PART 01

基因组(Genome)指一个生物体所包含DNA的全部遗传信息，人类的基因组大小约为30亿个碱基对(3Gb)。基因组由编码区域(Coding Region)和非编码区域(Non-coding Region)组成，其中非编码区域占绝大多数。真核生物的编码区是不连续的，包含外显子(Exon)和内含子(Intron)。在转录过程中会剪切内含子，并拼接外显子形成转录产物，并最终翻译成蛋白质。外显子组(Exome)是基因组中所有外显子的集合，是基因组中能够转录出成熟RNA的部分。人类拥有约18万个外显子，约占人类基因组的1%，即约3000万个碱基对(30Mb)。

       蛋白质编码基因翻译成有功能的蛋白，需要从DNA转录为RNA前体(pre-RNA)，进而通过剪接形成成熟RNA(mRNA)，成熟RNA序列翻译成蛋白质的氨基酸链。在mRNA的两侧分别存在5'UTR和3'UTR，它们的作用是调控翻译的启动和终止。虽然它们由外显子序列构成，但是不会被翻译成氨基酸。 所以并非所有外显子序列都会被翻译成蛋白质的氨基酸序列。

PART 02

对基因组里所有的外显子进行测序即为全外显子组测序(Whole Exome Sequencing，WES)，由于全外显子序列较长，通常使用高通量测序，即二代测序(Next-generation Sequencing，NGS)的方法实现。虽然WES所占基因组比例1%，但包含了约85%与疾病有关的变异。因此相比于全基因组测序(Whole Genome Sequencing，WGS)，WES能够减少测序费用的同时提高测序深度，从而以更低的成本检测到更多的低频变异，所以WES是比WGS更为经济高效的替代方法。相比于靶向测序（通常覆盖<1000个基因），随着新的疾病及其分子机制被不断揭示，需要加入检测列表的基因会越来越多，因此固定基因的靶向测序无法及时满足多样性的需求。WES覆盖范围更广阔，理论上可以对肿瘤和遗传疾病等所有的疾病类型进行研究。

PART 03

通过WES测序，可以获得点突变、小片段插入或缺失、拷贝数变异和结构变异等信息。由于包含所有基因的外显子，WES测序全面覆盖靶向用药的相关位点，可以提供全面的用药指导和耐药信息。WES测序的检测结果，可以针对药物靶标位点帮助药企在药物开发中筛选入组患者。同时，丰富的检测数据可以帮助药企进行潜在生物标志物的探索，缩短药物研发周期，提升药物研发效率。

以PARP抑制剂为例，同源重组修复缺陷(Homologous Recombination Deficiency，HRD)是描述同源重组修复( Homologous Recombination Repair，HRR)信号通路核心基因BRCA1/2突变、其他基因突变、启动子甲基化，乃至一些不明机制导致的患者无法通过精确的同源重组通路来修复DNA双链断裂的状态，临床表现为对PARP抑制剂高度敏感。基于WES覆盖全的特点，同时结合中国人群相关的用于评估染色体结构变异程度的SNPs，以此为基础建立的HRD检测策略，可精细评估肿瘤样本中发生染色体结构变异的程度，准确检测具有HRD特征的“基因组瘢痕”标记，为HRD整体评估提供参考依据。HRD检测被用于指导卵巢癌、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌等癌症患者选择最佳的治疗方案，特别是指导PARP抑制剂的使用。

免疫治疗已在多种肿瘤的治疗中显示出有效性和安全性，并被广泛应用，然而，并不是所有患者都能从免疫治疗中获益，因此需要借助特定的生物标志物来筛选适宜人群和预测免疫治疗的疗效。肿瘤突变负荷(Tumor Mutational Burden，TMB)是指肿瘤基因组外显子区域内每百万碱基存在的体细胞非同义突变位点数量，可以间接反应肿瘤产生新生抗原的能力。已有多项临床研究证实，肿瘤突变负荷高的患者，更可能从免疫检查点抑制剂(Immune Checkpoint Inhibitor，ICI)治疗中获益。全外显子组测序对人基因组上全部的外显子进行测序，能够全面检测外显子上的突变信息，是行业内公认的TMB检测的金标准。今年10月12日，国内首个获批的NGS大Panel IVD产品的TMB性能评估就以WES检测作为金标准对比方法，这足以证明WES检测的重要性。

WES检测除了能反映TMB的情况，还包括数个其他与免疫治疗疗效相关的指标，包括全面的微卫星不稳定性(Microsatellite Instability，MSI)和错配基因损伤修复(Mismatch Repair， MMR)等信息，因此通过WES测序可以多维度预测免疫治疗疗效。

        肿瘤新生抗原(Neoantigen)是源于肿瘤细胞中的突变基因的表达，是一类肿瘤特异性抗原，并不存在于正常的组织器官当中。通过对肿瘤样本和配对样本进行全外显子组测序，结合改进的生物信息学工具，通过计算样本的突变移码、剪接变体、基因融合、基因表达等变异，就可以预测所编码的突变肽与样本的MHC的结合亲和力，最终得到候选的新生抗原，从而为构建肿瘤患者特异性的肿瘤疫苗，再注射进患者体内以达到抑制和杀死肿瘤的目的。同时也可以联合免疫检查点抑制剂等疗法使用以达到肿瘤治疗最优化。越来越多的研究发现肿瘤新抗原疫苗可以应用于广泛的癌症类型，包括黑色素瘤、乳腺癌及肺癌等癌种，使用ICIs或化疗联合疫苗的疗法也可能会更加普遍。

对肿瘤的复发进行及时和准确的监控并采取干预措施，是延长肿瘤患者生存期的关键。传统的影像学和蛋白标志物有发现滞后和准确性低等等弊端。基于ctDNA的实体瘤MRD动态监控具有更高的敏感性和特异性，多项研究均发现个性化MRD动态监测可以提前几个月甚至一年于影像学提示复发。MRD通常先对肿瘤组织样本进行全外显子组测序，接着基于测序发现的变异，筛选出肿瘤发生和发展过程中一直存在的变异位点，为每一位患者定制个性化监控Panel，用于后续不同随访时间点血浆样本的动态监控。

在药物研发中，实体瘤MRD可以辅助筛选用药获益的患者，对治疗效果进行监控，或作为临床治疗的替代终点。IMvigor010是罗氏制药主导的一项全球性多中心随机III期临床试验，旨在评估阿替利珠单抗在肌层浸润性尿路上皮癌辅助治疗中的作用。前期的分析结果显示，研究没有达到主要研究终点，阿替利珠单抗辅助治疗不能显著延长肌层浸润性尿路上皮癌患者无病生存时间。然而，随后采用常规生物标志物，如PD-L1表达为患者分层的研究，同样未能显示阿替利珠单抗的临床获益^[1]。当研究引入个性化MRD动态监测后，发现阿替珠单抗辅助治疗能够提高MRD阳性患者的DFS，MRD阴性的患者无需阿替珠单抗辅助治疗^[2]。这项研究结果说明个性化MRD检测准确筛选出了药物获益的人群。

PART 04

       熙宁生物|精翰生物WES检测服务全面覆盖变异类型，包含点突变、小片段插入缺失、拷贝数变异、融合变异和结构变异，可以支持HRD检测、TMB分析和MSI检测，可以指导靶向治疗和免疫治疗，预测化疗疗效，评估遗传风险，并进行生物标志物的探索，具有如下的核心优势：

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[1] Bellmunt J, Hussain M, Gschwend JE, et al. Adjuvant atezolizumab versus observation in muscle-invasive urothelial carcinoma (IMvigor010): a multicentre, open-label, randomised, phase 3 trial. Lancet Oncol. 2021;22(4):525-537. doi:10.1016/S1470-2045(21)00004-8

[2] Powles T, Assaf ZJ, Davarpanah N, et al. ctDNA guiding adjuvant immunotherapy in urothelial carcinoma. Nature. 2021;595(7867):432-437. doi:10.1038/s41586-021-03642-9