“国家队”进击呼气检测赛道，万盈美已开展万例大规模验证

2024-04-24 00:04

“呼出气诊断要解决的首要问题，是建立呼出气成分与疾病状态之间的精准关联。”对呼吸气体分析技术与诊断相关研究超过10年并以第一/通讯作者发表SCI论文20多篇、获批专利20余项的孙美秀博士说。

孙美秀博士毕业于南开大学，后在新加坡国立大学完成博士后学习。目前，孙美秀博士担任中国医学科学院&北京协和医学院生物医学工程研究所研究员。2021年，在推动科研成果转化的使命下，孙美秀博士与李迎新教授、投资人马万里共同创办了万盈美（天津）健康科技有限公司（以下简称“万盈美”）。

据介绍，万盈美已经在呼出气的质谱检测、光谱检测、传感器检测、辅助诊断模型建立方面积累了丰富的研究基础，创新性开创了基于“直接进样质谱+机器学习分类模型”的代谢组学疾病无创诊断方法，并在短短两年内推出国家二类医疗器械产品——呼出气体检测仪，为体检机构、医疗单位、社区、企业、个体提供基于呼气代谢组学的LDT（实验室自建检测）肺癌早筛健康预警服务。

背负使命的“国家队”，专注呼出气检测研究超10年

人体呼出气中很多可挥发性有机化合物（VOCs）源自人体内源性的生理和病理反应。

在病理过程中，细胞代谢的改变会导致VOCs发生变化，包括缺氧、细胞过度增殖、过度炎症和活性氧活跃以及其他与癌症相关的病理机制，都会导致局部和系统性的VOCs种类和浓度发生明显变化。这也就意味着，VOCs能够对人体生理病理状况做出全面判断，以其简便、无创和低成本的特征，有希望成为一种疾病早期识别和连续监控的重要标志物。

在孙美秀博士看来，呼出气VOCs成为临床运用的诊断方法必将经历三个阶段：一是以质谱技术为基础，确定疾病标志物以建立起呼出气与疾病之间的关系，“这是一个持续验证的长期工作”；二是在确定疾病标志物后，便需要针对具体疾病标志物开发超灵敏小型化技术，以此来实现低成本和便携式；三是与相关机构形成合力推动临床端的广泛教育，实现呼出气诊断的临床应用，“这时会以某一局部特定需求为主，不断推动呼出气分析技术精度和分辨率的提高。”

而万盈美的诞生与呼出气检测的时代命题息息相关——有力补充临床检测。为了推动呼出气检测的临床转化，呼出气检测的“国家队”万盈美应运而生。

单就其创始人背景而言，万盈美拥有以孙美秀博士和李迎新教授带领的研发团队。李迎新教授曾任中国医学科学院生物医学工程研究所副所长、中华医学会激光医学分会主委，目前担任国家医疗器械技术咨询委员会委员(有源设备)、全国医用光学和仪器标准化分技术委员会委员，先后主导多项国家科研项目，并推动20多项科研成果转化。

此外，万盈美还有具备深厚投资经验的马万里主导的融资和运营部门，马万里具有超20年的私募股权投资基金管理经验，有助于打通万盈美商业化与市场化运作的关键堵点。

“国家队”的第二个体现方面，是其在国内的临床试验规模。据了解，万盈美已经与天津市肿瘤医院、天津市胸科医院、天津市海河医院、天津医科大学总医院等三甲医院、多所高校与研究机构建立良好的合作关系，其中针对肺癌的呼出气筛查/诊断临床前瞻性研究的进度全球领先，“正在开展万例规模的肺部疾病呼出气VOCs图谱研究”。

这支团队是从2012年就开始跟踪研究国际领先呼出气分析技术的“国家队”，更为重要的是掌握了技术的领先性。

产品已获批二类医疗器械证，呼出气分析+CT影像科报告NLP的肺结节癌变监测

呼出气VOC能被用于诊断疾病，与高精密度的检测技术紧密相关。呼出气中VOCs的含量通常非常稀少，低至百万分之一（ppm）甚至十亿分之一（ppb）的水平，需要应用灵敏度极高的仪器对其进行检测。

质子转移反应飞行时间质谱（PTR-TOFMS）是一种国际领先的直接进样质谱分析技术，质量分辨率高于10000，具有高灵敏度、高选择性、超低检测限（<10 ppt）、高通量的特点。基于该技术，万盈美仅用短短一年时间就开发出了“呼出气体检测仪”（津械注准20232070288），成为国内第2种用于呼气代谢组学检测的直接进样质谱二类医疗器械。

依托先进的呼出气检测设备和AI诊断模型建立中心检测实验室，万盈美通过体检机构、医疗单位、社区、企业、个体提供基于呼气代谢组学的LDT（实验室自建检测）肺癌早筛健康预警服务。

多样的技术路线从一定程度上延迟了呼出气VOCs检测在临床诊断方面的应用形成临床共识，受试者呼出气体样品的精准化、规范化采集是疾病检测中亟待解决的应用难点，因此在临床研究过程中，需要对从采样到产生信号的过程进行标准化，涉及采样时间、呼出气方式、样品存储等细节，此外也需要对信号采集后的数据分析过程形成标准。

在万盈美的标准化LDT模式中，用户只需获得气袋并独立完成采样，就会在3天内收到万盈美自有检测实验室提供的有临床研究或科学研究成果支持的肺癌及其他肺部疾病的健康分析及预警信息。

值得一提的是，针对目前现有肺癌筛查体系对肺微小结节（<5 mm）诊断能力不足、对肺小结节（5~10 mm）癌变监测能力不足、反复CT探查辐射累积损伤风险升高等问题，万盈美开发了基于呼出气分析与CT影像科报告NLP（自然语言处理）分析的肺结节癌变监测服务，肺结节患者只需提供发现结节时的CT影像报告并定期进行呼出气分析，就可以实现肺结节的连续跟踪监测，以便在其发生癌变的早期进行识别，有效实现了对现有肺结节监测体系（基于CT，频率1次/年）的辅助和补盲。

探索和建立多种疾病的呼出气标志物谱图库，推动呼吸采样和分析方法的标准化，从而提高检测结果稳定性和实验室间的比较差异，是企业在硬件技术壁垒之上更高的壁垒。“目前来看，海外企业可能在商业化上走得更靠前，但在临床数据积累等方面，背靠我国获取临床样本难度更低、效率更高、覆盖范围更广阔的本土优势，我们也处于第一梯队。”马万里说。

基于此，万盈美正在开展涉及肺癌、肺结节、阿尔茨海默病（AD）、心衰等方面的临床大队列验证。“我们已经进入了再验证阶段，势必将进一步强有力推动呼出气检测在我国的临床应用，助力呼出气检测在疾病早期筛查领域的发展。这种简易、精准、无创非侵入式的便携式呼出气检测，有机会改变当前疾病早筛和诊断的技术格局。”马万里补充道。

发挥“协和系”优势，AD、心衰等项目已进入研究队列

基于其研究团队在呼出气VOCs的质谱检测、辅助诊断模型建立方面的研究基础，万盈美创新性地提出了“直接进样质谱+机器学习分类模型”的呼出气肺癌筛查/诊断方法，取得多项关键知识产权并已进入第三轮临床验证阶段。

目前，基于这种研究思路，万盈美正在充分发挥“协和系”优势，开展多个大队列临床试验研究，其中包括：与天津市胸科医院合作开展的“肺部疾病呼出气VOCs图谱研究项目”（ChiCTR2300075672，n=10000例）——目前国内最大规模临床研究；与天津市医科大学总医院开展的“基于呼出气分析技术的阿尔茨海默病筛查与诊断研究”(ChiCTR2300075674)等。

此外，万盈美还正在开展肺结节、心衰、乳腺癌的呼出气诊断等多个新的临床研究项目。

马万里指出肿瘤防治关口前移已是各界共识，肿瘤的早发现、早诊断、早治疗尤为重要。近年来，国家政策端对肿瘤早筛领域给予大力支持，相继出台多项重磅政策。各地区正在充分发挥地方优势，推动呼出气检测进入临床，如北京已将呼出气检测列入医保目录。

“伴随着临床研究的深入和技术的不断升级，目前呼出气检测已经走向标准化、精准化和智能化。”孙美秀博士说。在呼出气检测的进展中，第一代已经被临床广泛应用的是13C/14C的幽门螺旋杆菌检测，第二代是炎症及菌群分析，第三代则是包含肺癌早筛在内的重大疾病早筛早诊。据介绍，万盈美肺癌、肺结节的呼出气检测已经完成标准化、精准化和智能化等技术实现。

未来，万盈美将在两方面不断发挥呼出气检测的技术优势。一是拓宽疾病早诊图谱和范围，从肺结节、肺癌逐步拓展至AD、心衰等多领域；二是拓宽检测服务边界，向相关IVD技术研发、医疗及消费级设备开发、基于呼出气分析的疾病预警健康信息服务、呼出气检测临床试验CRO服务及基于呼出气分析的药代动力学分析服务方向拓展。

目前，万盈美已经完成呼出气VOCs的光谱检测技术、质谱检测技术、传感器检测技术的储备，针对肺癌的指纹光谱设备已进入产品样机阶段，内部验证的区分度为83.4%，在外部验证区分度为68%，并将持续优化。

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