腫瘤精準(zhǔn)免疫診斷領(lǐng)域，我們盤點(diǎn)熱門生物標(biāo)志物后發(fā)現(xiàn)這些趨勢(shì)
來(lái)源：動(dòng)脈網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5365 時(shí)間：2020-03-09
公元前2500年左右，古埃及醫(yī)生印和闐在行醫(yī)筆記中記錄了一位患者的癥狀：乳房上鼓起的腫塊，又硬又涼，且密實(shí)如河曼果，潛伏在皮膚下蔓延。印和闐是個(gè)偉大的醫(yī)生，他的手稿里對(duì)多種病例注明了詳細(xì)的治療方法，然而在癌癥這一案例里，他只寫了短短的一行字：“沒有治療方法”，這也是人類最早關(guān)于乳腺癌的記載。
千百年來(lái)，癌癥一直是人類生命健康的最大威脅。據(jù)《2017年中國(guó)腫瘤登記年報(bào)》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每天有約1萬(wàn)人確診為癌癥，平均每分鐘就有7個(gè)人確診。
免疫療法為腫瘤治療帶來(lái)新的希望，反應(yīng)率成瓶頸
腫瘤免疫療法（Immuno-Oncology Therapy，I-O）首次出現(xiàn)于 19世紀(jì)末期，經(jīng)過130多年的漫長(zhǎng)探索，終于開始被人們視為最有希望攻克癌癥的手段。2014年9月，在日本上市的全球首個(gè)PD-1抗體藥物納武利尤單抗，將晚期非小細(xì)胞肺癌的五年生存期從不到5%提高到了16%。
腫瘤免疫治療是指通過激活機(jī)體免疫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷的一種療法，其基本思路是解除腫瘤微環(huán)境的免疫抑制、提高抗原呈遞細(xì)胞的抗原呈遞功能及促進(jìn)機(jī)體產(chǎn)生T 淋巴細(xì)胞等方式激活人體自身的免疫系統(tǒng)，從而達(dá)到識(shí)別和殺傷癌細(xì)胞的目的。
在21世紀(jì)的第二個(gè)10年，是免疫療法發(fā)展最迅猛的10年，免疫調(diào)節(jié)劑PD-1、CAR-T細(xì)胞治療等新型腫瘤治療方案，紛紛完成了從科研成果到臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。
自2014年以來(lái)，全球共批準(zhǔn)上市了9款PD-1/PD-L1藥物。據(jù)Evaluate Pharma數(shù)據(jù)顯示，2016年全球腫瘤免疫療法的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)619億美元，預(yù)計(jì)到2021年將增長(zhǎng)至1200億美元。
在國(guó)內(nèi)，免疫療法擁有著同樣的爆發(fā)力。據(jù)米內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2018年中國(guó)公立醫(yī)療機(jī)構(gòu)終端抗腫瘤單抗的市場(chǎng)規(guī)模首次突破百億，增速達(dá)到41.36%，為抗腫瘤藥9個(gè)小類中最快。
2018年至今，隨著特瑞普利單抗注射液、信迪利單抗注射液、注射用卡瑞利珠單抗等多個(gè)抗腫瘤單抗新品獲批上市，另有20余款PD-1抑制劑正在國(guó)內(nèi)開展臨床試驗(yàn)。
從研發(fā)到臨床的腫瘤免疫治療領(lǐng)域熱浪之下，異常激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)不可避免。現(xiàn)階段，擴(kuò)增適應(yīng)癥和降低價(jià)格是腫瘤免疫藥廠爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額的常規(guī)手段。
例如，帕博利珠單抗自首次獲批用于黑色素瘤治療以來(lái)，已經(jīng)覆蓋了15個(gè)癌種的23個(gè)以上適應(yīng)癥。再如，目前國(guó)內(nèi)陸續(xù)上市的6款PD-1/PD-L1單抗藥物，價(jià)格呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。
不過，縱然市場(chǎng)端競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，免疫療法在腫瘤治療中也取得過巨大的成功，各種類型免疫療法呈現(xiàn)一致的患者響應(yīng)率底下卻是不可回避的事實(shí)。
腫瘤免疫療法作為個(gè)性化精準(zhǔn)治療的重要組成部分，基于組學(xué)數(shù)據(jù)篩選最合適的潛在患者以優(yōu)化臨床效果，是提高藥物響應(yīng)率的主流思路。FDA將用于免疫治療有效性判斷的診斷方法分為"伴隨診斷"和"補(bǔ)充診斷"兩種。
伴隨診斷對(duì)于接受相應(yīng)藥物治療是必須進(jìn)行的檢測(cè)，能夠?yàn)橹委熡闷返陌踩院陀行蕴峁┍匾畔ⅰ?
伴隨診斷的優(yōu)點(diǎn)在于可基于預(yù)先設(shè)定的cut-off值將患者嚴(yán)格分為兩部分，即生物標(biāo)志物陽(yáng)性和陰性患者，生物標(biāo)志物陽(yáng)性患者才能用藥，以保證患者在安全用藥的基礎(chǔ)上獲得最大的臨床獲益機(jī)會(huì)。
補(bǔ)充診斷對(duì)于接受相應(yīng)藥物治療不是必須的檢測(cè)，但可以提供個(gè)體治療相關(guān)的信息，輔助醫(yī)生或者患者做決策。
免疫療法在臨床實(shí)踐中逐漸普及開來(lái)后，腫瘤精準(zhǔn)免疫伴隨診斷成為了腫瘤相關(guān)基因檢測(cè)新的兵家必爭(zhēng)之地。目前，F(xiàn)DA已經(jīng)批準(zhǔn)了PD-L1表達(dá)陽(yáng)性、MSI-H等指標(biāo)指導(dǎo)PD-1/PD-L1抑制劑的臨床用藥。
找到并合理設(shè)置腫瘤免疫診斷生物標(biāo)志物（Biomarker），是腫瘤精準(zhǔn)免疫診斷的關(guān)鍵。現(xiàn)階段，基因檢測(cè)服務(wù)商主要圍繞PD-L1表達(dá)水平（TPS/CPS）、MMR/MSI檢測(cè)、TMB等熱門生物標(biāo)志物提供檢測(cè)產(chǎn)品，他們會(huì)根據(jù)適應(yīng)癥、標(biāo)本類型、臨床證據(jù)等不同而構(gòu)建不同的測(cè)序組合。
主流生物標(biāo)志物產(chǎn)品紛紛走向合規(guī)化
PD-L1表達(dá)
PD-L1表達(dá)是目前預(yù)測(cè)多種實(shí)體瘤患者是否適合使用PD-1/PD-L1抑制劑的三大預(yù)測(cè)指標(biāo)之一，臨床主要檢測(cè)方法是免疫組化（IHC）。PD-L1表達(dá)越高，表明腫瘤越有可能是通過PD-1/PD-L1信號(hào)通路而非其它信號(hào)通路發(fā)生免疫逃逸。
早期研究顯示：隨著PD-L1表達(dá)升高，PD-1/PD-L1抑制劑療效增加，疾病控制時(shí)間延長(zhǎng)，并且患者預(yù)后改善。
2017年5月，羅氏研發(fā)的腫瘤學(xué)試劑盒VENTANA PD－L1（SP263）獲得FDA批準(zhǔn)上市。這個(gè)試劑盒首先用于阿斯利康的德瓦魯單抗治療局部晚期或轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌患者，功能是提供患者腫瘤程序性死亡配體－1（PD－L1）表達(dá)狀態(tài)的相關(guān)信息。
一年后，安捷倫科技Dako PD-L1 IHC 22C3 pharmDx試劑盒獲得FDA批準(zhǔn)上市，作為用于治療宮頸癌的帕博利珠單抗伴隨診斷試劑。
目前，PD-L1免疫組化檢測(cè)試劑有五種：22C3、28-8、SP263、SP142和73-10。五種免疫組化檢測(cè)抗體分別在兩個(gè)免疫組化平臺(tái)DAKO和Ventana進(jìn)行檢測(cè)。
藍(lán)印計(jì)劃結(jié)果顯示，22C3、28-8、SP263檢測(cè)腫瘤細(xì)胞具有染色一致性，SP142檢出陽(yáng)性細(xì)胞較少，因此22C3抗體在評(píng)估其他免疫用藥上面具有通用性。
國(guó)際肺癌研究協(xié)會(huì)對(duì)多款PD-L1檢測(cè)試劑盒進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，DAKO 22C3檢測(cè)試劑盒在檢出率、準(zhǔn)確率和整體可靠性方面均優(yōu)于其他產(chǎn)品。
不過，PD-L1表達(dá)縱有千般好，也并非預(yù)測(cè)免疫療效真正可靠的指標(biāo)。臨床證據(jù)在為PD-L1表達(dá)背書的同時(shí)，也提供了相反的證據(jù)。上也有不同癌種的患者PD-L1不表達(dá)但使用免疫檢查點(diǎn)抑制劑仍然有效的情況。
例如，在腎癌中，PD-L1表達(dá)不具有預(yù)測(cè)作用。此外，PD-L1表達(dá)的預(yù)測(cè)作用與患者的吸煙史也有一定關(guān)系。
PD-L1表達(dá)預(yù)測(cè)作用好壞因PD-L1表達(dá)機(jī)制、檢測(cè)方法、閾值確定及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等而有所差異。
MMR及MSI
MMR（Mismatch-repair），即錯(cuò)配修復(fù)，是 DNA 復(fù)制后的一種修復(fù)機(jī)制，可以維持 DNA 復(fù)制的準(zhǔn)確度，控制基因變異；MSI（Microsatellite Instability），即微衛(wèi)星不穩(wěn)定性，指與正常組織相比，在腫瘤中某一微衛(wèi)星由于重復(fù)單位的插入或缺失而造成的微衛(wèi)星長(zhǎng)度的任何改變，出現(xiàn)新的微衛(wèi)星等位基因現(xiàn)象。代表腫瘤基因組突變水平，間接反映腫瘤免疫原性。
2015 年，《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》發(fā)表了一項(xiàng)由約翰霍普金斯大學(xué) Luis Diaz 博士和 Bert Vogelstein 博士團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的研究。研究證明，免疫檢查點(diǎn)抑制劑對(duì)結(jié)直腸癌患者的一個(gè)亞型有療效。
在這項(xiàng)研究中，研究者招募了 41 位 dMMR（錯(cuò)配修復(fù)缺失）和pMMR（無(wú)錯(cuò)配修復(fù)缺失）的結(jié)直腸癌患者，以及一些 dMMR 的其它癌種患者，并對(duì)患者進(jìn)行每?jī)芍芤淮闻敛├閱慰怪委煛?
結(jié)果顯示，與 pMMR 結(jié)直腸癌患者相比，dMMR 患者的無(wú)進(jìn)展生存期（PFS）和總生存期（OS）相對(duì)較長(zhǎng)，對(duì)治療的響應(yīng)率較高。
2017年5月，F(xiàn)DA加速批準(zhǔn)了PD-1抑制劑帕博利珠單抗(pembrolizumab，Keytruda）用于治療攜帶微衛(wèi)星不穩(wěn)定性高（MSI-H）分子特征，且不可切除或轉(zhuǎn)移性實(shí)體瘤的成人和兒童癌癥患者——FDA批準(zhǔn)的首款不依照腫瘤來(lái)源，而是依照生物標(biāo)志物進(jìn)行區(qū)分的抗腫瘤療法。
同年8月1日，F(xiàn)DA又加速批準(zhǔn)了納武利尤單抗用于MSI-H或dMMR的結(jié)直腸癌患者中。從這兩個(gè)例子也可以清楚的看到MMR及MSI在腫瘤預(yù)測(cè)中的關(guān)鍵作用。
不過，MSI-H在不同癌種中的分布差異較大，子宮內(nèi)膜癌、消化道癌中可達(dá)到25%左右，而在肺癌和其他癌種中甚至不足5%。
且基于10萬(wàn)腫瘤患者數(shù)據(jù)分析，絕大多數(shù)MSI-H（83%）的患者，都落在了TMB-H的區(qū)域，就是存在很多微衛(wèi)星穩(wěn)定的患者，使用免疫藥物療效也很好，所以單一使用這個(gè)biomarker會(huì)漏掉很多合適用藥的人群。
TMB
腫瘤突變負(fù)荷（TMB）是指，每百萬(wàn)堿基中被檢測(cè)出的基因突變個(gè)數(shù)。在不同的癌癥中體細(xì)胞突變數(shù)量從0.01突變/Mb~超過400突變/Mb不等，這些突變中有些會(huì)轉(zhuǎn)錄表達(dá)多肽抗原表位或腫瘤新生抗原。
理論上，攜帶基因突變?cè)蕉嗟陌┌Y患者，癌細(xì)胞產(chǎn)生的新生抗原越多，就與正常細(xì)胞越不一樣，被免疫細(xì)胞識(shí)別的可能性更高，更有可能從中獲益。
2014年，科學(xué)家分析了CTLA-4抗體治療患者的全外顯子測(cè)序（WES）數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了TMB與治療效果之間的關(guān)系，這是TMB首次被應(yīng)用于免疫治療中。
2015年，科學(xué)家再次通過WES分析了PD-1抗體治療的肺癌患者，發(fā)現(xiàn)高TMB與臨床效果呈正相關(guān)，其結(jié)果發(fā)表于頂級(jí)雜志《科學(xué)》上。
2016年，回顧分析CheckMate026臨床試驗(yàn)的WES數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)高TMB患者，接受PD-1抑制劑治療后，臨床獲益顯著優(yōu)于化療。由此，TMB開始引發(fā)引全世界關(guān)注。
而TMB真正開始走紅，是在多基因（Panel）測(cè)序出現(xiàn)之后。早期TMB研究采用WES測(cè)序方法，成本高昂，于是人們嘗試Panel測(cè)序替代WES測(cè)序。
2018年，Panel檢測(cè)TMB的前瞻性研究數(shù)據(jù)出爐，CheckMate227與CheckMate568同時(shí)證明TMB≥10muts/Mb的晚期非小細(xì)胞肺癌患者接受免疫療法效果更佳。
隨后，歐洲臨床腫瘤學(xué)會(huì)（ESMO）和美國(guó)國(guó)立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)（NCCN）分別基于CheckMate227和CheckMate568的數(shù)據(jù)，在其指南中納入了TMB作為可能的生物標(biāo)志物，由此引發(fā)基因公司開發(fā)Panel檢測(cè)產(chǎn)品的熱潮，其中不乏國(guó)內(nèi)基因檢測(cè)公司的身影。
不過，一路高歌猛進(jìn)的TMB最近遭遇了折戟風(fēng)波。
首先是BMS（百時(shí)美施貴寶）的納武利尤單抗聯(lián)合伊匹單抗（Yervoy）在生存結(jié)果上與TMB無(wú)關(guān)。近年來(lái)，BMS積極探索包括 PD-L1，TMB，MSI 和 TIL 等分子標(biāo)記物。
然而，在2019年3月，新的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，腫瘤TMB水平高或低的患者的生存結(jié)果沒有差異，BMS與FDA討論后已撤回了其補(bǔ)充生物制品許可申請(qǐng)。
幾乎同時(shí)，在生物標(biāo)志物臨床應(yīng)用上駕輕就熟的默沙東將TMB作為生物標(biāo)志物加入多個(gè)臨床研究中后，也遭遇了挫敗。此外，10月初剛剛結(jié)束的2019ESMO中，來(lái)自美國(guó)的Corey Jay Langer教授宣告了在Keynote-021中，TMB在帕博利珠單抗聯(lián)合化療的患者中與生存結(jié)果無(wú)關(guān)聯(lián)。
實(shí)際上，TMB是一個(gè)研究中的指標(biāo)，尚無(wú)相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和共識(shí)出臺(tái)，Panel設(shè)計(jì)、算法、評(píng)判TMB高低的cut-off值都缺乏標(biāo)準(zhǔn)，不同臨床試驗(yàn)采取不同檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供的TMB檢測(cè)結(jié)果不具有可比性，臨床應(yīng)用必須基于臨床性能驗(yàn)證和前瞻性研究結(jié)果數(shù)據(jù)。
冷門生物標(biāo)志物或推動(dòng)免疫伴隨診斷走向精準(zhǔn)
圍繞單一生物標(biāo)志物做測(cè)序研究并試圖預(yù)測(cè)免疫治療效果，是主流生物標(biāo)志物產(chǎn)品普遍采用的設(shè)計(jì)思路。誠(chéng)然，經(jīng)過持續(xù)迭代的單一生物標(biāo)志物測(cè)序產(chǎn)品能夠在一定程度上區(qū)分獲益人群，但是無(wú)論是使用哪個(gè)生物標(biāo)志物都存在較高假陽(yáng)性率和假陰性率的缺陷。
換言之，現(xiàn)有免疫治療預(yù)測(cè)方式存在挑選出的高水平患者對(duì)免疫治療不響應(yīng)，而有些低水平的患者反而對(duì)免疫治療有響應(yīng)的困境。
因此，已經(jīng)有研究人員陸續(xù)把焦點(diǎn)集中在采用多個(gè)生物標(biāo)記物對(duì)患者進(jìn)行分層。
研究人員發(fā)現(xiàn)，人類白細(xì)胞抗原雜合性丟失（HLA-LOH）、腫瘤新生抗原負(fù)荷（TNB）等此前關(guān)注較少的指標(biāo)可以作為前述主流指標(biāo)的輔助，進(jìn)一步提高療效預(yù)測(cè)的特異性，動(dòng)脈網(wǎng)就這類冷門生物標(biāo)記物的預(yù)測(cè)原理采訪了相關(guān)業(yè)內(nèi)人士。
實(shí)際上，TNB的腫瘤免疫響應(yīng)預(yù)測(cè)原理與TMB具有相似性，但存在本質(zhì)差異。在腫瘤微環(huán)境中，基因突變經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯，最終以肽段的形式被MHC呈遞到細(xì)胞表面，T 細(xì)胞通過識(shí)別腫瘤特異的肽段來(lái)辨別腫瘤。這些特異的肽段也被稱為腫瘤新生抗原，腫瘤突變?cè)蕉?，產(chǎn)生新生抗原的概率越大，越可能引發(fā)T細(xì)胞的免疫反應(yīng)。
“目前，利用TMB對(duì)腫瘤突變進(jìn)行了量化，與之對(duì)應(yīng)的新生抗原的量化指標(biāo)為TNB，即腫瘤基因組編碼區(qū)中平均每百萬(wàn)堿基區(qū)域中檢測(cè)到的新生抗原數(shù)量?！毕嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士向動(dòng)脈網(wǎng)解釋道，“所以可以說TMB是間接反映腫瘤的免疫原性，而TNB是直接反映腫瘤的免疫原性。”
不過，從基因突變到產(chǎn)生新生抗原設(shè)計(jì)一系列復(fù)雜步驟?！澳[瘤突變負(fù)荷高（TMB-H）不一定會(huì)表現(xiàn)出腫瘤新生抗原負(fù)荷高（TNB-H）?！痹撓嚓P(guān)人士強(qiáng)調(diào)。真實(shí)世界研究數(shù)據(jù)顯示，臨床上存在TMB-H，但TNB-L的患者，這部分患者該概率不會(huì)對(duì)免疫藥物響應(yīng)。因此，所以使用TMB+TNB雙元模型進(jìn)行評(píng)估可以提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。
有趣的是，另一個(gè)生物標(biāo)志物HLA預(yù)測(cè)免疫治療響應(yīng)率與特定患者的TNB狀況也存在相關(guān)性。HLA是存在于抗原呈遞細(xì)胞表面負(fù)責(zé)抗原呈遞的蛋白分子，其等位基因數(shù)量異常龐大，目前發(fā)現(xiàn)的已達(dá)17331個(gè)，每種HLA等位基因可表現(xiàn)出對(duì)同一新生抗原不同的親和呈遞能力。
如果其雜合性缺失將導(dǎo)致HLA識(shí)別新生抗原介導(dǎo)的免疫監(jiān)視功能削弱，以致攜帶突變的腫瘤克隆易于免疫逃逸，表現(xiàn)出高TMB的情況。
HLA作為生物標(biāo)記物預(yù)測(cè)免疫響應(yīng)率的準(zhǔn)確率也于腫瘤微環(huán)境下其他生物標(biāo)記物水平強(qiáng)相關(guān)。
在2019年9月結(jié)束的ASCO會(huì)議上，有研究人員匯報(bào)HLA I類基因 LOH是TMB-H的中國(guó)癌癥患者對(duì)PD-1/PD-L1產(chǎn)生耐藥的一個(gè)潛在因素。所以只進(jìn)行患者胚系HLA分型，會(huì)遺漏腫瘤細(xì)胞HLA的實(shí)際情況，無(wú)法準(zhǔn)確指導(dǎo)免疫用藥。檢測(cè)TMB的同時(shí)再檢測(cè)腫瘤細(xì)胞的HLA LOH，可以更加有效地篩選免疫用藥有效人群。
小結(jié)
免疫療法是近幾年腫瘤治療研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，其中PD-1/PD-L1檢查點(diǎn)抑制劑在癌癥治療中取得了令人矚目的成果。為了使更多接受PD-1/PD-L1抑制劑治療的患者獲益，尋找有效的預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物刻不容緩。
從目前結(jié)果來(lái)看，似乎很難有一個(gè)單一的指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)免疫治療的療效。實(shí)際上，無(wú)論是主流的PD-L1、MMR、TMB還是現(xiàn)階段關(guān)注度較低的HLA、TNB，其免疫響應(yīng)預(yù)測(cè)原理都存在相關(guān)性，提高免疫響應(yīng)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，整合不同生物標(biāo)記物，設(shè)計(jì)合理的大Panel檢測(cè)產(chǎn)品似乎是必由之路。
在未來(lái)的研究中，通過多維度的檢測(cè)結(jié)果（包括但不限于基因測(cè)序、免疫組化、蛋白質(zhì)組等數(shù)據(jù)），基于人群用藥療效數(shù)據(jù)，構(gòu)建恰當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)模型，綜合評(píng)估藥物靶點(diǎn)基因、TMB、TNB、HLA 分型及雜合缺失、免疫通路基因、免疫耐藥基因、免疫治療超進(jìn)展相關(guān)基因等指標(biāo)，可能是預(yù)測(cè)免疫治療療效的關(guān)鍵。
期待這一天，在全球相關(guān)領(lǐng)域工作者的共同努力下，可以早點(diǎn)到來(lái)。讓腫瘤免疫治療給全人類帶來(lái)更多福祉。
