癌症早筛行业专题研究报告:早筛产品落地在即,肿瘤筛查迎新变局

(报告出品方/作者:中泰证券,谢木青)

一、癌症筛查:需求日益迫切,早筛应运而生

全国癌症负加重,传统筛查难以满足需求

中国是癌症大国,多发癌症的发病率、死亡率普遍高于全球平均水平;  以新增癌症病例与癌症死亡案例占比看,2020 年,中国分别占到全球新 增癌症病例的 23.7%,以及癌症死亡病例的 27%。癌症俨然已经是危害  中国公共卫生和居民健康的重要因素。从国内情况来看,卫生统计年检 数据显示 2019 年城市居民恶性肿瘤致死人数占总死亡人数的 25.73%,  在过去 5 年间始终是城市居民第一大死亡病因;农村居民恶性肿瘤死亡 人数占比 23.27%,致死人数仅次于心脏病;我国因各种癌症导致的伤 残调整寿命年占全部伤残调整寿命年的 15.3%,接近全球平均水平 7.8% 的两倍,严重影响了居民的生活质量。

癌症早筛可以及早发现病症,提高患者生存率。多数癌症在早期肿瘤细 胞未扩散时如能及时发现治疗,可以极大提高患者的生存率。以美国为 例,美国乳腺癌、宫颈癌等癌种的广泛筛查癌症筛查的深入普及有效提 高了早期癌症的诊断、治疗,早期、极早期癌症患者比例显著高于中晚期。相比之下,国内的癌症筛查比率还远远不够。

传统癌症筛查依赖医师资源,缺乏有效手段。依据卫健委办公厅等发布  的肿瘤诊疗规范等文件,常见癌症病种中约有 14 种癌症已有较为明确 的推荐筛查手段,其中 12 种癌症的筛查依赖于 CT、X 光等影像放射检  查或是消化内镜、膀胱镜等内窥镜检查。影像及内镜检查简单直接,可 以直观、清晰的观察到病变或疑似病变区域的形态特征和细微变化。生  化检测以及肿瘤标志物筛查,大多存在灵敏度、特异性不足等问题,多 用于辅助诊断、预后判断、放疗敏感度预测以及疗效监控。而无论是影  像学检测还是内镜检查,都需要专业的执业医师、技师以及护理人员, 后者因为患者依从度的考量还需要麻醉医师做无痛处理,属于人力和资  源密集型的筛查手段。

国内影像科室、麻醉科室都面临严重的人员短缺。2019  年,全国医学影 像科执业医师共有 22.15 万人,其中包括影像放射科、超声科、心电图  室等相关科室执业医师。单就放射科而言,全国放射科医师仅为 8.63 万 人,放射科技师 4.18 万人,每万人放射科医师仅为 0.62  人,每万人放 射科技师 0.30 人;麻醉科方面,全国每万人麻醉科医师仅为 0.62 万人。 相比之下,美国大约每万人拥有麻醉医师数量为 3  人,英国每万人麻醉 医师数达到 2.8 人;影像科方面,美国平均每万人拥有放射科医师为 1.48 人, 每万人拥有放射科技师 8.19  人。我国影像、麻醉科人数明显不足, 存在较大差距。

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工作强度高,收入不均衡成为医师资源不足的重要原因。根据中国网披  露数据,我国每年放射科就诊人次高达 75.4 亿人次,全国医学影像数据 年增长率高达 30%,而放射科医师增长率仅为 4.1%,放射科医生面临  较大的工作压力。麻醉科医师同样面临类似的情况,90%以上的科室医 生中存在过度疲劳,70%以上的麻醉医生工作时长成为主要压力源,60%  以上的科室存在医生短缺,50%的麻醉科室在过去 3 年内有医生流失。 而从医生收入来看,2020 年全国影像放射科平均年收入为 13.08  万元, 麻醉科为 15.87 万元,远低于美国 42.7 万和 39.8 万美元的收入水平。 低收入也已经成为麻醉科医生离职的主要原因,从  2017 年的 68.7%增 长至 2019 年的 81.3%。

技术更迭驱动早筛发展,首批产品落地在即 n 癌症早筛将癌症早筛环节从诊疗室转移到实验室。癌症早筛通过采集人  体血液、唾液、尿液、粪便等体液样本,检测特异标志物,实现肿瘤的 提早筛查与分析。与传统检测方法相比,肿瘤早筛侵入性低,检测灵敏。  患者只需提供微量样本,测序、生化检验则交由专门的实验室部门,省 去了检前准备、现场筛查等一系列复杂环节,一方面可以有效的解放医  师资源,操作方便快捷,能有效的提高筛查效率;另一方面,将癌症筛 查的场景从专业科室变为病人自检自查,可以改善就检人群的筛查体验,  提高检测的依从度。癌症早筛取样方便,检测灵敏,未来市场广阔,根 据燃石医学招股书数据,2030 年全国癌症高风险人群预计将达到 5.22  亿人,假设早筛产品整体渗透率为 3.9%,综合检测价格为 1400 美元, 则整体早筛市场规模将有望达到 289 亿美元。

基于 ctDNA、CTC 等的肿瘤早筛技术表现出不弱于传统检测手段的技 术优势。肿瘤早筛常用的生物标记物包括循环肿瘤  DNA(ctDNA)、循 环肿瘤 RNA(ctRNA)循环肿瘤细胞(CTC)、外泌体、循环蛋白质等。 其中,ctDNA  的特异性好,准确性高,富集、测序技术相对成熟,是目 前癌症早筛行业的重要筛查指标。从目前海内外各公司披露的筛查数据  来看,无论是单癌种还是泛癌种,各产品在临床试验层面展现出了较好 的灵敏性和特异性。

CMDE 明确提出疾病筛查类产品临床评价要求,行业规范化落地。2020 年 3 月 5 日,国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心在其官网上发 布《结直肠癌筛查产品国内外现状及临床评价要求》,明确提出,疾病筛 查类产品的临床试验应针对预期的筛查人群进行前瞻性入组;试验设计 应采用相关疾病诊断的临床参考标准作为参比方法,评价考核试剂的临 床灵敏度、特异度、阳性/阴性预测值等评价指标。

其中特别是临床灵敏 度和阴性预测值是疾病早筛产品非常关注的性能指标,必须达到较高的 水平方能作为筛查产品上市。 早期产品主要应用于辅助诊断,临床应用受到一定限制。早筛诊断类产 品可以追溯到强生公司 2007 年获批上市的 Cell Search 系统,该产品主 要用于从外周血液中捕获 CTC 细胞,用于肿瘤的辅助诊断,但由于捕获 方式存在一定局限性,难以解决漏检率等问题,因此市场接受度相对较 低较低。此后国内外上市的多个癌症诊断类产品的检测内容也大多围绕 单基因突变或是甲基化修饰,临床试验数据不够充分,应用场景也较为 局限,主要用于伴随诊断、辅助筛查等,对癌症病变信号的采集渠道不 够全面,存在一定的漏诊风险。

多靶点、多组学、大样本的联合检测方法为癌症筛查提供有力保障。从  技术角度考虑,癌症早筛一方面需要解决着样本丰度低、信号采集难的 问题,同时还有完成从异常信号识别到肿瘤鉴定再到组织溯源的任务。  新型的早筛产品普遍采取多靶点、多组学的联合检测方法,可以实现多 维度信息采集,同时也不断研发新的信号捕获技术,例如贝瑞基因的环  化单分子扩增和重测序基因突变检测技术 cSMART,泛生子的多组学检 测方法 Mutation Capsule,燃石医学的甲基化库制备技术  BrELSATM等。 另一方面则是通过大样本的病例研究,构建更为精准可靠的基线数据库  和甲基化图谱,为癌症筛查的模型建立提供有力保障;预测模型也不断 推陈出新,不断提出新的优化算法,例如贝瑞基因的 MutLoc 变异位点  检测算法、SVscan 大片段结构变异检测算法、ngsMSI 算法,燃石医学 的 brMERMAIDTM等。

早筛产品集中进入产品上市前期,未来有望迎来业绩爆发期。目前国内  结直肠癌早筛产品常卫清已在 2020 年获得注册审批,肝癌早筛产品莱 思宁、HCCScreen 也陆续开始以 LDT 的形式发售;海外  GRAIL 公司的 泛癌种筛查产品 Galleri 也预计于 2021 年二季度推出,此外还有多个产 品于 2020 年进入大型前瞻性试验。

整体而言,进度较快的几种早筛产 品已经陆续进入产品上市的准备阶段,预计未来 3-5 年将迎来业绩爆发 期。结合全球癌症早筛的研发进展以及实际应用情况,我们认为早筛产 品有望在结直肠癌、肝癌、肺癌等领域率先实现商业化。其他癌种如食 道癌、胰腺癌等检测技术方面并无明显差异,目前已进入回顾性临床阶段,后续进展值得期待。

二、结直肠癌,商业化落地的首发赛道

癌前病变周期长,传统筛查侵入性强,接受度低

结直肠癌的癌前病变时间长,生存率和治疗费用随着癌症进展趋势明显。 结直肠癌(colorectal  cancer,CRC)在国内的新发病例占全部恶性肿 瘤发病的 9.87%,死亡病例占全部恶性肿瘤死亡的 8.01%,是威胁我国  居民生命健康的主要癌症之一。结直肠癌从最早的异常阴窝病灶演化为 肿瘤前体,直至最终发展成癌症需要 10-15 年的时间,空窗期较长。而  随着癌症病情的加重,患者生存率逐渐降低,治疗费用也随之攀升。原 位癌(0 期)阶段只需切除息肉及部分结肠即可痊愈,5 年生存率高达  100%,平均治疗费用约为 1.44 万元;而当结直肠癌发展到 4 期,癌细 胞扩展到全身,只能依靠放疗、化疗、靶向疗法等手段进行控制,5 年  生存率仅为 10.8%,直接治疗费用也飙升至 19.85 万元。

早期症状不明显,多数患者在确诊时已是中晚期。结直肠癌在早期没有  明显的征兆,难以发现,只有当癌症扩散到肠外,癌肿破溃形成溃疡或 感染时才出现症状,主要包括便血80%-90%、便频60%-70%、便细40%、  粘液便 35%、肛门痛 20%、里急后重 20%、便秘 10%等。对于结肠癌 患者来说,通过门诊就诊发现结直肠癌时大多已经处于中晚期,而体检  筛查可以有效的提早发现结直肠病变。城市癌症早诊早治项目统计数据 显示,结直肠癌患者中通过体检筛查发现的结直肠癌中Ⅰ期占 72%,而  门诊就诊中发现结直肠癌中Ⅰ期只占 13%,前者是后者的 5 倍以上。

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结直肠镜的侵入性和不适感是影响筛查效果的重要因素。根据中国结直  肠癌筛查与早诊早治指南,结直肠镜和免疫法粪便隐血试验(FIT)是目 前国内较为推荐的筛查方法。结直肠镜是国际公认的结直肠癌诊断金标  准,价格适中,检查灵敏,筛查指南建议国内 40-75 岁人群每 10 年检 查一次。从检测效果来看,结直肠镜对结直肠癌的灵敏度和特异性达到  95%和 90%,癌前病变的灵敏度和特异性为 76%和 90%,具有较好的 筛查效率。然而,结直肠镜作为一种侵入式检查,患者接受度和依从性  较低,仅有 14%。在结直肠镜门诊检查人群中,超过 80%的结肠镜检查 患者在检查时会有轻度及以上疼痛感;而对于未参加结肠镜检测的人群, 有超过  60%的人群表示因为害怕检查疼痛而不愿做结直肠镜检查。由此 可见,结直肠镜检查的不适性对于群众对早筛的态度具有重要影响。近  年来,我国无痛消化内镜虽然得到了快速发展,但与海外相比仍有较大 差距。美国 98%内镜医师在上消化道和下消化道内镜检查时选择镇静状  态操作,而国内的胃肠镜检查只有 10%采用了麻醉镇静。

结直肠镜筛查操作复杂繁琐,也是导致依从度低、筛查率低的原因之一。 结直肠镜检查需要一系列的准备工作,包括饮食控制、患者教育、术前 灌肠等;通常还需要根据检查情况辅以去泡剂以及慢性病用药,流程繁 琐,给检查者自身以及医师带来繁重负担;不仅如此,在无痛肠镜检查 时,医生通常还需要患者亲属签字病陪护。

FIT(粪便免疫化学测试)检测效果不够灵敏,无法作为有效的筛查方 法。FIT  的主要技术原理是通过特异性的抗体检测粪便标本中的人体血 红蛋白,进而提示可能的肠道病变。FIT 操作简便且没有侵入性,患者  接受度高,价格亲民,普遍在 100 元以下,但是检测效果不佳,相较于 金标准结直肠镜检测存在一定差距,尤其是癌前病变的灵敏度较低,只 有  36%。同时 FIT 检测的假阳性和假阴性较高,消化道溃疡等出血性消 化道疾病容易造成假阳性,无出血或暂停出血肿瘤容易造成假阴性,此 外,FIT  对近端结直肠癌的筛查效果也不够显著。而另一种粪便隐血试 验 gFOBT(愈创木脂粪便潜血试验)则是因为灵敏度低、受饮食和药物  影响等原因,已经不再作为推荐筛查手段。

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FIT-DNA 优化筛查体验,提高检测效果

结直肠癌早筛效果十分显著,相较于传统筛查方法优势明显。针对结直  肠癌的肿瘤早筛主要包括粪便 DNA 检测和血液 DNA 检测两种。前者包 括 Exact Sciences 公司的  Cologuard,诺辉健康开发的常卫清、华大基 因的华常康等,后者的代表性产品则是 Guardant Health 公司的 Lunar-2  以及 Epigenomics AG 公司的 Epiprocolon,并且多数都是针对 ctDNA 的检测筛查。从检测效果来看,粪便 DNA  和血液检测都表现出优于传 统检测手段的结果。尤其是临床灵敏度和阴性预测值,国内外几种早筛 产品大多都表现出 90%以上的优良筛查效果。

FIT-DNA 粪便检测产品的商业化发展迅速。与血液检测相比,2014  年 11 月,FDA 基于约一万例受试者的前瞻性临床试验数据,批准 Exact Sciences 公司的 Cologuard 作为首款  FIT-DNA 检测产品上市,并在同 年纳入 Medicare。Cologuard 自上市以来,凭借精准且便捷的检测优势  迅速打开结直肠癌早筛市场,2015-2019 销售额年复合增长率高达 112.89%。2020 年,在全球疫情的影响下仍然实现了 8.15  亿美元的销 售收入。而在医保支付方面,Exact Sciences 不断扩大医保覆盖范围, 截至 2019 年底已经与 19.7  万家保险机构达成合作,超过 94%的美国用 户无需自费筛查。美国另一款早筛产品 Epi ProColon 由于缺乏充足的试  验数据支持,虽然获得了 FDA 批准,但应用场景较为局限美国预防医学 工作组结直肠癌筛查指南(2008)中所有可用及推荐的筛查方式(包括 FIT、 结直肠镜等)不适用的患者可用 Epi ProColon 筛查。

Cologuard 的成功为国内结直肠癌早筛产品提供了清晰的商业化道路。  目前国内进展的为诺辉健康的早筛产品常卫清,于 2020 年 11 月正式获 批适用于结直肠癌高风险人群的筛查;其他产品如华常康等目前尚处于  临床研发阶段;此外,康立明、艾德生物等企业同样也在结直肠癌筛查 领域有所突破,旗下 SDC2 基因甲基化检测产品长安心、畅青松先后分 别于  2018 年和 2021 年获批,但用途仅作为辅助诊断供临床医生参考, 未能适用于癌症筛查。根据 Frost & Sullivan  预测数据,2025 年国内结 直肠癌高危人群预计将达到 1.42 亿人,按照 3 年一次的使用频次计算, 假设渗透率为 15%,终端价格为  1500 元,预计结直肠癌早筛市场规模 将达到 106 亿元。

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三、肝癌早筛,临床级应用方兴未艾

肝癌发作隐蔽性高,超声-AFP 早期检出效果不足

肝癌的发展是多突变、多通路的癌变过程,早筛可以极大提高患者的生 存率,延长预期生存寿命。肝癌早期患者如能及时接受治疗,5  年期生 存率可达 58.4%,而晚期生存率仅为 23.8%,终末期甚至低于 2%。然  而肝癌的早期病发极不明显,易被患者忽略,错过诊疗时机。早期肝癌 通常只表现出体重减轻、食欲不振、恶心呕吐等缺乏特异性的消化道症  状,只有当肿瘤体积增大、肝功能受损明显后,患者才会有肝区疼痛等 症状,因此很难发现。超过 80%的患者是在出现症状后才主动求医;并  且多数患者已经处于中晚期。

影像学检查仍然是肝癌筛查的核心方法。根据原发性肝癌诊疗规范  (2019)、原发性肝癌的分层筛查与监测指南(2020 版)、肝细胞癌癌 前病变的诊断和治疗多学科专家共识(2020 版)等文件,目前对于肝癌  的筛查,国际推荐意见仍然是超声检查,而国内主流的肝癌检查方法主 要有腹部超声、AFP 检查、多排螺旋 CT/MRI 等。

血清检测 AFP 筛查效率低,检测结果容易受到其他因素影响。超声联  合 AFP(甲胎蛋白)是国内较为推荐的联合筛查方法之一。但 AFP 对 于肝癌检测,尤其是早期筛查的灵敏度和特异性不够理想。一方面,受 检者  AFP 水平的高低与肿瘤大小相关,肿瘤直径<2cm、2-5cm 和>5cm 的肝癌患者中,AFP 正常的比例分别为  50-70%、30-50%和 20-30%, 因此很容易产生假阴性;另一方面,导致 AFP 升高的因素众多,病毒性  肝炎感染肝硬化、睾丸癌、生殖细胞肿瘤、胃癌、妊娠等都会导致 AFP 水平升高。在实际检测时,通常只有满足 AFP≥400ug/L 超过 1  个月或 者≥200ug/L 持续 2 个月,并且排除怀孕、生殖腺胚胎瘤和活动性肝病后, 才能认为需要高度怀疑肝癌,同时需要进行 CT/MRI  检查观察有无肝癌 的影像学特征。因此,AFP 检测在肝癌筛查的应用较为有限,欧洲肝病 学会(EASL)和美国肝病学会(AASLD)已不再推荐 AFP 作为 HCC 的 监测指标,我国以及日本也仅将其作为联合方法之一。

超声检查对早期肝癌的检出率不够理想以超声为代表的影像学检查实时无创、移动便捷,是国际公认的推荐检查方法之一,但是对于早期肝  癌的的诊断同样存在一定的局限性,对于直径<2cm、2-3cm、4-5cm 和>5cm 的肝癌,超声检测的灵敏度分别为  39-65%、76%、84%和 90%; 此外,超声诊断十分依赖检测医师的经验,不适合作为大范围人群的筛 查方式。

早筛技术优势有望打破筛查困局

目前海内外肝癌早筛产品以血检为主,大多还处在研发阶段,例如贝瑞  基因的莱思宁、泛生子的 HCCscreen 等,并且已经在临床实验中展现 出较高的灵敏度和特异性,尤其是针对肝癌早期的患者,早筛产品展现  出较好的检出能力,泛生子 HCCscreen 诊断出的肝癌患者中,49%处 于早期阶段,对于小于三厘米的肿瘤,HCCscreen 的灵敏度达到  85%; 而在商业化方面,多数是以 LDT 的形式进行推广,尚未有正式获批的产 品。根据 2020 年 CSCO 会议披露数据,国内  HBV、HCV 感染者以及 肝硬化患者共约 1.07 亿人,酒精性肝病者约 6,200 万人,假设 2025 年 市场渗透率为  5%,患者平均检测频率每年 1 次,终端价为 3000 元,则 预计 2025 年肝癌早筛的市场规模将达到 254 亿元。

四、肺癌早筛,临床试验初显成效

肺癌症状缺乏特异性,LDCT 假阳性高,易造成过度诊断

肺癌的隐蔽性较强,临床表现具有多样性但缺乏特异性。肺癌以非小细  胞肺癌为主,约占所以肺癌发病数的 80%~85%。多数早期肺癌患者无 明显相关症状体征,如咳嗽、咯血、呼吸困难等。超过 87%的患者是在  出现症状之后检查患有肺癌,主动体检筛查的人数仅为 6%。从临床治 疗效果来看,I 期患者的 5 年存活率高达 84%,但患者占比只有 19%,  IV 肺癌患者的 5 年期存活率仅为 6.9%,但门诊比例超过 36%,由此可 见,国内居民整体对于肺癌筛查缺乏主动性。

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低剂量螺旋 CT(LDCT)是目前唯一一项有科学依据表明可以降低死亡 率的肺癌筛查和早诊早治技术。全美国家肺癌筛查研究(NLST)表明  LDCT 相比胸部 X 线筛查可降低 20%肺癌的死亡率,荷兰-比利时随机 对照肺癌筛查实验中,通过对 10 年随访证实 LDCT  筛查可以使肺癌死 亡率降低 24%。目前,LDCT 已经被 Fleischner 协会、美国预防服务工  作组、美国胸科协会、英国胸科协会、加拿大放射医师协会等组织纳入 筛查指并作为推荐手段。价格方面,目前国内公立医院 LDCT 价格在  120-360 元之间不等。

LDCT 应用于肺癌筛查的灵敏度、特异性较高,普遍在 90%以上,但 LDCT 对肺结节的鉴别能力较差,假阳性率较高。在现有的肺癌筛查研  究中,无论是随机对照研究还是队列研究,在 LDCT 肺结节的平均检出 率大于 20%,其中筛查的阳性人群中大部分都是良性结节,超过 90%的  阳性患者属于非肺癌患者。而为了明确肺结节的病变性质,患者通常需 要后续大量的检查,如支气管镜、胸腔镜、经皮肺穿刺,PET-CT,甚至  是外科手术,因此单纯的 LDCT 筛查会消耗大量的医疗资源,产生大量 的隐形负担。即便是对于 30 包年的 55-74 岁肺癌高危人群,想要通过  LDCT 筛查来降低死亡率也要付出极大的医疗成本,其中死亡风险较低 的人群平均需要检测 5276 个人,筛查得到 1648  个假阳性患者,才能降 低一例死亡。LDCT 的明显缺陷是导致其筛查率低的重要原因,根据美 国癌症协会统计,在 680 万高危人群中,只有 26  万人接受了 LDCT 筛 查,整体筛查率不足 4%。 肺癌早筛数据良好,期待进一步优化

目前海内外关于肺癌的早筛产品多数还处在临床期,对中后期的肺癌筛 查已经体现出良好的效果。海外的癌症早筛龙头企业  GRAIL 于 2016 年 边便启动 CCGA 研究。通过对目标基因的甲基化、基因突变和基因组测 序,GRAIL 产品已经对 II  期及以后的肺癌表现出较好的灵敏性,公司预 计于 2021 年二季度正式推出 LDT 早筛产品 Galleri。国内早筛领先企业  燃石医学的试验进展也较为类似,在 2020 年欧洲肿瘤内科学会(ESMO) 亚洲年会上披露的数据中,针对肺癌、卵巢癌、结直肠癌、肝癌、胰腺  癌肝癌共六个癌种的 cfDNA 甲基化检测 ELSA-seq 实现了 80.6%的敏 感性和 98.3%的特异性,相较于此前在 2020 年  AACR 峰会中 95.1%的 特异性和 80.8%灵敏度的检测结果有所突破。此外,丽珠集团子公司珠 海圣美的肺癌早筛技术 MDA TEST  对早期肺癌的检测效果实现显著突 破,I 期肺癌的灵敏度达到 76.2%。目前,国内肺癌高危人群约有 3.1 亿人,假设 2025  年肺癌筛查渗透率为 5%,终端价为 1200 元,则预计 市场规模有望达到 187 亿元。

详见报告原文。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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