生命互联联合创始人叶国栋博士： 新型液体活检技术——“一球定胜负”已步入死胡同 机器学习才是王道

文：苏奇

近两来，液体活检无疑是全球医健行业的“当红炸子鸡”：它被MIT technology review纳入“2015年度十大突破技术”，被福布斯评为“未来五大医疗行业颠覆技术”。相较传统组织活检，它具有无创、标本易得、可实时重复监测、克服异质性等优势，被认为是最可靠的个体化诊疗标本来源。

上周，吉因加刚完成2亿元人民币的A轮融资，由华大基因领投，火山石投资、松禾资本等共同投资。这个“重磅”消息给那些专注液体活检的创业者打了一剂“鸡血”，厦门生命互联便是其中之一。近日，在第五届中国创新创业大赛（厦门赛区）中，崭露头角的他们刚拔得头筹。我们邀请到厦门生命互联有限公司联合创始人叶国栋博士介绍液体活检行业趋势，以及一种新的技术：血小板RNA测序+机器学习算法。

在叶国栋看来，液体活检其实并非什么新概念，它已经热了近十年了。“我们团队关注液体活检，可以说，既是偶然也是必然。”

目前，液体活检最热门的主要有三个探索方向：ctDNA、CTC和外泌体。CTC、ctDNA，对于肿瘤中晚期有强大的指示作用，包括伴随诊疗、肿瘤的基因突变、靶向药耐药监测等，都能多多少少服务临床。但叶国栋“心更大一些”，希望把目光着眼于早筛。早期发现，多数肿瘤的五年存活率可达到九成以上。”

2015年6月创业初期，叶国栋等3名股东依托厦大的资源组建了公司，并与厦大药学院共建了生物医药技术中心，希望把实验室里的成果直接服务于临床、科研市场。起初，他们便打算专注肿瘤领域，并一直追踪前沿的、风口的资讯，能做的预实验和试探性的东西也不断尝试，特别是在CTC方面，花了大力气跟进。

然而，他们却发现，CTC、ctDNA、外泌体有着共同的痛点——得率低。CTC、ctDNA在肿瘤中晚期才能更多地被捕获到，肿瘤早期发现的量极少，而且需要高精度的技术去捕获，这也是另外一个痛点。要想轻松快速获得这些材料，包括在医院、科研机构，必须买国外已经商品化的试剂盒，既不好用又昂贵，且尚属于前期研发阶段，想应用于临床很困难。而外泌体富集目前的方法主要是采用超速离心机，高昂的设备成本让多数实验室望而却步。

多年来，叶国栋团队一直关注肿瘤的血小板、巨噬细胞以及肿瘤驯化的其他循环物质，也零零星星地积累了一些一手数据。他们发现，血小板也能够提供肿瘤的“蛛丝马迹”。

血小板作为血液中第二大细胞类型，量非常丰富，且很容易富集，用低速常温离心机即可富集。当血小板在血液中循环时，肿瘤会与之发生接触，上面的信息会发生一些细微变化，并体现在血小板基因的表达量信息上。“不管是肿瘤早期还是末期，都是一直处于相接触的状态，刚萌芽时血小板已经与之发生接触了，捕获的信息就可用作肿瘤的早期筛查。”

2015年11月，发表在《Cancer Cell》上的一篇文章与他们的想法不谋而合，报道数据与他们预测的数据基本吻合，更让他们看到曙光。荷兰阿姆斯特丹自由大学团队提出，基于肿瘤血小板（Tumor-educated blood platelets，TEPs）的RNA测序为泛肿瘤检测、肿瘤分类和肿瘤突变基因诊断提供了一个有价值的平台，并促进了基于血液的液体活检的发展。结果显示，TEPs的RNA测序可识别肿瘤患者，其准确率达96%；也能区分六种原发肿瘤类型，其准确率达到71%；还能识别几种肿瘤中发现的基因突变类型，提供靶向药伴随诊断信息。

同样从血小板出发，分离出RNA通过二代测序，生命互联团队研发了一套更“聪明”的计算机算法，通过机器学习结合深度测序，利用血小板RNA信息对肿瘤进行诊断，已将其区分六种原发肿瘤类型的准确率提高到80%以上，为当前全球最高水平。目前，团队正在以更大量的标本优化检测结果，已收集样本数量超过万例，包含大量癌症病人标本和信息。随着数据量增加，准确率也将水涨船高。

在一些大医院，肿瘤标志物仍被当成肿瘤早筛的手段。在传统研究方案中，科学家们拼尽全力希望能找出“一球定胜负”的重要标志物，但叶国栋认为，这条思路已经走到死胡同了。“不管你用多先进的研究手段，lncRNA, 环状RNA……任何生物研究对象可以不断换新花样，希望能找出三五个很精简的标志物来判读肿瘤，但至今迟迟未能找到很可信的靶标作为早中期筛选的标志物。”

“我们认定要走机器学习的路线做肿瘤的判读，尤其是针对早中期肿瘤的特征，需要大量基因参数。1000多个或5000多个，对我们来说就是一个符号，不管其中是否有零星的AFP、CEA等重要的基因或蛋白，不管是癌基因也好、抑癌基因也罢，都不重要。” 叶国栋把这些数据比作一份份“棋谱”，“中国、日本自古以来棋谱很多，为何没能诞生AlphaGo？简单的初始数据的获得是没有门槛的，难点在于把这些看似无规律的杂乱数据整理出具体的特征，并进行决策和判断。这考验的就不是单纯的生物学方面的研究力量。”

以肝癌为例，从成因上分析多种多样，如病毒性肝炎、脂肪肝、致癌物质……一千个肝癌患者有一千种成因。“个体差异性巨大，就像一棵倒过来的进化树，早期千差万别，只有到中晚期才慢慢殊途同归，体现到一些重要的指标上，如AFP、CEA、GP1、GP3等；再往上走是更明显的症状，如黄疸、恶液质；接着走向器官衰竭，直至死亡。”叶国栋认为，肿瘤早期病因多样，基因突变的现象也千奇百怪，按传统思路，用简单的靶标去界定是否有早癌，这种思路应该及早调整。而他们通过二代测序获得5万多个基因的参数，拿去精简成1000个。再通过1000多个基因的权重去判读患者是否患肝癌，属于哪一类。

叶国栋预计，慢慢的会有一些零星产品或手段出现，整个业界也会有更清醒的认识。随之而来的，应该会有个小爆发。“大家都会用组学的方式去分析早中期肿瘤的一些病因，手段也很多，不只血小板，血清、外泌体也可用一些组学的手段，不管是测序还是质谱的方式，获得成千上万的特异性信息，通过机器的方式解读，这时对机器的依赖性会比以前高得多。”生命互联的优势在于觉醒得相对较早，且手头已对接了一些资源。

“基因技术没那么神秘，不必说得多么高深莫测，也无需过分夸大其价值，我们只想做点事，能帮到医生、科研院校，真正服务临床。”叶国栋更希望考虑一些现实问题。

叶国栋坦诚，目前主要攻关两个方面：1、降低成本；2、积累大数据，优化准确性。

其实，华大基因等龙头企业也有RNA信息建库分析处理的能力和方法。但其分析成本高，一例大约需要3000-5000元，这意味着运用于临床的费用在3-5万元，很难惠及民众。我们希望能把成本控制到1千元以内，甚至达到300-500元，以3000-5000元的医院终端价推广，更有望应用于临床。在技术成本控制方面， 叶国栋总结了大概11个关键步骤，包括血小板分离、上机、数据分析等，以免疫磁珠为例，如果用商品化的较贵，自制的话就能省不少成本。“不需要大型设备，任何一家小医院都有能力采购我们的试剂盒，开发时会增加分子条形码，使用我们的试剂盒处理后，会上传到我们的服务器，并通过云计算的方式反馈结果报告。”此外，还要考虑稳定性，在实验室以外推广时可能会受到很多干扰，每个质控环节要有相应的标准。

除了成本，积累更多一手数据也很重要，尤其是一些“有中国特色”的癌种，如鼻咽癌、食管癌、肝癌等。以鼻咽癌早期为例，其放化疗五年存活率可达95%以上。“由于基数大，我们通过与一些三甲医院合作，取得这些标本相对容易。也更有现实意义，通过本土化产品指导本土化的体检、治疗。”

叶国栋：我们的团队拥有这方面的优势资源。创始人之一曾是上市公司互联网平台负责人。我们的团队成员中，有来自色列、德国、瑞士科研院校的，并在生物信息行业耕耘了多年。在计算机算法方面，我的胞姐是美国一所大学的博导，可提供技术支持。

目前主流肿瘤分类方法是以二分类为基础的多分类方法，可较好地识别已知类型的肿瘤，但会把所有的未知样本强行分为已知类型的样本。团队成员经过多重验证和探索，选择了一种新的深度学习算法，建立适合于医学诊断的决策系统，同时给出预测的结果以及预测结果不确定性。复现的实验结果与已报道最新文献的结果一致，新算法的使用使得预测精度提升了10个百分点。

叶国栋：据我私下了解，目前已有企业关注到这一块，包括一些业界龙头企业（华大基因、药明康德）也在跟进，但都还没有放到台面上。可喜的是，我们拿到了有说服力的结果。我们现有的优势在于计算机算法优化方面做了比较深的积累。

叶国栋： 计划在五年内实现该项技术的商业化，并将在该领域持续保持创新优势。

主要的对象和渠道正一点点在布局、对接，主要包括三甲医院、体检中心。目前，已经将该项技术与福建省肿瘤医院、福建医科大学附属协和医院、湖南省肿瘤医院、汕头大学附属肿瘤医院等省内外医院进行肿瘤研究合作，并已收集到万份以上的血液标本。利用大量标本继续训练我们建立的机器学习模型，不断优化肿瘤检测的准确率，并降低成本。试剂盒的开发优化也都在进行。近期我们才开始包装一下，希望寻求资本参与产品的研发投产和市场销售，未来两年内会重点寻求融资。

未来，计划与IVD生产企业进行战略合作，完成新型液态活检技术IVD产品的生产和注册。我们期待未来将该技术平台应用于肿瘤早期辅助诊断。

叶国栋： 根据JP摩根和高盛预测，5年内液体活检在全球的市场潜力将达到230亿美元，国内市场市场潜力约为200亿元。我认为，细化到早筛，未来将占其中非常大的比例，可能会占到2/3，而伴随诊疗从远期来看份额会相对小。

叶国栋： 液体活检市场总体尚处于萌芽期，审批方面，监管部门相对谨慎，但也不会管得太死。目前已有华大基因、贝瑞和康的NITP检测获批，但肿瘤相关的尚无。

美国通过CLIA认证对ctDNA以及基因检测技术进行监管，取得了很好的效果。2015年以来，国家发改委对我国基因检测技术应用示范中心逐步放开。2015年3月，卫计委公布《首批肿瘤高通量基因测序临床应用试点单位名单》，并规定只有试点单位具有出具诊断报告的资质，企业可以科研形式开展测序服务。

国家批准的临床应用试点单位自行进行临床实验，类似于美国CLIA实验室；不具有试点资格的企业可采取变通的方式，申报第三方检验资质，通过与医院合作，获取服务外包资质；不具有试点资格的企业可通过与医院合作，自行进行诊断试剂盒报批，并把产品投向医院。

叶国栋：创业需要大量资金、硬件、平台、技术、人才，创业初期可谓“一穷二白”，去年十月仅1个员工。我们与厦大药学院共建生物医药技术中心，配备细胞实验室，设有万级无菌操作间，拥有完善的细胞、分子、生化、蛋白、动物实验平台，结合园区大型仪器共享平台，给科研院校、医疗机构提供基因检测、分子克隆、免疫组化、细胞培养、动物实验等全方位实验技术服务。一方面可以实现“自我造血”，获得一些收入，并减少对资本的依赖程度；另一方面可以借此招揽技术人才，让他们学以致用，现在已有20多名实验员，其中硕士、博士10多人。