CTM 期刊 | 用全外显子测序和靶向测序研究低肿瘤含量对肿瘤突变负荷检测结果的影响


        肿瘤突变负荷(TMB)是预测和监测免疫检查点阻断(ICB)疗法效果的重要指标。据推测高 TMB 可以促进肿瘤抗原在浆膜表面的表达,从而促进宿主的免疫反应。多项研究表明用 TMB 监测 ICB 的治疗效果是可行的。截至目前 FDA 已经批准了多个免疫检查点抑制剂,用于多种实体瘤和血液系统恶性肿瘤的治疗。虽然 TMB 逐渐被人们所熟知,但是 TMB 的临床检测还面临一些技术上的挑战。通常人们认为全外显子测序(WEB)是 TMB 检测的金标准(wesTMB)。但是由于费用较高,组织活检标本难以获得以及对低变异等位基因频率(VAF)的体细胞突变检测敏感性不高等原因,WEB 的临床应用受到了限制。为了克服这些困难,实验室通常用靶向测序估计 TMB 的值(psTMB)。当肿瘤组织难以获得时,可以用 psTMB 检测液体活检的标本。

         人们把 psTMB 和 wesTMB 进行比较主要基于以下两个原因:(1)试验设计中感兴趣区域(ROI)的选择主要集中于突变的热点区域或与癌症相关的基因上。因为 ROI 的大小十分有限,所以 TMB 计数会降低。此外如果突变在外显子分布不均匀,也会导致偏差。(2)因为靶向测序的覆盖深度通常好于 WEB,所以与传统低覆盖度的 WEB 相比,靶向测序对低 VAF 的体细胞突变的检测敏感性会更高。截至目前癌症研究之友(Friends)和质量保证和改进病理学(QuIP)对旨在检测不同 ROIs 的 psTMB 进行了认真的调查。调查结果表明在对 10 个肿瘤细胞系的检测中,来自 11 个供应商的 wesTMB 和 psTMB 检测结果具有一致性。但是因为在这些研究中所用的样本都来自肿瘤组织,所以肿瘤含量相对较高(正常情况下大于 20%)。而在临床上常会遇到肿瘤细胞含量较低或 VAF 突变较低的的肿瘤活检样本。肿瘤细胞含量对突变检测的敏感性和 TMB 估测结果的影响是很大的,但是目前关于这方面的研究还很少。深入探讨低 VAF 突变对液体活检血液 TMB(bTMB)的影响十分有意义。对于无法进行组织活检的患者来说,可以进行液体活检。液体活检对患者的损伤较小。但是与组织活检相比,通常液体活检的 VAF 会低很多。



        2021 年 5 月 7 日,Clinical and Translational Medicine 杂志在线发表了 北京  Jie Huang  教授团队 的最新成果 “ Influence of low tumor content on tumor mutational burden estimation by whole-exome sequencing and targeted panel sequencing ”[6] (  点击文末  “阅读原文”  下载 PDF 全文  )。

        TMB 是监测 ICB 治疗是否有效的重要指标。虽然人们竭力使 TMB 的检测标准化,但是在肿瘤含量较低的样本(包括液体活检)中,突变的检出量和 TMB 的测量还存在很大的挑战。目前还没有人通过不同方法对不同肿瘤含量对  TMB 的影响进行系统的研究。


        在本项研究中作者及其团队建立了用于参考的标准 DNA 样本。DNA 样本来自 11 对不同肿瘤 - 正常组织匹配的人细胞系。每种肿瘤细胞都以不同的比例(0%(对照),1%,2%,5% 和 10%)与其相匹配的正常细胞混合,其目的是模拟低肿瘤含量的临床样本。然后用来自 4 个供应商的试剂对如上混合样本的 TMB 进行~1000x 的 wesTMB  和  psTMB 检测。进而进行 TMB 的回归和分类分析,从而为理论探索和临床实践提供依据。     

         首先建立了线性回归模型。根据 TCGA 数据库针对不同  ROI  的  psTMB  可以很好地代表  wesTMB。在作者的参考标准样本中可见,根据  wesTMB  预测的  psTMB  结果有 90% 的真实性。虽然应用了~1000x  的 WES,但是在肿瘤组织小于 5% 的参考样本中由于数值过低,检测结果已经不在  wesTMB  定量检测的检测范围(LoD)之内。 但是根据实际  psTMB  预测的  wesTMB  可以精确地区分 TMB 高和 TMB 低的患者(>0.97 AUC),这在肿瘤含量小于 2% 的样本中同样适用,可见此方法更具有临床相关性。在定义患者 TMB 高或低方面,TMB 更应该是一个定性指标。而在优化血液 psTMB  靶向测序方法之后其甚至可以对只有 1% 肿瘤含量的样本进行精确的区分(>0.82 AUC)。


         总之作者建立了一种线性模型,可以对  wesTMB  和  psTMB  进行定量的相关性分析。建立了一套 DNA 参考标准,可有助于低肿瘤含量样本的不同靶向基因  TMB  测量标准化。本项研究在 TMB 评估标准化,低肿瘤样本(包括液体活检)的临床检测方面做出了突出贡献。


[阅读原文]

https://onlinelibrary.wiley.com/journal/20011326

 

REFERENCES

1. Chan TA, Yarchoan M, Jaffee E, et al. Development of tumor mutation burden as an immunotherapy biomarker: utility for the oncology clinic. Ann Oncol. 2019;30(1):44-56.

2. Klempner SJ, Fabrizio D, Bane S, et al. Tumor mutational burden as a predictive biomarker for response to immune checkpoint inhibitors: a review of current evidence. Oncologist. 2020;25(1):e147-e159.

3. Alborelli I, Leonards K, Rothschild SI, et al. Tumor mutational burden assessed by targeted NGS predicts clinical benefit from immune checkpoint inhibitors in non-small cell lung cancer. J Pathol. 2020;250(1):19-29.

4. Hu X, Fujimoto J, Ying L, et al. Multi-region exome sequencing reveals genomic evolution from preneoplasia to lung adenocarcinoma. Nat Commun. 2019;10(1):2978.

5. Devarakonda S, Rotolo F, Tsao M-S, et al. Tumor mutation burden as a biomarker in resected non-small-cell lung cancer. J Clin Oncol. 2018;36(30):2995-3006.

6. ZhangW,Wang R, Fang H, et al. Influence of low tumor content on tumor mutational burden estimation by whole-exome sequencing and targeted panel sequencing. Clin Transl Med . 2021;11:e415.

 


 

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