Genombrott i antigenigenkänning: Tracer-I förstärker immunmålet

Genombrott i antigenigenkänning: Tracer-I förstärker immunmålet

Studien introducerar Tracer-I, en proteinplattform med bred HLA-kompatibilitet, vilket banar väg för avancerad immunsvarsteknik och sjukdomsspecifik inriktning.

I en nyligen publicerad studie inaturlig bioteknik,Forskare beskriver den molekylära strukturen för den riktade igenkänningen av antigen-MHC-komplexreportern för MHC I (Tracer-I), en proteinplattform som kan användas för att konstruera immunsvar.

Betydelsen av MHC I-peptidpresentation

Sjuka celler ackumulerar flera avvikande proteiner över tiden, inklusive tumörassocierade antigener eller neoantigener samt patogenhärledda antigener, som slutligen bryts ned i proteosomer och lysosomer. Vissa av dessa antigena peptidfragment, som är mellan åtta och 12 längder, representeras på cellytan av major histocompatibility complex (MHC I) klass I-proteiner.

MHC 1-presentation är avgörande för immunsvaret eftersom det möjliggör medfödd immuncellsmedierad dödande av sjuka celler och stimulerar adaptiv immunitet. Adaptiv immunitet gör att T-celler kan känna igen antigener och genomgå aktivering, vilket utlöser cellförmedlad dödande och antikroppsproduktion.

Potentialen hos T-cellsreceptorer

T-cellsreceptorer (TCR) binder till peptid-MHC-komplex (PMHC) genom en kombination av sex flexibla komplementaritetskompletterande regioner (CDR). Mångfalden som introduceras av den kombinatoriska mekanismen såväl som variationer i dockningsvinklar och bindningsorientering möjliggör signifikant specificitet för antigenigenkänning.

Forskare utvecklar för närvarande TCR CDR för att producera MHC I-bindande molekyler med bindningsspecificitet mot sjukdomsantigener. Det finns dock flera utmaningar förknippade med dessa studier.

För detta ändamål är utvecklingen av TCR från celler som har låg affinitet för antigenet mycket långsam. Dessutom är TCR associerade med en inneboende polyspecificitet som underlättar immunövervakning för många patogenhärledda epitoper med en relativt begränsad TCR-repertoar samtidigt som deras specificitet som terapeutiska medel begränsas.

HLA-gener som kodar för MHC I-peptider har över 38 000 allotyper över populationer och genetiska grupper. TCR är begränsade till PMHC-mål i endast ett fåtal HLA-versioner, vilket begränsar deras användbarhet i olika genetiska sammanhang.

Vad är Tracer-i?

Författarna till den aktuella studien utnyttjade det begränsade antalet ryggradskonformationer på MHC I-antigener för att skapa en plattform som är kompatibel med en mängd olika HLA-allotyper.

En enda dockningsorientering kan användas av de flesta bindemedel för att interagera med MHC I om den täcker hela längden av antigenet. Denna PMHC I bindemedelsställning har en yta som kan skräddarsys för att specifikt binda till flera sjukdomsrelaterade peptider, vilket har potential att bli ett mycket kostnadseffektivt och snabbt system.

Tracer-I:s ställning använder en modifierad form av deras tidigare peptidorienterade PMHC II-bindningsplattform Tracer-II för att skapa en MHC I-motsvarighet. Tracer-II har en konkav ytfunktion som normalt binder vinkelrätt mot det peptidbindande spåret på förlängda peptidstrukturer hos MHC III.

Denna plattform anpassades genom att introducera en riktad mutation för att inkludera den utlösta peptidkonformationen på MHC I i en parallell orientering. Med hjälp av datormodellering identifierades en sekvens kompatibel med MHC I-ytan. Variationer introducerades sedan i sekvensen i den konkava egenskapen för att optimera bindningsmoden.

Bindningsspecificitet

För att testa plattformen användes tre olika PMHC-I-mål, inklusive peptider härledda från esofagus skivepitelcancer, allvarligt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 (SARS-COV-2) och B*08 allotyper.

Alla tre målen var specifikt bundna av spårämnen, de peptidfokuserade bindningsgränssnittsbindarna, vilket indikerar en generaliserad bindemedelsgenererande plattform som specifikt riktar sig mot flera HLA-alleler.

Den specifika bindningsförmågan hos divergerande PMHC-I-mål indikerar att denna plattform kan binda molekyler över ett brett spektrum av mål och populationer för flera tillämpningar. Trots deras bakteriella ursprung, provocerar spårämnen inte robusta immun- eller cytotoxiska svar hos möss.

Detta förenklade tillvägagångssätt möjliggör ett snabbt och enkelt skapande av peptidinriktade PMHC-bindare för en mängd olika antigener. ""

Undersöker effektiviteten av Tracer I

Tracer I-plattformen inkorporerades i ett humaniserat antikroppsfragment i ett bispecifikt T-cell-engagerformat (Bite). I de testade cancercellerna från patienter observerades effektiv T-cellsaktivering för att döda målet vid den nanomolära koncentrationen.

Molekylär mekanism

Röntgenkristallografi visade att spårämnet engagerar PMHC I-målet längs hela dess längd genom formkomplementaritet. Gränssnittet har en uppsättning av åtta rester som förblir konstanta över olika HLA, vilket eliminerar behovet av variabla PMHC-I-igenkänningslägen genom det invarianta bindningsläget.

Ytterligare variation mellan uppsättningen med åtta vinster möjliggjorde bindning till ett brett spektrum av epitoper över flera sjukdomar som presenteras av olika HLA-allotyper. Denna punktsubstitutionsupplösning visar att spårämnen kan utvecklas för olika antigener utan att förlora specificitet.

En monomer form av spårämnet skapades sedan för att vara kompatibel med chimärantigenreceptor-T-celler (CAR-T). Denna form visade sig effektivt binda bilar med hög affinitet och inducera cancercellsdöd vid målet.

Slutsatser

Våra plattformar har hög peptidorienterad specificitet, bred kompatibilitet med en mängd olika antigener och enkel utveckling, vilket avsevärt utökar tillgängligheten för riktade MHC-biomarkörer.”

Ytterligare utveckling av Tracer-I kan hjälpa till att utveckla riktade antigener. Det behövs dock ytterligare forskningIn vivo.

Källor: