TMB може да се определи чрез използване на различни методи, но оптималният подход е мутационния товар да се оцени или чрез секвениране на целия екзом [WES=whole exome sequencing] или с изчерпателно геномно профилиране (CGP=comprehensive genomic profiling). ⁴ При оценка с CGP, туморния мутационен товар се екстраполира от установените мутации в кодиращата последователност на панел от гени, с по-голяма дълбочина на секвениране и по-висока чувствителност в сравнение с WES. ⁵ Освен обхвата и дълбочината на секвениране, другите фактори, които оказват влияние върху оценката на TMB, включват филтриране на установените алтерации и туморната хетерогенност. ⁶ Те оказват влияние и върху възпроизводимостта на TMB резултатите, дори когато се използва един и същ диагностичен подход. 

Предизвикателството да се интерпретират резултатите от TMB е допълнително усложнено от наличието на различни платформи за анализ. Малко вероятно е един-единствен праг (threshold) на TMB да може да се приложи за всички налични платформи. ^7,8 Оценката на TMB въз основа на безклетъчната туморна ДНК (cfDNA) от периферна кръв, или т.нар bTMB (bloodTMB) представлява по-удобен начин за оценка на TMB и потенциално преодолява проблема с хетерогенността на тумора, но този подход не е потвърден в много клинични проучвания.

Понастоящем липсва стандартизация за стратифициране на туморния мутационен товар (TMB). ⁵ Няма и универсален threshold, който да определя TMB-Н (high), като предиктивен маркер за клинична полза от приложението на имунотерапия. ⁹ Вариациите могат да бъдат както между различните видове тумори, така и между различните проучвания при един и същи вид рак ^9,10

Оптималните стойности на TMB, за правилен избор на лечение с имунотерапия, може да се различават при различните видове тумори (виж Фиг.2) ⁹

Фиг.2 Ефект на TMB върху общата преживяемост на лечението с имунотерапия, по подтип карцином и клас медикаменти

НПО = неясно първично огнище, КРК = колоректален карцином, НДРБД = недребноклетъчен рак на белия дроб

Вариабилността в стойностите на туморния мутационен товар, показва значението на клиничното валидиране на платформите за оценка на TMB при всяка отделна индикация. ⁵

Един анализ обхващащ повече от 100 хилд. туморни генома показа, че високата микросателитната нестабилност (MSI-H) обикновено се проявява като подгрупа в пробите с TMB-H (фиг. 3). По-голямата част от пробите с MSI-H  също имат TMB-Н (83%), а 97% имат TMB ≥10 Muts/Mb. Обратното обаче не е вярно; само 16% от пробите с TMB-H са класифицирани като MSI-H. Съвместното появяване на тези два фенотипа е силно зависимо от вида на рака. При стомашно-чревни ракови заболявания, като аденокарцином на стомаха, аденокарцином на дванадесетопръстника и аденокарцином на тънките черва, MSI-H и TMB-Н почти винаги се появяват едновременно, докато при меланома, плоскоклетъчен карцином и карцином на белия дроб TMB-Н е доста често срещан, а MSI-H е по-скоро необичайна. ¹¹

Фиг.3 Връзката между туморния мутационен товар и микросателитната нестабилност

А. Оценка на MSI статус е налична само за 62 150 от общия брой на анализираните проби. Тези с нисък TMB и MSI-Stable са показани в светло сиво, пробите с висок TMB (Muts/Mb >20) са показани в синьо; пробите оценени като MSI-H, са показани в тъмно сиво
В. Пропорцията на пробите, с MSI и TMB-H (тъмно синьо), TMB-H и MSI-Stable (светло синьо) и с нисък TMB и MSI-H (сиво) за различните видове рак, с повече от 0,3% от пробите.

Високият TMB се установява при множество видове тумори и е доказано, че корелира с клиничната полза от лечението с имунни чекпойнт инхибитори. ¹¹ TMB, определен с NGS, базиран на хибридно улавяне, може да предвиди по-добрия отговор към анти-PD-1/PD-L1 имунотерапия при много видове тумори, в допълнение към авансиралия меланом и недребноклетъчния рак на белия дроб, за които тази зависимост е известна отдавна. ^3,12,13

Разработването на индивидуални подходи за лечение на рак може в бъдеще да бъде улеснено чрез комбиниране на определяне на TMB статус и/или PD-L1 експресия с геномни промени, свързани с подобрен отговор или доказана резистентност към имунотерапия. ^14,15,16 Например, геномни алтерации в MET и BRAF (къси варианти) се асоциират с повишена имунна инфилтрация и удължена продължителност на лечение с имунни чекпойнт инхибитори, докато такива в STK11 и KEAP1 гените могат да подскажат лоши резултати и да подпомогнат идентифицирането на пациенти, които не биха отговорили на лечение или ще бъдат с по-неблагоприятни резултати от приложението на имунотерапия. ^11,17

Референции:

1. Schumacher, T.N. and Schreiber, R.D. (2015) Science 348:69-74;
2. Lu, Y.C. and Robbins, P.F. (2016) Semin Immunol 28:22-
3. Goodman, A. M., Kato, S., Bazhenova, L., Patel, S. P., Frampton, G. M., Miller, V., … Kurzrock, R. (2017). Tumor Mutational Burden as an Independent Predictor of Response to Immunotherapy in Diverse Cancers. Molecular Cancer Therapeutics, 16(11), 2598–2608. doi:10.1158/1535-7163.mct-17-0386
4. Strickler JH and all. Clin Cancer Res (2021) 27 (5): 1236–1241.
5. Meléndez, B., et al. (2018) Transl Lung Cancer Res 7:661-7
6. Garofalo A, et al Genome Med 2016;8:79.
7. Buttner R, et al ESMO Open 2019;4:e000442.
8. Heydt C, et al Sci Rep 2020;10:11387.
9. Samstein, R.M. et al. Nat Genet 51, 202–206 (2019)
10. Stenzinger, A., et al. Genes Chromosomes Cancer. 2019 Aug; 58(8): 578–588.
11. Chalmers ZR, Connelly CF, Fabrizio D, et al. Analysis of 100,000 human cancer genomes reveals the landscape of tumor mutational burden. Genome Med. 2017;9(1):34. Published 2017 Apr 19. doi:10.1186/s13073-017-0424-2 
12. Addeo, A., Friedlaender, A., Banna, G. L., & Weiss, G. J. (2021). TMB or not TMB as a biomarker: That is the question. Critical Reviews in Oncology/Hematology, 163, 103374. doi:10.1016/j.critrevonc.2021.103374 
13. Snyder A, Makarov V, Merghoub T, et al. Genetic basis for clinical response to CTLA-4 blockade in melanoma [published correction appears in N Engl J Med. 2018 Nov 29;379(22):2185]. N Engl J Med. 2014;371(23):2189-2199. doi:10.1056/NEJMoa1406498
14. Skoulidis, F., et al. (2018) Cancer Discov 8(7):822-835; 
15. Rizvi, H., et al. (2018) J Clin Oncol 36:633-41; 
16. Ross, m.S., et al. (2017) ESMO Poster, Abstract 1138PD
17. Matthew K. Stein et al., Tumor Mutational Burden Is Site Specific in Non–Small-Cell Lung Cancer and Is Highest in Lung Adenocarcinoma Brain Metastases. JCO Precis Oncol 3, 1-13(2019). DOI:10.1200/PO.18.00376