無創產前篩查(NIPT)全球市場格局

隨著高通量測序市場持續火爆，其重要應用無創產前篩查越來越受到市場的追捧。我國監管部門也采用積極的舉措來規范整個市場，今年2月份中國食品藥品監督管理總局、國家衛生計生委聯合發布《關于加強臨床使用基因測序相關產品和技術管理的通知》叫停基因測序臨床應用。然而，僅僅一個月后，國家衛生計生委又發布了《關于開展高通量基因測序技術臨床應用試點單位申報工作的通知》，希望通過試點的形式來規范和探索無創產前篩查在臨床上的應用。回顧NIPT市場的歷史，我國NIPT市場經歷了從民間火爆到政府叫停，再到試點規范的歷程，展現出其越來越合理合法的發展軌跡。我國NIPT市場持續升溫，讓人不禁想問國外該領域的應用及發展如何？下面我們將詳細介紹國外NIPT市場的一些情況。  

美國及歐洲NIPT市場情況

在美國，NIPT市場主要為4家公司所覆蓋，分別為Sequenom,  Verinata Health(2013年被Illumina收購),Ariosa Diagnostics 和Natera  其相應NIPT產品登陸市場時間也集中在2011年底到2012年底[1]，在此期間NIPT商業化模式正式拉開帷幕。

從檢測的技術來看，提供NIPT服務的公司主要分為兩類，1）采用高通量全基因測序的方法對樣本進行檢測的Sequenom和Verinata，2）采用靶向區域測序的方法對染色體多倍性進行分析的Ariosa和Natera。由于進行染色體多倍性分析所選擇的區段大小不同，所需要的測序數據量也不盡相同。采用高通量全基因組測序方法的Sequenom和  Verinata公司所提供的檢測產品，需要的測序數據量相對較大，每個檢測樣本需要獲得的Reads數需要達到1300萬條以上[2,3]。Christina Fan 在其研究中描述到“采用高通量全基因組測序進行NIPT檢測，檢測的靈敏度和準確性直接和數據量相關，推薦使用reads數大于10M的數據進行檢測分析”[4]。而通過靶向區域信息獲得的染色體倍性信息的Ariosa及Natera公司，則需要相對較少測序通量，其需要測序序列分別為1.1M及6.5M[5,6]。在測序平臺的選擇上，這些公司都選擇了通量高、測序成本低的HiSeq2000（Illumina）測序平臺[2,7,8,9]。不管采用何種技術路線，4家公司都已驗證其檢驗結果的可信性，并在相應的學術雜志上報道了從幾百例到幾千例不等的高可信度的檢驗結果（表1）[2,3,7,8,10,11]。檢測周期上，除Natera公司需要15天外，其他3家公司均需要8-10天完成檢測[1]。

從監管層面上來看，四家公司都獲得了CAP（美國病理學家學會）和CLIA（臨床實驗室改進修正案）的認證，并且Sequenom和Verinata計劃提交IVD（體外診斷產品）,PMA（上市前批準管理）的申請[1]。另外，illumina在獲得了MiSeqDx的FDA認證后，計劃在今年年底向FDA提交HiSeq 2500 NIPT 檢測試劑盒的申請[12]，如果獲得審批將對整個行業標準的建立和完善意義重大。

在費用支付上，美國的NIPT檢測公司大都采用兩種方式，個人自費或個人及保險共擔的形式。個人自費所需要支付的費用從295美金到1700美金不等。美國NIPT服務公司積極尋求與保險公司合作[1]，Genomeweb  今年2月19日曽報道：Verinata在美國已拿到1.3億人次的保險合同，而Sequenom也已拿到1.13億人次的保險合同[13]。

           在歐洲，NIPT市場主要為一家公司所占有，LifeCodexx[14]。該公司是唯一一家獲得歐洲NIPT IVDD（體外診斷指令）認證的公司。公司與Sequenom合作，技術路線采納了Sequenom的高通量全基因組測序的方法，單個樣本的檢測數據量達到10-30M[15]，檢測費用需要985歐元。

表1：國外NIPT公司概況

注：CLIA, 臨床實驗室改進修正案; CAP, 美國病理學家學會;IVD, 體外診斷產品;IVDD,體外診斷指令(歐洲) ;PMA, 上市前批準管理; SNP, 單核苷酸多態性.

我國NIPT市場狀況 

我國NIPT市場主要為兩家公司所壟斷，分別為華大基因（BGI）和貝瑞和康。檢測產品從2012年底陸續開始上市，其所采用的檢測技術路線為高通量全基因組測序的方法，相應的文獻也對其技術路線進行詳細報道。其中BGI對11263個樣本進行檢測，使用GAIIx和HiSeq2000完成檢測[18]，檢測過程中，HiSeq2000   一個Lane檢測12個樣本，單個樣本的數據量約為15M的reads。貝瑞和康進行兩期臨床實驗，第一期完成435個樣本的檢測[19]，第二期完成了1916個樣本的檢測[20]。其技術路線及測序數據量  與BGI類似，也采用高通量全基因組測序的方法，使用HiSeq2000平臺一個Lane完成12對樣本的檢測。今年年初，達安基因旗下的愛建生物采用Themo Fisher的Proton測序平臺完成前期樣本的測試，在其相應的研究論文中提到，已完成2275個樣本的檢測[21]，每個樣本的需要的數據量約為5.6M reads。

關于檢測價格，國內NIPT的樣本檢測終端價格為280-560美金[22]，不同公司及不同的區域也會略有不同。就監管狀況來看，我國NIPT市場正處于市場規范化程度不斷提升的過程中，隨著正在申請的試點逐步開放，我國NIPT行業將迎來爆發性的增長。也有媒體指出BGI正在使用Complete  genomes和Ion Proton  平臺進行國內SFDA的申請，希望通過收購國外公司和貼牌的形式得到審批。另外兩家公司貝瑞和康及愛建生物則分別尋求與Illumina和Themo Fisher合作，來獲取監管部門的審批[23]。 

表二：我國NIPT市場情況概述

*根據其正式發表無創產前診斷論文時間及論文中所使用測序平臺

我國NIPT企業與國外企業的差異

與國外NIPT市場相同，國內企業幾乎都采用高通量全基因組測序的方法開展NIPT服務，檢測平臺選擇上主要以Illumina測序平臺為主，Illumina基本處于市場壟斷的地位；但也有本土企業大膽嘗試不同的技術路線，如果愛建生物選擇Themo Fisher（前LIFE Technologies）的Ion Proton平臺開發其檢測產品，但由于儀器通量所限，目前只能采用大幅減少reads數的方法進行檢測，但由于其起步較晚，積累的臨床數據有限，在可靠性和成本上還有待市場的檢驗。若該reads數的方法可行，由于illumina擁有通量以及通量所帶來的成本上的巨大優勢，   那么NIPT的檢測成本還可能進一步的降低，這無疑對受檢孕婦，對產業的發展更為有利。從產品上市時間來看，NIPT企業推出產品雖然較美國企業晚一年，但發展速度快，并且新的企業不斷涌現，這也導致NIPT市場缺乏明確的行業標準，如不同企業市場定價差別大，對企業無明確的準入門檻，對該類企業監管力度小等，這些問題都直接導致衛計委對基因臨床服務檢測的叫停。后期，隨著試點的開放，行業標準的不斷完善，以及新的法律、法規對NIPT行業的約束和管理，都將有助于整個NIPT行業在我國健康、穩定、持續的發展。 

參考文獻：

[1]  Agarwal A, Sayres LC, Cho MK, Cook-Deegan R, Chandrasekharan S.  Commercial landscape of noninvasive prenatal testing in the United  States. PrenatDiagn. 2013 Jun;33(6):521-31. doi: 10.1002/pd.4101.

[2] Palomaki  GE, Deciu C, et al. DNA sequencing of maternal plasma reliably  identifies trisomy 18 and trisomy 13 as well as Down syndrome: an  international collaborative study. Genet Med. 2012 Mar;14(3):296-305. doi: 10.1038/gim.2011.73. Epub 2012 Feb 2.

[3] Sehnert  AJ, Rhees B et al. Optimal detection of fetal chromosomal abnormalities  by massively parallel DNA sequencing of cell-free fetal DNA from  maternal blood. Clin Chem. 2011 Jul;57(7):1042-9. doi: 10.1373/clinchem.2011.165910. Epub 2011 Apr 25.

[4]Fan  HC, Quake SR. Sensitivity of Noninvasive Prenatal Detection of Fetal  Aneuploidy from Maternal Plasma Using Shotgun Sequencing Is Limited Only  by Counting Statistics.PLoS One. 2010 May 3;5(5):e10439. doi: 10.1371/journal.pone.0010439.

[5]  Norton ME, Brar H, Weiss J, et al. Non-Invasive Chromosomal Evaluation  (NICE) Study: results of a multicenter prospective cohort study for  detection of fetal trisomy 21 and trisomy 18. Am J ObstetGynecol  2012;207:137.e1-8.

[6] Nicolaides  KH, Syngelaki A, Gil M, Atanasova V, Markova D.Validation of targeted  sequencing of single-nucleotide polymorphisms for non-invasive prenatal  detection of aneuploidy of chromosomes 13, 18, 21, X, and Y.PrenatDiagn. 2013 Jun;33(6):575-9. doi: 10.1002/pd.4103. Epub 2013 Apr 24.

[7]Futch  T, Spinosa J, Bhatt S, de Feo E, Rava RP, Sehnert AJ.nitial clinical  laboratory experience in noninvasive prenatal testing for fetal  aneuploidy from maternal plasma DNA samples.PrenatDiagn. 2013 Jun;33(6):569-74. doi: 10.1002/pd.4123.

[8]  Norton ME1, Brar H, Weiss J, Karimi A, et al, Non-Invasive Chromosomal  Evaluation (NICE) Study: results of a multicenter prospective cohort  study for detection of fetal trisomy 21 and trisomy 18. Am J Obstet Gynecol. 2012 Aug;207(2):137.e1-8. doi: 10.1016/j.ajog.2012.05.021. Epub 2012 Jun 1.

[9] Zimmermann B, Hill M, Gemelos G, Demko Z et al, Noninvasive prenatal aneuploidy testing of chromosomes 13, 18, 21, X, and Y, using targeted sequencing ofpolymorphic loci.PrenatDiagn. 2012 Dec;32(13):1233-41. doi: 10.1002/pd.3993. Epub 2012 Oct 30.

[10] Ehrich M, Deciu C et al, Noninvasive detection of fetal trisomy 21 by sequencing of DNA in maternal blood: a study in a clinical setting. Am J Obstet Gynecol. 2011 Mar;204(3):205.e1-11. doi: 10.1016/j.ajog.2010.12.060. Epub 2011 Feb 18.

[11] http://www.genomeweb.com/sequencing/lifecodexx-receives-1000-samples-prenatest-launch-ponders-expansion-other-countr

[12]http://www.genomeweb.com/sequencing/heels-successful-miseqdx-launch-illumina-plans-submit-hiseq-2500-nipt-assay-fda

[13]  http://www.genomeweb.com/sequencing/130m-us-lives-under-contract-verifi-illumina-expand-nipt-abroad-through-tech-tra

[14] http://www.lifecodexx.com/

[15] http://www.biogen.com.tr/prenatest_uzman_doktor_e.asp

[16] Nicolaides KH, Syngelaki A, Ashoor G, Birdir C, Touzet G. Noninvasive prenatal testing for fetal trisomies in a routinely screened first-trimester population.Am J Obstet Gynecol. 2012 Nov;207(5):374.e1-6. doi: 10.1016/j.ajog.2012.08.033. Epub 2012 Sep 19.

[17] Nicolaides  KH, Syngelaki A, Gil M, Atanasova V, Markova D.Validation of targeted  sequencing of single-nucleotide polymorphisms for non-invasive prenatal  detection of aneuploidy of chromosomes 13, 18, 21, X, and Y.PrenatDiagn. 2013 Jun;33(6):575-9. doi: 10.1002/pd.4103. Epub 2013 Apr 24.

[18]  Dan S1, Wang W, Ren J, Li Y，et.al, Clinical application of massively  parallel sequencing-based prenatal noninvasive fetal trisomy test for  trisomies 21 and 18 in 11,105 pregnancies with mixed risk factors.PrenatDiagn. 2012 Dec;32(13):1225-32. doi: 10.1002/pd.4002. Epub 2012 Nov 9.

[19]  Desheng Liang, WeigangLv, et al. Non-invasive prenatal testing of fetal  whole chromosome aneuploidy by massively parallel sequencing. PrenatDiagn 2013,32:1-7.

[20]  Yijun Song, Congcong Liu, et al.Non Invasive Prenatal Testing of Fetal  Aneuploidies by Massively Parallel Sequencing in a Prospective Chinese Population.PrenatDiagn. 2013.Doi: 10.1002/pd.4160

[21] Liao C, Yin AH, Peng CF, Fu F，et al.Noninvasive prenataldiagnosis of commonaneuploidiesby semiconductor sequencing.ProcNatlAcadSci U S A. 2014 May 20;111(20):7415-20. doi: 10.1073/pnas.1321997111. Epub 2014 May 5.