2018年6月30日，第四届精准医疗与基因测序大会在北京协和学术会堂隆重召开。中国工程院程京院士、詹启敏院士，北京大学肿瘤医院院长季加孚教授等50余位国内外重磅嘉宾出席了本次会议并做了精彩报告。本届大会由测序中国、北京协和医院肝外科共同主办，并得到了30余家企业以及40余家大众及专业媒体的参与和支持。相关领域的专家学者、医生和企业人员近千人参加了这场行业盛会。大会上专家和行业领袖们详细分享了精准医疗和基因测序的行业发展和技术前沿进展情况，众多企业机构也展示最新研究成果和产品，给大家带来了一场饕餮盛宴。
图1. 第四届精准医疗与基因测序大会隆重召开
恒特基因也参加了本次盛会并由CTO陈力博士在大会上做了题为《基因融合与肿瘤精准诊疗》的主旨报告，受到广泛关注。陈力博士指出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。在肿瘤精准医疗过程中，良好的融合检测质量可大幅提高靶向治疗效果。陈力博士以多个靶向治疗的故事讲述了融合检测的发展历程。
图2. 恒特基因CTO陈力博士做报告
接下来，让我们来回顾一下陈力博士在本届大会的报告的详细内容。陈博士首先介绍了 FDA批准的第一个靶向药：伊马替尼（格列卫）用于治疗费城染色体阳性的慢性髓性白血病(Ph+CML)，作用靶点为人类9号染色体长臂上的ABL基因易位至22号染色体长臂的BCR基因区域，形成的BCR-ABL融合，这一标志性事件从而开启了肿瘤精准治疗的时代基因。引出基因融合变异是肿瘤基因组变异事件中一类重要的变异类型。
陈博士生动地讲述了非小细胞肺癌可治疗的第二个靶点ALK和第三个靶点ROS1的发现及靶向药物克唑替尼研发的有趣故事，强调了融合基因变异的检测在肿瘤的精准治疗决策中具有重要意义。2007年日本学者在《自然》上发表题为Identification of the transforming EML4–ALK fusion gene in non-small-cell lung cancer的研究，而此前美国辉瑞公司正在开发一款广谱RTK(受体酪氨酸激酶)抑制剂，用于治疗MET变异的食管癌。哈佛医学院麻省总医院分子病理科主任Anthony John Iafrate教授敏锐地意识到EML4–ALK融合变异可能是NSCLC的驱动基因之一，那么是不是可以运用RTK抑制剂对ALK进行抑制从而达到治疗NSCLC的目的呢？他迅速开发出检测ALK融合的FISH（荧光原位杂交技术）方法，并找到了一例携带ALK融合变异的肺癌患者，“加塞”到这项临床实验中。患者在治疗14天后肿瘤即完全消退。随之他扩大了临床试验规模，取得了非常不错的结果，这一研究成果发表于2010年的《新英格兰医学杂志》，一代名药Crizotinib（克唑替尼）也因此由原先的c-Met抑制剂摇身一变，在2011年获得 FDA 批准用于治疗 ALK基因融合变异的非小细胞肺癌。这也创下了两项记录：从一项科学发现到临床获批仅用了4年的时间，速度远大于1类新药开发周期平均为10年的规律；也是第一个基于单臂临床试验结果（没有设置对照组）获得 FDA批准的抗肿瘤靶向药物。
图3. 克唑替尼用于治疗ALK融合阳性NSCLC的故事
Iafrate教授没有止步于此，基于在神经母细胞瘤的研究背景，他回溯到了1987年报道的一项发现--ROS1基因融合。他复制了与ALK类似的神话，同样地：一个病人，然后是一组病人，又是一篇《新英格兰医学杂志》（2014），和FDA的快速审批（2016）。
Iafrate教授以其敏锐的科学眼光和极高的专业素养，将看似无关的两件事情联系起来，加快了科学发展进程，推动了精准医学的进步。而他撰写的检测ALK与ROS1融合的FISH规范也进入FDA指南。
图4. 克唑替尼用于治疗ROS1融合阳性NSCLC的故事
陈博士接着谈到其它几类肿瘤中的基因融合。如 2018年3月发表在《自然》上题为Pan-cancer genomeand transcriptome analyses of 1,699 paediatric leukaemias and solid tumours的研究发现，儿童患者的突变谱与成人明显不同，主要致癌因素是拷贝数异常或是DNA结构变异（基因融合及重排），占到了62% 。这表明在临床诊断时，要着重检测儿童患者的拷贝数变化和DNA结构变异，这也是目前儿童肿瘤的诊疗所欠缺的。陈博士也介绍了恒特基因首席科学家郑宗立博士2018年3月发表在《Cancer Discovery》上题为Expressed Gene Fusions as FrequentDrivers of Poor Outcomes in Hormone Receptor Positive Breast Cancer的研究，阐明了基因融合是激素受体阳性乳腺癌的常见驱动因素，14%的患者带有包括PIK3CA，AKT3, RAF1和ESR1等基因的融合变异，且与治疗耐药、预后差相关，这些融合可能成为新的药物治疗靶点。此外，除了上述做为治疗靶点的情况外，融合也是常见的分子标志物，在肉瘤和血液肿瘤中都可做为诊断依据。
检测基因融合变异的方法既有传统的IHC(免疫组化)、FISH(荧光原位杂交)、 RT-PCR(荧光定量PCR)，也有新兴的NGS(二代测序)。 NGS方案的关键为对检测的基因区域进行富集扩增建库，主要的建库方法如杂交捕获技术和多重扩增技术都有其局限性。陈博士着重介绍了郑宗立博士发明的融合检测方法。做为多年在麻省总医院癌症中心的同事，陈博士对郑博士的工作及Iafrate教授的渊源了若指掌。恒特基因首席科学家郑宗立博士在麻省总医院工作期间根据临床需求，发明了AMP技术（单端锚定多重PCR扩增技术），兼具杂交捕获和多重扩增两种建库方法的优点，尤其因为选择RNA为模版，特别适合检测融合。
图5. AMP技术与杂交捕获技术和多重扩增技术的比较
2014年郑博士在《自然.医学》杂志上发表题为Anchoredmultiplex PCR for targeted next-generation sequencing的论文，显示AMP技术在检测319例肺腺癌基因融合变异上的关键指标：临床灵敏度和特异性均达到了100%，完全达到并超越金标准FISH检测技术水平，对FISH因为分辨率低造成的一些复杂病例也能给出明确结果。如这319例中就有一例FISH无法确定的病例被AMP判断为阴性。这名患者也入组了上述2014年的新英格兰医学杂志关于ROS1临床的研究，患者接受克唑替尼的治疗，肿瘤并未缩小，临床治疗结果印证了AMP技术检测结果是准确的。
图6. AMP技术各项指标与金标准FISH的比较
Iafrate教授再次表现出他的敏锐，在AMP进入临床试用仅8个月后（2014年3月），果断将分子病理科其它分子诊断方法淘汰，包括他一直引以为傲的SNaPshot PCR技术，将AMP技术确立为麻省总医院唯一的肿瘤分子检测技术。这一举措极大提高了效率，至2015年底郑博士离开麻省总医院时，分子病理科使用AMP在不到两年内即进行了上万例临床检测，远远超过了以往5年5084例的速度。Iafrate教授还启动了AMP技术的专利保护，并个人投入50万美元创办ArcherDx公司。这一商业“押注”9个月后即获得丰厚回报，被Enzymatics以5000万美元收购。时至今日，这家位于科罗拉多的公司已经成为行业公认的佼佼者。
图7. 基于AMP技术开发的检测产品在美国已被广泛使用
陈博士列出了几个案例，显示AMP 广受第三方使用机构的认可，如近期发表在《Journal of Thoracic Oncology》上的题为Comparison of moleculartesting modalities for detection of ROS1 rearrangements in a cohort of positivepatient samples 的研究，对23例ROS1融合阳性样本分别使用金标准FISH法、杂交捕获法和 AMP法进行比较，显示FISH灵敏度为90% ；杂交捕获法为79% ；AMP为100% 。无独有偶，2017年10月份发表在《Scientific Reports》上的题为Detection of known and novelALK fusion transcripts in lung cancer patients using next-generation sequencingapproaches的研究，将AMP 与多重扩增法的代表Ampliseq (Thermo) 进行头对头对比，以37例ALK的传统IHC或FISH病理检测结果为参考，发现AMP与病理检测完全一致，并且给出了融合伙伴的详细信息。而Ampliseq仅25例一致，其余12例则无法确定或错误，结果AMP完胜。
图8. 基于AMP技术开发的产品广受第三方使用机构认可
此外，陈博士还指出了一个细节：近期FDA批准了纪念斯隆凯特琳癌症中心基于MSK-IMPACT杂交捕获技术的点突变检测方案，成为第一个获批IVD的大型基因NGS Panel方案，这一决定依据为《自然医学》上的 1万例临床大样本研究。而斯隆凯特琳在这次研究中，当遇到检测疑难的融合病例时，并未使用MSK-IMPACT而是选择ArcherDx的AMP 做为“撒手锏”。
图9. 基于AMP技术开发的产品广受第三方使用机构认可
郑宗立博士归国后，于2016年创办了深圳恒特基因有限公司，为克服AMP技术的一些局限，开发了另一个技术－PANO-SeqTM，对微量核酸具有更高的检测灵敏度，且在一个反应管中同时进行DNA和RNA建库，全面完成5种变异突变类型（点突变、插入缺失、DNA拷贝、融合、RNA表达）的检测。PANO-SeqTM为恒特基因拥有完全自主知识产权的技术，已经提交PCT（专利合作条约），预计2018年11月份公开。
期望融合的故事有更精彩的续篇，期望更多的人因为我们的执着而受益。
图10. PANO-SeqTM技术流程简介
关于恒特基因：
恒特基因专注于癌症等医疗领域的高通量测序技术的开发及应用，利用PANO-SeqTM全景测序等高精度平台方案，为用户提供可靠有效的检测产品。
