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

【資料圖】

病原靶向測序（targeted NGS, tNGS）的出現(xiàn)，讓本來逐步紅海化的病原宏基因組測序市場競爭格局，變得更加撲朔迷離。

一方面，病原靶向測序成本更低、操作更簡便、耗時更短，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序一直在努力，卻沒能真正實現(xiàn)的目標(biāo)。

另一方面，與病原宏基因組商業(yè)化之初相對單純的技術(shù)流不同，病原靶向測序市場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為主的檢測服務(wù)公司，比如吉因加等。這項門檻更低、確定性更強的技術(shù)應(yīng)用，無疑正推動病原診斷市場發(fā)生深刻的變化。

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

從0到數(shù)十萬的快速裂變

病原靶向測序的商業(yè)化歷史很短，但勢能很強。

“2021年4月，我們的‘病原靶向測序’產(chǎn)品開始在臨床試用，在同類產(chǎn)品中是比較早的?！苯鹩蜥t(yī)學(xué)感染疾病線總監(jiān)兼集團(tuán)感染學(xué)科主任李培告訴動脈網(wǎng)。據(jù)她介紹，經(jīng)過半年多的臨床推廣，臨床醫(yī)生逐漸意識到這種產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢，這項創(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，病原靶向測序產(chǎn)品的迅速普及，是借了病原宏基因組測序（mNGS）產(chǎn)品的光。臨床上，對于感染病原的確定，大多數(shù)醫(yī)生并沒有足夠的判斷能力，所以病原宏基因組測序產(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序的明星企業(yè)，他們推動了這項創(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)診斷的市場認(rèn)知，每年已經(jīng)有數(shù)十萬患者通過病原宏基因組測序來確定自己所感染的病原體。

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

病原靶向測序技術(shù)通過超多重PCR擴(kuò)增與高通量測序兩種技術(shù)的結(jié)合，對待測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。在商業(yè)化過程中，病原靶向測序聚焦臨床常見的感染病原體，通過設(shè)計特異性引物，采用超多重PCR建庫體系，對目標(biāo)序列進(jìn)行靶向擴(kuò)增富集，再利用高通量測序進(jìn)行擴(kuò)增產(chǎn)物同步檢測。由于在測序時只對病原微生物核酸進(jìn)行測序，這樣就可以大幅度提高病原微生物的檢測靈敏度。

病原靶向測序與病原宏基因測序?qū)Ρ?/p>

這種新的檢測產(chǎn)品力求“所見即所得，檢出就是感染”，從采樣到出報告可以在12小時內(nèi)完成檢測，是一種在臨床上具有更強的可及性和可操作性的病原診斷產(chǎn)品。以金域醫(yī)學(xué)核心的病原靶向測序產(chǎn)品“上感50和呼吸100”為例，它們對特殊病原，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序產(chǎn)品更高的敏感性，并且能夠同時兼顧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。

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

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

動脈網(wǎng)了解到，當(dāng)前，金域醫(yī)學(xué)每個月可以完成近2萬例樣本檢測。在李培看來，按照病原靶向測序的發(fā)展勢能估算，未來每年接收的病原靶向測序樣本將超50萬例。

而實際上，金域醫(yī)學(xué)之外，一大波病原靶向測序企業(yè)正在趕來。動脈網(wǎng)分析發(fā)現(xiàn)，這些病原靶向測序產(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的DNA病原體、RNA病原體和耐藥基因，只是在病原體組合、測序平臺、臨床推廣路徑等方面有所差異。

目前市場上主要的病原靶向測序產(chǎn)品

比如，2021年10月，因美納在美國推出了一款采用了靶向測序技術(shù)的廣譜呼吸道病原體耐藥基因檢測試劑盒，可以一次性覆蓋282種DNA和RNA病原體，同時包括部分耐藥相關(guān)基因。而華銀健康主推的基礎(chǔ)版和升級版病原靶向測序產(chǎn)品也覆蓋了200種左右的DNA和RNA病原體，及近百種對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，定價在千元水平。

而吉因加推出的病原靶向測序產(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)品主要針對低豐度病原、耐藥基因、毒力基因等檢測，通過定制化設(shè)計、開發(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，以三代納米孔測序技術(shù)的實時測序分析為特點，結(jié)合傳統(tǒng)微生物檢測技術(shù)，形成“測序+涂片”一體化的整合式報告。

顯然，對于病原靶向測序企業(yè)而言，這項技術(shù)的商業(yè)化時間雖短，想要取得并長期占據(jù)競爭的優(yōu)勢地位，已非易事。

替代還是互補？

“醫(yī)院一旦開了病原靶向測序，基本就把病原宏基因組打得只剩幾個了?！庇袕臉I(yè)者曾這樣描述病原靶向測序產(chǎn)品的影響力。這讓人不禁懷疑，病原靶向測序的突飛猛進(jìn)，蠶食的正是病原宏基因組測序的市場。

但其實，與其說病原靶向測序取代了臨床上病原宏基因組的應(yīng)用空間，不如說兩者相互補充，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。

這是因為，傳統(tǒng)的病原診斷手段效率并不高。細(xì)菌培養(yǎng)需要較長時間，而在臨床上，其實并不能等到病原微生物匯報之后再用藥。此外，微生物培養(yǎng)的陽性率比較低，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，常見病原菌及其對應(yīng)的抗菌藥物來制定治療方案。比如，尿路感染常見的病原微生物為大腸埃希菌和腐生葡萄球菌，按照經(jīng)驗性診療的做法，就會推薦使用頭孢菌素、喹諾酮類等。如此一來，抗生素在臨床上應(yīng)用的精準(zhǔn)化水平相對較低。

病原宏基因測序的出現(xiàn)，在一點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)，從而給病原靶向測序留出了協(xié)同的空間。

這種協(xié)同，一方面體現(xiàn)在時間的先后順序上。在臨床推廣過程中，廠家往往會建議將病原靶向測序應(yīng)用時機(jī)提前。這背后的原因在于，病原靶向測序?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性。比如，吉因加所布局的tNGS檢測技術(shù)，針對特定目標(biāo)病原靶向檢測，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，通過病原靶向測序，患者所感染的病原體就可以被確定。就目前的數(shù)據(jù)來看，臨床常見的病原體只有200種左右。面對疑似感染的患者，先使用靶向測序技術(shù)一次檢測，將常見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序試劑盒范圍內(nèi)，則可能屬于相對罕見的，甚至是新發(fā)的病原體。到這個階段，再啟動宏基因組測序，來開展大海撈針式的病原確定。

另一方面，也體現(xiàn)在應(yīng)用場景的選擇上。從目前的集中應(yīng)用場景來看，病原靶向測序多應(yīng)用在呼吸領(lǐng)域，聚焦病毒感染，而病原宏基因測序測多在重癥感染領(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。

從這個意義上講，病原靶向測序和病原宏基因測序在臨床上的應(yīng)用目標(biāo)其實是不同的。前者旨在推動盡早啟動更優(yōu)化的抗生素治療，減少廣覆蓋和長治療，讓治療更具針對性，醫(yī)療費用更低，而后者則可以作為疑難感染疾病的終極解析方案。

未來，隨著NGS測序成本的繼續(xù)下降，加上操作便利性的進(jìn)一步提升，未來在微生物NGS測序領(lǐng)域，宏基因組與靶向測序兩種技術(shù)將齊頭并進(jìn)互為補充，預(yù)計兩者以產(chǎn)品組合的方式去服務(wù)臨床將成發(fā)展趨勢。

應(yīng)用場景有待突破

一個不可忽視的事實是，如果局限在當(dāng)前的應(yīng)用場景之下，病原靶向測序的市場天花板并不高。以每年完成100萬人次的病原靶向測序計算，單次收費1000元，這個市場的整體規(guī)模不過10億元，顯然不夠瘋狂涌入的病原靶向測序企業(yè)瓜分。

對于病原靶向測序而言，更大的市場機(jī)會，在于突破現(xiàn)有應(yīng)用場景的邊界。

首先是所針對的病原類型?，F(xiàn)階段，病原靶向測序主要面對呼吸道感染患者，這覆蓋95%以上臨床感染場景，而呼吸道感染以病毒感染為主。但實際上，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、鮑曼不動桿菌。換言之，現(xiàn)有的病原靶向測序產(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，可根據(jù)檢測結(jié)果盡早啟動針對性的抗生素治療方案。“基于病原靶向測序的系列產(chǎn)品可滿足包括兒科、呼吸科、感染科、ICU、結(jié)核專科在內(nèi)的幾乎絕大多數(shù)科室感染病原診斷的需求。”李培也向動脈網(wǎng)表示，感染伴隨人的一生，隨著產(chǎn)品系列不斷豐富，病原靶向測序的應(yīng)用場景還將進(jìn)一步豐富。

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

總體而言，病原靶向測序技術(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，我們期待著這項工具的持續(xù)迭代，從而在更多元的臨床場景中落地。

關(guān)鍵詞： 病原微生物