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《转》访恒特基因CTO陈力博士:从“融”应变解决临床问题,布局转化精准造福患者

首页 » 《转》访 2019-11-18 转化医学网 赞(7)
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导读
随着恶性肿瘤发病率的不断增长,肿瘤精准诊疗的重要性更加彰显,其技术的发展受到广泛关注。恒特基因CTO陈力博士长期从事医学遗传学研究,对肿瘤相关精准治疗、基因检测技术等问题有着深刻的理解。在第三届现代临床分子诊断研讨会上,转化医学网采访到了陈力博士,陈博士为我们介绍了恒特基因的融合基因检测技术,并就高通量测序、液体活检、转化医学等生物医学领域热点问题进行了观点分享。

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随着恶性肿瘤发病率的不断增长,肿瘤精准诊疗的重要性更加彰显,其技术的发展受到广泛关注。恒特基因CTO陈力博士长期从事医学遗传学研究,对肿瘤相关精准治疗、基因检测技术等问题有着深刻的理解。在第三届现代临床分子诊断研讨会上,转化医学网采访到了陈力博士,陈博士为我们介绍了恒特基因的融合基因检测技术,并就高通量测序、液体活检、转化医学等生物医学领域热点问题进行了观点分享。

我们了解到,您的一篇文章刚刚被接收,能从这里谈起吗?文章内容可以剧透一下吗?

陈力博士:我们的文章被医学实验技术领域的核心期刊Clinical Chemistry接收, 该期刊在JCR(Journal Citation Reports)这一分区的30个期刊中排名第一,个人还是感觉比较欣慰的。这篇文章主要提供了一种称为PANO-Seq的新方法,在一个反应体系(或者说反应管)里同步对肿瘤组织样本的DNA和RNA两类核酸进行高通量测序检测,从而发现碱基突变和基因融合。文章也对这一方法的性能及样本要求做了探索,同时还发布了一项1000例肺癌队列研究的基因变异统计,该项工作由浙江省肿瘤医院牵头,国内多家单位共同合作完成。

有专家表示,基因融合现象在肿瘤病因及诊疗中非常重要,却是当前很多基因检测的痛点。您如何看待这一问题?基因融合检测目前的难点是什么?

陈力博士:在核酸水平上的变异我认为可以归纳为五类:碱基的点突变、碱基小片段的插入或缺失、DNA的拷贝数变异、RNA表达量的差异,还有基因融合。这五类变异在肿瘤中都有可能发生,因为一些突变比如说EGFR等常见的靶点在肺癌当中有很高的比例,中国人群中40%左右,所以传统上对碱基突变关注比较多,对基因融合关注较少。从肿瘤精准治疗史的时间维度来看,第一个靶点是血液肿瘤中的BCR-ABL融合靶点。在肺癌当中,除了第一个靶点EGFR是突变以外,第二个靶点ALK和第三个靶点ROS1都是基因融合。另外一个最近很火的靶点是NTRK1基因,也是融合变异,开创了FDA认可的一种新的临床试验入组方式,即广泛组织来源的篮式试验。变异的人群分布比例是不均匀的,突变确实要高于融合,但目前极具潜力的药物作用靶点明显偏向基因融合,可以看出融合基因的检测对患者的有效治疗是非常重要的。融合基因为什么难以检测呢?有两个原因。融合是两个基因之间的事件, 除了一个发生融合的靶基因外,还存在一个伙伴。该伙伴是基因组范围的,甚至是基因间的序列,或靶基因本身,事先往往不知道它会是什么。此外,靶基因和融合伙伴的拼接点分布在一个区域之内,也是未知的。两个“未知”叠加起来,融合基因检测难度可想而知。

可以简要介绍一下PANO-Seq技术吗?和现有技术相比优势在哪里?

陈力博士:NGS测序应用于肿瘤分子诊断,核心是文库构建技术。文库构建技术有很多,在国内比较常见的,一个是杂交捕获,一个是多重扩增。其实建库原理还有很多种,包括恒特原创的PANO-Seq(平行扩增数字优化测序)技术。从基础反应方式上讲,PANO-Seq比较接近多重扩增,也和公司创始人早期发明、ArcherDx公司获得授权、目前广泛用于RNA靶向测序的锚定多重PCR(anchored multiplex PCR)有共通的地方。此外我们还开发了两个特有的算法,SplitFusion和BinGo, 分别用于融合及突变的解析,将来也会公布。技术细节是我们技术人员关注的事情,在文章中也已全盘公开,但这个方案的设计重点是应用端的使用体验。PANO-Seq最大的优势,是可以进行融合和突变的单管检测。拿到一个临床肿瘤样本,刚开始并不知道它有什么类型的变异,这时候选择一个合适的NGS检测方法就显得尤为重要。我们想做的,就是在不预先猜测该样本会有什么类型变异的情况下,仅使用一个单线流程就把它检测出来。总结起来,这项技术的最大优势是在单个反应管里同时检测融合与突变,解决了未知的未知。

您一直强调单管检测,为什么?

陈力博士:近来行业内已认识到对DNA和RNA均进行检测的重要性。我们知道,DNA模板适用于突变检测,RNA模板适用于融合检测,所以最好两个核酸模板都利用上。分别或同时检测的方法早已存在,但缺陷在于人工、样本消耗、流程管理。比如纽约的纪念斯隆凯特琳癌症中心采用了两套体系,一种是自行开发的MSK-IMPACT,这是一个DNA大panel,针对突变的检测,也具有有限的融合检测能力。另一种是引进ArcherDx的MSK-Fusion,是基于锚定多重PCR原理内核的RNA模板融合检测方法,发现了很大比例被MSK-IMPACT漏检的融合病例。同时使用两套体系对大量临床样本进行NGS检测,这对于大多数单位来讲是难以想象的。也有变通的方法,比如联合检测试剂盒,也就是大致相同的反应原理和流程用一套试剂检测DNA,另一套检测RNA,中途可能有合并,但没有彻底解决问题。恒特PANO-Seq开发的初衷,是想“从头做到尾”——从样本的提取、建库、测序以及数据分析,都包含在一个单线流程中,中间不做分拆也不做合并,当做一个样本来处理,我们为其取名叫做“TNA”建库,即总核酸(Total Nucleic Acid),可以概括为“211”:双模板平行扩增、单端锚定发现未知融合伙伴、单管检测。这样为操作流程提供了很多便利因素,比如可以很方便地在移液工作站上实现自动化,也不必在建库过程中设置各种质控采样点、调整点、暂停点,整体提升了检测质量。

您的研究方向是高通量测序在肿瘤诊疗中的应用,请您简单介绍一下该领域目前的发展情况。

陈力博士:关于测序,我是个“老人”了,大学时代就在手工做一代Sanger 测序,同位素标记,在暗房里冲胶片,是常态化操作。我接触NGS也很早,在09年-10年的样子,当时是做肿瘤细胞系突变的基因组定位。NGS作为一项实验技术,最初是为了解决组学测序的基础生物学需求出现和普及的。高通量测序诞生十几年来,我们看到一个明显的趋势,就是从最开始在实验室当中解决一些基础的生物学问题,到逐渐向临床方面的应用转化。从一些企业的发展可以看出,最开始叫做测序公司,后来叫做基因检测公司,现在开始出现基因诊断公司,这是一个很明显的趋势。伴随着这一趋势, 首先在样本的多样性、样本质量上就会有新的要求。在临床上,样本质量都比较差,与生物学实验是不可比的。其次,诊断技术在临床上必须满足方便、快捷的要求。以病理科为例,收到多个样本可能需要在一个星期之内得出结果,还要开展其它项目,这就需要更加方便快捷的检测技术。另外,在操作的规范性方面有比较高的要求。生物学实验室可以不断地重复一个实验,获得高质量的数据,发表好论文,但是在临床实践中,一个样本可能只有一次检测机会,需要非常谨慎,否则可能会出现医疗事故。总体来讲,测序技术未来会更注重临床需求和临床要求。临床需求主要是指治疗可及性,即基因检测结果对一个具体病例的治疗有没有帮助。临床要求是指适用、快捷、规范。这是目前高通量测序用在肿瘤诊疗方面的发展趋势。

您认为,产品开发的临床出发点和技术出发点有什么不同?

陈力博士:我们知道,基因检测行业从业人员很多都有生物学实验室背景,对技术方面都比较关注,思维习惯是如何将实验室技术推广到临床。但我们面临着临床上的问题,如刚才所说的临床样本的特点。恒特基因从创办开始,就将临床应用为出发点,作为开发产品的重要考虑因素。这里谈几点,首先我们看到很多检测DNA的产品,检测范围以基因数来算是非常大的,动辄几百个基因。虽然几乎所有肿瘤驱动基因都有靶向药处于不同研发阶段,但成药的不多,看FDA、NCCN等一些机构推荐的靶点屈指可数,所以测了这么多的基因,对科研来讲非常有用,可以做很多统计分析,然而具体到某个病人直接用途是有限的。这是以临床为出发点和以技术为出发点比较明显的一个区别。另外一个是操作习惯的问题,以临床为出发点,则操作越便捷越好。虽然目前做不到全程一键操作,但是可以做很多的整合,比如可以将数据分析的流程串在一起,输入初始数据,只需一个按键就可以得到最后的报告,这是可以做到的。在实验方面,可以做到自动化,比如说移液工作站,加上有限的人工步骤可以较快拿到实验结果。自动化是恒特未来的重点工作之一,对我们有利的因素是PANO-Seq的单管检测流程比较简明,没有分叉或合并,也避免在中间过程设置质控反馈点,这样一个批次所有样本的操作是完全一致的,但又不会混淆。我们希望用一套相同的、相对简易的体系,在恒特医检所及临床单位推广使用。

恒特未来计划怎么推广PANO-Seq这项技术,让临床单位获益?

陈力博士:恒特在开发技术的同时就在进行转化的布局。一项新技术初期推广总是困难重重。PANO-Seq也是一样,虽然它很强大,而且得到了学术杂志的认可,但是想要转化到临床,被临床用户认可,还是非常困难的。恒特在转化方面做了一些具体工作,一方面是恒特医检所,上个月拿到了医检所的资质,目前可以对外收样进行检测。另外恒特也建立了课题项目组,通过与一些临床医生进行合作,来探索解决一些具体的医学科研问题。此外,我们在这次发表的文章中已经总结了一个1000例未经筛选的肺癌回顾队列情况,现在我们启动了一个新的计划,叫做“实体瘤罕见及可作用融合靶点”(Rare and Actionable Fusion Targets in Solid tumor, RAFTS) 计划,又名叫“轻舟计划”。我们希望临床医生、药物研发企业能够参与到这项计划中来,感兴趣的可以联系我们。也包括其他NGS检测公司参与进来,毕竟术业有专攻,一些NGS公司在常见靶点方面做得非常好,我们擅长的是融合基因检测,所以希望大家能合作完成。“轻舟计划”预计同样入组1000例,以肺癌为主的泛阴性实体瘤样本,即排除携带EGFR/KRAS/BRAF/PIK3CA突变及ALK融合等常见靶点的病例,以实现对一些罕见的可用药融合靶点的富集,入组的要求是临床可及的病人,称为临床同期。根据初步数据反馈的结果,预计最终大约可以获得50~100份罕见融合阳性病例,对应的病人有望受益于这一项目,如参与在研靶向药的临床试验。对于新药研发企业来讲,可以获得罕见靶点病人的临床入组。这些是我们要做的转化方面的三个工作。

我们了解到,恒特基因专注于肿瘤基因测序,业务重点是融合基因的检测。恒特未来在技术研发上有什么样的规划?是否还将以检测融合基因为主?

陈力博士:未来,恒特会继续深耕融合基因,做科研到临床的转化和推广,这方面的工作不会停止。血液肿瘤、肉瘤等都是融合高发的肿瘤类型。RNA/DNA共检测提供了很多潜在应用场景。比如说RNA的表达,目前RNA表达生物标志物还是集中在HER2等个别基因,其它基因的表达有没有可能对癌症的病因及治疗有揭示的效果呢?这是我们很感兴趣的一个问题。另外一个,是我们正在规划的TCR(T细胞受体库)方面的工作。此外,我们看到目前免疫治疗占据了半壁江山。而NGS提供的答案,绝大多数还是集中在靶向治疗,在免疫治疗方面的用途还是比较少,除了在肿瘤突变负荷(TMB)、微卫星不稳定(MSI)有一些有限的应用以外,基本上是空白的。目前我们正在做这方面的探索,相信不久会有数据问世。

目前,肿瘤液体活检的临床应用现状如何?您认为该行业未来将怎样发展?

陈力博士:液体活检应用很多,我们主要看看在分子诊断方面的应用。从目前的发展趋势来看,这方面逐渐趋向于成熟,未来会有一些通过IVD认证的产品出来。回到融合基因的检测话题,血浆游离核酸液体活检用于融合基因的检测是比较困难的。相对来讲,其难点不止在于ctDNA比较少,还在于它的片段短(在150bp左右),片段小对与检测融合基因来讲难度很大,因为一个序列里面必须同时包含靶基因序列以及融合伙伴序列,两者都要达到一定长度才能进行基因组比对。PANO-Seq在液体活检方面检测融合也有设定,包括通过检测DNA内含子的序列,覆盖一些常见的融合基因。

感谢您参加本次临床分子诊断研讨会并作演讲,对本次大会您有什么感想?对哪方面的议题感兴趣?

陈力博士:感谢组委会邀请我参加这次大会。转化医学的精髓是从病床边来,回病床边去,即bedside to bench, and back。我们看到,一些医学研究是走完了“bedside to bench”从临床到实验室的转化,获得了科研成果,这是临床医生经常做的,另外一些是走完了“bench to bedside”,从实验室到临床的转化。生物学研究者的擅长。将两个步骤结合起来,这才是真正转化医学的全过程。这项工作需要诊断、临床、治疗方法三方面的共同参与。在会上,我提到了恒特参与的两例NTRK1患者诊断和治疗的情况,就是这样的例子。当时恒特从正在接收治疗的病人的样本中检测出了NTRK1融合,之后临床医生马上使用了一个国内药厂产的靶向药,这一靶向药不是针对该靶点开发的,是一个多激酶抑制剂,但使用之后效果不错,我们也做了细胞学实验证明对NTRK1的抑制作用是特异的。我们很欣慰,这就是一个典型的临床医生、恒特、药厂共同合作使病人受益的一个例子。关于会议内容,我想看到更多的临床医生、患者、新药研发企业从分子诊断专家的工作中实实在在受益的例子,希望下次会议有这方面的代表来参加。

--嘉宾介绍--

陈力博士 恒特基因首席技术官

陈力博士本科毕业于复旦大学遗传学系,于美国佛蒙特大学获得分子遗传学博士学位,后在哈佛医学院及麻省总医院癌症中心长期从事医学遗传学研究,主要研究方向为肿瘤精准治疗相关的基因检测、靶向治疗、基因组学。于2016年参与创办恒特基因并担任首席技术官,专攻高通量测序在肿瘤诊疗中的应用。

(转化医学网360zhyx.com)

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