腫瘤突變負荷對非小細胞肺癌免疫治療療效的預測價值

殷悅，張羽白，邢麗娜*

(1哈爾濱醫(yī)科大學附屬二院腫瘤放療科，哈爾濱150086；2哈爾濱市第一醫(yī)院泌尿外科，哈爾濱 150010)

非小細胞肺癌(non small cell lung cancer，NSCLC)基因檢測及針對突變的靶向治療開啟了肺癌的精準治療時代，但患者仍不可避免地會出現(xiàn)耐藥[1]。隨著人們對腫瘤免疫的深入研究，免疫檢查點抑制劑由于療效維持時間長、不良反應較少、與放化療無交叉耐藥等得到了重視，其也可用于驅(qū)動基因野生型肺癌患者的精準治療[2]，但僅20%～40%的患者產(chǎn)生應答[3]。免疫檢查點抑制劑以程序性死亡受體-1及配體(programmed cell death-1/ligand 1,PD-1/PD-L1)和細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyte associate antigen-4, CTLA-4)為靶點，在腫瘤免疫中起關(guān)鍵作用[4]。目前免疫治療相關(guān)生物標志物以PD-L1為代表，但由于腫瘤組織周圍微環(huán)境可干擾PD-L1的表達，因此其表達陽性暫無明確定義，且PD-L1表達只能預測針對PD-1的治療療效，對其他免疫治療無預測意義[5]。近年腫瘤突變負荷(tumor mutation burden, TMB)為代表的新型免疫治療預測標志物走進人們視野，即檢測腫瘤基因編碼區(qū)的突變總數(shù)，TMB水平較高者對免疫檢查點抑制劑的免疫應答更強，對肺癌、黑色素瘤、泌尿系等惡性腫瘤的免疫治療均有預測作用。本文綜述了TMB預測NSCLC免疫治療療效的價值。

1 TMB概述

基因突變包括胚系突變和體細胞突變。胚系突變又稱生殖細胞突變，是脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)水平的遺傳性突變；而體細胞突變是獲得性突變，是生長發(fā)育過程中或受外界因素影響的后天突變。TMB是腫瘤基因組去除胚系突變后的體細胞突變數(shù)量，具體是指腫瘤組織內(nèi)所評估基因的外顯子編碼區(qū)每兆堿基中發(fā)生置換、插入和缺失突變的總數(shù)，一般以非同義突變總數(shù)量表示。

體細胞基因在誘變劑(吸煙、紫外線照射等)影響下可發(fā)生突變，進而導致核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)及蛋白質(zhì)異常，新產(chǎn)生的抗原肽被抗原處理相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白體(transporter associated with antigen processing,TAP)轉(zhuǎn)運入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，與Ⅰ類或Ⅱ類主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex,MHC)高親和力結(jié)合，并提呈到細胞表面，可被自身免疫系統(tǒng)識別為非自身抗原，從而激活T淋巴細胞產(chǎn)生免疫應答，清除抗原[6]。而非同義突變中，僅10%體細胞基因產(chǎn)生與MHC高親和力結(jié)合的突變肽段，其中僅1%可被腫瘤患者體內(nèi)的T淋巴細胞識別，對免疫檢查點抑制劑產(chǎn)生應答。因此，體細胞基因突變總量與新生非自身抗原及免疫治療應答情況正相關(guān)。同時，研究表明肺癌、胃癌等8種腫瘤抗原突變的量與細胞溶解活性具有一致性，且人類白細胞分化抗原(human leucocyte antigen,HLA)結(jié)合肽可預測新抗原表位的點突變。即通過檢測TMB腫瘤基因組編碼區(qū)的突變總數(shù)可得出，TMB越高，T淋巴細胞可識別的新抗原越多，免疫殺傷活性越強[7]，免疫治療療效越好。

2 TMB水平與NSCLC免疫治療療效的相關(guān)性

TMB對NSCLC免疫治療的療效預測已在多項臨床研究中得到證實。Robert等[8]研究表明，黑色素瘤和肺癌患者對免疫檢查點抑制劑反應較好者TMB水平往往高于療效欠佳者。一新英格蘭雜志的研究比較了抗PD-1或抗PD-L1治療27種癌癥的中位TMB對應的腫瘤整體有效率(overall response rate,ORR)，結(jié)果表明TMB水平與55%腫瘤的ORR有相關(guān)性，并且對NSCLC和黑色素瘤的預測療效價值更確切，線性關(guān)系公式：整體有效率=10.8×log(X)-0.7，其中“X”是體細胞DNA每兆堿基突變的數(shù)量[9]。另一項針對NSCLC患者的研究中，對30例患者的腫瘤組織進行了基因全外顯子組測序及抗PD-L1免疫組織化學檢查，結(jié)果表明PD-L1表達陽性患者中，高TMB者有效率達91%，低TMB者緩解率僅10%；PD-L1表達陰性患者中，高TMB者療效同樣較好。同時吸煙者基因突變發(fā)生率更高，無進展生存期(progression-free survival,PFS)更長[10]。Govindan等[11]也證實吸煙的肺鱗癌患者存在體細胞高頻突變。

除此之外，加利福尼亞圣地亞哥摩爾癌癥中心一項納入1638例癌癥患者的研究中共有151例患者接受了免疫治療，主要為NSCLC和黑色素瘤，根據(jù)TMB水平分3組：低TMB組(1～5個突變/Mb)65例、中TMB組(6～19個突變/Mb)48例和高TMB組(≥20個突變/Mb)38例。結(jié)果表明高TMB組客觀緩解率(objective response rate,ORR)為58%，PFS為12.8個月，總生存期(overall survival,OS)未得出。而中低TMB組的ORR僅20%，PFS為3.3個月。高TMB組較中低TMB組患者獲益明顯，PFS延長3倍。使用抗CTLA-4治療的15例患者中，高TMB患者的PFS為6.4個月，而中低TMB患者的PFS僅2.7個月[12]。Checkmate 026研究同樣證實了TMB預測療效的價值[13]。將晚期或復發(fā)的NSCLC患者進行 Nivolumab和含鉑化療藥物隨機分組對照研究，并進一步對312例(57.7%)患者的腫瘤組織和全血DNA進行全基因測序，經(jīng)評估后分為低TMB組(0～99個突變/Mb)、中TMB組(100～242個突變/Mb)和高TMB組(≥243個突變/Mb)。結(jié)果證實高TMB患者接受免疫治療患者相比化療患者的中位PFS(9.7vs5.8月)和ORR(46.8%vs28.3%)均顯著改善，OS相似，其原因可能是65%接受免疫治療患者進展后轉(zhuǎn)而接受化療，從而對OS有影響。Rittmeyer等[14]進行的783例患者的OAK和POPLAR研究比較了Atezolizumab單抗(抗PD-L1)與多西他賽標準治療的OS獲益情況，結(jié)果顯示TMB表達和Atezolizumab單抗療效呈正相關(guān)。此外，研究表明TMB與PD-L1表達并未顯示出相關(guān)性，提示兩者是獨立的預測因素。

盡管TMB在多項臨床試驗中均表現(xiàn)出預測療效作用，但由于腫瘤免疫機制及微環(huán)境尚未完全探索清楚，且基因突變產(chǎn)物具有免疫原性的差異，仍需更多前瞻性研究證實TMB的預測作用。Chowell等[15]指出，部分低TMB患者也能對免疫治療產(chǎn)生應答，高TMB患者也未必表現(xiàn)很好的免疫治療療效，這取決于TMB突變的“質(zhì)量”即HLA分型。研究共有1500例接受抗CTLA-4或抗PD-1治療的晚期黑色素瘤或NSCLC患者入組，評估HLA純合子及雜合子多樣性導致的總體生存率差異。研究人員分析HLA雜合子突變是腫瘤免疫逃逸的主要機制之一，HLA多樣性減少，使得部分新抗原不能提呈到細胞表面，T淋巴細胞不能被激活產(chǎn)生免疫應答，進而免疫治療無應答或產(chǎn)生原發(fā)性耐藥。HLA多樣性越多，尤其是超亞型HLA-B44越多，能提呈新抗原的種類越多，免疫藥物療效越好。另一項研究卻證實約40%NSCLC患者存在HLA雜合子缺失，相比HLA無雜合子突變患者，克隆性HLA雜合子缺失突變水平更高，腫瘤細胞亞克隆表現(xiàn)更明顯，其非同義突變水平更高，TMB水平高卻免疫治療無效[16]。這一結(jié)果僅在非小細胞肺腺癌患者群體中得出，肺鱗狀細胞癌中未證實。這對于根據(jù)高TMB水平而進行免疫治療，尤其是對肺腺癌患者的臨床用藥具有指導意義。以上研究表明TMB預測免疫治療療效尚存在一定局限性，仍需更多的研究證實。

3 TMB的應用現(xiàn)狀

TMB的檢測技術(shù)也面臨巨大挑戰(zhàn)，目前方法包括對腫瘤組織切片或血液標本進行高通量測序(high-throughput sequencing,HTS)，檢測項目分為全基因組測序、全外顯子組測序和選擇性基因測序。

全基因組、全外顯子組測序檢測人體約3萬個基因，全面而廣泛，但對分析技術(shù)要求高，測序時間長且價格昂貴。目前臨床應用廣泛的為選擇性基因測序，而如何篩選不同腫瘤可能致病基因組卻是一項難題。Foundation Medicine開發(fā)了包含315個基因的選擇性基因測序，與全基因組、全外顯子組測序相比，其準確率達95%以上[17]，但仍需更多前瞻性研究證實。同時選擇檢測標本方面，部分患者難以獲取腫瘤組織樣本，且蠟塊中DNA/RNA的降解會影響數(shù)據(jù)的準確性。另外腫瘤的異質(zhì)性、取樣時間不同及測定方法的區(qū)別使得石蠟包埋組織樣本與血液樣本檢測TMB的結(jié)果一致性也有所偏差。2017年ESMO大會上公布的BFAST研究結(jié)果顯示[18]，取10 ml血漿進行394個基因的體細胞突變檢測，與組織標本檢測結(jié)果對比顯示，血檢TMB的精確度分析需每20 ng腫瘤至少1%含游離DNA，TMB的界定標準值8～20個突變/Mb，精確度與靈敏度高。這項研究為未來血檢TMB的臨床應用奠定了研究基礎(chǔ)，但TMB的界定標準值仍未確定，不同腫瘤的TMB標準是否相同，不同平臺的檢測基因數(shù)目等均未達成共識，并且其昂貴的價格也為臨床實踐帶來巨大的挑戰(zhàn)，這也是TMB應用的局限性。

盡管免疫治療引領(lǐng)NSCLC走進新的精準治療時代，一旦有效后疾病緩解期就會延長，因此篩選獲益人群極迫切。臨床試驗及實踐表明，腫瘤細胞及腫瘤相關(guān)免疫細胞表面表達PD-L1具有一定預測性，但僅針對抗PD-1/PD-L1治療。TMB在多項大型臨床試驗中被證實與免疫治療療效相關(guān)，與PD-L1的檢測可互補，但目前TMB預測仍存在特異性不足及局限性，需更多前瞻性研究驗證。隨著免疫機制研究的深入，上皮細胞向間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化、腫瘤浸潤淋巴細胞及外周血循環(huán)標志物等均有較好的預測前景[19]，有待進一步研究證實。相信隨著精確預測療效標志物的出現(xiàn)，免疫治療會成為更多NSCLC患者，尤其是驅(qū)動基因野生型患者的個體化精準治療模式。