NBT |HLA无偏基因筛选鉴定个性化T细胞新抗原
- boke
- 2023-02-21
- 7:07 上午
利用T细胞的抗肿瘤活性的癌症免疫疗法已经在一批癌症患者中显示出卓越的临床效果。越来越多的证据表明，该疗法需要借助患者的癌症新抗原激发体内T细胞免疫反应[1]。因此，提升新生抗原响应T细胞的数量或提高其活性成为人们关心的热点问题。已知HLA-A、HLA-B、HLA-C等位基因共有16,000多个，因此，在预测潜在的免疫原表位的时候，需要考虑HLA分型。以往的抗原检测方法局限于单一的或少数几种HLA等位基因型[3-7]，因此不能直接识别个体全部的HLA单倍型中的T细胞新抗原。由于T细胞识别的新抗原具有个体差异[2]，做全面的个体化筛查极具挑战。
图1 新抗原筛选的常用方法
以往使用算法模型预测MHC-I结合表位，与HLA有较强亲和力的肽被认为更有可能诱导CD8+T细胞应答。抗原表位算法预测目前还存在许多困难：例如只能部分预测MHC-I型抗原，无法预测MHC-II型抗原；再比如其库容量不足，仅有部分MHC等位基因的亲和力数据。这一切都导致了通过算法预测肿瘤新抗原难以达到较高的准确性。此外，虽然CD4+T细胞在肿瘤控制和免疫治疗应答中发挥重要作用[8-11]，但以前的方法主要集中在识别CD8+T细胞识别的新抗原上。因此，需要开发新技术实现对CD4+和CD8+T细胞识别新抗原做全面筛查，能够对HLA全面筛选鉴定单个病人中T细胞识别新生抗原。
2023年1月2日，Nature Biotechnology最新发表题为”Identification of patient-specific CD4+ and CD8+ T cell neoantigens through HLA-unbiased genetic screens”的文章，作者建立了一套遗传学新生抗原筛选系统HANSolo（HLA-Agnostic Neoantigen Screening），用于个性化筛选CD4+和CD8+T细胞识别新抗原(图2)，该系统利用全外显子液相基因芯片（WES Panel）和RNA-Seq筛选患者的新抗原候选突变点位，随后构建相应的候选新抗原微基因库（Minigene），并在患者匹配的Bcl6/xL永生B细胞系中筛选。
作者首先评估了方法的可行性和敏感性，作者同时设计并通过序列合成构建了一个包含4,764个微型基因的抗原文库，基本涵盖人类各种高突变负荷的肿瘤的所有突变位点[12-14]。每个微型基因通过连接barcode序列实现定量检测。在优化条件并提高灵敏度之后，数据表明上述基因筛选方法能够从大型抗原库中有效筛选出MHC-I型T细胞新抗原。
图2 HANSolo新抗原筛选流程示意图
作者进一步验证HANSolo筛选CD4+ T细胞识别的MHC-II型新抗原的实际效果。作者通过WES panel全外显子测序测序和RNA测序鉴定了肿瘤患者蛋白质编码基因的非同义突变，得到了685个非同义突变位点并建立微型基因文库并在对应B细胞系中表达。利用同一病人肿瘤浸润淋巴细胞进行新生抗原反应实验，作者发现HANSolo可以筛选出有效的新抗原。
图3 使用HLA全面基因筛查个性化新抗原的工作流程。完成每个步骤所需的时间以周（w）或天（d）为单位。框中列出了针对500个肿瘤突变进行新抗原筛选所需的B细胞和T细胞数量
本文结果证实了构建个性化突变位点文库并针对CD4+和CD8+T细胞新抗原做无偏好筛选的可行性。与现有的方法相比，HANSolo方法在发现CD4+T细胞识别的新抗原方面具有更高的灵敏度，同时显著提高了筛查的通量。从转化的角度来看，该方法识别的新抗原可用于筛选TCR用于基因治疗，甚至用于患者特定的癌症疫苗。借助目前的NGS测序和DNA合成技术以及专门的筛选流程，HANSolo方法可以在10周内完成新抗原筛查，这个时间周期可以满足个性化免疫疗法的需要。
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