肿瘤突变负荷（Turmor Mutation Burden, TMB）作为一个新兴的生物标志物，在预测肿瘤免疫治疗疗效中的作用越来越受到重视。吸引无数研究者围绕TMB开展了一系列基础和临床研究。

什么是TMB？

TMB定义为特定基因组区域内每兆碱基对（Mb）体细胞非同义突变的个数。

TMB的检测方法？

全外显子测序(WES)

WES是进行TMB检测的“金标准”。由于癌症进展过程中可能累积大量变异，这些突变可能导致新抗原产生，而WES检测的是存在于整个外显子中的体细胞突变，可以提供肿瘤基因组突变的全貌，因此TMB理论上最好由WES检测。

定制靶向Panel测序

靶向测序Panel 聚焦于大量肿瘤相关基因，目前一般认为NGS Panel≥ 1Mb可以较好地评估肿瘤组织TMB水平。结合生物信息学算法，Panel检测可以快速高效检测肿瘤靶基因组改变。因此，采用靶向测序Panel进行肿瘤基因组分析已成为临床检测的另一种选择。

为什么检测TMB？

研究表明，肿瘤突变负荷高（tumor mutational burden high，TMB-H）的患者，更可能从免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）治疗中获益。TMB-H的肿瘤患者，其肿瘤细胞积累的变异会产生新的蛋白质。这些蛋白质自身或降解片段会被主要组织相容性复合体（MHC）呈递至肿瘤细胞表面，产生新的抗原。这些抗原被T细胞识别，引发细胞免疫，从而对肿瘤细胞产生杀伤作用，达到治疗目的。

回顾TMB的临床研究：

2014年NEJM杂志上的一项使用抗CTLA-4单抗治疗黑色素瘤患者的突变负荷分析中[1]，Timothy A. Chan教授领导的研究团队对64例使用抗CTLA-4单抗治疗的黑色素瘤患者的肿瘤样本进行全外显子组测序。在探索集和验证集中，相较于治疗获益较小或无获益的患者，能够长期获益患者携带的错义突变数量更多；在探索集中，错义突变数量大于100的患者总生存期(OS)显著优于错义突变数量小于等于100的患者（图1）。该研究首次验证了TMB与黑色素瘤抗CTLA-4治疗疗效的相关性。

图1 肿瘤突变负荷与ipilimumab治疗黑色素瘤临床获益相关性

2015年，继报道了TMB在黑色素瘤中的研究成果后，Timothy A. Chan研究团队再一次将目光放在TMB与非小细胞肺癌（NSCLC）免疫治疗疗效的相关性上。研究小组对34例来自KEYNOTE-001研究的非小细胞肺癌患者的肿瘤组织进行全外显子组测序，发现高肿瘤突变负荷与较高的客观缓解率(ORR)、持续的临床获益以及更长的无进展生存期(PFS)相关(图2)。与黑色素瘤研究类似，这项NSCLC的研究纳入的患者数量依旧不多，却在NSCLC中首次验证了TMB与抗PD-1治疗疗效的相关性，研究成果发表在Science杂志上[2]。

图2 TMB与非小细胞肺癌患者预后的相关性

这时的TMB引起了人们足够的注意，一时间有关TMB的检测方法、临床价值的报道逐渐增多[3][4][5]。由于WES检测成本过于高昂，故人们尝试通过基因Panel测序的方法代替WES。研究结果证实，无论从计算机模拟还是试验验证，Panel测序所得的TMB与WES检测具有较高的一致性（图3）[6]，这给利用Panel检测TMB在临床的应用铺平了道路。

图3 NGS Panel测序与WES测序所得TMB结果具有较高相关性

到了2020年，《中国癌症防治杂志》正式发布了《肿瘤突变负荷检测及临床应用中国专家共识（2020年版）》[7]。该共识明确了TMB的定义，回溯了相关研究的结果，提出了检测的各个环节需要注意的问题和标准，并对TMB检测仍然存在的一些问题进行了讨论。这也是国内目前比较权威的TMB检测专家共识。

国外已获批的TMB检测产品

首先是2017年美国FDA批准了Foundation One CDx（324基因）和MSK-IMPACT （468基因），这两款产品也被证实与WES检测结果具有高度的一致性。

接着2019年美国 FDA批准了NantHealth Inc基于WES开发的体外诊断产品OmicsCore（19,396基因）检测TMB。

到了2020年，美国FDA批准了Personal Genome Diagnostics公司的 PGDx Elio Tissue Complete（507基因）。这是一款肿瘤大Panel产品，可检测癌症组织中 507个癌症相关基因的 SNVs，Indels，CNVs ，以及包括MSI和TMB在内的基因组特征生物标志物。此次批准再次证明了TMB检测的重要性。

国内TMB检测状况

2020年由国家癌症中心中国医学科学院肿瘤医院、中国食品药品检定研究院、中国抗癌协会肿瘤病理专业委员会共同发起的抗癌登月《中国TMB标准化项目正式启动》。本项目拟通过对TMB在肿瘤免疫治疗临床应用中所涉及的相关问题进行全面考察和分析，完成对不同基因检测产品的分析和评估工作；建立TMB计算方法在不同类型检测方法与全外显子组（WES）之间的转换关系；应用临床试验样本，结合随访数据，划定不同癌种免疫治疗的TMB最佳获益基线 ，建立TMB临床检测标准及评估体系。

TMB检测存在问题和前景展望

TMB检测存在的主要问题是目前尚没有公认的区分高、低TMB的cut-off值，专家共识推荐各免疫治疗药物根据各自临床研究数据确定cut-off值，并进行前瞻性验证。

另一方面，美国FDA对TMB检测的Panel审批也没有停止，这无疑拓宽了TMB应用产品的选择。

中国肿瘤免疫治疗的火热也推动着检测行业标准的建立。相关监管机构也开始着手TMB检测的标准化考量，并在2019年10月推出TMB检测国家参考品和参考品说明书，从国家层面制定官方标准。这必将推动TMB检测行业的标准化和规范化，也让我们愈发期待中国TMB检测产品的早日造福临床患者。

参考

[1] Snyder, A., et al. “Genetic basis for clinical response to CTLA-4 blockade in melanoma.”N Engl J Med 371.23(2014): p. 2189-2199.

[2] Rizvi, N.A., et al. “Cancer immunology. Mutational landscape determines sensitivity to PD-1 blockade in non-small cell lung cancer.

[3] Campesato, L.F., et al. “Comprehensive cancer-gene Panels can be used to estimate mutational load and predict clinical benefit to PD-1 blockade in clinical practice. “Oncotarget 6.33(2015): p. 34221-7.

[4] Johnson, D.B., et al. “Targeted Next Generation Sequencing Identifies Markers of Response to PD-1 Blockade.” Cancer Immunol Res 4.11( 2016): p. 959-967.

[5] Chalmers, Z.R., et al. “Analysis of 100,000 human cancer genomes reveals the landscape of tumor mutational burden.” Genome Med 9.1(2017): p. 34.

[6] Rizvi, H., et al. “Molecular Determinants of Response to Anti-Programmed Cell Death (PD)-1 and Anti-Programmed Death-Ligand 1 (PD-L1) Blockade in Patients With Non-Small-Cell Lung Cancer Profiled With Targeted Next-Generation Sequencing.” J Clin Oncol 36.7( 2018): p. 633-641.

[7] 中国抗癌协会肿瘤标志专业委员会遗传性肿瘤标志物协作组，中国抗癌协会肿瘤病理专业委员会分子病理协作组. “肿瘤突变负荷检测及临床应用中国专家共识（2020年版）.” 中国癌症防治杂12.5(2020): 485-494.