【正文】 同時檢測這六種癌癥的檢測系統(tǒng)平臺，時間跨度 2 年。表二列出了各個階段跨越的時間；表三列出了各開發(fā)階段需完成的任務(wù)及資金需求；表四列出了 年產(chǎn) 301000 萬片芯片 產(chǎn)品 廠房及人員需求。整個項目開發(fā)時間將有六年的跨度。第三階段為大規(guī)模（年產(chǎn) 1000 萬片）將癌癥檢測服務(wù)向全國輻射。在第一階段的基礎(chǔ)上，第二階段的任務(wù)是將技術(shù)向肝癌、胃癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌、和食管癌擴展，得到能同時檢測這六種癌癥的檢測系統(tǒng)平臺。 合作開發(fā) 早期 檢測癌癥抗原蛋白芯片技術(shù) 商業(yè)計劃書 第 頁 共 68 頁 25 第四章 : 項目開發(fā)階段及投資需求 一、項目開發(fā)階段 項目開發(fā)階段從 300 平米實驗室建設(shè)完畢起始，本項目總共由四個開發(fā)階段組成。下圖為該成員負責(zé)的肺癌項目的癌癥病人和正常人蛋白芯片四個亞方格 (一張芯片共有 4X8=32個亞方格 )的掃描圖。該團隊這些獨創(chuàng) 的思路和方法，成功地解決了上述三個團隊均未能解決的問題，得到的結(jié)果重復(fù)性高，兩個完全獨立的實驗，可得到相似的結(jié)果 。該團隊還首創(chuàng)性地用多模型交互驗證(Multimodel CrossValidation)統(tǒng)計策略替代傳統(tǒng)的單模型交互驗證策略，用幾千個統(tǒng)計模型同時預(yù)測一個樣品，從而為每一個未知樣品得到更加準確的無偏估計 (unbiased estimate)。該團隊制作和得到的芯片掃描圖，圖像清析、點陣整齊、背景信號小、陽性信號強、重復(fù)信號接近、同一樣品芯片間重復(fù)性高，這些高質(zhì)量數(shù)據(jù)點為準確檢測提供了良好基 礎(chǔ)。該團隊利用擁有多學(xué) 科知識和經(jīng)驗的優(yōu)勢，經(jīng)過十多年在國外潛心研究探索和積累，在抗原蛋白芯片癌癥檢測技術(shù)上取得突破，發(fā)現(xiàn)了抗原芯片走向產(chǎn)業(yè)化的主要技術(shù)缺陷，并解決 了 這些主要技術(shù)缺陷。這些缺陷中，最主要的兩個是 : 第一，該技術(shù)還欠缺穩(wěn)定性，兩個完全獨立的實驗，可得到差異很大的結(jié)果；第二，芯片上數(shù)據(jù)點之間變異大大高于抗體個體間的變異，從而大幅降低預(yù)測的準確率。深究他們失敗的原因，乃該技術(shù)還存在一系列缺陷，這些缺陷是這次測試失敗的直接原因， 這些缺陷也限制了該技術(shù)進一步走 向產(chǎn)業(yè)開發(fā)。在這次測試中， EDRN提供給上述團隊各 200血清樣品 (結(jié)直腸癌患者和正常人各若干 )，要求各團隊用自己的方法，用半年到一年的時間，預(yù)測每個樣品來自癌癥患者或正常人，再把預(yù)測結(jié)果提交 EDRN，最后集中開會宣布結(jié)果。 三個研究團隊的研究結(jié)果受到美國國家早期檢測研究網(wǎng)絡(luò) (Early Detection Research Network(EDRN))的高度重視，該 技術(shù)在其多年來癌癥早期檢測研究開發(fā)總投入十幾億美元中占有重要組成部分。威恩州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院用 80 個 建模 血清樣本 (39 頭脖癌， 41 正常 )從 5133 個抗原中篩選出 130 個與頭脖癌血清有反應(yīng)的抗原克隆，并以此建立統(tǒng)計模型去檢測 驗證 樣本 (80 頭脖癌， 78 正常 )，準確率達到 %。密執(zhí)根大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究用了共 257 個血清樣本 (119 前列腺癌和 138 正常 )?？系禄髮W(xué)內(nèi) 科醫(yī)學(xué)系從 4000 抗原克隆篩選出 212 免疫蛋白抗原，結(jié)果顯示特異性和靈敏性分別為 90%和 95%。威恩州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院早在 2020年已開展這項研究，研究范圍涉及卵巢癌，乳腺癌，結(jié)腸癌，頭脖癌，肺癌。 二 、抗原蛋 白芯片癌癥檢測技術(shù)的研 發(fā) 進展 目前，美國的三個研究團隊在研發(fā)抗原蛋白癌癥檢測芯片這一領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，他們分別是威恩州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院，密執(zhí)根大學(xué)醫(yī)學(xué)院，肯德基大學(xué)內(nèi)科醫(yī)學(xué)系。 但無論何種原因 , 癌癥必須通過改變基因表達產(chǎn)物或改變基因表達的調(diào)控而實現(xiàn)。 也可以是因為癌癥病毒的感染 , 如乳頭狀瘤病合作開發(fā) 早期 檢測癌癥抗原蛋白芯片技術(shù) 商業(yè)計劃書 第 頁 共 68 頁 21 毒 (HPV)感染引起子宮頸癌 。 “ 癌癥抗原蛋白芯片癌癥檢測技術(shù) ” 從大量的癌癥基因入手 , 從癌癥病人的癌癥組織中分離出癌癥相關(guān)基因，將這些分離得到的基因插入病毒載體后表達，并用獨特的方法篩選出與癌癥相關(guān)的表達產(chǎn)物 , 并將這些表達產(chǎn)物作為抗原點在硝酸纖維素玻璃基片上，用此芯片檢測受檢者血清中的抗體，對檢出數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析 , 檢測癌癥。 一 、抗原蛋白芯片癌癥檢測技術(shù)的機理 本項目將要開發(fā)的技術(shù)， “ 抗原蛋白芯片癌癥檢 測技術(shù) ” ，是用抗原蛋白芯片檢測血液抗體，達到發(fā)現(xiàn)早期癌癥的目的。 合作開發(fā) 早期 檢測癌癥抗原蛋白芯片技術(shù) 商業(yè)計劃書 第 頁 共 68 頁 20 第三章： 抗原蛋白芯片癌癥 早期 檢測技術(shù) 介紹 目前針對包括肺癌在內(nèi)的多數(shù)癌癥尚無準確率高，無創(chuàng)傷，方便，低成本的早期檢測方法。如前面所述，現(xiàn)有的癌癥抗原為數(shù)不多，如 CA125， PSA 等，常做為癌癥檢測的指標，為診斷癌癥或癌癥復(fù)發(fā)提供參考，但單獨用于癌癥檢測，特異性不足；而且， 抗原在體內(nèi)不如抗體穩(wěn)定 ?？贵w芯片技術(shù)快捷、方便，但依賴于抗原。蛋白芯片分為普通蛋白芯片、抗體蛋白芯片和抗原蛋白芯片，用于癌癥檢測的主要是抗體蛋白芯片和抗原蛋白芯片。雖然通過檢測受檢者體液，分泌物，或排泄物中的脫落的癌癥細胞可以直接檢出癌相關(guān)基因的表達，但是，能夠檢測出體液、分泌物或排泄物中的脫落的癌癥 細胞的階段，往往已是癌癥晚期。 DNA芯片 技術(shù) 的局限性 DNA 芯片雖然有可能替代傳統(tǒng)的癌癥檢測手段，但這一技術(shù)有其先天不足之處。 DNA 芯片技術(shù)已迅速被應(yīng)用于癌癥研究，基因表達芯片已被廣泛用于揭示癌癥相關(guān)基因在癌癥病人與正常人中合作開發(fā) 早期 檢測癌癥抗原蛋白芯片技術(shù) 商業(yè)計劃書 第 頁 共 68 頁 18 的差異表達； SNP 芯片也已被廣泛用于研究基因的多態(tài)性與患癌的關(guān)聯(lián)。它們是 DNA 修飾 (主要是 DNA 甲基化修飾 )芯片技術(shù)和微小 RNA(microRNA) (或 RNA 干 擾 )芯片技術(shù)。 多態(tài)性 DNA 標記物微陣列 DNA 芯片則一般承載包含多態(tài)性的寡聚核苷酸，去檢測相應(yīng)的基因多態(tài)性。 DNA 芯片主要有二種， 基因表達微陣列和多態(tài)性 DNA 標記物微陣列。在過去的十幾年，生物芯片技術(shù)受到 包括生物醫(yī)學(xué)的生物學(xué)界，分子生物學(xué)界的廣泛重視，吸引了大量研究人力物力財力。但同時檢測大數(shù)量基因或其產(chǎn)物，工作量非常龐大，傳統(tǒng)的研究分析策略已經(jīng)不能適應(yīng)需要高度信息化的癌癥檢測要求。癌癥發(fā)生的機理非常復(fù)雜，牽涉到幾種，幾十種，甚至幾百種基因的突變或者失調(diào)，因此，僅用為數(shù)不多的標記物，合作開發(fā) 早期 檢測癌癥抗原蛋白芯片技術(shù) 商業(yè)計劃書 第 頁 共 68 頁 17 很難同時準確檢出大多數(shù)癌癥。 相 對于多數(shù)其它癌癥，宮頸癌致癌機理相對簡單。該檢測技術(shù)就是通過檢測這 13 種病毒特異 RNA來預(yù)測這些病毒的存在，進而檢測是否患宮頸癌。 DNA芯片 技術(shù) 宮頸癌檢測是目前分子生物學(xué)檢測技術(shù)最為成功的例子。分子生物學(xué)癌癥檢測技術(shù)采取更廣闊的視野，從基因組角度、基因多態(tài)性角度、機體代謝途徑角度、基因調(diào)控角度、基因突變角度、傳統(tǒng)生理生化角度，去審視和解析癌癥發(fā)生機理，進而指導(dǎo)癌癥檢測技術(shù)研發(fā)。 三 、 分子生物學(xué) 癌癥檢測技術(shù) 背景 分子生物學(xué)檢測技 術(shù) 分子生物學(xué)檢測技術(shù)正成為新興的癌癥檢測研究開發(fā)方向，以彌補圖像儀器及生物生化指標的不足。 生物生化技術(shù)指標被廣泛用于臨床診斷參考，但獨立作為癌癥診斷依據(jù)，特異性均不足。血清腫瘤關(guān)聯(lián)的抗原主要有 CA153（腫瘤抗合作開發(fā) 早期 檢測癌癥抗原蛋白芯片技術(shù) 商業(yè)計劃書 第 頁 共 68 頁 15 原 153）、 CA242（腫瘤抗原 242）、 CEA（癌胚抗原）、 NSE（神經(jīng)元特異性烯醇化酶）、 CA199（腫瘤抗原 199）、 CA125（腫瘤抗原 125）、 freePSA（游離前列腺特異性抗原）、 PSA（前列腺特異抗原）、 AFP（甲胎蛋白）、β HCG（絨毛膜促性腺激素 β 亞基）、 Ferritin（鐵蛋白）、 HGH（人體生長激素）等。 MRI 分辨率比 PET 高但比CT 低 ,成像質(zhì)量受呼吸及人體器官的蠕動影響 . 因此， CT，PET，和 MRI 圖像檢測癌癥尚未被廣泛應(yīng)用于規(guī)模篩查 /普查 , 局限用于癌癥臨床的診斷。 與 CT 和 PET 相似 , MRI 也是為診斷提供圖像幫助。 圖像類： 以 “ 電子計算機斷層掃描 ” (Computel Tomography, 簡稱 CT)，正電子發(fā)射計算機斷層顯像(Positron Emission Tomography, 簡稱 PET), 和 磁共振成像 (Magic Resonance Imaging, 簡稱 MRI)，為代表。 表一 . 幾種主要癌癥早期與晚期發(fā)現(xiàn)的五年存活率比較。對胰腺癌、肺癌、肝癌而言，早期被發(fā)現(xiàn)的癌癥患 者 五年存活率是晚期被發(fā)現(xiàn)的四至五倍，甚至更高。表一比較了幾種主要癌癥早期發(fā)現(xiàn)和晚期發(fā)現(xiàn)的五年存活率。 因此，癌癥早期發(fā)現(xiàn)是問題的關(guān)鍵之一。如果肺癌病人能在早期就被檢出就醫(yī)，其五年存活率可升至 70%80%。 降低癌癥威脅 ，關(guān)鍵在于早期發(fā)現(xiàn) 對絕大多數(shù)癌癥，只 要在癌癥的早期檢出，治愈率可以大大提高。 70年代、 90 年代和 21 世紀初每年死于癌癥的人數(shù)分別為 70萬、 117 萬和 150 萬， 2020 年接近 300 萬， 目前癌癥死亡已位居各類死因的第一位。 表一、芯片生產(chǎn)規(guī)模效益測算 a、小規(guī)模芯片生產(chǎn)效益測算 — 每片售價 500 元 產(chǎn)量 （萬片 /年） 銷售價格 （元 /片） 銷售 收入 （萬元） 單位 成本 （元 /片） 生產(chǎn) 成本 （萬元） 利潤 總額 （萬元） 10 500 5000 200 2020 1940 50 500 25000 200 10000 9900 100 500 50000 200 20200 9900 b、大規(guī)模芯片生產(chǎn)效益測算 — 每片售價 300元 產(chǎn)量 銷售 銷售 單位 生產(chǎn) 利潤 合作開發(fā) 早期 檢測癌癥抗原蛋白芯片技術(shù) 商業(yè)計劃書 第 頁 共 68 頁 11 （萬片 /年） 價格 （元 /片） 收入 （萬元） 成本 （元 /片） 成本 （萬元） 總額 （萬元） 300 300 90000 190 57000 16890 600 300 180000 175 105000 41400 1000 300 300000 150 150000 89850 如果我們達到 100萬片的生產(chǎn)規(guī)模（小規(guī)模），按初期每片 500元人民幣的價格，每年獲得 5億元總產(chǎn)值，9900 萬元人民幣的利潤總額； 如果我們達到 1000萬片的生產(chǎn)規(guī)模（大規(guī)模），按每片 300 元人民幣的價格，每年獲得 30 億元總產(chǎn)值， 89850萬元人民幣的利潤總額。推廣初期的小規(guī)模生產(chǎn)，我們可以制定較高的芯片銷售價，即芯片價 500 元人民幣（相應(yīng)總檢測價為 700 元人民幣）（表一 a）。 四、 項目效益預(yù)估 如果我們率先開發(fā)出抗原蛋白芯片癌癥檢測平臺，那么我們在這一技術(shù)上處于壟斷地位，再者，該檢測技術(shù)的成本不高，以蛋白芯片定價 300 元人民幣、總檢測費用定價500 元人民幣的價位，我們還可以得到豐厚的利潤。我們將獲得一組估計由二百個左右抗原蛋白組成的具早期檢測六種癌癥功能的抗原蛋白生物標記物，建立與該組抗原蛋白生物標記物相匹配的一套完整的分子生物學(xué)實驗方法和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析流程，這些成果加上相應(yīng)的儀器設(shè)備將組成一套檢測早期肺癌的臨床分析檢測系統(tǒng)平臺和相應(yīng)的試劑盒?？偰繕擞梢韵聨讉€小目標組成： a、獲得一組具檢測早期癌癥功能的抗原蛋白生物標記物； b、建立一套與該技術(shù)配套的完整的分子生物學(xué)實驗方法； c、開發(fā)一套與該技術(shù)配套的完整的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析流程； d、建立預(yù)測早期癌癥的臨床分析檢測系統(tǒng)平臺 ，為受檢者提供癌癥早期檢測服務(wù)； e、生產(chǎn)出包含抗原蛋白芯片及配套試劑的試劑盒產(chǎn)品。因免疫反應(yīng)一般在外物侵 入早期最為強烈，故以檢測免疫反應(yīng)為檢測基礎(chǔ)的 抗原蛋白芯片 癌癥 檢測技術(shù) 能夠有效檢測早期癌癥。這些突變或失調(diào)基因的表達產(chǎn)物（蛋白）因在質(zhì)或量上與正常狀態(tài)迥異，被人體自身免疫系統(tǒng)識別為外源蛋白而引發(fā)免疫反應(yīng)，產(chǎn)生抗體。 二、項目簡要技術(shù)原理 現(xiàn)有的癌癥檢測手段多只能檢測出晚期癌癥，而 抗原蛋白芯片 癌癥早期 檢測技術(shù) 著重檢測早期癌癥。 本項目的 抗原蛋白芯片癌癥 早期 檢測技術(shù) 是一項可以應(yīng)用于癌癥早期檢測 的 重大實用技術(shù) 成果。 概要附表 階段 資金投入（萬元） 截止年限（年） 成果 總產(chǎn)值（萬元） 利潤總額（萬元） 第一階段 1680 2 主要癌癥自主知識產(chǎn)權(quán)專利 0 0 合作開發(fā) 早期