多靶标联合检测并联诊断试剂盒临床试验设计思路

笑看风云

1. 背景
体外诊断试剂，是指按医疗器械管理的体外诊断试剂，包括在疾病的预测、预防、诊断、治疗监测、预后观察和健康状态评价的过程中，用于人体样本体外检测的试剂、试剂盒、校准品、质控品等产品，可以单独使用，也可以与仪器、器具、设备或者系统组合使用。
在疾病控制中，体外诊断试剂主要用来早期发现病人或高危个体，以便对其采取相应的医疗保健措施，以延缓疾病的发生或发展，改善预后的目的。
收益也称收获量，指经筛检后能使多少原来未发现的病人得到诊断和治疗。为了提高体外诊断试剂收益，应尽可能多地从人群中发现无症状病人，通常采取下列方法。
1．选择患病率高的人群（即高危人群）。有些疾病在某些年龄、性别、种族和职业暴露等特征人群中有较高的患病率，在这些高危人群中应用体外诊断试剂，即选择性筛检，所获得的收益比在一般人群要高得多。这样既可发现较多病人，又可提高阳性预测值，进一步增加体外诊断试剂收益。
2．选用高灵敏度的体外诊断试剂。体外诊断试剂必须能筛出相当数量的病例。如灵敏度低，只能筛出少量病人，不管其他因素怎样，收益依然是低的。
3．采用联合试验。鉴于灵敏度和特异度俱佳的体外诊断试剂并不多。在实施筛检时，可采用多项体外诊断试剂检查同一受试对象，以提高筛检的灵敏度或特异度，增加筛检的收益，这种方式称为联合试验。根据联合的形式，分为串联与并联。①串联：全部筛检试验结果均为阳性者才定为阳性。该法可以提高特异度，但使灵敏度降低，导致漏诊的可能性增加。②并联：全部筛检试验中，任何一项筛检试验结果阳性就可定为阳性。该法可以提高灵敏度，却降低了特异度，导致假阳性诊断增加。
在体外诊断试剂的研发过程中，企业为了提高试剂盒整体的灵敏度或特异度，常常对多个靶标进行检测，最终将检测结果汇总分析，以得到整体的灵敏度或特异度的提高。如，肿瘤多靶标基因联合检测试剂盒、特定疾病多种标志物联合检测试剂盒等。这些试剂盒的特点主要是：对多个靶标或标志物进行检测，最终数据汇总得到综合的检测结果。
这类体外诊断试剂盒的研发逐渐增加，针对这类产品的临床试验设计思路可参考以下要点。
2. 产品临床试验思路
多数情况下，考核试剂的部分靶标可能已经有同类产品上市，但由于考核试剂的检测与判读方法已经完全不同于这些产品，因此考核试剂应该按新研发的体外诊断试剂进行申报注册。由于没有同类产品上市，建议申办方参考《创新医疗器械特别审查程序》申报创新医疗器械，这样有助于更好的与CMDE提前沟通。
考核试剂为辅助诊断类医疗器械，可采用“前瞻性、多中心、盲态评价、配对设计、“金标准”对照”的诊断试验设计类型。分别选择已经被临床明确诊断的患者作为病例组，已经被临床明确排除的患者作为对照组。
一般来说，临床试验受试者应来自产品预期用途所声称的适用人群（目标人群），如具有某种症状、体征、生理、病理状态或某种流行病学背景等情况的人。非目标人群入组可能引入受试者选择偏倚，导致临床试验结果不能反映产品的真实情况。
受试人群应能够代表目标人群的特征，包括人口学特征（年龄、性别）、症状、体征、合并症以及疾病的阶段、部位和严重程度等；同时受试者应排除不适合该临床试验的生理或病理特征。根据以上要求合理设定受试者入组/排除标准，并在临床试验过程中采取适当的措施确保只有符合该标准的人方能入组。
举例来说，用于疾病辅助诊断、鉴别诊断的产品，受试者应来自具有疑似症状或有相关流行病学背景的人，包括具有目标疾病状态的受试者和不具有目标疾病状态的受试者。具有目标疾病状态的受试者应能够覆盖疾病状态的全部特征，包括症状典型和非典型、疾病的分型、分期、病程的长短、病情的轻重等，以评价产品的临床灵敏度；不具有目标疾病状态的受试者需包括具有相同或相似的症状、易与目标疾病状态相混淆的其他疾病病例等，以评价产品的临床特异度；此外还应考虑纳入可能对检测产生干扰的样本等。
目前CMDE已经发布新版的《体外诊断试剂临床试验技术指导原则》，且该指导原则提及：“临床试验样本量应满足统计学要求，应采用适当的统计学方法进行估算。”因此，该试剂盒的样本量估算必不可少。由于考核试剂没有同类产品，也就不存在所谓的临床可接受标准，样本量估算宜采用抽样调查样本量估算公式。即，n=Z1-α/22×P（1-P）÷Δ2。公式中n为样本量，Z1-α/2为置信度标准正态分布的分位数，P为评价指标预期值，Δ为P的允许误差大小。
应注意，P和Δ的取值应有充分依据，除非有特殊理由，否则不建议设置Δ>0.05，当预期值更高时还应考虑更优的精度。采用上述公式，可根据灵敏度或特异度的预期值分别估算目标疾病人群（阳性）或非目标疾病人群（阴性）的样本量。
样本量计算举例：某项标志物联合检测试剂用于相关疾病的辅助诊断，通过对已有资料进行分析得知，该检测试剂的灵敏度预期为85%，特异度预期为90%，临床试验采用试验用体外诊断试剂与临床参考标准进行比较研究的方法，评价诊断试剂的临床性能。允许误差Δ取值0.05，则目标疾病人群（阳性）最低样本量（n+）估计为：


非目标疾病人群（阴性）最低样本量（n-）估计为：


根据以上估算，总样本例数预计为334例。
按照脱落剔除率10%，则应至少入组371例受试者，实际入组受试人群中，目标疾病人群和非目标疾病人群样本例数应分别满足上述n+和n-的最低要求。
然而，根据《体外诊断试剂临床试验技术指导原则》后的诊断试验样本量公式算出的阳性病例数和阴性病例数是理论数值，没有考虑实际的患病率。如果采用前瞻性研究（盲筛），由于我们无法提前预知目标人群的患病率，实际目标人群中的患病率与样本量计算比例不一致，这就导致实际参与筛选的受试者要多于理论值，且这个筛选的受试者数量与目标人群中的患病率相关，患病率越高，需筛检受试者就越少。
为了有更高的概率获得阳性受试者，可以考虑在疾病相关专科医院、或纳入回顾性病例进行试验。具体内容可参考既往发布的“体外诊断试剂临床试验样本量计算中一个不容忽视的问题”一文。
在正式开展临床试验之前，可考虑设计一个小样本的探索性试验。特别是对于全新的体外诊断试剂或相比已上市同类产品有重大差异的产品，探索性试验可用来确定可能的预期用途、适用人群、临床评价指标等，还能对可能导致偏倚的因素进行有限的评价，有助于减少非预期的结果导致临床试验中需要改变关键设计的可能性。一般而言，为了做出科学上有效的确证推理，探索性试验数据不应与临床试验阶段的研究数据合并。上述样本量计算参数的获得应基于考核试剂的预试验结果为妥。
考核试剂多数情况下没有同类产品，临床试验宜采用考核试剂与临床参考标准（即，常说的“金标准”）进行比较研究，评价考核试剂检测结果与受试者目标状态的相关性，临床评价指标一般包括临床灵敏度和临床特异度等。临床参考标准是指现有条件下临床上可获得的能够用来确定受试者目标状态的最佳方法，通常来自临床和实验室的医学实践，包括：现有条件下公认的、可靠的、权威的疾病诊断标准（如组织病理学检查、影像学检查、病原体分离培养鉴定、长期随访所得的结论等），疾病诊疗指南中明确的疾病诊断方法，行业内的专家共识或临床上公认的、合理的参考方法等。临床参考标准可能是一种方法，也可能是多种方法相结合。
考核试剂的临床参考标准需要与研究者共同商讨后确认，需要注意的是不能简单的采用类似试剂盒的结果为诊断依据。临床试验也不能只选择检验科，检验科没有能力进行患者的确诊。该临床试验需要与临床科室共同开展，以保证结果的可靠性。
一般而言，采用并联检测的诊断试剂盒其灵敏度会比其他类似产品要高，但带来的后果是特异度下降。因此，企业在研发这类产品时，应从临床价值角度综合分析灵敏度和特异度的平衡点。若待检疾病是严重危害人类生命健康的疾病，且疾病确诊时所花费的时间和金钱成本相较于疾病本身可接受时，这类并联检测试剂盒风险和受益是可接受。反之则要考虑其实际的价值。
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