四年测试超六千次 攻克肿瘤诊断算法

本文转自：厦门日报

四年测试超六千次 攻克肿瘤诊断算法

厦企艾德生物自主研发的GSS算法获得国际专家及同行高度认可

艾德生物取得算法突破，靠的是甘坐“冷板凳”的研发攻坚。（受访企业供图）

本报记者 李晓平

著名影星安吉丽娜·朱莉通过检测，发现携有BRCA1（乳腺癌1号基因）突变基因，为降低患癌风险，做了双乳切除手术。该领域相关检测背后的核心是算法，此前，该算法一直被外国企业所垄断。但目前，这一局面被一家厦企、国内肿瘤精准诊断龙头——艾德生物一举打破，且新算法更精准，覆盖面更广。

日前，艾德生物的研发团队，将该算法——GSS（Genomic Scar Score）基因组瘢痕算法（以下简称GSS算法）形成论文，在SCI（《科学引文索引》）发表，引发国际上的广泛关注。

为什么要突破这一算法？为产品“出海”！中国企业要在海外市场站稳脚跟，且越走越远，核心技术专利是关键。

在这背后，是艾德生物4年内进行的超6000次测试，对海量数据看不见的深度学习，和甘坐“冷板凳”的研发定力。

新算法更精准、覆盖面广

实现我国HRD检测领域突破

解读这一算法，得从基因和肿瘤的关系说起。

其实，每个人体内都有BRCA基因，其相当于基因组内的“修道工”，修补DNA在新陈代谢中产生的错误。如果该基因缺失或者突变，可能导致其无法及时修复错误，导致错误积累得越来越多，就产生了肿瘤。

2014年，有研究发现，可以通过三个基因组的不稳定，联合评估出BRCA的非正常“工作状态”，通过这一发现申请的全球专利算法，成为HRD（同源重组修复缺陷）评估的金标准算法。

而艾德生物是基于自主专利的算法及建库技术，开发自己的HRD产品，从检测性能到临床价值，都得到国内外同行专家的验证。“因为基于更广泛的底层架构，更海量的数据，艾德这一算法不仅覆盖人群更广，针对的癌种更多，包括卵巢癌、前列腺癌、胰腺癌、乳腺癌。”艾德生物董事长郑立谋告诉记者。

其实，早在2021年欧洲妇女肿瘤学会上，GSS算法的“1.0版本”一经披露，就“惊艳”了与会的大部分专家学者。

经过这两年的持续优化和精进，该算法被公认为目前该细分领域最精准、涉及面最广的算法，实现我国HRD检测算法从0到1的突破，有力推动了艾德生物通过该算法研制出的PARP（一种DNA修复酶）抑制剂伴随诊断产品的全面“出海”。

引入机器学习等技术

不间断尝试终获成功

那么，这一算法的突破点在哪？

原来，早期科学界发现，带有BRCA基因突变的患者，对PARP抑制剂有响应，但在实际用药过程中发现，除了BRCA突变以外，其他患者对PARP抑制剂也有响应。可是，这其间的关联，并没有完全研究出来。

“人体内像BRCA这样的‘修道工’还有很多，每一个‘修道工’的‘罢工’，都会引发肿瘤风险。”郑立谋说，由于我们没办法检测每个“修复通道”，因此我们换了一个角度，从结果导入。我们发现，这些对PARP抑制剂有响应的患者，有个共同特点，就是他们肿瘤细胞的基因组呈现出不稳定的特征。BRCA基因突变，只是导致基因组不稳定的众多原因之一。

郑立谋说，人体内有SNP位点超过3000万个，我们通过检测特定的位点，来评估基因组不稳定状态。因此，这个评估关键就是选择合适位点进行检测，并寻找基因组的不稳定特征。

于是，艾德生物从生物学的底层逻辑入手，引入机器学习、神经深度学习网络、人工智能算法等，深入海量的基因组测序数据。艾德生物高级生信总监杨爽向记者解读道，他们从大约3000万个人类SNP中，筛选出9万个代表性SNP位点（同时兼顾东西方人群），设计出第一代HRD检测试剂盒，并通过检测400例临床标本，对他们基因组不稳定性进行初步测算；然后通过计算机模拟，从上述9万个SNP位点中，二次筛选了2.4万个，开发出第二代更优化的检测试剂盒，以及基因组不稳定评估算法，并做了超过4000例样本，对该方法进行全方位验证。

“我们完全没有用国外企业的专利算法，通过另外的维度、更巨量的数据，不间断模拟和测试。”杨爽说，将得出的各种不稳定权重参数，进行反复验证后，才形成最终的GSS算法。

【名词解释】

SNP:单核苷酸多态性，主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。通过检测全基因组上特定位点SNP可以替代全基因组测序，评估基因组不稳定状态。

【对话】

杨爽:

要正确认识创新的价值

记者:这个项目的团队有多少人，涉及哪些领域？

杨爽:团队共20多人，涉及生物信息、医学、生物技术、统计等多学科专业。

记者:和此前已有的专利算法相比，艾德生物的GSS算法优势在哪？

杨爽:具有两大优势，其一，在考虑多个人种间差异的同时，补充了中国人群杂合度较高的SNP位点，贴合我国临床实际使用需求；其二，识别出国外公司算法中特征重复、简单累加的不足，通过算法创新，将基因组分成更加精细的特征去评估基因组不稳定性，提高计算结果的准确性。

记者:通过这个算法的突破，您对创新有没有更深刻的认识和收获？

杨爽:作为一位长期扎根在生物信息领域的科研人员，这个项目给我最大的感触就是，应该正确认识创新的价值。其实，这个算法并不是难到只有艾德能做出来，但是国内扎根这一算法，并最终取得突破的只有艾德。有些企业可能更倾向于“短平快”项目，坐不住“冷板凳”，最终只有艾德脱颖而出。还有一个重要因素，就是海量的投入。为了突破这一算法，艾德不仅付出了看不见的时间成本，还有近亿元的资金投入。这些成本，都是单纯的产品价值体现不出来的，都体现在创新上。只有正确认识创新的价值，才能形成激励，进入良性循环。

●产品介绍

PARP抑制剂伴随诊断产品

PARP抑制剂伴随诊断产品化繁为简，将建库步骤从常规杂交捕获技术的17步精简为5步，实验时长从32小时缩短至6小时，显著减轻医技人员工作负荷，大大缩短患者等待时间。实现了NGS（高通量测序技术）检测的去中心化，让HRD检测实现医院终端的普及应用成为可能。