《British Journal of Cancer》：Implementing whole genome and transcriptome sequencing for cancer patients in routine healthcare: a comprehensive guide to costing
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为解决全基因组测序(WGS)和全转录组测序(WTS)在临床癌症分子诊断中因成本高昂而难以广泛应用的瓶颈，研究者开展了针对基于短读长测序技术的WGS/WTS临床工作流的微观成本分析，详细拆解了耗材、设备、人员及数据处理等成本构成，并开发了在线成本计算工具。结果表明，测序耗材（尤其是流通池）是总成本的主要驱动因素，其价格下降将推动WGS/WTS在临床中的广泛应用。
癌症，这个长久以来困扰人类的健康难题，其诊疗模式正经历一场深刻的变革。从传统的、以解剖位置为导向的“一刀切”疗法，迈向依据肿瘤分子特征“量体裁衣”的精准医疗，是现代肿瘤学发展的重要方向。在这一进程中，分子病理学扮演着核心角色，其目标是通过检测肿瘤基因组中的变异，识别可预测药物疗效的生物标志物和潜在的药物治疗靶点。过去二十年，技术从检测单个基因变异，发展到利用下一代测序技术分析大型基因组合，乃至全外显子组测序(WES)。而全基因组测序与全转录组测序的联用，被认为是目前分子癌症诊断中最全面的方法，能够同时分析大多数与疾病相关的基因变异，并精确评估肿瘤突变负荷(TMB)、微卫星不稳定性(MSI)、同源重组缺陷(HRD)等复杂生物标志物，以及对结构变异进行更精准的测量。因此，WGS/WTS在癌症研究中被广泛应用，并催生了许多大型基因组图谱项目，为理解肿瘤生物学提供了新见解，例如，通过识别突变特征谱，可以将特定的突变模式归因于其潜在的分子原因。
尽管如此，WGS/WTS从研究走向大规模临床常规应用仍面临一个主要障碍：高昂的成本。与靶向测序方法相比，WGS/WTS的高昂费用限制了其更广泛的使用和可及性，也成为医疗支付方考虑报销时的关键制约因素。为了剖析这一局限性，为临床实施提供清晰的成本框架，一个由德国海德堡大学医院等单位的研究团队开展了一项深入的微观成本分析研究，并将成果发表在《British Journal of Cancer》上。
研究人员采用的方法学核心是建立一个多维度的成本模型。他们首先定义了一个从样本接收到诊断报告生成的完整临床级WGS/WTS诊断工作流，该流程基于短读长测序技术，并使用福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)组织样本。微观成本设计涵盖了样本处理、核酸提取、文库制备、测序、生物信息学分析、变异解读和报告生成等所有步骤。成本被系统地归类为：耗材、设备与维护、人员、研发以及数据处理/存储。其中，样本的基线测序覆盖度设定为肿瘤样本100倍，对应的正常样本（通常为血液）30倍，这是多个已建立的基因组项目采用的典型覆盖度范围。研究人员计算了不同场景下的成本，包括年度样本处理量、人员和设备冗余、通货膨胀以及不同的平均覆盖度。尤为重要的是，他们开发了一个在线的R Shiny应用程序——成本计算器，允许用户根据自身实验室的具体参数（如设备、耗材、人员成本、样本量、测序平台、流通池类型、期望覆盖度等）进行个性化成本建模。
研究结果部分通过多个图表和数据，详细呈现了成本分析的发现。
WGS/WTS预设工作流的成本分析。研究比较了两种不同的文库制备方案（包含机械打断的Twist方案和不包含机械打断的转座酶法方案）在每年300例和2000例样本量下的总成本。结果显示，两种方案的成本差异很小，无论采用哪种方案，耗材都是总成本的主要驱动因素。在理想化场景下，每年300例样本的总成本约为5200欧元，而2000例时可降至约3450欧元。成本构成分析表明，耗材成本占总成本的47%至71%，并且随着样本量的增加，只有耗材和数据处理/存储成本没有显著变化，而设备、人员等成本则因规模效应而降低。
测序流通池成本对总成本影响最大。对耗材成本的进一步分解显示，WTS耗材仅占耗材总成本的约11.3%，WGS耗材占主导地位。而在WGS耗材中，测序耗材（特别是流通池）又占据了绝大部分。在使用的Illumina NovaSeq X Plus平台的25B流通池场景下，流通池成本本身约为2060欧元/样本，占所有耗材成本的84%。研究还比较了不同Illumina测序平台和流通池的成本效率，发现高吞吐量的NovaSeq X系列流通池是成本效益最高的选择，而小型台式测序仪的成本则高出数个数量级。
更现实的WGS/WTS诊断工作流成本估算。上述是理想化场景。在更现实的场景中，研究人员考虑了设备备份、人员病假/假期顶替、以及1%的样本因测序失败需重新上机的错误率。这些因素显著增加了成本，尤其在低样本量时。例如，在300例/年的现实场景中，成本升至约7600欧元/例，比理想化场景增加了44.3%。人员的冗余配置是导致成本上升的主要原因之一。
通货膨胀/通货紧缩和增加平均覆盖度的影响。宏观经济因素和技术参数也显著影响成本。模型显示，每年2%的通货膨胀率在10年内会使总成本增加约14.7%至19.9%。另一方面，提高肿瘤样本的WGS平均覆盖度，虽然能提升低肿瘤纯度样本的变异检测灵敏度，但会大幅增加总成本。例如，将覆盖度从100倍提高到500倍，在300-4000例/年的样本量范围内，成本至少翻倍。这主要是因为覆盖度的提高直接减少了单个流通池可测的样本数，从而急剧推高了单位样本的测序耗材成本。
在讨论部分，作者将本研究与此前发表的微观成本分析进行了比较，结果具有一致性，验证了本模型的普遍适用性。他们再次强调，耗材，特别是测序耗材，是WGS/WTS临床实施成本的主要驱动因素。因此，通过测序技术创新或引入更多市场竞争来降低耗材价格，对于WGS/WTS在常规癌症诊疗中的广泛应用至关重要。尽管规模效应能显著降低设备、人员等成本，但这种效应在样本量超过2000例/年后会趋于平缓。这意味着，WGS/WTS的临床实施需要伴随较高的年度检测量才能实现成本效益。作者也指出了本研究的局限性，如未详细纳入分子肿瘤董事会诊、租金、能源、人员培训等间接成本（在表中列出），但指出其他研究通常以总成本的20%作为间接费用来估算。
研究的结论是明确的：他们开发了一个全面的WGS/WTS临床工作流成本模型，并识别了关键成本动因。测序耗材是未来成本降低最有希望和最重要的目标。此外，在湿实验（如自动化文库制备）和干实验（如人工智能辅助变异解读）中引入自动化，是未来提高效率、降低成本的另一潜力领域。最终，成本的下降将推动WGS/WTS的广泛实施，而更高的检测量又会进一步降低成本，形成一个自我强化的良性循环，从而有望将WGS/WTS提升为分子癌症诊断的标准程序，让更多患者从全面的基因组分析中获益。
