NGS技术发展现状及应用情况如何？

Q：回顾过去几十年，什么东西降价最快？

答案：基因测序！

1990年，美国能源部及国家卫生研究院投资30亿美元，历时十一年，经过美国、英国、日本、法国、德国和中国几百个科学家的共同努力，完成了人类第一个全基因组测序图谱。

针对个人的基因组测序服务刚出现时，测序费用高达上百万美元，普通人望尘莫及。现今，做个全基因组测序带分析，一个实验员+一个生信员（生物信息分析员）两周就可以出结果，价格在1000美元左右。

曾经要联合各国科技之力的巨型工程，为何如此便宜了？

这主要归功于下一代测序技术（Next generation sequencing， NGS），又叫高通量测序技术。今天的下一代测序，不仅能够将DNA剪碎、扩增、测序、拼接，一个测序仪还能同时测几百个人的DNA样本，基因数据的分析流程也趋向标准化。成本平摊到每个样本身上，自然低许多。

在科技日新月异的今天，这项技术的发展现状及应用情况如何？一起来了解下吧！

NGS在肿瘤临床诊断中的广泛应用

在很早之前，诺贝尔医学奖获得者利根川进博士就告诉我们：人体除了外伤外，一切疾病都与基因有关。

基因是所有生物最大的“秘密”，对于我们人类而言，它决定了我们的生老病死。你的健康、美丑、寿命、高矮胖瘦都与基因有关，它是我们生命的操纵者和调控者。而NGS，就是专门解读基因的一项基因测序技术。

目前，最常用的NGS技术始于2005年，全球第一台商业化的第二代DNA测序仪GS 20的诞生，拉开了基因产业发展的序幕，全球各大生物医药企业纷纷加入NGS技术领域的竞争。

经过十多年来的发展，NGS技术已经渗透到生命科学的各个领域，无论是婚孕检查，还是产前遗传病检查、新生儿基因检测、肿瘤诊断等方面都大放异彩，它在医学界引发了一场新的技术革命。

尤其是肿瘤诊断及治疗，业内人士表示，肿瘤的基因测序是目前应用最为广泛，且可能会是未来占比最高，市场需求最大的应用领域。

驱动肿瘤NGS检测市场迅速增长的重要因素，是近年来靶向药物、免疫治疗药物在国内被加速审批并且逐步纳入医保目录，患者对药物可及性的增长，也为基因检测创造了新的需求。

此外，随着中国抗癌协会临床肿瘤学协作专业委员会（CSCO）每年以NGS基因检测为主题的卫星会占比不断地提高（目前已达70%），医生对肿瘤NGS检测的认知正在被完善。

目前，肿瘤NGS检测的应用方向主要分为肿瘤早期筛查、肿瘤用药指导（伴随诊断）和遗传性肿瘤的筛查。其中，肿瘤用药指导（伴随诊断）已是目前基因检测在肿瘤领域较为成熟的应用。

科学家已经鉴定出一组特定的肿瘤DNA变化，因此肿瘤患者不再是仅根据病理分型选择化疗药物，而可以通过基因检测，发现突变位点，为患者制定更加有效、副作用更小的化疗、靶向、免疫治疗方案以及家族癌症风险评估。

根据Frost&Sullivan数据，2019年NGS在中国的市场规模已经达到22亿元人民币，从2015年到2019年复合年增长率达到51.2%，预计到2024年将保持35.5%的复合年增长率。

但其市场潜力还远未得到释放——根据兴业证券研报，在2019年，中国仅有6.4%的晚期癌症患者和被建议进行癌症基因分型检测的癌症患者采用NGS癌症伴随诊断检测，而美国这一比例达到了23.5%。未来，随着药物可及性上升以及渗透率的不断提高，中国NGS癌症伴随诊断市场可谓是前景广阔。

去年10月，欧洲医学肿瘤学会（ESMO）发布了首部含金量超高的转移性癌症患者下一代测序指南。这份指南由ESMO转化研究和精准医学专家组参与，并基于ESCAT（分子靶点临床可行性量表）以及有效靶向药物的情况，进一步评估NGS对于每种肿瘤类型的效率和临床价值制定建议。

这也是医学界关于下一代测序使用的第一个指南，将给临床医生和患者意义重大的治疗指导。

来自张江的NGS企业

张江科学城作为上海科创中心建设的核心承载区，拥有伯豪生物、美吉生物、宝藤生物、凡迪生物、南方基因、其明信息、欧易生物、瀚宇生物、欧孚生物、之江生物等超过10家NGS测序企业。

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宝藤生物：做肿瘤分子诊断领域领军企业

精准医疗的概念，是最近几年才火起来的，但对癌症治疗领域来说，一点都不新鲜。自从十多年前靶向药物出现，大家就开始做精准医疗：根据患者基因特点，而使用对应的药物和治疗方式。

癌症治疗，在未来10-20年仍然会是基因测序的第一大市场。宝藤生物成立于2008年，拥有上海宝藤医学检验中心、上海张江转化医学研发中心等十九家子公司，纵观其发展历程，自2011年张江转化医学研发中心成立，到2016年承建张江国家创新示范区精准医学大数据平台，再到2020年以满分通过全国肿瘤体细胞突变高通量测序检测生物信息学分析室间质评，宝藤生物一路走来可谓是稳扎稳打。

目前，宝藤生物建立的多家联合分子医学中心，已形成了集临床数据、患者基因组数据及健康管理数据于一体的医学大数据网络，进而形成对个体化精准治疗、高端健康管理和新药研发的支撑系统。

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凡迪生物：专注于无创产前检测

几年前，唐筛高风险的准妈妈们还都面临着一个两难的选择：到底要不要做羊水穿刺？

不做，如果肚子里真的是唐氏宝宝可怎么办？

做，又担心有一定流产的风险。毕竟很多高龄孕妇的宝宝着实来之不易。

随着无创产检的推广，这一难题基本得到了解决。只要给孕妇的外周血游离DNA进行基因测序，就能对其中的宝宝DNA是否存在染色体数量异常进行诊断。无创产检准确性相对较高、无风险，能检测的疾病种类也增加了。

凡迪生物作为拥有第三方独立医学检验资质的检测机构，在“三体综合征”无创产前检测和“单基因遗传病”基因检测等方面拥有多项核心技术。其业务覆盖全国近30个省市，在优生优育领域基因检测服务量排名前三，市场占有率达15%。此外，凡迪生物还提供肿瘤靶向药物、肿瘤化疗药物等个体化药物基因检测服务。

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南方基因：拥有全通量基因组学分析平台的“国家队”

拥有全通量基因组学分析、高通量生物信息学分析系统、中国人群基因组SNP及其单倍型数据库的南方基因可以称得上“大有来头”——

南方基因由上海人类基因组研究中心（国家人类基因组南方研究中心）于2000年8月出资设立，公司位于张江生物医药产业基地。南方基因通过整合基因组学、生物学、医学、计算机科学和工程技术等领域创新资源，聚焦基因组学、微生物组学、环境医学、生物医药等前沿技术的开发和转化。

同时，南方基因面向国家中长期发展战略，重点开展了人类、动植物、微生物等基因组大规模测序和生物信息学分析，人类疾病遗传机制和遗传多样性研究等基础性研究以及人类重大疾病多“组学”（基因组、转录组、代谢组、表观遗传等）的转化应用研究。

近年来，南方基因与临床医院和制药企业广泛合作，在肿瘤遗传机制研究、重要生物标记物筛查与鉴定、药物研发及个体化用药等精准医学研究与应用领域进行广泛合作与深入研究，并利用“组学”技术，全面开展基于二代测序的肿瘤精准诊疗的研发与应用，已成功研发形成多项基因检测产品。

自2001年以来，单位人类基因组DNA测序成本整整降低了十万倍。在新冠肺炎疫情大流行中，基因测序技术极大地提高了我国疫情防控工作的效率：从第一时间公开新冠病毒基因组序列，到疫苗研发的创纪录速度，再到变异监测和溯源等工作，高通量基因测序技术开始进入公众视野，其重要性不言而喻。

2021年是人类基因组计划草图首次发布的第20个年头，也是基因测序技术和产业突飞猛进的20年。随着中国基因测序产业步入“快车道”，将会有更多的张江企业在基因测序领域有所建树。

编辑：jq