美国FDA批准的伴随诊断试剂临床试验证据的分析与思考

方丽 徐超 李冉 刘容枝 吕允凤

作者单位：国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心，北京100081

近年来，随着生物技术的发展，人们对于疾病的发生机理的认识得到了很大的提高，精准医学的理念应运而生。肿瘤学是精准医学理念最重要的应用领域，主要体现在靶向抗肿瘤药物与相关伴随诊断的临床应用。伴随诊断试剂通过对患者生物样本中的生物标志物来为肿瘤治疗药物的安全和有效使用提供重要信息。同时，在抗肿瘤药物的开发过程中，伴随诊断试剂发挥了巨大的作用，抗肿瘤药物最终是否能够获得成功，极大地依赖于伴随诊断试剂的性能［1-3］。长期以来，基于我国与美国医药行业发展的情况，在伴随诊断试剂上市前审评审批方面存在一定差异。笔者通过本文分析伴随诊断试剂目前在美国的审批现状以及所提交的临床证据，以期为我国伴随诊断试剂临床试验证据的提交提供参考。

1 美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）关于伴随诊断产品的监管情况

美国是最早提出伴随诊断概念并进行监管的国家。2014年FDA 发布了关于伴随诊断产品的指南，其中正式提出伴随诊断的定义［4］，明确了伴随诊断产品是能够为相应的治疗性产品安全有效的应用提供关键性信息的体外诊断产品。2016年发布了伴随诊断产品与治疗性产品共同开发的指南草案，针对伴随诊断产品如何与治疗性产品共同开发进行了相应的规定［5］。在该草案中指出作为伴随诊断试剂，最好在药物临床试验开展前，试剂的分析性能基本已确定并能够满足药物的要求。在药物临床试验中伴随诊断试剂为入组人群提供关键性信息，最终药物和试剂同时获得上市批准。2020年4月正式发布了对于同类治疗性产品的伴随诊断试剂说明书更新的指南，对同时伴随同一类治疗性产品的伴随诊断试剂说明书的更新进行了规范［6］。伴随诊断产品在美国按照医疗器械管理，基于产品的风险等级，实行510（k）或PMA 监管。目前美国FDA 所批准的伴随诊断产品中，有2 个通过510（k）上市，2 个通过人道主义器械豁免（HDE）上市，绝大多数产品通过最为严格的PMA 而获批上市［7］。

2 FDA 批准的伴随诊断试剂的概况

1998年，FDA 批准了第一个伴随诊断试剂，Dako 公司开发的HER2 检测试剂。该试剂采用免疫组织化学（IHC）的方法，所伴随的药物为Genen-tech 公司的Herceptin，该药物为针对乳腺癌及胃癌预后判断因子（HER2）检测阳性的乳腺癌患者的靶向药。截至目前，FDA 共批准用于伴随诊断的产品44 个，其中属于伴随诊断试剂为43 个［7］。以下从所批准的伴随诊断试剂的检测靶点、方法学、样本类型等方面进行简要分析。

2.1 检测靶点

按照检测靶点的类别，可分为基因检测和蛋白检测两大类。基因检测类产品共34 个，超过所批准的伴随诊断试剂的四分之三。所检测的基因变异的形式多种多样，包括点突变、缺失、插入、融合等多种形式。蛋白检测类产品共9 个，约占所批准伴随诊断试剂的四分之一。所检测的蛋白仅包括五个靶蛋白，从最早的HER2、原癌基因c-erbB的表达产物（EGFR）蛋白，到后来的c-KIT 蛋白、间变性大细胞激酶（ALK）、以及近年来的细胞程式死亡配体1（PD-L1）［7-8］。其中HER2、EGFR 以及ALK 既可以实现在基因水平上的检测，也可以实现在蛋白水平上的检测。

2.2 方法学

对于蛋白水平的检测，仅有IHC 的方法学进行检测。而对于基因水平的检测，则方法学多种多样，包括荧光原位杂交技术（FISH）、荧光聚合酶链式反应（PCR）、高通量测序（NGS）等。

随着分子生物学技术的快速发展，近年来逐渐批准了几个基于NGS 方法学的伴随诊断试剂。2017年11月30日批准的FoundationOne CDx［9］、2019年10月23日批准的Myriad my-Choice®CDx［10］、2020年8月7日批准的Guar-dant360®CDx［11］以 及2020年8月26日批准的FoundationOne®Liquid CDx［12］均为基于NGS 方法学的伴随诊断试剂。上述NGS 产品均为多基因检测产品，而不再局限于传统的单靶标的伴随诊断产品，NGS 方法基于高通量的优势，可以同时检测多基因的变异，相应的，基于该方法所开发的伴随诊断试剂所声称伴随的靶向药也可能是多个的。

2.3 样本类型

43 个伴随诊断试剂中，34 个产品为检测实体瘤适应症的体细胞突变，其中31 个产品的样本类型为石蜡包埋组织（FFPE），2 个产品的样本类型同时包括FFPE 和血浆，2 个产品仅有血浆的样本类型。

2018年8月22日，FDA 批准了罗氏的cobas®EGFRMutation Test 增加血浆（cfDNA）样本类型的PMA 申请。自2019年以来，FDA 又批准了三款样本类型为血浆的伴随诊断试剂，分别为2019年5月24日批准的therascreenPIK3CARGQ PCR Kit、2020年8月7日批准的Guardant360®CDx、2020年8月26日批准的FoundationOne®Liquid CDx。其中therascreenPIK3CARGQ PCR Kit 同时适用于FFPE 和血浆两种样本类型［7］。

3 FDA 批准的伴随诊断试剂所提交的临床试验证据

目前FDA 所批准的伴随诊断试剂既有与抗肿瘤药物共同开发的伴随诊断试剂，也包括抗肿瘤药物上市后开发的伴随诊断试剂。与抗肿瘤药物共同开发的伴随诊断试剂，其临床试验主要为药物临床试验；在抗肿瘤药物上市后开发的伴随诊断试剂，其临床试验可采取桥接试验、一致性研究等多个方法。通过对FDA 历年来批准的伴随诊断试剂在申报时所提交的临床证据进行研究，约30%以上采用了药物相关临床试验作为产品临床研究证据，38%的试剂采用了桥接试验的临床试验数据，仅有20%的产品采用了与已批准的伴随诊断试剂进行一致性比对的方式取得了上市许可。以下就三种临床证据的方式作一简介。

3.1 药物临床试验

此临床试验证据是伴随诊断试剂所伴随的靶向药的药物临床试验数据，也是伴随诊断试剂证明其指导靶向药的使用最直接的临床证据。

伴随诊断试剂在药物临床试验中的参与主要有两种方式，一种是在药物临床试验开展时并不直接参与适用人群的选择，而是在后期药物疗效的分析中，通过该试剂将人群分为不同的亚组进行药物疗效的分析；另一种方式是在药物临床试验中直接参与适用人群的筛选。具体选择哪一种药物临床试验设计方式则根据所检测靶标的特性以及药物作用机理等因素综合考虑。在FDA 批准的伴随诊断试剂中，共13 个试剂直接采用药物临床试验的临床证据获批上市，而且试剂与相伴随的靶向药大多同时上市。

3.2 桥接试验

桥接试验适用于药物上市后，试剂厂家后续开发的伴随诊断试剂的情形，或药物虽未上市，但伴随诊断试剂在药物临床试验完成后进行申报的。

桥接试验为直接采用药物临床试验中的剩余样本，采用申报试剂与药物临床试验中所采用的实验室方法或已上市伴随诊断试剂分别进行检测，针对两者的检测准确性以及两者所筛选出的适用人群的药物疗效的分析，达到将申报试剂的性能与药物临床试验中所采用的实验室方法或已上市伴随诊断试剂的性能进行桥接的目的［13-14］。

在FDA 批准的伴随诊断试剂中，共17 个试剂采用桥接试验的临床证据获批上市。该临床试验方式是对于此种情形下最为直接有力的临床证据，但也存在一些弊端，如药物临床试验中的样本由于各种客观原因并不能全部获得等。

3.3 一致性比对

相对于以上两种临床试验方式，一致性比对的方式最为简单，但伴随诊断的临床证据力度亦不如以上两种方式。一致性比对是采用申报试剂与已上市伴随诊断试剂进行比较研究的方式。一致性对比仅能评价与已上市伴随诊断试剂检测性能的一致性，无法评价申报试剂在药效评价方面的性能。通过对FDA 所批准的伴随诊断试剂的分析，采用一致性比对的方法获得上市的伴随诊断试剂共8 个，其中7 个为针对成熟靶点HER2 的检测试剂，1 个为KRAS 检测试剂。

此外，2017年批准的FoundationOne CDx，该试剂是采用Meijuan.Li 于2016年提出一种针对后续开发的伴随诊断试剂的非劣效检验的试验设计和统计学模型的临床证据而获批上市［15-17］。该试剂通过该评价方式所获批的伴随诊断位点亦为相对成熟且临床应用多年的靶点，如EGFR、KRAS、BRAF V600E、HER2、ALK 等。

4 我国伴随诊断试剂的批准概况

目前我国已有较多针对以上伴随诊断靶点的产品上市，但大多仅验证了其检测某靶标的准确性，并未验证其伴随诊断的用途。近年来逐步批准了以下靶点的伴随诊断试剂，并在产品说明书中明确了伴随诊断的预期用途，主要为针对EGFR的19 外显子缺失、L858R、G719X、T790M的产品，针对乳腺癌易感基因（BRCA）批准了一个产品。以上已批准的伴随诊断试剂大多基于NGS 方法学，其临床证据主要是为与已上市试剂的比较研究以及回顾性药效观察性研究。

2018年批准了一款人类EGFR突变基因检测试剂盒（多重荧光PCR 法），其样本类型为外周血，该产品针对EGFR的T790M提交了药物临床试验证据而获批上市，其余两个位点所提交的临床证据也是回顾性药效观察性研究［18］。

5 对我国伴随诊断试剂现状的思考

通过上述对美国FDA 历年来所批准的伴随诊断试剂的分析发现，美国FDA 批准的伴随诊断试剂除了HER2 和EGFR等非常经典的靶点有后续开发的多个产品，其他靶点则以原研的伴随诊断试剂为主，多为试剂与药物共同上市，后续开发的伴随诊断试剂较少，而我国基本均为后续开发的伴随诊断试剂。随着我国生物医药行业的快速发展，后续会逐渐出现越来越多的与药物共同开发的伴随诊断试剂［19-20］。对于伴随诊断试剂与药品共同开发共同申报的情况，如何实现医疗器械技术审评与药品技术审评的联合同步审批，是目前急需解决的审评模式上的突破。

从获批的伴随诊断试剂所提交的临床试验证据来看，FDA 获批的试剂所提交的临床试验证据大多为药物临床试验或桥接试验，而我国目前基本是与已上市试剂的比较研究以及回顾性药物疗效分析的临床证据。出现该现象的主要原因可能是所伴随的靶向药物目前多为进口药，国内生产的原研靶向药较少，因此对于伴随诊断试剂的企业来说，很难与国外的药企合作来完成药物临床试验或桥接试验。基于目前的国内现状，以及对伴随诊断试剂认识的逐步深入，找到一种适合国内现状的又能充分评价伴随诊断试剂的伴随用途的临床评价路径是目前急需解决的问题。

对于近年来所批准的伴随诊断试剂，无论是我国还是FDA，基于NGS 方法学的多基因产品越来越多。对于此类产品中所包含的多级基因突变位点，其临床试验证据应如何要求也是目前审评中所面临的难题。对于有明确的伴随诊断临床意义的基因，申请人应按照伴随诊断试剂的要求提供相应的临床证据。

液体活检技术近年来也越来越多地应用到伴随诊断试剂领域。而液体活检相较于传统的FF-PE 样本，灵敏度较低，但对于无法进行手术切除的患者又有着显著优势［21-23］。但对于KRAS等负性选择的生物标志物，基因野生型的患者可以用药，而检测血液中cfDNA 的该基因突变可能会造成一部分突变型患者的漏检，从而导致用药人群的扩大，而该部分人群的药效并没有得到验证。因此对于此类产品的临床试验证据如何要求，以及此类产品的伴随诊断的正确定位，亦是目前行业内所困惑的问题。

针对以上问题，医疗器械监管部门结合我国伴随诊断试剂的发展现状，已制定了《已上市抗肿瘤药物的伴随诊断试剂临床试验指导原则》，并于去年8月份已对外征求意见，将于今年正式发布，该指导原则将针对已有抗肿瘤药物上市而后续开发的伴随诊断试剂注册申报应如何提交临床试验证据进行了指导。同时针对与抗肿瘤药物共同开发的伴随诊断试剂后续亦会出台相应的指导原则，对实现医疗器械技术审评与药品技术审评的联合同步审批的审评模式进行探索。