癌症專家曾試圖利用腫瘤中的突變數量（稱為腫瘤突變負擔（TMB））來預測病人對免疫療法的反應，取得了不同程度的成功。約翰霍普金斯大學金梅爾癌症中心和布隆伯格-金梅爾癌症免疫治療研究所的研究人員現在發現，TMB中的一個特定突變子集被稱為”持續突變”，在癌症發展過程中不太可能被消除，這使得腫瘤持續被免疫系統注意到，並增加了它們對免疫療法的反應的可能性。

這種一致的突變負荷可以幫助臨床醫生更精確地選擇病人進行創新免疫療法的臨床試驗，或預測病人使用免疫檢查點阻斷療法（一種免疫療法）的治療結果。

這項工作最近發表在《自然醫學》雜誌上。

高級研究作者、約翰霍普金斯大學腫瘤學副教授、胸部腫瘤學生物庫主任、約翰霍普金斯大學分子腫瘤委員會和肺癌精準醫學卓越中心的共同領導Valsamo Anagnostou博士說：”在試圖將腫瘤突變負擔作為不同癌症免疫療法反應的普遍預測性生物標誌物時遭遇很多挫折。當務之急是確定整個TMB中最有生物學意義的突變子集。我們的研究表明，這種突變存在於基因組的非整倍體區域（有額外或缺失遺傳物質的區域）”。

免疫檢查點是免疫系統的天然開關，用於在需要時點燃免疫反應，並在工作完成後將其關閉。癌細胞利用這一機制，關閉了針對癌細胞的免疫反應。檢查點阻斷是一種免疫療法，它使用一種藥物或藥物組合來阻斷關閉開關，釋放免疫細胞上的斷點，使它們能夠對癌症發揮作用。

Anagnostou說，研究人員的工作假設是，並非整個TMB內的所有突變都有相同的分量，相反，注意到一個突變子集可能在保持腫瘤對免疫系統可見方面更重要，並且更有可能成為免疫療法背景下免疫腫瘤控制的關鍵驅動因素。

一般來說，生物體內的每個細胞都包含每個染色體的兩個副本。但癌症的基因組是非整倍體的，這意味著癌細胞中可能有一些染色體的一個拷貝或其他染色體的多個拷貝。研究人員假設，居住在這些基因組區域的突變可能隨著癌症的發展和演變而被主要保留。Anagnostou解釋說，在只有一個拷貝的基因組區域的情況下，消除該拷貝可能對癌細胞是致命的，而在存在於多個拷貝的突變的情況下，不可能通過單一的染色體刪除來消除所有突變。

她說：”這些’頑固’或持久的突變在癌細胞中一直存在，這些突變可能使癌細胞對免疫系統持續可見。如果癌細胞被免疫系統視為外來的東西，那麼就會出現抗腫瘤的免疫反應。在免疫療法的情況下，這種反應被增強了，免疫系統隨著時間的推移繼續消除攜帶這些持續突變的癌細胞。”

Anagnostou及其同事進行了幾項調查以得出這些發現。

該研究的第一作者，約翰霍普金斯大學金梅爾癌症中心的研究助理Noushin Niknafs博士說：”我們進行了一項分析，以確定癌症基因組圖譜中31種腫瘤類型的9000多個腫瘤的持久性突變情況。在研究持久性突變與整體TMB相比有什麼不同時，我們發現在個別腫瘤類型中TMB-高/低到持久性突變負荷-高/低腫瘤的重新分類率高達53%，整個腫瘤類型的重新分類率中值為33%。”

研究人員評估了每個細胞有一個拷貝和每個細胞有兩個拷貝的基因組區域，發現有一個拷貝的區域的突變損失率低於有兩個拷貝的區域，這支持了單拷貝區域的突變將難以消除的觀點。與總體的TMB相比，持久性突變的分佈也有所不同，一個腫瘤的TMB並不總是與它的持久性突變負荷一致。此外，在每種腫瘤類型中，研究小組觀察到，與整體TMB相比，基於持久性突變的腫瘤分類有所不同。

研究人員還探討了持久性突變負荷和TMB之間的關係，使用的數據來自七個已發表的接受免疫檢查點阻斷治療的患者隊列，涉及三種腫瘤類型：黑色素瘤、非小細胞肺癌和間皮瘤，共485名患者。他們還研究了39名接受這種免疫療法的人乳頭瘤病毒（HPV）陰性頭頸癌患者的新排序隊列中的這些特徵。同樣，研究小組觀察到，總體TMB和持續突變負擔在所分析的癌症中是不同的。有些腫瘤的總體TMB較高，但持久性突變的子集較小，反之，有些腫瘤的總體TMB較低，但持久性突變的比例較高。

在進一步的分析中，科學家們評估了較高的持久性突變負荷（pTMB）是否與癌症基因組圖譜中先前未治療的腫瘤患者的臨床結果有關。他們發現肺鱗狀細胞癌、黑色素瘤和子宮癌與總生存期的延長有明顯的聯繫，但對所研究的其他癌症類型沒有關係。

研究人員假設，pTMB高的腫瘤對免疫系統來說是最明顯的，因此，在接受免疫療法後會退縮。他們在542名黑色素瘤、非小細胞肺癌、間皮瘤和頭頸癌患者中評估了pTMB、多拷貝和單拷貝突變預測對免疫檢查點阻斷反應的潛力，發現pTMB高的腫瘤對免疫療法的治療反應率較高，而TMB、易損突變的數量或腫瘤非整倍體在區分有反應和無反應的腫瘤方面不那麼理想。此外，在比較免疫治療前和獲得性耐藥時的腫瘤樣本時，研究小組觀察到持久性突變的損失概率低了60多倍。當從靶向下一代測序計算pTMB時，持久性突變負荷在預測免疫療法反應方面顯示出良好的性能，而這正是臨床實踐中常規使用的測試方式。

這些發現進一步支持了持久性突變的臨床效用。未來的步驟包括對這些發現進行更多的大規模驗證，以及進行前瞻性分析，以評估持久性突變負荷對選擇癌症免疫療法患者的作用。