十万样本深度挖掘TMB和PD-1-生信自学网

《Genome Medicine》杂志上有篇重磅研究论文（Analysis of 100,000 human cancer genomes reveals the landscape of tumor mutational burden）<关注微信公众号：biowolf_cn，回复“TMB”，下载文献>；这篇论文来自全美最大的基因检测公司，Foundation Medicine的科学家。他们详细分析了10万例肿瘤患者的标本和临床资料，深度解析了有关TMB、PD-1抑制剂、MSI以及遗传物质错误修饰等关键问题。

这么一个超级大型研究，得出一下几点研究结果：
1、要相对精确地测量TMB，选取有代表性的数百个基因就够了。
每个人的每个细胞，遗传物质，在大多数时候应该是一样的，都是爹妈给的嘛。如果出现不一样的地方，或许就是出现了突变了。每个细胞，都含有三万多个基因，还有海量的、意义未名的所谓“非编码区”。
因此，要准确测定TMB，严格意义上讲，应该把遗传物质里每一个角落都检测一遍，看看到底有没有发生变异，也就是说应该做一个全基因组的测序；退而求其次，也应该把3万多个基因全部测一遍，也就是说做一个全外显子组的测序……但是，说起来容易；测几个、几十个基因就要成千上万的花费了，测3万个基因那费用是非常庞大的。因此，我们需要的是找到其中最有代表性的一部分基因，把这些基因测一下，然后按照比例估计一下就得可以。简单的说，就是一个抽样统计的过程。
Foundation Medicine开发了一个包含315个基因的套餐，与全基因组、全外显子组检测相比，准确率高达95%以上。

2、10万例病例分析：这些癌症TMB相对较高。
作为全美最大的基因检测公司，人家手上自然有不少第一手的数据，同时联合已经公开发表的基因测序数据。论文的研究者统计了167种不同肿瘤，平均的TMB数值，以及到底哪些肿瘤TMB可能是高的，从而有更大的概率从PD-1抑制剂中获益。
直接说结论：全部肿瘤人群，TMB的平均值是3.6个突变/Mb。中位TMB最低的癌症是骨髓增生异常综合征（一种轻度的血癌），TMB只有0.8个突变/Mb；最高的是皮肤鳞癌，45.2个突变/Mb。如果以20个突变/Mb作为TMB高低的分界线，那么，如下20种癌症，都有超过10%的样本属于TMB高（也就是很有可能对PD-1抑制剂敏感）。
这20种癌症如下：皮肤基底细胞癌、皮肤鳞状细胞癌、皮肤恶性黑色素瘤、皮肤Merkel细胞癌、原发不明的恶性黑色素瘤、头颈恶性黑色素瘤、肺大细胞癌、原发不明的鳞状细胞癌、肺大细胞神经内分泌癌、肺肉瘤样癌、胃腺癌（肠型）、子宫内膜癌（内膜型）、弥漫大B细胞淋巴瘤、非小细胞肺癌、子宫内膜癌、膀胱癌、原发不明的尿路上皮癌、软组织血管肉瘤、肺腺癌、肺腺鳞癌、皮肤附件癌、膀胱移行细胞癌、B细胞淋巴结淋巴瘤、肺鳞癌、原发不明肿瘤、头颈部鳞癌。

有的癌症，TMB高的发生率太低了，当然，这项研究显示，每一种肿瘤中都存在着TMB高的样本，只是其他147种癌症，TMB高的样本比例低于10%了。
当然，还有不少肿瘤TMB高的比例介于5%-10%之间的：小细胞肺癌、鼻咽癌和鼻窦癌、卵巢内膜样癌、原发不明小细胞癌、少突胶质瘤、小肠腺癌、软组织外周神经鞘瘤、未分化软组织肉瘤、子宫透明细胞内膜癌、前列腺未分化癌、唾液腺粘液上皮癌、原发不明腺癌、输尿管尿路上皮癌、宫颈鳞癌、阴茎鳞癌、唾液腺癌、肾尿路上皮癌、原发不明的神经内分泌肿瘤、十二指肠腺癌。
167种常见、少见、罕见肿瘤TMB的分布图：

3、TMB和MSI的关系。
检测MSI和检测TMB有啥区别，是不是重复检测？因为听上去这两个指标，都和肿瘤基因突变的多少有些关系。

这两者的关系是这样的：MSI可以理解为TMB的一种子集，一个分部。因为绝大多数MSI不稳定的样本，TMB都是高的；但是TMB高的样本，并不一定都是MSI不稳定的，还有相当一部分样本是MSI稳定型的。
10万例病例研究显示：MSI-H的样本中，97%的样本TMB不小于10个突变/Mb，83%的样本不小于20个突变/Mb。但是，反过来，只有16%的TMB高的样本，MSI是不稳定的。

因此，对于不少癌种，如果单独只测MSI，很可能结果是阴性的；但是，这些样本其实TMB是高的，是可以用PD-1抑制剂的，如果不测TMB，这部分样本就漏掉了宝贵的机会。
在肠道肿瘤中，MSI不稳定和TMB常常同时出现，因为MSI检测比较便宜，因此对于肠道肿瘤患者，如果经济压力大，可以只检测MSI。但是在诸如恶性黑色素瘤、鳞癌、肺癌等其他肿瘤中，MSI阳性的样本很少很少，但是TMB高的却不少。这些样本中，就要测TMB了，否则就漏掉了不少本来也可以从PD-1抑制剂中获益的样本。

4、为什么有一部分样本TMB高，另外的样本TMB却很低？
这项大型研究也初步探索了其中的原因。他们发现：DNA错配修复相关基因，比如MSH2/MSH6/ MLH1/PMS2/POLE等，如果发生了变异，就有可能导致TMB高；此外，PMS2基因启动子区突变，也是TMB高的一个很重要的原因。而且PMS2基因启动子区突变，是该项研究的新发现，以前都没有意识到，这种变异在诸多肿瘤中存在：