Przełom w rozpoznawaniu antygenów: Tracer-I wzmacnia cel immunologiczny

Przełom w rozpoznawaniu antygenów: Tracer-I wzmacnia cel immunologiczny

W badaniu wprowadzono Tracer-I, platformę białkową o szerokiej kompatybilności z HLA, torującą drogę zaawansowanej inżynierii odpowiedzi immunologicznej i celowaniu w konkretną chorobę.

W niedawno opublikowanym badaniu wbiotechnologia naturalna,Naukowcy opisują strukturę molekularną ukierunkowanego rozpoznawania reportera kompleksu antygen-MHC dla MHC I (Tracer-I), platformy białkowej, którą można wykorzystać do opracowania odpowiedzi immunologicznych.

Znaczenie prezentacji peptydu MHC I

Chore komórki z biegiem czasu gromadzą kilka nieprawidłowych białek, w tym antygeny lub neoantygeny związane z nowotworem, a także antygeny pochodzące od patogenów, które ostatecznie ulegają degradacji w proteosomach i lizosomach. Niektóre z tych fragmentów peptydów antygenowych, które mają od 8 do 12 długości, są reprezentowane na powierzchni komórki przez białka głównego układu zgodności tkankowej (MHC I) klasy I.

Prezentacja MHC 1 ma kluczowe znaczenie dla odpowiedzi immunologicznej, ponieważ umożliwia wrodzone zabijanie chorych komórek za pośrednictwem komórek odpornościowych i stymuluje odporność nabytą. Odporność adaptacyjna umożliwia limfocytom T rozpoznawanie antygenów i uleganie aktywacji, co powoduje zabijanie za pośrednictwem komórek i wytwarzanie przeciwciał.

Potencjał receptorów limfocytów T

Receptory komórek T (TCR) wiążą się z kompleksami peptyd-MHC (PMHC) poprzez kombinację sześciu elastycznych regionów uzupełniania komplementarności (CDR). Różnorodność wprowadzona przez mechanizm kombinatoryczny, a także różnice w kątach dokowania i orientacjach wiązania umożliwiają znaczną specyficzność rozpoznawania antygenu.

Naukowcy opracowują obecnie CDR TCR w celu wytworzenia cząsteczek wiążących MHC I o specyficzności wiązania przeciwko antygenom chorobowym. Z tymi badaniami wiąże się jednak kilka wyzwań.

W tym celu rozwój TCR z komórek o niskim powinowactwie do antygenu jest bardzo powolny. Co więcej, TCR są powiązane z wrodzoną polispecyficznością, która ułatwia nadzór immunologiczny dla wielu epitopów pochodzących od patogenów przy stosunkowo ograniczonym repertuarze TCR, ograniczając jednocześnie ich specyficzność jako środków terapeutycznych.

Geny HLA kodujące peptydy MHC I mają ponad 38 000 allotypów w populacjach i grupach genetycznych. TCR są ograniczone do celów PMHC tylko w kilku wersjach HLA, ograniczając ich użyteczność w różnych kontekstach genetycznych.

Co to jest Tracer-i?

Autorzy obecnego badania wykorzystali ograniczoną liczbę konformacji szkieletu antygenów MHC I do wygenerowania platformy kompatybilnej z różnymi allotypami HLA.

Większość czynników wiążących może wykorzystywać pojedynczą orientację dokowania do interakcji z MHC I, jeśli obejmuje ona całą długość antygenu. To rusztowanie wiążące PMHC I ma powierzchnię, którą można dostosować tak, aby specyficznie wiązała się z wieloma peptydami związanymi z chorobą, co może stanowić bardzo opłacalny i szybki system.

Rusztowanie Tracer-I wykorzystuje zmodyfikowaną formę ich poprzedniej platformy wiążącej PMHC II zorientowanej na peptydy Tracer-II, aby utworzyć odpowiednik MHC I. Tracer-II ma wklęsłą powierzchnię, która normalnie wiąże się prostopadle do rowka wiążącego peptyd na wydłużonych strukturach peptydowych MHC III.

Platformę tę zaadaptowano poprzez wprowadzenie ukierunkowanej mutacji obejmującej wyzwalaną konformację peptydu na MHC I w orientacji równoległej. Korzystając z modelowania komputerowego, zidentyfikowano sekwencję zgodną z powierzchnią MHC I. Następnie wprowadzono zmiany w sekwencji elementu wklęsłego, aby zoptymalizować tryb wiązania.

Specyfika wiązania

Do testowania platformy wykorzystano trzy różne cele PMHC-I, w tym peptydy pochodzące z raka płaskonabłonkowego przełyku, wirusa ostrego zespołu oddechowego 2 (SARS-COV-2) i allotypów B*08.

Wszystkie trzy cele były specyficznie związane przez znaczniki, skupione na peptydach spoiwa powierzchni wiążącej, co wskazuje na uogólnioną platformę generującą spoiwo, która specyficznie celuje w wiele alleli HLA.

Specyficzna zdolność wiązania rozbieżnych celów PMHC-I wskazuje, że platforma ta może wiązać cząsteczki z szerokiego zakresu celów i populacji dla wielu zastosowań. Pomimo pochodzenia bakteryjnego znaczniki nie wywołują u myszy silnych odpowiedzi immunologicznych ani cytotoksycznych.

To uproszczone podejście umożliwia szybkie i łatwe tworzenie ukierunkowanych na peptydy środków wiążących PMHC dla różnych antygenów. „”

Badanie skuteczności Tracer I

Platformę Tracer I włączono do fragmentu humanizowanego przeciwciała w formacie dwuswoistego czynnika angażującego komórki T (Bite). W testowanych komórkach nowotworowych od pacjentów zaobserwowano skuteczną aktywację limfocytów T w zabijaniu celu w stężeniu nanomolowym.

Mechanizm molekularny

Krystalografia rentgenowska wykazała, że ​​znacznik oddziałuje z tarczą PMHC I na całej jej długości poprzez komplementarność kształtu. Interfejs zawiera zestaw ośmiu reszt, które pozostają stałe w różnych HLA, eliminując potrzebę stosowania zmiennych trybów rozpoznawania PMHC -I poprzez niezmienny tryb wiązania.

Dalsze różnice pomiędzy zestawem ośmiu zwycięstw umożliwiły wiązanie z szerokim zakresem epitopów w wielu chorobach prezentowanych przez różne allotypy HLA. Ta rozdzielczość podstawienia punktowego pokazuje, że znaczniki można opracować dla różnych antygenów bez utraty specyficzności.

Następnie stworzono monomeryczną postać znacznika, która jest kompatybilna z komórkami T receptora antygenu chimerowego (CAR-T). Stwierdzono, że ta forma skutecznie wiąże samochody z dużym powinowactwem i indukuje zabijanie komórek nowotworowych w miejscu docelowym.

Wnioski

Nasze platformy charakteryzują się wysoką specyficznością zorientowaną na peptydy, szeroką kompatybilnością z różnymi antygenami i łatwością rozwoju, co znacznie zwiększa dostępność ukierunkowanych biomarkerów MHC.”

Dalszy rozwój Tracer-I może pomóc w opracowaniu ukierunkowanych antygenów. Konieczne są jednak dalsze badaniaNa żywo.

Źródła: