PD-L1 VS TMB，谁是更好的PD-1免疫治疗的预测标记物？

肿瘤免疫治疗近年来备受关注，是肿瘤治疗领域的最大进展，代表性的药物即为PD-1/PD-L1抑制剂。目前PD-1/PD-L1抑制剂已经在FDA获批多个适应症，分别是恶性黑色素瘤、非小细胞肺癌、肾细胞癌、经典型霍奇金淋巴瘤、尿路上皮癌、结直肠癌、胃癌和肝癌等。

肿瘤免疫治疗已成为继手术、化疗、放疗、靶向治疗后肿瘤治疗领域的又一重要手段。但PD-1/PD-L1抑制剂在临床实践中却面临很多的问题，比如治疗周期长，进口药物费用高昂（美国的治疗费用大约15万美金/年），针对大部分实体瘤，PD-1抗体的有效率大概10%-50%。因此，在使用免疫检查点抑制剂时筛选获益人群就显得尤为重要，这是全世界科学家、临床医生和患者都在关注的问题。

目前研究较为深入的与PD-1抗体疗效相关性较大的Biomarkers主要是PD-L1阳性表达情况以及肿瘤突变负荷（TMB）。抱着对这两个生物标志物进一步探索和了解的想法，小编走访了美国FDA体外诊断免疫器械评审专家、中国科学院国家纳米科学中心胡志远研究员。

肿瘤免疫治疗中一直在谈论的PD-L1和TMB具体是指什么？

PD-L1是一种表达于细胞表面的蛋白，又称B7-H1蛋白。它可以与效应T细胞上的PD-1蛋白结合，传导免疫抑制信号，抑制免疫效应T细胞的活性。PD-L1在肿瘤细胞表面的表达则成为了肿瘤逃脱免疫细胞追杀造成肿瘤生长的驱动因素。

PD-L1在肿瘤细胞的表达机制有两种，组成性广泛（固有）表达和适应性聚焦表达。固有表达是因为致癌基因信号通路改变引起的PD-L1的组成性表达，表达恒定。适应性聚焦表达是在免疫细胞分泌的促炎症因子如IFN-γ的作用下表达，是动态变化的。基于以上机理，临床上 PD-L1的检测是基于细胞蛋白水平的检测，因此临床试验中以免疫组化方法为主。免疫组化是检测蛋白表达的经典手法，其通过抗体着色后由病理医师镜下观察根据组织染色范围和着色深浅来评价表达情况。

相关临床研究表明，PD-L1的表达与PD-L1/PD-1抑制剂的疗效相关，随着PD-L1表达升高疗效增加，疾病控制时间延长，而且预后改善。现已开展的很多关于PD-L1检测的临床试验表明，PD-L1表达阳性对预测免疫治疗在非小细胞肺癌、黑色素瘤、胃癌、食管鳞状细胞癌等多瘤种的疗效上都起到重要作用。

PD-L1和TMB 相互之间有什么联系么？

两个Biomarker互相独立，没有相关性。以BMS公司的名为“CheckMate 026” 的非小细胞肺癌（NSCLC）一线治疗临床试验为例，在PD-L1表达>5%的NSCLC患者中，Opdivo（BMS公司的抗PD-1药物）相比化疗，PFS（无进展生存期，4.2对5.9个月）和OS（总生存期，14.4对13.2个月）都没有显著提高。该临床试验的失败导至BMS的股票市值损失16%（约合300亿美金）。不甘心失败的BMS研究人员采用TMB（肿瘤突变负荷）作为标志物对“CheckMate 026”三期临床试验进行回顾性研究。结果显示，相比PD-L1，选择TMB作为Opdivo治疗NSCLC的biomarker，能更好地区分获益人群（图1）。该研究发现，在TMB高表达的病人中，采用Opdivo进行治疗后，ORR（客观缓解率47% vs. 28%）和PFS（无进展生存期，9.7月 vs. 5.8月）结果显着优于化疗。

图1 高TMB表达与PFS显著相关，且优于化疗对照组

这个案例可以成功的说明PD-L1和TMB两者是相互独立的生物标志物，并没有明显的相互联系。

TMB是一个完美的肿瘤药物生物标志物么？

2018年AACR上，Nivolumab联合治疗用于晚期NSCLC一线治疗的CheckMate227。CheckMate 227是一个大规模的开放、随机Ⅲ期试验，旨在对比铂类双联化疗（PT-DC）与nivolumab或nivolumab + Ipilimumab或nivolumab + PT-DC在未接受治疗的4期或复发性NSCLC患者的疗效和安全性。在本研究中，TMB可评估的患者大约有45%为TMB高表达（≥10 mut/mb）。在299名TMB高表达的患者中，139人接受nivolumab + Ipilimumab联合治疗，160人接受化疗。经过至少11.5个月的随访，接受免疫联合治疗的患者相比接受PT-DC的患者，一年的PFS相差将近3倍，43% vs 13%。但是OS却没有明显差别（图2）。而在FDA的评判标准中，OS（总生存率）代表患者的生存时间，是一个更为客观的指标，代表患者从治疗的总体获益程度。TMB可以预测PFS的获益，但是OS没有延长，说明TMB的患者虽然初期从免疫治疗获益，但是更多的突变导至肿瘤细胞更容易复发，总体生存率并没有得到延长。

图2 Nivolumab + Ipilimumab vs PT-DC的FPS和OS

（TMB≥10 mut/Mb）

看来TMB不是很完美，有没有更好的biomarker呢？

当默沙东公司开始启动肺癌临床项目时，他们觉得自己落后BMS好几年，他们获得快速批准的机会只能是在二线治疗中展示出异常高的响应率。如何实现这一目标是一大挑战，他们决定求助于新的生物标志物（biomarker）——

PD-L1的阳性表达。与TMB不同，PD-L1是PD1的天然配体，是药物的作用位点。默沙东团队希望通过选择具有高水平PD-L1的肿瘤患者达到提高疗效的目标。一般来说，药企往往不喜欢生物标志物，他们宁愿针对整个人群而不是亚群体使用药物。医生也是，他们宁愿立即开药，而不用开单让病人去检查，等待测试结果，再解释测试结果。但是这次，默沙东无从选择，处在落后位置的他们只能求助于PD-L1伴随诊断取得临床试验的成功，暂时把商业考虑放在第二位。这次他们的策略成功了，科学战胜了商业利益。在一项名为Keynote-024的开放III期临床试验中，PD-L1表达>50%的NSCLC患者中，和化疗相比， Keytruda（Merck公司的抗PD-1药物）降低了50%的疾病进展风险和40%的死亡风险。Keytruda相比化疗，PFS（无进展生存期，12.5对6个月）和OS（总生存期，30对14.2个月）都有显著提高! 这场BMS和Merck之间的瑜亮之战奠定了PD-L1的王牌江湖地位。默沙东之后的多个癌种的临床试验都在依据PD-L1的阳性表达而展开。

PD-L1作为biomarker未来的发展方向是什么？

由于PD-1/PD-L1药物机理是发挥病患自身免疫系统对抗癌症，个体状况不同，疗效也不尽相同。在早期癌症患者，其免疫系统更为健全，免疫治疗的效果可能更好。目前国际上，利用伴随诊断（Companion Diagnostics）细分患者群体，确定最佳治疗策略，有助于将PD-1/PD-L1药物推向一线，推向更早期，甚至也许有一天不再需要手术治疗。

在临床试验和治疗过程中，使用PD-L1作为生物标记物来细分适用的患者群，是肿瘤精准治疗的一个很好的开端。但是我们需要建立关于检测的相关标准。目前病理上PD-L1的IHC检测标准虽然好于TMB，但是也还不够标准化。IHC的判读还是过于依赖病理医生的个人经验，另外也有越来越多的数据证明IHC的结果有比较多的假阴性，尤其在活检穿刺的样品。由于PD-L1表达在组织上的空间异质性，穿刺样品由于组织量的局限，经常导至假阴性。针对这一问题的解决方案可能就在于液态活检。利用灵敏的CTC检测技术，我们可以检测出游离于外周血中的肿瘤细胞，我们应用准确定量的免疫荧光技术，可以做到更精准的PD-L1表达分析，从而挑出获益人群。我们在2018年ASCO会议上报道了和恒瑞、信达等药企合作的PD-1药物在消化道肿瘤I期临床试验结果，显示CTC PD-L1伴随诊断检测具有广阔的应用前景，是未来精准医学发展方向。