Durchbruch bei der Antigenerkennung: Tracer-I verstärkt das Immunziel

Die Studie führt Tracer-I ein, eine Proteinplattform mit breiter HLA-Kompatibilität und ebnet den Weg für fortschrittliche Immunantwort-Engineering und krankheitsspezifische Targeting.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Naturbiotechnologie, Forscher beschreiben die molekulare Struktur der gezielten Erkennung des Antigen-MHC-Komplexreporters für MHC I (Tracer-I), einer Proteinplattform, mit der Immunantworten konstruiert werden können.

Bedeutung der MHC I-Peptid-Präsentation

In erkrankten Zellen akkumuliert sich im Laufe der Zeit mehrere aberrante Proteine, einschließlich tumorassoziierter Antigene oder Neoantigene sowie von Pathogen abgeleitete Antigene, die letztendlich in Proteosomen und Lysosomen abgebaut werden. Einige dieser antigenen Peptidfragmente, die zwischen acht und 12 Längen sind, werden auf der Zelloberfläche durch Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC I) Proteine ​​der Klasse I dargestellt.

Die MHC 1-Präsentation ist für die Immunantwort von entscheidender Bedeutung, da sie eine angeborene immunzellvermittelte Abtötung von erkrankten Zellen ermöglicht und die adaptive Immunität stimuliert. Die adaptive Immunität ermöglicht es T-Zellen, Antigene zu erkennen und Aktivierung zu unterziehen, wodurch die zellvermittelte Abtötung und die Antikörperproduktion ausgelöst wird.

Das Potenzial von T-Zell-Rezeptoren

T-Zell-Rezeptoren (TCRs) binden an Peptid-MHC-Komplexe (PMHC) durch eine Kombination aus sechs flexiblen Komplementaritätsabschlussregionen (CDR). Die durch den kombinatorischen Mechanismus sowie Variationen der Dockingwinkel und Bindungsorientierungen eingeführte Vielfalt ermöglicht eine signifikante Spezifität der Antigenerkennung.

Derzeit entwickeln Wissenschaftler TCR CDRs, um MHC I -Bindungsmoleküle mit Bindungsspezifität gegen Krankheitsantigene zu produzieren. Mit diesen Studien sind jedoch mehrere Herausforderungen verbunden.

Zu diesem Zweck ist die Entwicklung von TCRs aus Zellen, die eine geringe Affinität zum Antigen besitzen, sehr langsam. Darüber hinaus sind TCRs mit einer inhärenten Polyspezifität verbunden, die die Immunüberwachung für viele von Pathogen abgeleitete Epitope mit einem relativ eingeschränkten TCR-Repertoire erleichtert und gleichzeitig ihre Spezifität als therapeutische Wirkstoffe einschränkt.

Die HLA -Gene, die MHC I -Peptide codieren, haben über 38.000 Allotypen hinsichtlich Populationen und genetischer Gruppen. TCRs sind auf PMHC -Ziele in nur wenigen HLA -Versionen beschränkt, wodurch deren Nützlichkeit in unterschiedlichen genetischen Kontexten eingeschränkt wird.

Was ist Tracer-i?

Die Autoren der aktuellen Studie nutzten die begrenzte Anzahl von Rückgratkonformationen auf MHC I -Antigenen, um eine Plattform zu erzeugen, die mit einer Vielzahl von HLA -Allotypen kompatibel ist.

Eine einzelne Docking -Orientierung kann von den meisten Bindemitteln verwendet werden, um mit MHC I zu interagieren, wenn sie die volle Länge des Antigens bedeckt. Dieses PMHC I-Bindemittel-Gerüst hat eine Oberfläche, die so angepasst werden kann, dass sie spezifisch an mehrere krankheitsbezogene Peptide binden, was das Potenzial hat, ein sehr kostengünstiges und schnelles System zu sein.

Das Gerüst von Tracer-I verwendet eine modifizierte Form ihrer früheren peptidorientierten PMHC II-Bindungsplattform Tracer-II, um ein MHC I-Gegenstück zu erstellen. Tracer-II hat ein konkaves Oberflächenmerkmal, das normalerweise senkrecht an die Peptidbindungsrille an erweiterten Peptidstrukturen von MHC III bindet.

Diese Plattform wurde angepasst, indem eine gerichtete Mutation eingeführt wurde, um die ausgelöste Peptidkonformation auf MHC I in paralleler Ausrichtung einzubeziehen. Unter Verwendung der Computermodellierung wurde eine mit der MHC I -Oberfläche kompatibele Sequenz identifiziert. Danach wurden in der Sequenz im konkaven Merkmal Variationen eingeführt, um den Bindungsmodus zu optimieren.

Bindungsspezifität

Um die Plattform zu testen, wurden drei verschiedene PMHC-I-Ziele, einschließlich Peptiden, die aus dem Plattenepithelkarzinom der Speiseröhre, und dem schweren akuten Atemsyndrom Coronavirus 2 (SARS-COV-2) abgeleitet wurden und B*08 Allotypen.

Alle drei Ziele wurden spezifisch durch Tracer gebunden, den peptid-fokussierten Bindungsgrenzfläche Bindemittel, was auf eine verallgemeinerte bindemittelerzeugende Plattform hinweist, die spezifisch auf mehrere HLA-Allele abzielt.

Die spezifische Bindungsfähigkeit von divergierenden PMHC -I -Zielen zeigt an, dass diese Plattform Moleküle über einen weiten Bereich von Zielen und Populationen für mehrere Anwendungen hinweg binden kann. Trotz ihres bakteriellen Ursprungs provozieren Tracer bei Mäusen keine robusten immunen oder zytotoxischen Reaktionen.

Dieser vereinfachte Ansatz ermöglicht die schnelle und einfache Schaffung von peptidorientierten PMHC-Bindemitteln für eine Vielzahl von Antigenen. ““

Untersuchung der Wirksamkeit von Tracer I.

Die Tracer I-Plattform wurde in ein humanisiertes Antikörperfragment in einem bispezifischen T-Zell-Engager-Format (Bite) einbezogen. Bei der getesteten Krebszellen von Patienten wurde eine wirksame T-Zell-Aktivierung bei der Abtötung des Targets bei der nanomolaren Konzentration beobachtet.

Molekularmechanismus

Die Röntgenkristallographie zeigte, dass Tracer das PMHC I-Ziel entlang seiner gesamten Länge durch Formkomplementarität einsetzt. Die Schnittstelle besitzt einen Satz von acht Resten, die über verschiedene HLAs konstant bleiben, wodurch die Notwendigkeit variabler PMHC -I -Erkennungsmodi durch den invarianten Bindungsmodus beseitigt wird.

Eine weitere Variation zwischen dem achtsiegartigen Satz ermöglichte die Bindung an einen weiten Bereich von Epitopen über mehrere Krankheiten hinweg, die durch unterschiedliche HLA-Allotypen präsentiert wurden. Diese Punkt-Substitution-Auflösung zeigt, dass Tracer für unterschiedliche Antigene entwickelt werden können, ohne die Spezifität zu verlieren.

Eine monomere Form des Tracers wurde anschließend so erzeugt, dass sie mit T-Zellen (CAR-T) mit Chimera-Antigenrezeptor kompatibel waren. Es wurde festgestellt, dass diese Form Autos effektiv in hoher Affinität binden und die Abtötung von Krebszellen beim Ziel induziert.

Schlussfolgerungen

Unsere Plattformen haben eine hohe peptidorientierte Spezifität, eine breite Kompatibilität mit einer Vielzahl von Antigenen und eine einfachere Entwicklung, die die Zugänglichkeit zielgerichteter MHC-Biomarker erheblich erweitert.”

Die Weiterentwicklung von Tracer-I könnte dazu beitragen, zielgerichtete Antigene zu entwickeln. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich In vivo.

Quellen: