2020年6月16日，美国FDA批准了帕博利珠单抗（Pembrolizumab，商品名：Keytruda，中文商品名：可瑞达）单药用于治疗不可切除或转移性的肿瘤组织样本突变负荷高（TMB-H）≥10个突变/Mb的成人和儿童实体瘤患者（既往治疗后疾病进展且没有更佳替代疗法），F1CDx为本次共同获批的伴随诊断检测方法。

这是TMB在获得FDA的IVD标志物批准之后，首次获得FDA伴随诊断获批，也是继MSI/dMMR之后第二个肿瘤免疫治疗泛癌种伴随诊断标志物，同时也是第三个不需要考虑肿瘤器官来源tissue-agnostic的泛癌种标志物。可喜的是，本次获批为筛选适宜进行免疫治疗人群提供了又一biomarker水平的参考，进一步扩大了免疫治疗的适应症人群。

图1. FDA官网Pembrolizumab说明书更新截图

一、TMB在Keynote158研究数据解读

本次TMB作为伴随诊断标志物获批主要依据Pembrolizumab在多癌种中开展的Keynote-158研究。该研究纳入的患者按疾病类型包括小细胞肺癌、宫颈癌、子宫内膜癌、肛门癌、阴道癌、神经内分泌瘤、唾液腺癌、甲状腺癌、间皮瘤以及胆道癌共10个癌种，入组人群大多都经历过至少一次的系统治疗，主要研究终点为经独立评审委员会评估的ORR。

该研究总共入组1050例患者，其中790例患者TMB可评估，经过F1CDx检测判定102例（13%）为TMB-H。主要研究终点ORR在TMB-high（≥10 mut/MB）人群达到29%，而在探索性分析更高TMB（≥13 mut/MB）达到更高的37%ORR。次要研究终点的中位PFS为2.1m vs 2.1m，但在PFS生存曲线达到24个月时，PFS生存率分别为18.9% vs 6.5%，有数值上的提高，但在OS数据上没有提高，这可能与入组的是后线人群相关。

图2. Keynote-158研究主要研究终点ORR

从筛选的癌种来看，该研究主要考虑两个方面因素：1.罕见肿瘤；2.可能从免疫治疗获益的癌种，即本身有较高的TMB的这类肿瘤。而在不同癌种的ORR数据中，小细胞肺癌、宫颈癌、子宫内膜癌、阴道癌以及神经内分泌瘤在TMB-H人群中均达到较高的ORR（17%-47%），这些癌种人群占到试验人群的80%左右；而在其他剩余癌种中达到ORR人群较少或本身入组人群较少，数据尚不稳固，但这些癌种中的TMB-H人群接受免疫治疗也不失为一种治疗选择尝试。同时，TMB-H与既往获批的PD-L1阳性人群以及MSI/dMMR人群并不完全重叠，尤其跟PD-L1阳性与TMB-H之间并不存在线性一致，增加了适宜免疫治疗人群的一个考虑因素。也是基于这样的考虑，FDA批准了这一不考虑组织来源，而以TMB-H为主要依据的适应症人群。 

图3. Keynote-158研究各癌种的ORR数据情况

图4. Keynote-158研究TMB与与PD-L1表达分布情况

二、TMB伴随诊断获批之路

事实上，TMB作为肿瘤免疫治疗标志物从2014年进入临床研究人员视野，在与免疫治疗邂逅之后，就开始了一段坎坷的“人生旅程”，期间可谓跌宕起伏，时至今日获得FDA伴随诊断批准后，才终于取得了关键的里程碑式胜利。下面，就让我们回顾一下TMB作为肿瘤免疫治疗伴随诊断的获批之路。

图5. TMB作为肿瘤免疫治疗伴随诊断的获批历程

TMB最早使用全外显子测序（WES）进行检测，和免疫治疗的第一次“邂逅”发生在2014年的黑色素瘤领域：研究者发现TMB与CTLA-4抗体治疗疗效之间存在相关性。伴随着2014年下半年两款PD-1抗体分别获得FDA的上市批准，研究团队又进一步分析了TMB与PD-1抗体治疗效果的关系。不出所料，回顾性的样本研究发现TMB与NSCLC患者接受PD-1单抗治疗效果相关，结果发表在2015年初的Science杂志上。

随着时间来到2016年， Nivolumab在非小细胞肺癌大型III期临床Checkmate-026试验没有达到主要临床终点，但回顾性样本研究发现TMB水平高的患者在用nivolumab进行治疗后，肿瘤缓解以及生存获益均显著优于化疗。这样的结果无疑引起了肿瘤治疗领域的广泛兴趣。也是在这一年，FMI推出了以FoundationOne（F1）300左右个基因为基础的TMB检测产品，这也成为TMB检测从实验探索型研究迈向临床商业化应用的重要一步。随后，2017年FMI公布的10万例癌症患者F1基因检测数据分析研究，进一步验证了F1评估的TMB与全外显子（WES）测序的一致性，全面评估多种癌症的TMB图谱。TMB-H与PD-L1阳性表达之间重叠较少，与MSI之间有部分重叠，这在83%的MSI-H同时也是TMB-H，但只有16%的TMB-H样本同时为MSI-H，进一步提示TMB是区别于PD-L1以及MSI的标志物，可以更多地筛选到适宜免疫治疗的患者。

同样在2017年，研究者在分析了多个临床研究数据后发现，TMB对27种肿瘤类型的免疫治疗有显著的预测作⽤，TMB与ORR之间存在显著相关性（P＜0.001），凸显了TMB与PD-1治疗疗效存在强相关性，这一结论也为其泛癌种治疗探索打下了基础。在2017年年底，肿瘤精准医疗领域终于迎来了首个获批的商业检测TMB的基因检测Panel：FoundationOne CDx（F1CDx）成为了首个泛瘤种伴随诊断产品，覆盖了324个基因以及两个预测免疫检查点抑制剂疗效的分子标记MSI和TMB。但值得关注的是，这时候的TMB还只是被FDA认可的IVD检测标志物，并没有足够证据批准为免疫治疗伴随诊断。

图6. TMB对27种肿瘤免疫治疗ORR的预测作用

时间来到2018年，Nivolumab与TMB在肺癌领域公布了一系列研究结果，其中最重磅的当属在NSCLC领域开展的大型III期CheckMate­227研究，该研究使用F1CDx作为TMB伴随诊断检测。研究结果发现，在高肿瘤突变负荷的人群中，免疫双药联合对比化疗具有显著的优势。在TMB≥10 mut/Mb的晚期非小细胞肺癌患者中，免疫双药与含铂双药化疗相比明显延长1年的无进展生存率（42.6% vs 13.2%），无进展生存期也显著延长（7.2月 vs 5.4月）。同时，在NSCLC领域的CheckMate568研究也发现：无论PD-L1表达水平如何，TMB≥10 mut/Mb的患者中位无进展生存期几乎是TMB＜10 mut/Mb患者的3倍（7.1月 vs 2.6月）。在SCLC领域的Checkmate-032研究也提示TMB-H免疫双药治疗获益明显。

肺癌领域一系列的免疫治疗与TMB研究逐步改变着临床实践。2018年底的非小细胞肺癌NCCN指南2019v1明确推荐TMB作为新兴免疫治疗获益的标志物，为NSCLC患者接受免疫治疗提供参考依据。TMB似乎已经迎来了曙光。

图7. NCCN指南2019v1更新写入TMB相关内容

但刚进入2019年，刚刚火热的TMB却频遭当头冷水。先是BMS在1月份撤回了免疫双药在NSCLC一线治疗TMB>10mut/Mb的上市申请，接下来Pembrolizumab在肺癌领域开展的Keynote189研究和Keynote021研究均显示免疫联合化疗的治疗与TMB不相关，无论TMB高低，Pembrolizumab联合化疗均有获益，这些研究无疑挫败了TMB处于上升的劲头。

直到2019 ESMO年会，Pembrolizumab公布在泛癌种中开展的Keynote-158研究，也就是上文获批基于的这一试验结果，以及在肺癌领域开展的单药Keynote-042研究，均证实TMB-H可以作为Pembrolizumab单药治疗获益的biomarker。但同样的，Pembrolizumab联合化疗在NSCLC开展的 Keynote-010研究也显示TMB不能预测在1st L治疗疗效。事实上，2019年一系列TMB相关研究的起起伏伏，也让我们更加明确了TMB应该具体应用到哪种免疫治疗方案中。

三、TMB检测前景展望

基因检测TMB的大panel获批也没有停止，现在FDA又有Omics Core（19396基因）以及PGDx Elio（507基因）两款基因检测大panel批准用于IVD检测，这无疑拓宽了TMB应用产品的选择，同时Friends of Cancer Research推动的TMB Harmonization Project也让TMB的检测更加地标准化。同时，血液检测TMB的b-TMB也正在临床试验的探索阶段，前景值得期待。

中国肿瘤免疫治疗的火热也推动着检测行业标准的建立。我们中国监管机构也开始着手TMB检测方面的标准化考量，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检测产品的早日获批。

行到水穷处，坐看云起时。从TMB开发到作为伴随诊断获批这6年时间里，我们可以看到一个新兴biomarker如何开发，如何经过临床考验，又如何获得专家及监管部门认可的全过程。对于这样新兴的事物能否得到临床的认可和应用，我们需要怀着探索的心态，在期待中有所怀疑，在怀疑中也持有期待。相信在大家的共同努力下，肿瘤的治疗格局还将继续改变，而这些最终都将造福更多肿瘤患者。

参考资料：

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