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肿瘤基因测序新趋势——从局部“精准”走向整

时间 :2018-07-24 来源:百购生物网

2018年7月,中国精准医疗的代表性公司——智因东方在业内率先提出“肿瘤全景基因测序”概念,并推出一款内容空前庞大的基因测序组合产品——全谱康®肿瘤全景基因测序,该组合产品涵盖了肿瘤靶向药及免疫治疗领域的几乎全部应用。

为何提出“全景”概念?

在过去的十几年里,肿瘤基因检测的宗旨是“精准”——精准发现靶向药相关靶点,“精准医疗”一词已不再是新鲜事物。然而肿瘤是高度异质性的,晚期肿瘤往往存在成百上千、甚至更多的基因突变,即便检测能“精准”找到靶向药相关靶点,那也不过是“沧海一粟”,还有其他众多突变没有对治的靶向药。因此在过去,对于高通量测序(NGS)检出的在数量上占绝大多数的非药物靶点的突变,临床上只能是无奈的采取“鸵鸟策略”,即对这些突变视而不见。

因此,在靶向治疗背景下,对肿瘤突变的检测策略倾向于“只测我要的”,即只针对已知的靶向药靶点,Panel可以非常小,甚至NGS技术都可能显得多余。但这样做就相当于敌军有N多火力点,而我方只能攻下来其中一个,故而很多单靶点治疗策略(包括靶向药、单靶点疫苗甚至CAR-T等)应用后很快产生耐药或复发,也就不难理解了。

随着免疫治疗近年来的迅猛发展,尤其是PD1等免疫检查点抑制剂,以及新抗原(neoantigen)免疫治疗技术的兴起,过去无法成为靶向治疗靶点的肿瘤突变,如今有可能成为自体T细胞的靶点,即有可能借助新抗原技术以及克服微环境(如免疫检查点)抑制的手段,让患者自体T细胞来搞定携带这些突变的癌细胞,其本质是利用T细胞的多样性去对治肿瘤突变的多样性(异质性)。

因此,在免疫治疗背景下,检测范围越全,发现的肿瘤突变越多,相当于对敌军火力侦查得越全面,就越有可能同时对治敌方多个火力点,全面取胜的把握当然也就会越大。这样肿瘤突变检测策略就发生了180度逆转,从检测针对性的几个或几十个基因的小Panel——即 “只测我要的”,变为检测人类全部2万个基因的全外显子、全转录组——即“都是我要的”。

另一方面,伴随着免疫治疗的应用,对免疫治疗的主力军——自体T细胞的属性、状态及TCR克隆丰度等多方面的监测也显得越来越必不可少。

故而,在免疫治疗背景下,检测的宗旨将从局部“精准”,走向整体“全景”。

何谓“全景”?

肿瘤全景基因测序的“全景”体现在多个方面。首先是空间全景,包括组织来源全面性、组学全面性、检测范围全面性以及分析角度全面性;其次是时间全景,即多时点动态监测。

一、组织来源全面性

全景测序的信息来源包括肿瘤组织、循环肿瘤DNA(ctDNA),以及免疫细胞,能够全面反映肿瘤的基因谱、突变负荷和免疫状态等信息。其中:

肿瘤组织样本能够提供肿瘤突变谱和基因表达信息;

ctDNA样本可以作为组织样本的重要补充,因为肿瘤各病灶间及病灶内均存在异质性,与肿瘤组织样本相比,ctDNA能够更好的反映其他病灶的信息,在一定程度上可以弥补组织样本的突变信息遗漏;

肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)的数量和状态能够体现肿瘤免疫反应的情况,而其中聚集的能够识别肿瘤的T细胞是免疫治疗细胞的重要来源;

外周血中同样有肿瘤识别性的T细胞,而回输后对外周血中T细胞组成的监测,对于细胞免疫治疗来说更为重要。

二、组学全面性+检测范围全面性

除了多种组织细胞来源,多组学、全范围的综合检测同样意义重大。全谱康®肿瘤全景基因测序的检测内容包括基因组、转录组和免疫组的全方位检测。

基因组层面,检测肿瘤组织和ctDNA的全外显子,综合反映肿瘤突变谱和突变负荷(TMB),此外还包括微卫星不稳定性(MSI)检测和人类淋巴细胞抗原(HLA)精确分型。值得一提的是全谱康®方案中的全外显子测序都是采取肿瘤组织或ctDNA样本600~1000X的测序深度,以及正常对照样本150X的测序深度,以保障体细胞突变筛选的敏感性和特异性。

转录组测序可以提高基因融合检出率并提供基因表达信息,为靶向药物提供更全面的信息,同时可验证基因突变的表达情况,为新抗原筛选提供参考。

免疫组检测在实体瘤的应用中,主要检测对象为T细胞受体(TCR),TCR是T细胞表面的特异性受体,负责识别由HLA所呈递的抗原,不同T细胞其TCR序列也不同,通过分析TCR的种类和比例即可反映机体免疫情况,并可监测特定TCR比例的变化,以分析免疫治疗的疗效和作用机制。

在B细胞或T细胞血液肿瘤的应用中,免疫组检测的对象不仅仅包括“我方”——即正常免疫细胞的信息,还包括“敌方”——即来自B系或T系肿瘤细胞的BCR及TCR信息。

三、分析角度全面性

全谱康®肿瘤全景基因测序可实现三大分析内容:靶向药物敏感性分析,PD1/PDL1药物疗效分析,以及肿瘤新抗原(neoantigen)分析,从而提供全面的靶向用药和免疫治疗指导。

靶向药物相关基因分析:肿瘤组织和ctDNA全外显子测序提供的基因变异信息能够完全覆盖普通靶向药物检测的内容,单独的靶向药Panel高深度测序可以更加精准的发现靶点,而转录组测序可以显著提高基因融合检出率,并提供基因表达信息,从而能够对靶向药物提供更加全面的指导。

PD1/PDL1药物疗效分析:肿瘤突变负荷(TMB)和微卫星不稳定性(MSI)能够反映肿瘤抗原的丰富程度,部分基因突变也与TMB和肿瘤浸润淋巴细胞数量相关,HLA多样性能够体现抗原呈递能力,这些信息均与PD1/PDL1单抗等免疫检查点抑制剂类药物的疗效相关,均包含在全景基因测序的方案中,可以为此类药物的疗效提供完整的参考信息。值的关注的是,全景基因测序方案中检测TMB是用全部2万个基因的全外显子策略,这显然要比用几百个基因的Panel更具代表性,结果更为准确。

新抗原(neoantigen)靶点预测:新抗原疗法是以肿瘤体细胞突变形成的新生抗原作为靶点的免疫治疗方式,目前在国际上在多个癌种已经取得了突破性的成果。新抗原靶点预测,是借助全外显子组发现体细胞突变,通过转录组测序验证突变表达情况,再通过HLA亲和力预测,最终经过综合分析筛选出潜在的多个靶点的全部过程,是新抗原免疫治疗的基础。