康聖環球(09960. HK):AI+ctDNA技術準確判斷肺結節——不再“談結節色變”

日前,廣州基準醫療旗下的“Pulmoseek”的血液檢測新技術正逐漸改變這種狀況,使到錯切率降低到3%以下,而且被鍾南山院士多次公開點讚,成為廣州科技成果的其中一張亮眼名片。 影像AI+ctDNA甲基化多模態診斷工具04術優勢05臨床價值而下面的案例則更常見,一個純實性結節,多家醫院會診均建議手術,在Pulmoseek提示低風險后,患者繼續觀察期間,結節明顯縮小,提示只是炎症,避免了“白挨一刀”。 06研發經歷及未來展望

康聖環球(09960. HK):AI+ctDNA技術準確判斷肺結節——不再“談結節色變”

近年來,CT成像技術不斷升級,加上癌症 「早診早治」 的理念越來越深入人心,這兩大因素共同推動了肺結節檢出率的提升。 目前我國每年能篩查出超過 2000 萬肺結節患者,而在這些檢出的結節中,直徑達到 5 毫米及以上的佔比約為 20% 至 30%。

01肺結節診斷困境

肺結節檢出率因CT的普及應用以及診斷標準的改變而大幅升高,已達60%。 儘管只有一小部分肺結節是早期肺癌(不到5%),但良惡性鑒別卻令人“萬分頭痛”,醫生往往不能“打包票”,這種情況導致患者往往焦慮不安,甚至長期失眠,嚴重影響健康。

究其原因,良惡性結節之間的形態差異很小,不容易分辨,單純靠醫生的閱片經驗效果不佳。 而目前的一些常規手段,如活檢、腫瘤標誌物,對很小結節的成功率很低。

結節經常出現誤判——要麼是良性結節被“白挨一刀”,要麼是惡性結節被延誤治療。 在一項全國20多家頭部醫院的調研中,良性結節的不必要切除率高達20-40%。 如何準確鑒別肺結節良惡性,成為臨床上面臨的重大挑戰。

02什麼是ctDNA甲基化

DNA是我們身體的遺傳物質,上面包含著多個抑癌基因和致癌基因。 而ctDNA(circulating tumor DNA)就是癌細胞釋放到血液里的“基因碎片”。

在正常細胞上,甲基化標籤是被貼在致癌基因上的,所以致癌基因就會失效。 而癌細胞釋放的“基因碎片”則相反:甲基化標籤被貼在抑癌基因上,導致抑癌基因失效。

常规的肿瘤标志物是大分子,肿瘤未发展到坏死的阶段也不会释放,而DNA是小分子物质,早期的肺癌即可释放“基因碎片”到血液里。因此,只要找到这些“基因碎片”,就可能揪出肺癌的“苗头”。

ctDNA甲基化标签作为肺癌早筛检测的标志物,具有四大优势:高敏感性:在肿瘤发生初期,甲基化异常常有发生;普遍性:异常甲基化几乎在所有癌细胞以及所有基因碎片中普遍存在;特异性:肺癌以及各类良恶性结节均具有独有的甲基化位点;稳定性:肺癌细胞的甲基化标签像商品包装上的固定条形码,一旦标记,几乎不改变。

03 AI-ctDNA甲基化检测技术

这项技术通过检测血浆中的肺癌特有甲基化变异,从多个层面分析肺结节特征,从而准确判断良恶性。检测技术主要包含五个步骤:取样、提取、建库、测序、数据分析。其中建库、测序和数据分析涉及三个核心专利技术。

高效单链建库技术

从人体血液样本中,通过分离操作得到大量“基因碎片”。这些碎片混合在一起,就像一堆打乱的拼图。

建库步骤需要的“强力磁铁”能轻松、精准地将带有甲基化标签的“基因碎片”从混合碎片中吸取出来,即使含量极低也能牢牢捕获。

超高灵敏度测序

建库后得到大量带甲基化标签的“基因碎片”,但这些碎片上含有很多个基因及标签,检测难度大。

超级放大镜”能放大甲基化标签的信号,即使信号很微弱也能放大找到,大大提高了检测效率,帮我们精准快速找到与肺癌相关的甲基化标签。

最后借助“智能医生”——经过大量肺结节患者甲基化数据和胸部CT影像图片训练的系统。

它既能从45万个甲基化标签中筛选出100个与肺癌相关的甲基化标签,也能结合患者影像数据,实时分析肺结节风险,一眼看穿癌细胞的伪装。

为什么对比其他标志物,ctDNA甲基化有独特的优势?

找肿瘤相关线索,就像在大型快递分拣中心找有问题的包裹。直接找 “包裹里的小零件”(循环肿瘤细胞),很容易被海量正常包裹淹没;找 “包裹外的特殊贴纸”(抗原、抗体),也可能因为贴纸太小或磨损看漏,但找 “包裹面单上的信息”(DNA)会更容易被筛选。

这张 “DNA 面单” 的问题分两类:一类是 “面单上的地址写错了”(突变),要在无数相似地址里找出错字,得逐字比对,耗时又费力;另一类是 “面单上的分类标签贴错区域”(甲基化),标签颜色和位置很醒目,哪怕贴错了,也比找错地址更容易发现。

为了将标志物本身的优势转换为技术优势,研究团队采用了“先进算法+海量数据训练”:基于钟声计划等1.5万例肺结节患者的真实数据,通过AI算法精准锁定100个最具肺癌特征的“关键密码”;AI通过百亿次计算,教会机器一眼看穿癌细胞的伪装,找到“甲基化标签”。其次,采用了“高灵敏检测+全面扫描”:即使早期肺癌释放的ctDNA微乎其微(仅占血液DNA的0.01%),也能像“基因雷达”一样精准识别,避免漏诊;通过高通量测序方法,全面扫描多个代表性的甲基化变异位点,避免既往PCR方法检测1-2个位点的假阴性风险。

因此Pulmoseek多模态的联合模型将准确率提高到93%,是目前全球范围内诊断良恶性最准确的工具,比目前所有用于肺癌辅助诊断的工具更加准确,相关成果在Lancet Digit Health,Cell Rep Med,J Clin Invest等国际权威杂志多次发表。

很多不典型的结节,即使富有经验的临床医生也可能把不准,而Pulmoseek可以结合临床和影像数据,基于AI模型可实时分析风险,区分肺结节性质,辅助医生准确决定是否手术和随访间隔,从而减少了89%的良性结节患者不必要的侵入性检查/手术,避免73%的恶性结节患者延迟治疗

像这个典型案例的年轻女性,发现一个普遍认为不需要处理的磨玻璃小结节,而Pulmoseek检测认为是高风险的,确实在数月后病灶就出现恶化,手术后发现已经是微浸润肺癌阶段了。

目前这项技术获得了国家药监局的LDT资质以及欧盟CE认证,被写入CACA液体活检指南,在全国已检测超过1.1万例。梁文华表示,“我们医院使用该技术后,在一个数千例的真实世界队列中看到,良性结节误切率从13%(低于全国平均的30%),进一步下降至不到3%。”

研究团队从2015年开始合作,临床团队在何建行教授和梁文华教授带领下,围绕肺结节良恶性鉴别的重大临床需求进行了大量研究。

研发过程中面临两大难点:

一是ctDNA含量太低,信号弱,检测难度大。范建兵博士团队优化了建库流程,通过装上“强力磁铁”捕获DNA片段,即使含量极低(仅3ng,相当于一滴水的亿分之一)也能牢牢捕获;

二是肺结节的多样性和复杂性,需要入组大量病例才能准确建模。团队开展了全国纳入一万多例肺结节患者的“钟声计划”,保证入组一定比例的良性结节患者,这对准确建模至关重要。

研究團隊正通過隨機對照試驗開展前瞻性研究,旨在降低肺癌篩查中的不必要切除率,同時致力於進一步降低成本。 未來,通過AI賦能縮減位點實現PCR檢測,或提升檢測方法(低深度全基因組測序),將使更多人群受益於這項精準診斷技術。 隨著成本下降,AI-ctDNA甲基化檢測技術有望推廣至大規模人群的肺癌早期篩查

關於基準醫療

基準醫療成立於 2015 年,是國內腫瘤早篩早診領域的頭部企業,致力於將腫瘤DNA甲基化測序技術用於癌症早診早篩,圍繞 “一管血”和“一管尿”兩大主線,開發產品覆蓋肺癌、乳腺癌、消化系統癌症與泌尿系統癌症等超過70%高發癌種,貫穿癌症早期篩查、早期診斷、復發監測和伴隨診斷全流程。 此外,基準醫療還自主打造了以肺癌早篩早診和治療為中心的大數據和人工智慧平臺。

2024 年 9 月,康聖環球(股票代碼:9960. HK)完成對基準醫療 100% 股權的收購,將其納入專科特檢生態版圖,形成 “IVD+ICL” 雙賽道佈局,進一步強化在重大實體腫瘤檢測領域的競爭力。

作為基準醫療的旗艦產品,費益檢 ® PulmoSeek™ Plus(簡稱PSP)是全球首個融合 「血液 ctDNA 甲基化檢測 + CT 影像 AI」 的聯合分析方案,專為肺結節精準管理打造。 該產品於2025年2月27日納入了國家葯監局第二批醫療機構自行研製體外診斷試劑(LDT)試點,目前正與聯合開發單位廣州醫科大學附屬第一醫院開展醫療機構自行研製試劑(LDT)的備案工作。