肿瘤突变负荷TMB的机遇与挑战并存之路

6月16日，FDA批准帕博利珠单抗单药治疗tTMB-H（组织TMB≥10个突变/Mb），既往治疗后疾病进展且无满意替代疗法的不可手术或转移性成人和儿童实体瘤患者。标志着TMB正式C位出道，成为继MSI/dMMR后第二个泛实体瘤免疫治疗伴随诊断生物标志物。

近期国际肺癌研究协会IASLC在Journal of Thoracic Oncology（IF=13.357）上发表的一篇综述“Tumor Mutation Burden: Promises and Challenges”对TMB做为免疫疗效预测标志物的潜力及未来面临的诸多挑战进行了比较全面的分析。

TMB简介

TMB，也就是Tumor mutation burden，指肿瘤突变负荷。简单来说，TMB就是通过高通量测序获得的肿瘤体细胞突变数量。 

外源的DNA损伤（如吸烟，紫外线，DNA损伤药物）和内源的DNA修复通路缺陷（如错配修复MMR，同源重组修复HR）都会引起肿瘤的突变。肿瘤的突变可能导致产生新的变异蛋白，或者说新抗原，而这些新抗原会被机体免疫系统作为外来物识别并引发细胞毒效应，杀伤肿瘤。

理论上来说，肿瘤突变数目越多，就越有可能产生新抗原，而一些特定的突变类型如MMR缺陷肿瘤中的移码突变可能形成更多的新抗原和更高的效价，从而对ICI有更好的应答。

TMB预测免疫疗效的临床试验数据支撑

已有大量临床试验和回顾性分析利用肿瘤组织或外周血的高通量测序获得TMB并验证了高TMB与ICI应答和PFS的相关性，下表列举了其中在肺癌的一部分研究。举个经典例子，在纳武利尤单抗对比含铂双药化疗一线治疗PD-L1表达＞5%的晚期NSCLC临床试验CheckMate 026中，两组的PFS并无统计学差异，但进一步回顾性分析发现高TMB水平（定义为＞243个错义突变）的患者在免疫治疗组具有改善的PFS和更高的ORR。

TMB的肿瘤组织与外周血检测一致性

早期的基因测序多以肿瘤组织为主，但很多患者组织难取，基于外周血的测序得到越来越多应用。基于肿瘤组织检测的tTMB与基于外周血检测的bTMB在数值上具有明显的差异，这可能是由于肿瘤异质性的存在、生信算法差异、测序质量以及样本采集时期等原因。

事实上不同临床试验中用到的检测平台不同，对TMB界定的阈值也不同，这可能与所用panel大小、基因种类、突变类型、测序深度以及生信算法等有关。遗憾的是，目前对于TMB的计算仍没有统一的标准，但已经有一些开展中的研究致力于协调不同平台检测的TMB值，如FOCR，QulP等，期待能有好的结果公布。

影响TMB分析的技术因素

WES是TMB分析的金标准

高通量测序是TMB分析的基石。尽管理论上来说全基因组测序（WGS）最能代表真实的基因组突变，但限于测序成本极高以及分析难度较大，一般选择全外显子组测序（WES）作为TMB检测的金标准。

肿瘤组织的WES曾被广泛用于基因组图谱的探索项目如TCGA，但同时存在诸多不可忽视的限制因素，比如测序panel较大需要更多的测序量、DNA起始量以及更多的肿瘤样本，并且需要配对的正常组织来去除胚系突变。

WES一般使用福尔马林固定的石蜡包埋组织（FFPE），这类样本对测序试剂和生信分析流程具有更高的要求。另外，WES的测序深度一般不高（100-250×），可能漏检一些低丰度的突变。这就推动了NGS大panel的广泛应用。

从WES到NGS大panel-全面的基因组分析

NGS大panel一般包含300-800个基因，可以靶向检测除基因重排（由于断点可能位于内含子区，需要更多检测手段帮助判断）以外的大多数基因突变类型，同时可以检测TMB和MSI。相比于WES，大panel的测序数据量更小，且方便生信分析，在市场上得到了快速的推广应用。但这种panel在不同平台检测的结果可能存在差异，诸多的因素可能影响其计算TMB数值的真实性。

TMB与其它免疫疗效标志物的相关性

我们知道PD-L1蛋白表达是免疫治疗的经典疗效标志物，被各大指南早早写入，但单单PD-L1表达并不足够预测对ICI获益或不获益。TMB是独立于PD-L1表达的预测标志物，一些临床试验数据已显示TMB分析能从PD-L1阴性或低表达的患者中进一步筛选可从ICI获益的人群。

高TMB和高PD-L1表达人群只有部分重合，因此两者在ICI疗效预测中具有互补的作用，联合两个指标可以提高疗效预测的可靠度。

事实上，除了PD-L1表达和TMB，各个层面的ICI疗效预测标志物正竞相涌出，如MSI/dMMR、驱动基因突变、TILs、HLA基因型以及表观遗传特征等，多种标志物联合应用可能有助于提高预测的精确性，筛选真正可从ICI获益的肿瘤患者。

总结

1. TMB反映肿瘤基因组的突变负荷，可以做为肿瘤新抗原产生和免疫原性的标志物。

2. TMB是连续的数值，高TMB的肿瘤患者从ICI治疗获益的可能性更高。

3. TMB与PD-L1表达在生物学上似乎是相关的，但是可独立于PD-L1蛋白表达进行ICI疗效的预测。

4. 目前TMB的阈值尚无统一标准，bTMB与tTMB有较好的一致性，是一种操作便利的ICI预测潜在标志物。但目前尚无随机对照的Ⅲ期临床试验验证Btmb对ICI疗效的预测价值。

5. 靶向大panel检测TMB与WES具有较好的一致性，但panel大小、组成、生信分析方法等因素导致不同平台的检测结果存在差异，仍需统一标准。

参考文献

1. Sholl L M , Hirsch F R , Hwang D , et al. Tumor Mutation Burden: Promisesand Challenges A Perspective from the IASLC Pathology Committee[J]. Journal ofThoracic Oncology, 2020.