5个大Panel之TMB

最近illumina的大Panel：TruSight Oncology Comprehensive也获得FDA批准，真是赶不上更新的速度，这个等后边再研究吧。

还是接前面文章（5个已获批NGS大Panel解析；5个大Panel之获批用途和LoD），继续研究下表这5个大Panel，此文主要写TMB。

获批能检测TMB的大Panel有FoundationOne CDx，PGDx elio tissue complete和世和1号三个，但明确获批伴随诊断用途的只有FoundationOne CDx。

此文主要关注这三个已获批检测TMB的大Panel：

众所周知，TMB的计算首先需要分辨所Call出的突变是Somatic还是Germline，只有Somatic突变才被用于TMB的计算，金标准的做法是使用配对的样本进行判别，但加配对样本的话还需要额外测外周血或者正常组织，成本肯定更高。

这3个Panel都不需要配对样本，那么就需要使用人群频率数据库和相关的算法进行突变类型的判别。

获批的这三个Panel分别是如何判别的呢？

FoundationOne CDx：

前面介绍MRD产品FoundationOne Tracker时（基于大Panel的Tumor-informed MRD产品--FoundationOne Tracker研究）已经对其突变过滤方式及TMB的计算方式做过基本介绍：

在此更正一个错误：SGZ算法并不是逻辑回归模型，Foundation Medicine 2018年曾专门发过一篇SGZ算法的文章：

SGZ算法大体思路：

首先基于肿瘤组织与配对Normal样本测序深度所计算的log ratio和SNP位点的次等位基因频率构建整个基因组范围内的拷贝数图谱。

中间包含使用CBS的方法将基因组划分为拷贝数相等的片段（Segment，基于肿瘤倍性与测序质量差异，片段数范围从22到几百不等），并使用了两种不同的模型（Gibbs sampler fitted model和a grid-based model ），然后使用自动化启发式算法（automated heuristic）选择最优模型。

得到每个Segment的拷贝数后，还可使用下述公式预估样本的肿瘤占比和肿瘤倍性：

得到拷贝数/肿瘤占比/倍性后，再使用以下公式计算目标突变的预期Somatic/Germline突变频率：

然后使用二项式检验（Two-tailed Binomial Test）对比突变的预期频率与实际频率，判断该突变是Somatic or Germline，还可判断是否是亚克隆体细胞突变，阈值设置如下:

SGZ算法效果如何：

在三个不同数据集（30个含有配对样本的肠癌和肺癌样本；3个细胞系样本；2w+临床样本中17个体细胞热点突变和20个常见胚系位点）中对Germline和Somatic的判别都能达到95%以上的准确率。

文章中也提及了该方法的多个缺陷，比如算法受测序深度，肿瘤占比影响较大。

Foundation Medicine公开了如何使用拷贝数图谱进行后续计算的代码：

https://github.com/FoundationMedicineInc/SGZ

前面说到的逻辑回归模型也不是空穴来风，应是只针对FoundationOne Tracker第二步定制突变Panel专门开发的，从下面这篇2022年12月发表文章中找到的信息：

大体思路：

首先根据目标突变位点附近SNP位点的状态得到该位点的预期胚系突变频率，然后再使用逻辑回归模型根据实际突变频率与预期胚系突变频率的差异来计算目标位点的体细胞突变可能性水平。最后再联合人群频率数据库，突变注释内容等对突变的类型进行判断。

两者思路大体一致：都是首先预测目标位点的期望突变频率，然后对比实际突变频率与期望频率进行Somatic/Germline的判断。

关键的解决了，TMB的计算就很简单了：检测到的所有突变频率在5%以上同义或者非同义体细胞突变数目与CDS区域大小的比值。

与金标准WES的一致性：

FoundationOne CDx与K药的伴随诊断研究：在KEYNOTE-158临床实验两个队列中的结果，对K药的ORR Ratio大部分都在1以上，说明TMB ≥ 10患者的整体应答效果优于TMB < 10患者，但也有例外，比如Anal（肛门癌）。

根据此数据也可看出，也不能迷信TMB，TMB-H患者只是相对TMB-L患者对K药的应答率更高，具体应答率有多少呢？两个队列中都只有30%左右水平，只对不到1/3的TMB-H患者有效。

PGDx elio tissue complete：

此Panel的只使用了人群频率数据库（dbSNP，ExAC，gnomAD）来过滤Germline变异：

比起FoundationOne CDx简单了好几个level。。随随便便就能搞定。。

TMB的计算方式都相差不大：

与WES的相关性：相关系数0.903

世和1号：

审评报告中并没有详说如何分辨Somatic/Germline 突变。

只给出了TMB计算时的阈值：

与WES对比的数据：

与WES相关系数：

收集这么多样本同时做了大Panel和WES，也蛮不容易了。

题外话：

“伴随诊断”这四个字为什么如此重要？

看一下刚获批的TruSight Oncology Comprehensive给出的信息：

在老美，NCD 90.21规定针对实体恶性肿瘤的检测，若其具有CDx声明，符合条件的医保受益人可以在美国范围内获得保险覆盖。

另外相较于没有伴随诊断（CDx）声明的检测产品，具有CDx声明的检测在美国商业保险中的覆盖率增加了三分之一以上！