, et al. Plasma Septin9 versus fecal immunochemical testing for colorectal cancer screening: a prospective multicenter study. PLoS One. 2014;9(6):e98238. 

2.Zhan Y, Wang S, Yuan Z, et al. The stool syndecan2methylation test is more robust than blood tests for methylated septin9, CEA, CA19-9 and CA724: a diagnostic test for the early detection of colorectal neoplasms. Transl Cancer Res. 2023;12(1):65-77. 

3.Ørntoft MB, Nielsen HJ, Ørntoft TF, Andersen CL; Danish Study Group on Early Detection of Colorectal Cancer. Performance of the colorectal cancer screening marker Sept9 is influenced by age, diabetes and arthritis: a nested case-control study. BMC Cancer. 2015;15:819.

4.US Preventive Services Task Force, Bibbins-Domingo K, Grossman DC, et al. Screening for Colorectal Cancer: US Preventive Services Task Force Recommendation Statement. JAMA. 2016;315(23):2564-2575. 

5.https://www.genomeweb.com/business-news/cms-finalizes-blood-based-colon-cancer-screening-ncd-non-coverage-epi-procolon

6.Parikh RB, Prasad V. Blood-Based Screening for Colon Cancer: A Disruptive Innovation or Simply a Disruption?. JAMA. 2016;315(23):2519-2520. 

7.Screening for Colorectal Cancer: US Preventive Services Task Force Recommendation Statement

8.NCCN Guidelines: Colorectal Cancer Screening. Version 1.2023

9.CSCO结直肠癌诊疗指南 2023

10.中国结直肠癌筛查与早诊早治指南 2020

11.Barnell EK, Kang Y, Barnell AR, et al. Multitarget Stool RNA Test for Noninvasive Detection of Colorectal Neoplasias in a Multicenter, Prospective, and Retrospective Cohort. Clin Transl Gastroenterol. 2021;12(5):e00360.

12.Dickinson BT, Kisiel J, Ahlquist DA, Grady WM. Molecular markers for colorectal cancer screening. Gut. 2015;64(9):1485-1494.

13.体外诊断试剂产品注册技术审评报告:人类 SDC2 基因甲基化检测试剂盒

14.Zhan Y, Wang S, Yuan Z, et al. The stool syndecan2methylation test is more robust than blood tests for methylated septin9, CEA, CA19-9 and CA724: a diagnostic test for the early detection of colorectal neoplasms. Transl Cancer Res. 2023;12(1):65-77. 

15.Wang J, Liu S, Wang H, et al. Robust performance of a novel stool DNA test of methylated SDC2 for colorectal cancer detection: a multicenter clinical study. Clin Epigenetics. 2020;12(1):162. 

16.体外诊断试剂产品注册技术审评报告:KRAS 基因突变及 BMP3/NDRG4 基因甲基化 和便隐血联合检测试剂盒