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癌症是导致人类死亡的主要因素，据美国癌症学会（ACS）在CA发布的报告显示，2020年，全世界估计有1930万例新增癌症病例，和近1000万癌症患者死亡病例，世界范围内癌症发病率和死亡率的负担正在迅速增长。传统的早期癌症筛查方法主要有超声检查、螺旋CT检查、标志物化验、胃镜和肠镜等，但这些方式存在成本高、取样难、创伤大以及依从性低等问题，随着生物技术和分子技术等迅速发展，一系列新型技术应运而生。液体活检（liquid biopsy）是近几年新兴的一种体外诊断技术，包括循环肿瘤细胞（CTC）、循环肿瘤核酸（ctDNA）、microRNA、微泡（外泌体）等多项技术，可通过检测血液或者其他体液如尿液、唾液、胸腔积液、脑脊液等，对癌症等疾病进行分析诊断。Foresight Diagnostics就是一家早期分子诊断公司，该公司开发的新型液体活检技术，可用于微小残留病(MRD)的检测。动脉网获悉，2023年4月27日，Foresight获得5875万美元B轮融资，此次融资由Foresite Capital领投，Civilization Ventures、Bluebird Ventures、Pear Ventures、Agent Capital、斯坦福大学和科罗拉多大学医疗保健创新基金等跟投。这笔新资金将用于加速其癌症复发检测平台PhasED-Seq的临床开发和商业化。 提高基因组回收率，检测百万分之一的ctDNActDNA即循环肿瘤DNA片段，是一种无细胞状态的胞外DNA，主要是死亡的肿瘤细胞破裂后所释放出来的、片段化的基因组DNA。而MRD是指早中期癌症患者在经过根治性治疗后，体内仍然残留肿瘤细胞的状态。ctDNA是许多癌症的新兴生物标志物，已在大多数癌症类型中得到证实。但目前用于ctDNA分析的检出限（LOD）是不完善的，往往受到低DNA量和测序技术的本底错误率的限制[1]。ctDNA本身在血液中含量较低，肿瘤越早期，ctDNA含量越低，相比中晚期的百分之几或者千分之五以上的水平，早期肿瘤 ctDNA浓度可能低至万分之一，而传统的影像学或内镜也不能检测到MRD。通过DNA双链测序可以降低本底错误率，然而这种方法的DNA双链体回收效率低，只有少数20%~25%分子同时回收了两条原链。Foresight的检测分析技术PhasED-Seq就是一种双链测序的替代方法，可提高ctDNA检测的灵敏度和特异性，降低本底错误率的同时也能提高基因组回收效率。传统检测方法和Foresight检测方法对比图源：Foresight官网PhasED-Seq（Phased Variant Enrichment & Detection Sequencing，阶段性变异富集及检测测序）是基于斯坦福大学开发并获得其许可的专有技术。该平台可以检测患者血浆中单个DNA片段的多个体细胞突变，从而准确地区分ctDNA和正常DNA，可筛查诊断癌症MRD。据Foresight报告，PhasED-Seq可以检测低至百万分之一水平的ctDNA，比用影像学手段检测癌症复发平均提前200天，能为患者提供更个性化和及时有效的癌症治疗方案[2]。目前已有20多项涉及PhasED-Seq技术的临床研究在液体和固体肿瘤领域发表。  基于PVs，检测B细胞淋巴瘤中的MRD据公开资料显示，Foresight在A轮融资获得了1250万美元，用于推出其首个化学发光免疫分析（CLIA）的检测，以支持MRD驱动的B细胞淋巴瘤（DLBCL）临床试验，从而进入PhasED-Seq技术的商业开发阶段。由于自发性和良性的单核苷酸变异（SNV）发生频率较高，足以掩盖肿瘤相关SNV的少量存在。Foresight团队提出了阶段性变体（phased variants，PVs）检测，即定位在同一DNA分子上的两个或多个SNV。他们通过分析全基因组测序（WGS）数据，评估了不同癌症类型PVs的发生率。cfDNA上SNV和PVs示意图图源：Nature Biotechnology评估结果显示，PVs在两种B细胞淋巴瘤中的表达最为显著，并且分布在淋巴瘤特定基因组区域，其中，近三分之一的区域位于与B细胞生理性或异常体细胞超突变的相关位置。PVs在每种淋巴瘤中的分布与相应疾病的已知癌症特征相关。这项研究为B细胞淋巴瘤的检测提供了一种创新方法。为了验证PVs在ctDNA检测疾病方面的效用，Foresight团队设计了一个测序方案，对比基于PVs检测的phasED-seq和已报道的ctDNA检测的其他方法（例如基于SNV检测的CAPP-seq）的差异。结果发现，CAPP-seq仅在一个周期的治疗后便无法检测到ctDNA，在250天后才可再次检测到，而phasED-seq通过PVs可以检测到SNV检测不到的标志物。同时，他们还进行了实体瘤患者MRD的检测评估，以探究phasED-seq技术能否扩展到B细胞恶性肿瘤之外。数据显示，对比SNVs检测，phasED-seq能在样本中检测到更多的ctDNA[3]。2021年7月22日，Foresight的一项研究宣布，PhasED-Seq已在数百名B细胞淋巴瘤患者中得到广泛验证，表明该平台可用于检测B细胞淋巴瘤中的MRD，能有效提高治疗期间和复发前临床样本ctDNA的阳性检测率，同时，PhasED-Seq还能应用于实体瘤患者。聚焦ctDNA检测技术，四位斯坦福大学博士联合创立ForesightForesight由四位博士联合创立，Jake Chabon、Ash Alizadeh 、Maximilian Diehn和David Kurtz，他们是斯坦福大学的四位科学家，在开发创新的ctDNA检测技术方面有着丰富的经验。Foresight创始人图源：Foresight官网Jake Chabon是Foresight的首席执行官和首席战略官，拥有丹佛大学分子生物学学士学位和斯坦福大学干细胞生物学和再生医学博士学位。他在非侵入性癌症诊断技术等下一代测序技术（NGS）的开发方面有丰富的经验，迄今为止发表了20多篇相关论文，被引用了2700多次。Ash Alizadeh拥有加州大学洛杉矶分校生物化学学士学位、斯坦福医学院医学博士学位、斯坦福大学生物物理博士学位，曾任美国临床肿瘤学会淋巴瘤和骨髓瘤科学委员会主席，是国际淋巴瘤ctDNA联合会的创始成员，获得过由美国血液学会（ASH）、白血病和淋巴瘤学会（LLS）等颁发的学者奖。Maximilian Diehn与Ash Alizadeh一样拥有三个专业领域的学位。他在癌症基因组学和癌症生物学领域有着长期研究经验，曾获美国国立卫生研究院院长创新者奖，在2021年当选美国国家医学院院士。第四位创始人David Kurtz是斯坦福大学生物工程博士，专注于研究检测ctDNA的方法。David Kurtz同前两位一样都是医学博士，也是斯坦福大学肿瘤学教授。Ash Alizadeh和Maximilian Diehn博士领导的团队和实验室合作开发了一系列非侵入性癌症基因组技术，可实现“液体活检”，包括CAPP-Seq、PhasED-Seq和EPIC-Seq。利用这些技术，可以检测循环核酸（cfDNA），实现早期癌症检测和非侵入性癌症监测等。这两位也是Jake Chabon的博士导师，在这两位导师的共同指导下，Jake Chabon在斯坦福大学完成了学业。随后他们四人在2020年联合创立了Foresight。作为一家专注于液体活检的初创公司，创始团队在ctDNA检测上的丰富研究经验是公司发展坚实的后盾，在他们的带领下，Foresight将加速走上商业化之路。液体活检占据千亿市场，CTC、ctDNA检测企业百花齐放近几年，基于数字PCR（dPCR）、二代测序（NGS）等分子诊断技术，以非固态生物组织为标本进行取样的液体活检技术发展迅速，其市场规模庞大。根据BCC Research和L.E.K consulting的估计，2019年全球液体活检规模为113亿美元，到2023年，全球液体活检市场空间估计达到约240亿美元，而在中国的潜在市场空间将达3400亿元。液体活检可以应用于肿瘤诊断和治疗的多个领域，包括癌症早期诊断、预后和复发风险评估、治疗方案筛选以及监测疾病负担等。当前世界上液体活检技术有三个主要的分支，即循环肿瘤细胞（CTC）、循环肿瘤核酸（ctDNA）以及外泌体（exosome）。CTC检测是最早应用于临床的液体活检技术，相较于ctDNA和外泌体检测，积累了更多的临床数据以及技术反馈。ctDNA和CTC检测存在共通点，都是通过检测血浆中的ctDNA/CTC含量来判断患癌的可能性大小，但通常ctDNA的灵敏度优于CTC，CTC可以分析的项目更多。而外泌体检测技术的分离、纯化、标准化生产基本处于早期发展阶段。目前，市场上已有许多液体活检公司集中于研发CTC和ctDNA检测技术。在CTC检测赛道上，海外的Epic Sciences、Immunis.AI，中国的睿思生物、莱尔生物、中科纳泰等都进行了积极探索。在ctDNA检测赛道上，海外的Guardant Health、Grail、Haystack Oncology，中国的艾德生物、泛生子、贝瑞基因等都是比较具有代表性的企业。*参考资料[1] Abbosh C, Birkbak NJ, Swanton C. Early stage NSCLC - challenges to implementing ctDNA-based screening and MRD detection. Nat Rev Clin Oncol, 2018, 15(9): 577-586.[2] https://www.foresight-dx.com/news/foresight-diagnostics-announces-three-presentations-highlighting-clinical-studies-from-their-patented-phased-seq-mrd-platform-at-the64thamerican-society-of-hematology-annual-meeting-and-exposition[3] Kurtz D M , Soo J , Keh L , et al. Enhanced detection of minimal residual disease by targeted sequencing of phased variants in circulating tumor DNA[J]. Nature biotechnology, 2021: 1537–1547.近期推荐声明：动脉网所刊载内容之知识产权为动脉网及相关权利人专属所有或持有。未经许可，禁止进行转载、摘编、复制及建立镜像等任何使用。动脉网，未来医疗服务平台