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一文读懂——肿瘤突变负荷TMB检测常见问题

 微笑如酒 2021-11-29

肿瘤突变负荷(TMB)与免疫治疗的关系?

大多数肿瘤细胞中TMB越高,产生新抗原越多,肿瘤免疫原性也就越高。因此从PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂ICIs治疗中的获益越明显。

2017年,约翰·霍普金斯大学Elizabeth Marion Jaffee教授在分析了多个临床研究数据后,在新英格兰医学杂志发表了绘制了27种肿瘤的中ICIs与TMB治疗的客观缓解率(ORR)之间的线性图,经过研究发现了TMB与ORR存在显著的正相关性(P<0.001),相关系数为0.74。说一结果说明了这27种肿瘤中,TMB能够预测ICIs的治疗疗效。基于这一研究成果,目前TMB指标也成为国内外多个指南推荐的免疫治疗预测指标。

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TMB-H患者未经免疫抑制剂治疗预后?

多种癌症类型中,接受ICIs治疗的患者,高TMB与较高TMB的治疗应答率和较长的生存期相关。经过MSK上发表的一组IMPACT数据分析,该项研究分析了17个癌种的10233名未经ICIs治疗的患者,然后发现高TMB的患者在不同癌种中与患者生存预后关系有区别。针对MSI-H概率高的子宫内膜癌、结直肠癌和膀胱癌患者,不论是否接受ICIs治疗,高TMB始终都和更长的总生存期相关联,危险几率(HR)相对较低,预后也良好。其他未经ICIs治疗的癌症类型中(如非小细胞肺癌、皮肤黑色素瘤、乳腺癌、头颈癌和胃食管癌等),高TMB与预后呈负相关,TMB越高的患者生存期较短。

血液样本检测TMB(bTMB)的准确性?

为了评估临床样本血液检测TMB(bTMB)的检测性能,2018年Nature Medicine上发表了基于POPLAR(NCT01903993)和OAK(NCT02008227)两个临床试验的回顾性研究。该项研究从上述临床试验中收集了1000例晚期患者治疗前血液样本,采用FoundationOne CDx测序产品检测 TMB(bTMB)。基于bTMB≥16组能够获得更优的免疫疗效,设置bTMB cut-point=16。将所得检测bTMB结果与前期tTMB结果比较分析。

最终发现血液和组织样本中检测一致的突变占59%,血液仅有的突变比例为26%,组织仅有的突变比例为25%,因此推测这种特异性突变可能与肿瘤的异质性及变异类型统计差异相关。配对分析表明,来源于同一患者的tTMB和bTMB呈显著正相关,阴性一致率(NPA)为88%,阳性一致率(NPA)为64%。 并且血浆中bTMB与免疫检查点抑制剂疗效总体呈正相关。

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bTMB检测,由于血液中ctDNA的检测来源于肿瘤组织的释放,ctDNA的释放与肿瘤的分期相关,患者的分期越高,ctDNA的突变检出率越高。所以,早期肿瘤患者用血液检测TMB的效果不及晚期患者,bTMB检测优先用于晚期(IIIB-IV期)的肿瘤患者。

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《肿瘤突变负荷检测及临床应用中国专家共识(2020 年版)》指出,bTMB 与 tTMB两者存在相关性,但是检出的突变大部分不一致,且组织与血液样本收集时间间隔越大,其异质性越高。根据多项研究发现高bTMB与NSCLC患者接受单药 ICIs 治疗获益显著相关,但bTMB仍然处于探索阶段,检测准确性有待进一步验证。因此推荐使用满足病理质控的近期石蜡包埋肿瘤组织样本进行 tTMB 检测。而且TMB检测需要采用超过300基因或覆盖率大于1Mb的NGS大panel产品进行,以保证数据的全面性、准确性。

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为什么要采用“五分位法”确定TMB阈值?

《肿瘤突变负荷检测及临床应用中国专家共识(2020年版)》中明确指出,针对各个癌种在使用相同的筛选策略时,“五分位法”选择排序在20%以上的病例则定义为TMB-H组。

MSKCC分析了涉及10个癌种的7033名患者数据,证实了TMB高与接受ICIs治疗患者更好的总体存活率相关。该研究还发现,TMB值最高的20%的患者,与剩下的80%的患者相比,经过ICIs治疗后的总生存率更高。结果表明,如果TMB的阈值增加,则死亡风险比(HR)在20%阈值前后差异化明显。这说明不同癌种中,预测ICIs治疗效果的TMB阈值用前20%来确定比较合理,所以采用“五分位法”。

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大panel检测TMB,为什么有时TMB=0?

根据MSKCC发表的数据,MSK-IMPACT在对包含肾癌、肺癌、胃食管癌、黑色素瘤等癌种在内的1662例组织样本进行TMB检测,并且绝大多数为IV期患者,而在这些晚期患者组织样本中仍有50例样本TMB=0,约占比例为3%,其中肾细胞癌占5.3%(8/151),头颈癌占7.3%(10/138)。

《肿瘤突变负荷检测及临床应用中国专家共识》中明确TMB的计算纳入标准为影响蛋白编码的且突变频率≥5%体细胞突变,保证了TMB检测结果的准确性和稳定性。报告检测下限低于5%且融合、扩增等变异不计入TMB计算,因此多种原因会导致部分阳性样本的TMB依然为0。

哪些癌种检出TMB-H的概率比较高?

根据调研TCGA数据库,15个癌种的WES检测TMB结果,分析发现6624例样本中,其中有530 例样本为TMB-H,占比7.2%。而且以下癌种中检出TMB-H的几率会更高:COAD,结肠腺癌;LUSC,肺鳞癌;BLCA,膀胱尿路上皮癌;SKCM,皮肤黑色素瘤;LUAD,肺腺癌;STAD,胃腺癌;UCEC,子宫内膜癌。

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Chalmers教授对分别来自167种癌症的10万份肿瘤组织标本的数据进行分析,黑色素瘤、子宫内膜癌、皮肤癌、胃肠道肿瘤、非小细胞肺癌、头颈部肿瘤及膀胱癌等涉及8个组织的 20种肿瘤类型的TMB-H的概率超过10%。

因此,膀胱癌、黑色素瘤、子宫内膜癌、头颈部肿瘤等多种癌症的TMB-H检出率相对较高,考虑ICIs治疗机会TMB检测的价值较大。

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哪些癌种中TMB-H的患者免疫治疗疗效比较好?

Keynote-158研究评估了帕博利珠单抗在10个癌种(宫颈癌、子宫内膜癌、肛门癌、小细胞肺癌、唾液腺癌、甲状腺癌、分化型神经内分泌癌、胆道癌、间皮瘤、外阴癌),在不同癌种的ORR数据中,帕博利珠单抗对低TMB、高TMB(MSI-低)和的缓解率为7%、27%。而且小细胞肺癌、宫颈癌、子宫内膜癌、阴道癌以及神经内分泌瘤在TMB-H人群中均达到较高的ORR(17%-47%),预示ICIs治疗效果相对较好。

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结合Keynote-158研究结果,考虑到PDL1抗体在子宫内膜癌和SCLC中的适应证较广,因此,欧洲ESMO指南推荐TMB应在宫颈癌、分化型神经内分泌癌、唾液腺癌、外阴癌、甲状腺癌中进行检测。

国内专家共识推荐既往标准治疗后疾病进展且没有更好替代疗法的实体瘤患者,尤其是高TMB的患者应进行TMB检测,有助于扩大ICIs治疗获益人群。

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PDL1/MSI/TMB/免疫正负基因,这些指标的关系如何?

ESMO指南基于4187例患者的泛癌种统计,同时存在高TMB、高MSI和PD-L1表达的肿瘤为2.9%,其中食管腺癌(14.6%)和结直肠癌(12.8%)的比例最高,同时存在高TMB和PD-L1表达或高MSI和PD-L1表达的肿瘤比例更高。最需要进行MSI检测的肿瘤类型为:子宫内膜癌、结直肠癌、胃食管(腺癌)。由于微卫星不稳定型(MSI-H)通常会导致更高的DNA移码突变水平,间接导致TMB的升高。因此,一般MS-H的患者,会出现TMB-H;但是反过来,TMB-H的患者,却不一定都是MSI-H。因此对于MSI-H型肿瘤,推荐无需进一步分析TMB或PD-1/PD-L1表达检测。另外,特定的突变特征可独立于MSI-H而导致TMB-H,这些基因包括BRCA1/2、TP53和POLE等基因的突变,因此携带这些基因突变的患者检测TMB意义较大。

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面对多种ICIs疗效指标,检测时该如何排序?

当前获得国内外临床指南推荐的ICIs治疗指标是PD-L1,MSI和TMB检测。

如非小细胞肺癌患者,指南指出携带驱动基因突变的患者免疫药物治疗疗效较差,若选择免疫治疗,首先应检测EGFR/ALK/ROS1等驱动基因是否突变。若驱动基因为阴性,依据《中国非小细胞肺癌PD-L1表达检测临床病理专家共识》推荐,依次检测PD-L1、TMB和MSI。(肺癌免疫指标检测:驱动基因>PDL1>TMB>MSI>免疫正负相关基因)如果上述指南推荐指标均为阴性,可再检测TP53、POLE等免疫正负相关基因,但值得说明的是,目前专家指南并未推荐免疫正负相关基因对于ICIs治疗的指导,其临床研究证据等级相对有限,仅供科研探索,随着后续研究深入,不同癌种中所占权重可能会有变化。

有研究发现:肠癌患者中MSI-H患者约为5%,MSS的肠癌患者约占95%99.7%的MSI-H患者均表现为TMB-H,根据指南推荐,肠癌优先检测MSI指标,指导ICIs治疗,遗传性筛查和II期患者术后治疗。但该研究同时发现,MSS型肠癌患者中也有2.9%为TMB-H。这也进一步将TMB-H的患者由302名提高到466名,比例也相应的提高了54.3%,而这部分表现MSS/TMB-H的患者仍然是潜在ICIs治疗有效人群,因此MSS的肠癌患者也能检测TMB评估ICIs的治疗疗效,另外有研究报道PDL1的表达水平与结直肠癌患者ICI治疗无相关性,且与TMB和MSI状态相对独立。

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