AI 驱动的生物标志物发现

01概述与价值链#

Markers EC:多癌种测试的 FDA PMA 审评 + CMS MolDX 覆盖 + EU IVDR 2017/746 | OECD:生物技术与健康 | Regulator:FDA（美国）、EMA（欧盟）、NMPA（中国）

AI 驱动的生物标志物发现，指的是生物标志物不再是一个由假设指认的分子，而成为模型找到的模式。输入是人群规模的分子测量——数十万份血浆样本的甲基化数组、相当规模队列的全外显子组与转录组画像；方法是对结局做监督学习：有没有癌、组织起源、治疗响应。输出只有在通过每个诊断必须经过的两道关口——分析验证与临床验证——之后才有意义，而这个领域近年的历史正是这两道关口成为现实的故事：基于甲基化模式分类的多癌种早检测试 Galleri，在 2026 年 ASCO 年会上报告了 NHS-Galleri 试验的完整结果——癌检出率提高四倍、IV 期诊断占比显著下降——其 FDA PMA 申请已提交，顾问委员会在即；Caris Life Sciences 的 AI 模型在全外显子组与转录组数据上刻画分子特征，其 MI Cancer Seek 自 2024 年 11 月起持有 FDA 批准，Caris ChromoSeq 获得 MolDX 批准，2026 年第二季度收入 2.637 亿美元、全年指引 10.3 亿至 10.4 亿美元。这就是生物标志物业务的最大形态：一侧是按每年最多 100 万次检测设计的产能，另一侧是四座实验室合计逾 27.5 万平方英尺。

AI 驱动的生物标志物发现的关键方向：

1. **多癌种早期检测（MCED Tests）：**以游离 DNA 甲基化模式分类器报告癌信号与预测组织起源——NHS-Galleri 读出显示相对标准筛查检出率提高四倍，Pathfinder 2 结果覆盖逾 35,000 名参与者。
2. **面向治疗选择的 AI 分子画像（Profiling Platforms）：**全外显子组与转录组画像配合训练模型，预测免疫治疗响应与转移风险——Caris 面向 NSCLC 及乳腺与肺癌脑转移风险的 AI 模型。
3. **监管级 AI 检测（FDA 和 MolDX 通道）：**AI 发现的标志物转入获批与被覆盖的检测——MI Cancer Seek 于 2024 年 11 月获 FDA 批准，Caris ChromoSeq 获 MolDX 批准，Galleri 已提交 FDA PMA 申请且顾问委员会在即。
4. **人群规模筛查基础设施（Million-Test Capacity）：**先于需求落地的实验室足迹——北卡 Research Triangle Park 的 CLIA 认证产能按每年最多 100 万次检测设计，Caris 四座实验室合计逾 27.5 万平方英尺。

行业价值链#

[队列与生物样本库] ──> [人群规模测量] ──> [模型训练]
                                                │
                                        （对结局的验证）
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                                                ▼
[被覆盖的临床检测] <── [监管审评、覆盖支付] <── [锁定检测]

价值链层级#

行业横切技术：

• **游离 DNA 甲基化测序（cfDNA Methylome）：**多癌种检测的测量底座——血浆中的片段组与甲基化信号。
• **全外显子组与转录组画像（XOME Profiling）：**治疗选择模型所依赖的组织侧底座。
• **临床实验室信息系统（LIS at Scale）：**百万次检测实验室赖以运转的 custody 与报告主干。

02美国#

美国同时承载多癌种前沿与规模化画像业务，其监管机构——FDA 审评与经 MolDX 的 Medicare 覆盖——决定哪些 AI 发现的标志物能成为产品。

FDA PMA 通道、MolDX 覆盖、CLIA 实验室运行#

• **GRAIL（帕洛阿尔托 / Research Triangle Park）：**在 2026 年 ASCO 年会上报告 NHS-Galleri 完整结果——IV 期癌症诊断占比显著下降、检出率提高四倍——展示逾 35,000 名参与者的 Pathfinder 2 结果，并已提交 Galleri 的 FDA PMA 申请，顾问委员会在即。
• **GRAIL 的运营底盘：**北卡 Research Triangle Park 的 CLIA 认证实验室；CLIA 与 CAP 认可；按每年最多 100 万次检测设计的产能；2026 年 6 月与三星物产及三星电子完成 1.1 亿美元股权融资；2026 年第二季度收入 4,470 万美元。
• **Caris Life Sciences（菲尼克斯）：**MI Cancer Seek 于 2024 年 11 月获 FDA 批准；Caris ChromoSeq 于 2026 年 8 月获 MolDX 批准；2026 年第二季度收入 2.637 亿美元、全年指引 10.3 亿至 10.4 亿美元；四座实验室逾 27.5 万平方英尺。

03中国#

中国在 AI 驱动的生物标志物发现中的角色，是快速成长的本土检测市场与 AI 模型研究基地；其厂商的可溯源台账证据尚未达到台账级，因此本页只写市场结构，不写厂商声明。

本土检测需求、测序产业底盘、模型研究#

• **测序产能即底座：**中国临床测序产业按体量居世界最大之列，这使其成为以本土队列为基础的人群规模生物标志物计划的天然主场。
• **监管分轨：**NMPA 通道把诊断登记为器械，而 AI 临床决策软件走自己的审评轨道——与 FDA 和 IVDR 框架在别处管理的划分相同。
• **悬而未决的问题：**哪些中国 AI 生物标志物计划会以本页表格所需的标准发表试验级证据与监管批准——dossier 基础尚未携带足以让厂商入表的台账事实。

04欧盟#

欧洲贡献人群级证明：NHS-Galleri 计划是多癌种检测能否改变结局的最大规模真实卫生系统检验，而 IVDR 是欧洲部署必须通过的框架。

人口规模的 NHS-Galleri、IVDR 认证、卫生系统评估#

• **NHS-Galleri 计划：**2026 年 ASCO 年会报告的完整结果显示 IV 期癌症诊断占比显著下降、检出率提高四倍——多癌种早期检测迄今最大的证据事件，且运行在国家卫生系统之内而非注册登记。
• **Pathfinder 2 作为干预面补充：**逾 35,000 名参与者的结果与 NHS 读出同时呈现。
• **IVDR 是欧洲之门：**任何 AI 发现的标志物检测在欧洲部署都须按 IVDR 2017/746 认证——这一证据门槛，本站 cfDNA 先例已经通过，而多癌种检测尚未在欧洲面对。

05领先企业与研究机构#

06技术栈与创新#

这套技术栈是一条"测量到模型"的流水线，其创新与其说在新的数学，不如说在于拥有数据供给，并把模型锁定进监管者可以检查的检测之中。

1. 甲基化模式分类（Signal over Noise）：
   • 游离 DNA 甲基化携带组织起源信息；分类器在每个样本的数百个基因组区域上读取它。
   • 案例：NHS-Galleri 读出——相对标准筛查检出率提高四倍，并降低 IV 期诊断占比。
2. 多模态分子画像与训练模型（XOME + AI）：
   • 全外显子组与转录组画像供给在结局上训练的模型，预测治疗响应与转移风险。
   • 案例：Caris 面向 NSCLC 及乳腺与肺癌脑转移风险的 AI 模型，以及 Caris Detect 与 Caris Assure 的推出。
3. 监管级检测锁定（Model to Product）：
   • 发现的分类器只有在锁定为检测、完成分析与临床验证并走完 PMA、MolDX 或 IVDR 审评之后，才成为产品。
   • 案例：MI Cancer Seek 的 FDA 批准（2024 年 11 月）、Caris ChromoSeq 的 MolDX 批准，以及 Galleri 已提交的 FDA PMA 申请。

07价值链与生产管线#

AI 发现的生物标志物检测的工业流水线（CLIA/CAP 规管实验室体制）#

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│ 1. 队列与生物样本库       │ ───> │ 2. 人群规模测量           │
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│ 4. 检测锁定与验证         │ <─── │ 3. 模型发现与训练         │
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              ▼
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│ 5. 监管与覆盖             │ ───> │ 6. 规模化临床运行         │
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阶段 1：队列与生物样本库

带知情同意与结局真值的样本经由临床合作汇集——这一资产决定模型究竟能学到什么，也是各计划竞逐国家卫生系统的原因。

阶段 2：人群规模测量

血浆与组织在队列规模上跑甲基化、外显子组与转录组测量——这一步的成本曲线决定哪些标志物类别根本可被发现。

阶段 3：模型发现与训练

监督模型在分子画像中搜寻预测结局的模式；候选分类器以保留队列上的判别力计量后产出。

阶段 4：检测锁定与验证

分类器被冻结为锁定检测并证明可重复——CLIA 与 CAP 认可管辖实验室，检测由此成为监管者可审评的固定分析对象。

阶段 5：监管与覆盖

证据按路线走 FDA PMA 审评、MolDX 类 Medicare 覆盖与 IVDR 认证——GRAIL 的 PMA 申请与 Caris 的 MolDX 批准是现行实例。

阶段 6：规模化临床运行

被覆盖的检测作为实验室医学运行：一侧是按每年最多 100 万次检测设计的产能，另一侧是逾 27.5 万平方英尺的实验室，报告直达临床。