裡程碑!第二個免疫治療泛癌種伴隨診斷標誌物問世!TMB王者歸來

2020年6月16日，美國FDA批准了帕博利珠單抗（Pembrolizumab，商品名：Keytruda，中文商品名：可瑞達）單藥用於治療不可切除或轉移性的腫瘤組織樣本突變負荷高（TMB-H）≥10個突變/Mb的成人和兒童實體瘤患者（既往治療後疾病進展且沒有更佳替代療法），F1CDx為本次共同獲批的伴隨診斷檢測方法。

這是TMB在獲得FDA的IVD標誌物批准之後，首次獲得FDA伴隨診斷獲批，也是繼MSI/dMMR之後第二個腫瘤免疫治療泛癌種伴隨診斷標誌物，同時也是第三個不需要考慮腫瘤器官來源tissue-agnostic的泛癌種標誌物。 可喜的是，本次獲批為篩選適宜進行免疫治療人群提供了又一biomarker水平的參考，進一步擴大了免疫治療的適應症人群。    

圖1. FDA官網Pembrolizumab說明書更新截圖

一、TMB在Keynote158研究數據解讀 

本次TMB作為伴隨診斷標誌物獲批主要依據Pembrolizumab在多癌種中開展的Keynote-158研究 。該研究納入的患者按疾病類型包括小細胞肺癌、宮頸癌、子宮內膜癌、肛門癌、陰道癌、神經內分泌瘤、唾液腺癌、甲狀腺癌、間皮瘤以及膽道癌共10個癌種，入組人群大多都經歷過至少一次的系統治療，主要研究終點為經獨立評審委員會評估的ORR。 該研究總共入組1050例患者，其中790例患者TMB可評估，經過F1CDx檢測判定102例（13%）為TMB-H。主要研究終點ORR在TMB-high（≥10 mut/MB）人群達到29%，而在探索性分析更高TMB（≥13 mut/MB）達到更高的37%ORR。次要研究終點的中位PFS為2.1m vs 2.1m，但在PFS生存曲線達到24個月時，PFS生存率分別為18.9% vs 6.5%，有數值上的提高，但在OS數據上沒有提高，這可能與入組的是後線人群相關。  

圖2. Keynote-158研究主要研究終點ORR

從篩選的癌種來看，該研究主要考慮兩個方面因素 ：1.罕見腫瘤；2.可能從免疫治療獲益的癌種 ，即本身有較高的TMB的這類腫瘤。而在不同癌種的ORR數據中，小細胞肺癌、宮頸癌、子宮內膜癌、陰道癌以及神經內分泌瘤在TMB-H人群中均達到較高的ORR（17%-47%），這些癌種人群佔到試驗人群的80%左右；而在其他剩餘癌種中達到ORR人群較少或本身入組人群較少，數據尚不穩固，但這些癌種中的TMB-H人群接受免疫治療也不失為一種治療選擇嘗試。同時，TMB-H與既往獲批的PD-L1陽性人群以及MSI/dMMR人群並不完全重疊，尤其跟PD-L1陽性與TMB-H之間並不存在線性一致，增加了適宜免疫治療人群的一個考慮因素。 也是基於這樣的考慮，FDA批准了這一不考慮組織來源，而以TMB-H為主要依據的適應症人群。   

圖3. Keynote-158研究各癌種的ORR數據情況

 

圖4. Keynote-158研究TMB與與PD-L1表達分布情況

二、TMB伴隨診斷獲批之路 

事實上，TMB作為腫瘤免疫治療標誌物從2014年進入臨床研究人員視野，在與免疫治療邂逅之後，就開始了一段坎坷的「人生旅程」，期間可謂跌宕起伏，時至今日獲得FDA伴隨診斷批准後，才終於取得了關鍵的裡程碑式勝利。下面，就讓我們回顧一下TMB作為腫瘤免疫治療伴隨診斷的獲批之路。

圖5. TMB作為腫瘤免疫治療伴隨診斷的獲批歷程

TMB最早使用全外顯子測序（WES）進行檢測，和免疫治療的第一次「邂逅」發生在2014年的黑色素瘤領域 ：研究者發現TMB與CTLA-4抗體治療療效之間存在相關性。伴隨著2014年下半年兩款PD-1抗體分別獲得FDA的上市批准，研究團隊又進一步分析了TMB與PD-1抗體治療效果的關係。不出所料，回顧性的樣本研究發現TMB與NSCLC患者接受PD-1單抗治療效果相關，結果發表在2015年初的Science雜誌上。 

隨著時間來到2016年， Nivolumab在非小細胞肺癌大型III期臨床Checkmate-026試驗沒有達到主要臨床終點，但回顧性樣本研究發現TMB水平高的患者在用nivolumab進行治療後，腫瘤緩解以及生存獲益均顯著優於化療。這樣的結果無疑引起了腫瘤治療領域的廣泛興趣。也是在這一年，FMI推出了以FoundationOne（F1）300左右個基因為基礎的TMB檢測產品，這也成為TMB檢測從實驗探索型研究邁向臨床商業化應用的重要一步。隨後，2017年FMI公布的10萬例癌症患者F1基因檢測數據分析研究，進一步驗證了F1評估的TMB與全外顯子（WES）測序的一致性，全面評估多種癌症的TMB圖譜。TMB-H與PD-L1陽性表達之間重疊較少，與MSI之間有部分重疊，這在83%的MSI-H同時也是TMB-H，但只有16%的TMB-H樣本同時為MSI-H，進一步提示TMB是區別於PD-L1以及MSI的標誌物，可以更多地篩選到適宜免疫治療的患者。 同樣在2017年，研究者在分析了多個臨床研究數據後發現，TMB對27種腫瘤類型的免疫治療有顯著的預測作⽤，TMB與ORR之間存在顯著相關性（P＜0.001），凸顯了TMB與PD-1治療療效存在強相關性，這一結論也為其泛癌種治療探索打下了基礎。在2017年年底，腫瘤精準醫療領域終於迎來了首個獲批的商業檢測TMB的基因檢測Panel：FoundationOne CDx（F1CDx）成為了首個泛瘤種伴隨診斷產品，覆蓋了324個基因以及兩個預測免疫檢查點抑制劑療效的分子標記MSI和TMB。但值得關注的是，這時候的TMB還只是被FDA認可的IVD檢測標誌物，並沒有足夠證據批准為免疫治療伴隨診斷。    

圖6. TMB對27種腫瘤免疫治療ORR的預測作用

時間來到2018年，Nivolumab與TMB在肺癌領域公布了一系列研究結果，其中最重磅的當屬在NSCLC領域開展的大型III期CheckMate­227研究，該研究使用F1CDx作為TMB伴隨診斷檢測。研究結果發現，在高腫瘤突變負荷的人群中，免疫雙藥聯合對比化療具有顯著的優勢。在TMB≥10 mut/Mb的晚期非小細胞肺癌患者中，免疫雙藥與含鉑雙藥化療相比明顯延長1年的無進展生存率（42.6% vs 13.2%），無進展生存期也顯著延長（7.2月 vs 5.4月）。同時，在NSCLC領域的CheckMate568研究也發現：無論PD-L1表達水平如何，TMB≥10 mut/Mb的患者中位無進展生存期幾乎是TMB＜10 mut/Mb患者的3倍（7.1月 vs 2.6月）。在SCLC領域的Checkmate-032研究也提示TMB-H免疫雙藥治療獲益明顯。 肺癌領域一系列的免疫治療與TMB研究逐步改變著臨床實踐。2018年底的非小細胞肺癌NCCN指南2019v1明確推薦TMB作為新興免疫治療獲益的標誌物，為NSCLC患者接受免疫治療提供參考依據。TMB似乎已經迎來了曙光。  

圖7. NCCN指南2019v1更新寫入TMB相關內容

但剛進入2019年，剛剛火熱的TMB卻頻遭當頭冷水。 先是BMS在1月份撤回了免疫雙藥在NSCLC一線治療TMB>10mut/Mb的上市申請，接下來Pembrolizumab在肺癌領域開展的Keynote189研究和Keynote021研究均顯示免疫聯合化療的治療與TMB不相關，無論TMB高低，Pembrolizumab聯合化療均有獲益，這些研究無疑挫敗了TMB處於上升的勁頭。 

直到2019 ESMO年會，Pembrolizumab公布在泛癌種中開展的Keynote-158研究 ，也就是上文獲批基於的這一試驗結果，以及在肺癌領域開展的單藥Keynote-042研究，均證實TMB-H可以作為Pembrolizumab單藥治療獲益的biomarker。但同樣的，Pembrolizumab聯合化療在NSCLC開展的 Keynote-010研究也顯示TMB不能預測在1st L治療療效。事實上，2019年一系列TMB相關研究的起起伏伏，也讓我們更加明確了TMB應該具體應用到哪種免疫治療方案中。  

三、TMB檢測前景展望 

基因檢測TMB的大panel獲批也沒有停止 ，現在FDA又有Omics Core（19396基因）以及PGDx Elio（507基因）兩款基因檢測大panel批准用於IVD檢測，這無疑拓寬了TMB應用產品的選擇，同時Friends of Cancer Research推動的TMB Harmonization Project也讓TMB的檢測更加地標準化。

同時，血液檢測TMB的b-TMB也正在臨床試驗的探索階段，前景值得期待。 中國腫瘤免疫治療的火熱也推動著檢測行業標準的建立。 我們中國監管機構也開始著手TMB檢測方面的標準化考量，並在2019年10月推出TMB檢測國家參考品和參考品說明書，從國家層面制定官方標準。

這必將推動TMB檢測行業的標準化和規範化，也讓我們愈發期待中國TMB檢測產品的早日獲批。 

行到水窮處，坐看雲起時。從TMB開發到作為伴隨診斷獲批這6年時間裡，我們可以看到一個新興biomarker如何開發，如何經過臨床考驗，又如何獲得專家及監管部門認可的全過程。對於這樣新興的事物能否得到臨床的認可和應用，我們需要懷著探索的心態，在期待中有所懷疑，在懷疑中也持有期待。相信在大家的共同努力下，腫瘤的治療格局還將繼續改變，而這些最終都將造福更多腫瘤 患者。

參考資料： 1. Snyder A, Makarov V, Merghoub T, et al. Genetic Basis for Clinical Response to CTLA-4 Blockade in Melanoma[J]. The New England Journal of Medicine, 2014, 371(23): 2189-2199. 

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3. Carbone D P, Reck M, Pazares L, et al. First-Line Nivolumab in Stage IV or Recurrent Non–Small-Cell Lung Cancer[J]. The New England Journal of Medicine, 2017, 376(25): 2415-2426 

4. Chalmers Z R, Connelly C F, Fabrizio D, et al. Analysis of 100,000 human cancer genomes reveals the landscape of tumor mutational burden[J]. Genome Medicine, 2017, 9(1). 

5. Yarchoan M, Hopkins A, Jaffee E M, et al. Tumor Mutational Burden and Response Rate to PD-1 Inhibition[J]. The New England Journal of Medicine, 2017, 377(25): 2500-2501. 

6. Hellmann M D, Ciuleanu T, Pluzanski A, et al. Nivolumab plus Ipilimumab in Lung Cancer with a High Tumor Mutational Burden[J]. The New England Journal of Medicine, 2018, 378(22): 2093-2104. 

7. Chung HC, Ros W, Delord JP, et al. Efficacy and Safety of Pembrolizumab in Previously Treated Advanced Cervical Cancer: Results From the Phase II KEYNOTE-158 Study. J Clin Oncol. 2019;37(17):1470-1478. doi:10.1200/JCO.18.01265 

8. Mok TSK, Wu YL, Kudaba I, et al. Pembrolizumab versus chemotherapy for previously untreated, PD-L1-expressing, locally advanced or metastatic non-small-cell lung cancer (KEYNOTE-042): a randomised, open-label, controlled, phase 3 trial. Lancet. 2019;393(10183):1819-1830. doi:10.1016/S0140-6736(18)32409-7

編輯：Cassie

審核：William

來源：測序中國