Lancet Oncology I 插入/缺失突變可預測免疫治療療效 I 孫建國教授點評

研究目的

腫瘤特異抗原相關的研究一直以來主要集中於單核苷酸變異（SNVs）上，小的插入/缺失突變（Indels）對腫瘤特異抗原的貢獻一直未有詳細研究。Indels可以天然地導致移碼突變、產生新的讀碼框並進而產生大量的完全異於自體的突變多肽。該研究分析了插入缺失突變的這一特點是否產生了新的免疫原性表型。

研究方法

分析了來源於癌症基因組圖譜資料庫（TCGA）的覆蓋19個癌種的5777例實體腫瘤全外顯子測序數據，比較了其中Indels突變所佔的比例及具體數目，並將部分的結果複製成為兩個獨立的數據集。分析了電腦模擬預測的多個癌種中突變所致的腫瘤特異新抗原，並分析392例腎透明細胞癌中的RNA序列數據，以比較不同病人亞組中免疫相關基因的表達情況，並在4個免疫檢查點抑製劑數據集中比較了Indels突變負荷與免疫治療反應之間的相關性。

研究結果

在這一泛癌種研究群體中，腎細胞癌Indels的比例（0.12）及數量是最高的，達到其他所有癌種中的Indels突變比例中位數的兩倍多。

Indels在不同實體腫瘤中的發生情況

腫瘤特異抗原分析發現Indels突變產生的高親和性新抗原數量是非同義單核苷酸突變所產生的三倍。

不同實體瘤種移碼性Indels突變來源的新抗體數目

不同實體瘤突變多肽特異性結合新抗體數目

此外，Indels突變來源的具有突變特異性結合能力的新抗原是非同義SNV突變來源的九倍。在腎透明細胞癌中進行的免疫相關基因表達分析發現，突變特異性新抗原的出現與抗原遞呈基因的上調相關；而抗原遞呈基因的上調則與CD8陽性表達所代表的T細胞激活有關（γ = 0.78）。

腎癌患者中免疫相關基因表達情況

最後，對免疫檢查點抑制治療反應數據進行的分析發現，在三個獨立的黑色素瘤研究群體中，導致框移的Indels突變數目均與免疫治療療效顯著相關。

Indels與免疫檢查點抑製劑療效相關

研究結論

腎透明細胞癌中的Indels突變比例和數目在所有腫瘤中是最高的。我們的證據提示indels突變是一種具有高度免疫原性的突變類型，可以產生更多的新抗原和更強的突變結合特異性。

專家點評

點評專家：孫建國

陸軍軍醫大學新橋醫院腫瘤科副主任、主任醫師、博士生導師。現為國家重點研發計劃首席專家、中華醫學會數字醫學分會副主任委員、重慶市中西醫結合學會腫瘤免疫治療專委會主任委員、全軍腫瘤學會放療專委會青委副主任委員，獲國家自然基金4項，軍隊醫療成果二等獎1項、重慶市科技進步一等獎1項。

孫建國教授點評：Indels是指在基因組某個位置上所發生的小片段序列的插入或者刪除，其長度通常在50bp以下。Indels可以天然地導致移碼突變，形成新讀碼框，產生完全異於自身的突變多肽，因而可能產生大量的新抗原。

新抗原是指腫瘤細胞突變發生在基因的編碼區，可轉錄/表達在RNA/蛋白水平，產生正常組織中不存在的突變多肽或蛋白質，這些蛋白質片段可表現為由HLA分子在腫瘤細胞表面上展示的多肽，被免疫系統識別為非自身抗原的「外源」肽，即新抗原，從而激活T細胞引起免疫反應。

Indels和新抗原的檢測方法，通常採用下一代基因測序（NGS），包括全基因組測序、全外顯子組測序和選擇性基因測序等，通過電腦模擬計算來預測新抗原的候選分子，並進行體內體外的免疫學驗證。

新抗原與腫瘤突變負荷（TMB）不同，TMB是指腫瘤樣本中，所評估基因的外顯子編碼區每兆鹼基發生置換、插入、缺失突變的總數。通常，腫瘤細胞累積的基因變異數目越多，TMB就越高，產生新抗原就越多，激活的免疫反應就越強烈。然而，只有少量的候選新抗原能在患者中引起免疫應答，如黑色素瘤的數百個突變中，只有少數（2~5個）被發現能成功產生新抗原特異性T細胞，並可在腫瘤浸潤淋巴細胞中鑒定。

新抗原研究一直以來主要集中於單核苷酸變異（SNVs）上，Indels對新抗原的貢獻則未有詳細研究。很早人們就觀察到indels這種基因組變異形式，2006年就有人類全基因組Indels檢測分析，隨著免疫檢查點及免疫檢查點抑製劑的蓬勃發展，Indels在腫瘤免疫治療中的作用得到醫學界的重視。

本研究從TCGA資料庫覆蓋的19個癌種5777例實體腫瘤全外顯子測序數據，比較了Indels所佔比例及具體數目，發現：多個癌種中Indels導致移碼性突變產生新抗原，其中腎細胞癌Indels的比例（0.12）及數量最高，達到其他所有癌種中位數的兩倍以上；Indels較其他突變類型產生的新抗原的數量更高，具有突變特異性的高親和結合能力；Indels與免疫治療療效顯著相關，與免疫治療FDA獲批適應症一致。

總體而言，這項研究的意義涉及三個方面。

第一，Indels可能是免疫檢查點抑製劑療效預測的新型生物標記物。關於免疫檢查點抑製劑療效預測的生物標記物，既往已有大量研究，包括腫瘤內源性因子，如基因突變譜（JAK、B2M、EGFR、KRAS、TP53）、TMB、新抗原、微衛星不穩定（MSI）、錯配修復基因（MMR）等，腫瘤微環境因子，如PD-L1表達、腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）、Treg、M2巨噬細胞、T細胞克隆多樣性等，宿主來源因子，如ctDNA、血清蛋白組學、腸道微生物群等。本研究發現Indels作為免疫檢查點抑製劑的新型生物標記物，為精準指導免疫檢查點抑製劑的臨床應用又提供了一個指示劑。

第二，Indels驗證了FDA獲批免疫檢查點抑製劑適應症的主要瘤種。目前，FDA獲批免疫檢查點抑製劑的瘤種包括惡性黑色素瘤、非小細胞肺癌、腎癌、霍奇金淋巴瘤、頭頸部鱗癌、尿路上皮癌以及MSI-H/dMMR的泛瘤種，這些適應症部分基於III期隨機對照研究，部分僅僅基於小樣本的II期研究。本研究來源於19個癌種5777例實體腫瘤全外顯子測序分析，發現移碼性Indels來源的新抗原數目在免疫檢查點抑製劑獲批的瘤種顯著高於沒有獲批的瘤種，驗證了既往臨床研究結果。腎細胞癌Indels的比例（0.12）及數量最高，達到其他所有癌種中位數的兩倍以上，緊鄰腎細胞癌有較高Indels比例的瘤種包括：乳腺癌、尿路上皮癌、胃癌和前列腺癌等，這些瘤種可能是免疫檢查點抑製劑的優勢人群。

第三，本研究探索了Indels與經典抑癌基因突變的相關性。對移碼性Indels產生高親和性新抗原的基因進行分析，發現在30個以上TCGA腫瘤標本中發生突變，或者突變後可產生80種以上新抗原的基因，大多數是經典的抑癌基因，包括TP53、ARID1A、PTEN、KMT2D、KMT2C、APC和VHL等。Indels與這些抑癌基因的突變具有高度的相關性，使得這些抑癌基因也成為免疫檢查點抑製劑的可能靶標。

當然，本研究也存在一些不足。

不足一：關於Indels產生新抗原的Cutoff值。本研究以5個突變特異性的新抗原為界，發現免疫檢查點抑製劑獲批的瘤種中新抗原數目較多，而未獲批的瘤種中新抗原數目較少。然而，5個突變特異性的新抗原作為Cutoff值的依據不夠充分，僅僅是一個經驗性取值，有待今後更多的研究來證實。

不足二：關於Indels和新抗原的檢測方法。以Indels為免疫檢查點抑製劑療效預測的生物標記物，需要全外顯子測序的檢測平台和電腦模擬計算的預測方法，需要體內體外的免疫學驗證，這些技術在大多數醫療單位尚不具備，在短時間內難以進行臨床推廣，如何採用簡便有效的檢測方法值得探討，Panel檢測可否代替全外顯子測序也有待進一步發掘。

不足三：關於Indels的前瞻性研究。以Indels為免疫檢查點抑製劑療效預測的生物標記物，本研究局限於TCGA大數據分析和回顧性小樣本驗證，其準確性、可靠性、是否真正優於既往生物標記物，有待於更多的前瞻性臨床研究來證實。

此外，本研究還給我們帶來三點啟示。

首先，Indels作為免疫檢查點抑製劑的新型生物標記物，我們可以進一步探索其與新抗原、TMB、MSI-H/dMMR、PD-L1等生物標記物的相關性，存在哪些交叉性或者不同點，探尋它們之間的內在聯繫與理論基礎，從而精準指導免疫檢查點抑製劑的臨床應用。

其次，Indels產生新抗原，可誘導抗原特異性T細胞激活，也是個體化腫瘤疫苗研發的基礎。來自美國和德國的研究團隊，採用相似的基於新抗原表位預測與鑒定的研發策略，成功研發了個體化癌症疫苗，帶來了60%以上的完全緩解率，首次實現了治療性癌症疫苗臨床試驗的成功。Indels產生大量突變特異性高親和力新抗原，為個體化癌症疫苗的研發奠定了基礎。

最後，關於Indels的研究尚處於起步階段，其是否存在同一腫瘤的不同部分、同一患者的不同腫瘤部位、原發灶與轉移灶的異質性，尚有待進一步研究。

同時，Indels是否受傳統抗腫瘤治療手段的影響，是否與免疫檢查點抑製劑的原發耐葯、繼發耐葯相關，這些臨床問題也尚未有答案。理論上推測，Indels很可能也存在異質性，受到抗腫瘤治療手段的影響，在腫瘤發生髮展的不同階段存在動態變化，與免疫檢查點抑製劑耐藥性有著密切關係。

因此，在腫瘤診斷過程中進行多點活檢，在抗腫瘤治療過程中進行動態監測，對於準確分析Indels及指導免疫檢查點抑製劑的治療選擇具有十分重要的臨床意義。

供稿I 李際盛（山東大學齊魯醫院腫瘤中心）

點評I 孫建國（陸軍軍醫大學新橋醫院）

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