基因测序仪临床试验设计
基因测序仪临床试验设计
作者：南京西格玛医学部
目前高通量基因测序技术即指第二代测序技术或下一代测序（Next Generation Sequencing 或NGS）技术，其技术特征是：（1）通过测定单元的高度并行化来实现高通量（如每次运行获得数百Mb及Gb序列）；（2）由于化学、物理等原理的限制，序列读长较短，一般在150～200bp（个别原理可以实现600bp，比如焦磷酸测序法）；（3）核心技术成熟。使用的元件（比如Flow Cell、硅基阵列、微流控电导结构等）的加工技术（一般在微米尺度以上）技术成熟，器件结构和性能不具有挑战性。其主流平台包括：（1）DNA聚合酶循环测序法（单色或多色荧光底物标记）；（2）DNA连接酶循环测序法（单色或多色荧光底物标记）；（3）焦磷酸循环测序法（原理一：单色或多色底物荧光；原理二：电学传感器）。基于其他技术的基因测序仪产品，可参照指导原则相关适用条款并结合产品特点准备注册申报资料。
临床试验的开展、方案的制定以及报告的撰写均应符合相关法规及《医疗器械临床评价技术指导原则》的要求，如相关法规、文件有更新，临床试验应符合更新后的要求。下面仅说明该类产品临床试验中应关注的重点问题。
（一）临床试验机构
应选择不少于两家（含两家）符合要求的临床试验机构开展临床试验。临床试验机构应具备相应的检测资质和人员。
（二）临床试验目的及设计
1. 临床试验目的
证明申报产品与已上市同类产品临床性能的一致性。
2.对比方法的选择
对于已有同类产品上市的临床研究，可以选择临床参考方法或已在中国境内上市的同类产品作为对照。如选同类产品作为对照，建议选择目前在临床检测方面使用状况良好的机型，应注意申报产品的适用范围不应超过同类产品的适用范围，同时应提供对照产品的信息，如生产企业、型号、适用范围等。如申报产品的适用范围超过已批准上市同类产品，则可与同类产品作为对照对相同的适用范围进行评价，并应另外选择临床参考方法作为对比方法，对超出同类产品的适用范围进行临床评价。
对于无同类已上市产品的临床研究，可选择临床参考方法作为对比方法进行比较研究，以评价申报产品的临床性能。
临床试验中还应对申报产品和对照产品/方法检测结果不一致样本进行分析，以明确结果不一致的原因。
临床参考方法可委托第三方机构检测，但应在临床试验方案中予以明确。
3.验证项目的选择
应根据申报产品所声称的适用范围，选择代表性的检测项目进行临床评价，同时应考虑到不同样本类型。
如申报产品的适用范围为对来源于人体样本的人脱氧核糖核酸（DNA）进行测序，以检测基因序列变化。至少应选择人类基因靶向测序以及非靶向测序项目进行评价。其中人类基因靶向测序，建议选择肿瘤组织的基因突变为对象，应包括代表性的突变类型，如点突变、小片段的插入/缺失、拷贝数变化。如适用范围还包括核糖核酸（RNA）的测序，即将RNA逆转录成DNA后进行测序，则还应对基因融合（如ALK融合）进行验证。
如申报产品的适用范围不限于人DNA，则应增加病原体检测项目，不建议采用宏基因组测序的方式进行临床试验。病原体应来自于人体样本，包括病毒、细菌、真菌等，每种类别各选一种代表性项目进行评价。如同时包括RNA，则还应选择至少一种RNA病原体进行评价。
应根据临床试验中所选择的临床项目，制定受试者的选择标准，即入选和排除标准。同时受试者年龄、性别分布应均衡合理，充分考虑人种、地域差异对试验结果的影响。
4. 临床评价指标
主要评价指标一般为检测准确性（灵敏度、特异度）或检测一致性（阳性/阴性符合率、总符合率、Kappa值等），主要评价指标应能够满足评价产品临床性能的要求。
次要评价指标一般包括仪器功能、稳定性、使用便捷性、使用安全性等。
同时申请人还应对临床试验检测项目进行数据质量的分析。
5.样本量估算
为实现样本代替总体的目的，临床试验需要一定的受试者数量（样本量）。样本量一般以临床试验的主要评价指标进行估算。需在临床试验方案中说明样本量估算的相关要素及其确定依据、样本量的具体计算方法。主要评价指标的相关参数根据已有临床数据和小样本可行性试验（如有）的结果来估算，需要在临床试验方案中明确这些估计值的确定依据。一般情况下，Ⅰ类错误概率α设定为双侧0.05或单侧0.025，Ⅱ类错误概率β设定为不大于0.2，预期受试者脱落和方案违背的比例不大于0.2，申请人可根据产品特征和试验设计的具体情形采用不同的取值，需充分论证其合理性。
如临床试验采用申报产品与已上市同类产品进行比较研究的试验设计，建议采用单组目标值法样本量公式估算最低样本量。
公式中，n为样本量；Z1-α、Z1-β为显著性水平和把握度的标准正态分布的分数位，P0为评价指标的临床可接受标准，PT为试验用体外诊断试剂评价指标预期值。
对于所选择进行临床验证的代表性项目大类，如人类基因靶向测序，总样本量应满足统计学要求，其中每种代表性的突变类型均应有一定例数。
临床试验中如采用多中心临床，则所有中心临床样本总数应满足统计学要求，如采用非多中心临床，则每家临床机构样本量应均满足统计学要求。
6.统计分析
应选择合适的统计方法对临床试验结果进行统计分析，对于申报产品与参考方法/已上市同类产品的一致性评价，一般选择2×2表的形式总结两种产品的检测结果，并据此计算灵敏度/特异度、阳性/阴性符合率、Kappa值等指标及其95%置信区间。
对于不一致样本，应进行原因分析。如临床试验方案规定采用其他方法进行确认，则确认结果不应纳入统计分析。
（三）质量控制
临床试验开始前，建议进行临床试验的预试验，以熟悉并掌握相关试验方法的操作、仪器、技术性能等，最大限度控制试验误差。整个试验过程都应处于有效的质量控制下，最大限度保证试验数据的准确性及可重复性。