Doorbraak in antigeenherkenning: Tracer-I versterkt het immuundoelwit

Doorbraak in antigeenherkenning: Tracer-I versterkt het immuundoelwit

De studie introduceert Tracer-I, een eiwitplatform met brede HLA-compatibiliteit, dat de weg vrijmaakt voor geavanceerde immuunresponstechniek en ziektespecifieke targeting.

Uit een onlangs gepubliceerd onderzoek innatuurlijke biotechnologie,Onderzoekers beschrijven de moleculaire structuur van de gerichte herkenning van de antigeen-MHC-complexreporter voor MHC I (Tracer-I), een eiwitplatform dat kan worden gebruikt om immuunreacties te ontwikkelen.

Betekenis van de presentatie van MHC I-peptiden

Zieke cellen accumuleren in de loop van de tijd verschillende afwijkende eiwitten, waaronder tumor-geassocieerde antigenen of neo-antigenen, evenals van pathogeen afgeleide antigenen, die uiteindelijk worden afgebroken in proteosomen en lysosomen. Sommige van deze antigene peptidefragmenten, die tussen de acht en twaalf lengtes hebben, worden op het celoppervlak weergegeven door klasse I-eiwitten van het Major Histocompatibility Complex (MHC I).

De presentatie van MHC 1 is cruciaal voor de immuunrespons, omdat het aangeboren immuuncel-gemedieerde doden van zieke cellen mogelijk maakt en adaptieve immuniteit stimuleert. Dankzij adaptieve immuniteit kunnen T-cellen antigenen herkennen en activatie ondergaan, wat celgemedieerde moord en antilichaamproductie teweegbrengt.

Het potentieel van T-celreceptoren

T-celreceptoren (TCR's) binden aan peptide-MHC-complexen (PMHC) via een combinatie van zes flexibele complementariteitsvoltooiingsgebieden (CDR). De diversiteit die door het combinatorische mechanisme wordt geïntroduceerd, evenals variaties in koppelingshoeken en bindingsoriëntaties, maken een significante specificiteit van antigeenherkenning mogelijk.

Wetenschappers ontwikkelen momenteel TCR CDR's om MHC I-bindende moleculen te produceren met bindingsspecificiteit tegen ziekteantigenen. Er zijn echter verschillende uitdagingen verbonden aan deze onderzoeken.

Voor dit doel is de ontwikkeling van TCR's uit cellen die een lage affiniteit voor het antigeen hebben erg langzaam. Bovendien zijn TCR's geassocieerd met een inherente polyspecificiteit die immuunsurveillance vergemakkelijkt voor veel van pathogenen afgeleide epitopen met een relatief beperkt TCR-repertoire, terwijl hun specificiteit als therapeutische middelen wordt beperkt.

De HLA-genen die coderen voor MHC I-peptiden hebben meer dan 38.000 allotypes in populaties en genetische groepen. TCR's zijn in slechts enkele HLA-versies beperkt tot PMHC-doelen, waardoor hun bruikbaarheid in verschillende genetische contexten wordt beperkt.

Wat is Tracer-i?

De auteurs van de huidige studie maakten gebruik van het beperkte aantal backbone-conformaties op MHC I-antigenen om een ​​platform te genereren dat compatibel is met een verscheidenheid aan HLA-allotypes.

Een enkele koppelingsoriëntatie kan door de meeste bindmiddelen worden gebruikt om een ​​interactie aan te gaan met MHC I als deze de volledige lengte van het antigeen bedekt. Dit PMHC I-bindmiddelscaffold heeft een oppervlak dat kan worden aangepast om specifiek te binden aan meerdere ziektegerelateerde peptiden, wat het potentieel heeft om een ​​zeer kosteneffectief en snel systeem te zijn.

Het scaffold van Tracer-I gebruikt een aangepaste vorm van hun eerdere peptide-georiënteerde PMHC II-bindingsplatform Tracer-II om een ​​MHC I-tegenhanger te creëren. Tracer-II heeft een concaaf oppervlaktekenmerk dat normaal loodrecht bindt aan de peptidebindingsgroef op verlengde peptidestructuren van MHC III.

Dit platform werd aangepast door het introduceren van een gerichte mutatie om de getriggerde peptideconformatie op MHC I in een parallelle oriëntatie op te nemen. Met behulp van computermodellen werd een sequentie geïdentificeerd die compatibel was met het MHC I-oppervlak. Vervolgens werden variaties in de volgorde in het concave kenmerk geïntroduceerd om de bindingsmodus te optimaliseren.

Bindende specificiteit

Om het platform te testen werden drie verschillende PMHC-I-doelen gebruikt, waaronder peptiden afgeleid van slokdarmplaveiselcelcarcinoom, ernstig acuut respiratoir syndroom coronavirus 2 (SARS-COV-2) en B*08-allotypes.

Alle drie de doelwitten werden specifiek gebonden door tracers, de op peptiden gerichte bindingsinterfacebinders, wat wijst op een gegeneraliseerd platform voor het genereren van bindmiddelen dat zich specifiek richt op meerdere HLA-allelen.

Het specifieke bindingsvermogen van uiteenlopende PMHC-I-doelen geeft aan dat dit platform moleculen over een breed scala aan doelen en populaties voor meerdere toepassingen kan binden. Ondanks hun bacteriële oorsprong veroorzaken tracers geen robuuste immuun- of cytotoxische reacties bij muizen.

Deze vereenvoudigde aanpak maakt de snelle en gemakkelijke creatie van op peptiden gerichte PMHC-bindmiddelen voor een verscheidenheid aan antigenen mogelijk. “”

Onderzoek naar de effectiviteit van Tracer I

Het Tracer I-platform werd opgenomen in een gehumaniseerd antilichaamfragment in een bispecifiek T-cel-engagerformaat (Bite). In de geteste kankercellen van patiënten werd effectieve T-celactivatie waargenomen bij het doden van het doelwit bij de nanomolaire concentratie.

Moleculair mechanisme

Röntgenkristallografie toonde aan dat de tracer het PMHC I-doel over de gehele lengte aangrijpt door vormcomplementariteit. De interface heeft een set van acht residuen die constant blijven over verschillende HLA's, waardoor de noodzaak voor variabele PMHC-I-herkenningsmodi via de invariante bindingsmodus wordt geëlimineerd.

Verdere variatie tussen de set van acht overwinningen maakte binding mogelijk aan een breed scala aan epitopen bij meerdere ziekten gepresenteerd door verschillende HLA-allotypes. Deze puntsubstitutieresolutie laat zien dat tracers voor verschillende antigenen kunnen worden ontwikkeld zonder de specificiteit te verliezen.

Vervolgens werd een monomere vorm van de tracer gemaakt om compatibel te zijn met chimere antigeenreceptor-T-cellen (CAR-T). Deze vorm bleek auto's effectief met hoge affiniteit te binden en het doden van kankercellen bij het doelwit te veroorzaken.

Conclusies

Onze platforms hebben een hoge peptide-georiënteerde specificiteit, brede compatibiliteit met een verscheidenheid aan antigenen en ontwikkelingsgemak, waardoor de toegankelijkheid van gerichte MHC-biomarkers aanzienlijk wordt vergroot.”

Verdere ontwikkeling van Tracer-I zou kunnen helpen bij het ontwikkelen van gerichte antigenen. Er is echter verder onderzoek nodigIn vivo.

Bronnen: