2022年，曾紅極一時(shí)的病原宏基因組測(cè)序（mNGS）遭遇了前所未有的挑戰(zhàn)。

【資料圖】

病原靶向測(cè)序（targeted NGS, tNGS）的出現(xiàn)，讓本來(lái)逐步紅?；牟≡昊蚪M測(cè)序市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局，變得更加撲朔迷離。

一方面，病原靶向測(cè)序成本更低、操作更簡(jiǎn)便、耗時(shí)更短，剛一亮相就被臨床醫(yī)生和患者所青睞，而這正是商業(yè)化已多年的病原宏基因組測(cè)序一直在努力，卻沒(méi)能真正實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

另一方面，與病原宏基因組商業(yè)化之初相對(duì)單純的技術(shù)流不同，病原靶向測(cè)序市場(chǎng)的參與者成分顯然更加復(fù)雜。既包括規(guī)模龐大、渠道能力極強(qiáng)的第三方醫(yī)檢所，比如金域醫(yī)學(xué)、迪安診斷、華銀健康等，也包括病原宏基因組角逐中的佼佼者，比如金匙醫(yī)學(xué)、杰毅生物等，甚至還包括以腫瘤基因檢測(cè)為主的檢測(cè)服務(wù)公司，比如吉因加等。這項(xiàng)門檻更低、確定性更強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用，無(wú)疑正推動(dòng)病原診斷市場(chǎng)發(fā)生深刻的變化。

那么，病原靶向測(cè)序的市場(chǎng)容量到底有多大？又將給已經(jīng)參與其中，或者準(zhǔn)備入局的企業(yè)帶來(lái)怎樣的機(jī)會(huì)？我們嘗試解答。

從0到數(shù)十萬(wàn)的快速裂變

病原靶向測(cè)序的商業(yè)化歷史很短，但勢(shì)能很強(qiáng)。

“2021年4月，我們的‘病原靶向測(cè)序’產(chǎn)品開(kāi)始在臨床試用，在同類產(chǎn)品中是比較早的。”金域醫(yī)學(xué)感染疾病線總監(jiān)兼集團(tuán)感染學(xué)科主任李培告訴動(dòng)脈網(wǎng)。據(jù)她介紹，經(jīng)過(guò)半年多的臨床推廣，臨床醫(yī)生逐漸意識(shí)到這種產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這項(xiàng)創(chuàng)新的嘗試在臨床上得到的認(rèn)可程度出乎意料。

從某種意義上講，病原靶向測(cè)序產(chǎn)品的迅速普及，是借了病原宏基因組測(cè)序（mNGS）產(chǎn)品的光。臨床上，對(duì)于感染病原的確定，大多數(shù)醫(yī)生并沒(méi)有足夠的判斷能力，所以病原宏基因組測(cè)序產(chǎn)品在一上市即大火。幾年間，資本瘋狂涌入，捧紅了微遠(yuǎn)基因、金匙醫(yī)學(xué)、杰毅生物等病原宏基因組測(cè)序的明星企業(yè)，他們推動(dòng)了這項(xiàng)創(chuàng)新產(chǎn)品在臨床上的快速應(yīng)用，也幫助一線的醫(yī)生和患者建立了關(guān)于病原精準(zhǔn)診斷的市場(chǎng)認(rèn)知，每年已經(jīng)有數(shù)十萬(wàn)患者通過(guò)病原宏基因組測(cè)序來(lái)確定自己所感染的病原體。

不過(guò)，病原微生物宏基因組檢測(cè)也并非沒(méi)有短板，檢測(cè)靈敏度便是其中一個(gè)。在病原宏基因組測(cè)序中，宿主信息占測(cè)序數(shù)據(jù)量中的90%以上，而病原微生物的信號(hào)相對(duì)較弱，并且可能存在宿主基因干擾、分型困難等局限，因此對(duì)檢測(cè)靈敏度的要求較高。對(duì)此，各家公司也在提高微生物信號(hào)方面積極優(yōu)化技術(shù)，這讓靶向測(cè)序技術(shù)有了用武之地。

病原靶向測(cè)序技術(shù)通過(guò)超多重PCR擴(kuò)增與高通量測(cè)序兩種技術(shù)的結(jié)合，對(duì)待測(cè)樣本中幾十種至幾百種已知病原微生物及其毒力和耐藥基因進(jìn)行檢測(cè)。在商業(yè)化過(guò)程中，病原靶向測(cè)序聚焦臨床常見(jiàn)的感染病原體，通過(guò)設(shè)計(jì)特異性引物，采用超多重PCR建庫(kù)體系，對(duì)目標(biāo)序列進(jìn)行靶向擴(kuò)增富集，再利用高通量測(cè)序進(jìn)行擴(kuò)增產(chǎn)物同步檢測(cè)。由于在測(cè)序時(shí)只對(duì)病原微生物核酸進(jìn)行測(cè)序，這樣就可以大幅度提高病原微生物的檢測(cè)靈敏度。

病原靶向測(cè)序與病原宏基因測(cè)序?qū)Ρ?/p>

這種新的檢測(cè)產(chǎn)品力求“所見(jiàn)即所得，檢出就是感染”，從采樣到出報(bào)告可以在12小時(shí)內(nèi)完成檢測(cè)，是一種在臨床上具有更強(qiáng)的可及性和可操作性的病原診斷產(chǎn)品。以金域醫(yī)學(xué)核心的病原靶向測(cè)序產(chǎn)品“上感50和呼吸100”為例，它們對(duì)特殊病原，比如結(jié)核分枝桿菌復(fù)合群、鸚鵡熱衣原體、新生隱球菌等的檢出敏感性可以做到比病原宏基因組測(cè)序產(chǎn)品更高的敏感性，并且能夠同時(shí)兼顧DNA和RNA病毒，在病原亞型和亞種鑒定方面也可以提供更豐富的信息。

“對(duì)于不懂感染的醫(yī)生而言，病原靶向測(cè)序相當(dāng)于給出了大半答案，后續(xù)需要用到的知識(shí)儲(chǔ)備和能力要求會(huì)少很多，困難更少，門檻更低?！崩钆嘀赋?，“目前，我們已經(jīng)在這個(gè)細(xì)分賽道上取得了市場(chǎng)領(lǐng)先的地位。”

病原靶向測(cè)序的另一優(yōu)勢(shì)在于低成本。相比于目前耳熟能詳?shù)膍NGS產(chǎn)品，病原靶向測(cè)序的成本僅為其1/4-1/3，更具衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)價(jià)值。首先是在基因測(cè)序儀的選擇上，病原靶向測(cè)序可以應(yīng)用相對(duì)更簡(jiǎn)單、定價(jià)也更低的基因測(cè)序儀。病原靶向測(cè)序的核酸需求量是病原宏基因測(cè)序的1/10，從而測(cè)序數(shù)據(jù)量更小。比如，金域醫(yī)學(xué)就采用Mini Seq系列基因測(cè)序儀來(lái)完成病原靶向測(cè)序，而病原宏基因測(cè)序測(cè)往往需要配置通量更高的大型基因測(cè)序儀來(lái)完成。其次是測(cè)序儀運(yùn)行時(shí)所配置的試劑，也相對(duì)更簡(jiǎn)單，對(duì)應(yīng)的成本更低。最后是在測(cè)序操作層面，病原靶向測(cè)序?qū)κ褂谜叩膶I(yè)水平要求沒(méi)有很高，整體的自動(dòng)化程度更高，會(huì)在一定程度上降低人力成本。

動(dòng)脈網(wǎng)了解到，當(dāng)前，金域醫(yī)學(xué)每個(gè)月可以完成近2萬(wàn)例樣本檢測(cè)。在李培看來(lái)，按照病原靶向測(cè)序的發(fā)展勢(shì)能估算，未來(lái)每年接收的病原靶向測(cè)序樣本將超50萬(wàn)例。

而實(shí)際上，金域醫(yī)學(xué)之外，一大波病原靶向測(cè)序企業(yè)正在趕來(lái)。動(dòng)脈網(wǎng)分析發(fā)現(xiàn)，這些病原靶向測(cè)序產(chǎn)品在技術(shù)路徑和病原體覆蓋數(shù)量方面大同小異，都旨在覆蓋臨床上常見(jiàn)的DNA病原體、RNA病原體和耐藥基因，只是在病原體組合、測(cè)序平臺(tái)、臨床推廣路徑等方面有所差異。

目前市場(chǎng)上主要的病原靶向測(cè)序產(chǎn)品

比如，2021年10月，因美納在美國(guó)推出了一款采用了靶向測(cè)序技術(shù)的廣譜呼吸道病原體耐藥基因檢測(cè)試劑盒，可以一次性覆蓋282種DNA和RNA病原體，同時(shí)包括部分耐藥相關(guān)基因。而華銀健康主推的基礎(chǔ)版和升級(jí)版病原靶向測(cè)序產(chǎn)品也覆蓋了200種左右的DNA和RNA病原體，及近百種對(duì)抗感染治療有明確指導(dǎo)意義的耐藥基因，主要面向住院感染患者做病原初篩，定價(jià)在千元水平。

而吉因加推出的病原靶向測(cè)序產(chǎn)品同樣用于住院感染患者的初篩，區(qū)別在于吉因加的產(chǎn)品主要針對(duì)低豐度病原、耐藥基因、毒力基因等檢測(cè)，通過(guò)定制化設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的形式與醫(yī)院合作。而迪安診斷推出的Dano-seq病原微生物多重靶向檢測(cè)，以三代納米孔測(cè)序技術(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)序分析為特點(diǎn)，結(jié)合傳統(tǒng)微生物檢測(cè)技術(shù)，形成“測(cè)序+涂片”一體化的整合式報(bào)告。

顯然，對(duì)于病原靶向測(cè)序企業(yè)而言，這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化時(shí)間雖短，想要取得并長(zhǎng)期占據(jù)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)地位，已非易事。

替代還是互補(bǔ)？

“醫(yī)院一旦開(kāi)了病原靶向測(cè)序，基本就把病原宏基因組打得只剩幾個(gè)了。”有從業(yè)者曾這樣描述病原靶向測(cè)序產(chǎn)品的影響力。這讓人不禁懷疑，病原靶向測(cè)序的突飛猛進(jìn)，蠶食的正是病原宏基因組測(cè)序的市場(chǎng)。

但其實(shí)，與其說(shuō)病原靶向測(cè)序取代了臨床上病原宏基因組的應(yīng)用空間，不如說(shuō)兩者相互補(bǔ)充，共同提高了院內(nèi)病原診斷的效率。

在臨床上，傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)方法和經(jīng)驗(yàn)診斷，仍是主流。眾所周知，病原感染往往臨床診療容易，但病原診斷困難。比如，根據(jù)患者的表現(xiàn)，臨床上可以診斷為肺炎、尿路感染、膽囊炎、腦膜炎、心內(nèi)膜炎等，但是從金葡菌、大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、鮑曼不動(dòng)桿菌、銅綠假單胞菌、支原體等大量病原中確定致病的病原，難度卻非常大。

這是因?yàn)椋瑐鹘y(tǒng)的病原診斷手段效率并不高。細(xì)菌培養(yǎng)需要較長(zhǎng)時(shí)間，而在臨床上，其實(shí)并不能等到病原微生物匯報(bào)之后再用藥。此外，微生物培養(yǎng)的陽(yáng)性率比較低，導(dǎo)致很多病原感染并不能取得微生物。比如，小區(qū)取得性肺炎病原微生物的培養(yǎng)，就很難成功。

由此，經(jīng)驗(yàn)性診療仍在抗菌治療中廣泛應(yīng)用。這種病原診療方法，往往結(jié)合不一樣的感染部位，常見(jiàn)病原菌及其對(duì)應(yīng)的抗菌藥物來(lái)制定治療方案。比如，尿路感染常見(jiàn)的病原微生物為大腸埃希菌和腐生葡萄球菌，按照經(jīng)驗(yàn)性診療的做法，就會(huì)推薦使用頭孢菌素、喹諾酮類等。如此一來(lái)，抗生素在臨床上應(yīng)用的精準(zhǔn)化水平相對(duì)較低。

病原宏基因測(cè)序的出現(xiàn)，在一點(diǎn)程度上改善了這一狀況。但正如上節(jié)提到的成本高、準(zhǔn)確率低的原因，病原宏基因測(cè)序在臨床上的應(yīng)用仍局限在較小的范圍內(nèi)，從而給病原靶向測(cè)序留出了協(xié)同的空間。

這種協(xié)同，一方面體現(xiàn)在時(shí)間的先后順序上。在臨床推廣過(guò)程中，廠家往往會(huì)建議將病原靶向測(cè)序應(yīng)用時(shí)機(jī)提前。這背后的原因在于，病原靶向測(cè)序?qū)NA、RNA病毒共同覆蓋，能夠在感染初期就鎖定病原，從而讓治療更具有針對(duì)性。比如，吉因加所布局的tNGS檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)特定目標(biāo)病原靶向檢測(cè)，降低人源背景噪音，富集倍數(shù)增加幾十到幾百倍，提升靈敏度，實(shí)現(xiàn)厚壁菌、胞內(nèi)菌及RNA病毒、耐藥標(biāo)志物的高效檢出。

在大多數(shù)情況下，通過(guò)病原靶向測(cè)序，患者所感染的病原體就可以被確定。就目前的數(shù)據(jù)來(lái)看，臨床常見(jiàn)的病原體只有200種左右。面對(duì)疑似感染的患者，先使用靶向測(cè)序技術(shù)一次檢測(cè)，將常見(jiàn)的病原微生物以及相關(guān)耐藥信息提供給臨床。如果患者所感染的病原體不在所采用的靶向測(cè)序試劑盒范圍內(nèi)，則可能屬于相對(duì)罕見(jiàn)的，甚至是新發(fā)的病原體。到這個(gè)階段，再啟動(dòng)宏基因組測(cè)序，來(lái)開(kāi)展大海撈針式的病原確定。

另一方面，也體現(xiàn)在應(yīng)用場(chǎng)景的選擇上。從目前的集中應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，病原靶向測(cè)序多應(yīng)用在呼吸領(lǐng)域，聚焦病毒感染，而病原宏基因測(cè)序測(cè)多在重癥感染領(lǐng)域被用到，比如神經(jīng)系統(tǒng)感染、血流感染等，全面覆蓋細(xì)菌、真菌和病毒等多元的病原體。

從這個(gè)意義上講，病原靶向測(cè)序和病原宏基因測(cè)序在臨床上的應(yīng)用目標(biāo)其實(shí)是不同的。前者旨在推動(dòng)盡早啟動(dòng)更優(yōu)化的抗生素治療，減少?gòu)V覆蓋和長(zhǎng)治療，讓治療更具針對(duì)性，醫(yī)療費(fèi)用更低，而后者則可以作為疑難感染疾病的終極解析方案。

未來(lái)，隨著NGS測(cè)序成本的繼續(xù)下降，加上操作便利性的進(jìn)一步提升，未來(lái)在微生物NGS測(cè)序領(lǐng)域，宏基因組與靶向測(cè)序兩種技術(shù)將齊頭并進(jìn)互為補(bǔ)充，預(yù)計(jì)兩者以產(chǎn)品組合的方式去服務(wù)臨床將成發(fā)展趨勢(shì)。

應(yīng)用場(chǎng)景有待突破

一個(gè)不可忽視的事實(shí)是，如果局限在當(dāng)前的應(yīng)用場(chǎng)景之下，病原靶向測(cè)序的市場(chǎng)天花板并不高。以每年完成100萬(wàn)人次的病原靶向測(cè)序計(jì)算，單次收費(fèi)1000元，這個(gè)市場(chǎng)的整體規(guī)模不過(guò)10億元，顯然不夠瘋狂涌入的病原靶向測(cè)序企業(yè)瓜分。

對(duì)于病原靶向測(cè)序而言，更大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，在于突破現(xiàn)有應(yīng)用場(chǎng)景的邊界。

首先是所針對(duì)的病原類型?，F(xiàn)階段，病原靶向測(cè)序主要面對(duì)呼吸道感染患者，這覆蓋95%以上臨床感染場(chǎng)景，而呼吸道感染以病毒感染為主。但實(shí)際上，引起醫(yī)院感染的病原體包括細(xì)菌、病毒、真菌等。其中，最常見(jiàn)的是細(xì)菌感染，超九成醫(yī)院感染都是細(xì)菌所導(dǎo)致，以革蘭陰性菌為主，主要有大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌、鮑曼不動(dòng)桿菌。換言之，現(xiàn)有的病原靶向測(cè)序產(chǎn)品，還只覆蓋了院內(nèi)感染病原體的冰山一角，還有更大的應(yīng)用空間有待探索。

比如，利用病原靶向測(cè)序產(chǎn)品將血流感染的病原精準(zhǔn)診斷提前，在疑似有血流感染時(shí)，可根據(jù)檢測(cè)結(jié)果盡早啟動(dòng)針對(duì)性的抗生素治療方案?！盎诓≡邢驕y(cè)序的系列產(chǎn)品可滿足包括兒科、呼吸科、感染科、ICU、結(jié)核?？圃趦?nèi)的幾乎絕大多數(shù)科室感染病原診斷的需求?！崩钆嘁蚕騽?dòng)脈網(wǎng)表示，感染伴隨人的一生，隨著產(chǎn)品系列不斷豐富，病原靶向測(cè)序的應(yīng)用場(chǎng)景還將進(jìn)一步豐富。

其次是在應(yīng)用的場(chǎng)景上?，F(xiàn)階段，盡管啟動(dòng)的時(shí)間更早，病原靶向測(cè)序仍主要局限在住院的感染患者中。而在門診方面，由于檢測(cè)到出報(bào)告時(shí)間仍相對(duì)較長(zhǎng)，價(jià)格也仍相對(duì)較高，病原靶向測(cè)序的滲透率還很低。隨著技術(shù)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不斷成熟，全面覆蓋院內(nèi)、院外感染患者的病原靶向測(cè)序市場(chǎng)，顯然才是更大的藍(lán)海。

總體而言，病原靶向測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)和商業(yè)化，為效率仍很低的感染病原診斷提供了更高效的工具，我們期待著這項(xiàng)工具的持續(xù)迭代，從而在更多元的臨床場(chǎng)景中落地。

關(guān)鍵詞： 病原微生物