肝癌相关肿瘤抗原HLAA2限制性CTL表位的预测
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《第四军医大学学报》
2003年第6期
(第四军医大学基础部病理学教研室,陕西 西安 710033)
Prediction of HLAA2restricted CTL epitope derived from tumor antigens associated with hepatocellular carcinoma
DONG HaiLong, SUI YanFang
Department of Pathology, Faculty of Preclinical Medicine, Fourth Military Medical University, Xian 710033, China
【Abstract】 AIM: To predict the HLAA2restricted CTL epitopes of tumor antigens associated with hepatocellular carcinoma (HCC). METHODS: The CTL epitopes of tumro antigen associated with HCC (MAGE1, MAGE3, MAGE8, p53 and AFP) were predicted by HLAA*0201binding peptide SYFPEITHI prediction method combined with the polynomial method. RESULTS: Thirtyfive HLAA2restricted CTL epitope candidates (nonamers) derived from the tumor antigen associated with HCC were selected. CONCLUSION: The combination of SYFPEITHI prediction method and polynomial method can improve the prediction efficiency and accuracy. These nonamers, selected and identified by experiment, may be useful in the design of therapeutic peptides vaccine for HCC.
【Keywords】 antigens,neoplasms; carcinoma,hepatocellular; HLAA2 antigen;Tlymphocytes,cytotoxic;epitopes
【摘要】 目的: 预测肝癌肿瘤抗原的HLAA2限制性CTL表位. 方法: 选择与肝癌相关的肿瘤抗原MAGE1,MAGE3,MAGE8,p53及AFP为研究目标,采用SYFPEITHI基序法远程预测系统和量化基序多项式法结合的预测方法进行HLAA*0201限制性CTL表位预测. 结果: 共预测出与肝癌相关的肿瘤相关抗原的35个HLAA2限制性CTL表位. 结论:两种预测方法结果的一致性较好,所预测的35个肿瘤抗原HLAA2限制性CTL表位经实验筛选、鉴定后,可望用于新型肝癌治疗性多肽疫苗的设计研究,为临床肝癌特异性治疗奠定基础.
【关键词】 抗原,肿瘤;癌,肝细胞;HLAA2抗原;T淋巴细胞,细胞毒性;表位
0引言
目前,肿瘤免疫治疗已成为肿瘤治疗的一个重要方面,而肿瘤免疫治疗的核心是肿瘤抗原,应用细胞毒性T淋巴细胞(CTL)识别的肿瘤特异性抗原肽研制肿瘤抗原疫苗,已尝试于人类肿瘤免疫治疗[1,2].如何确定肿瘤抗原的CTL表位,从而研制特异性的肿瘤抗原疫苗,是目前肿瘤免疫治疗研究的难点.在我国,由于HLAA2阳性人群比例较高,且肝癌患者中这一比例更高[3],因而寻找HLAA2分子递呈的肿瘤抗原CTL表位在肝癌免疫治疗中最具应用价值.我们利用CTL表位预测的最新方法,对与肝癌关系最为密切的肿瘤抗原的HLAA2限制性CTL表位进行预测.
1材料和方法
1.1材料选取与肝癌相关的肿瘤抗原MAGE1(309aa),MAGE3(314aa),MAGE8(234aa),p53(393aa)及AFP(609aa),获得其氨基酸序列全长(在EMBL获得).
1.2方法 CTL表位初步预测利用Intenet网络进入SYFPEITHI主页(http://www.unituebingen.de/uni/kxi), 选择Epitopeprediction进入CTL表位预测界面.于 复选框选定CTL表位限制性MHC类型,目前在SYFPEITHI提供的可预测MHC类型共有26种,我们拟预测上述肿瘤抗原HLAA2限制性CTL表位,故选定HLAA*0201(即HLAA2); 于 复选框选择所需预测抗原肽长度.由于大部分能与MHCⅠ类分子结合的多肽都有严格的长度,一般为8~10个氨基酸残基组成,以9个氨基酸残基组成的9肽最为常见.我们只对可能产生的9个氨基酸残基组成的CTL表位进行预测,选定nonamers(9aa).将已获得的肿瘤抗原氨基酸全长输入待预测序列框,运行远程预测程序,获得初步预测结果.自每个抗原预测结果中选取分值最高的10条表位限制性多肽进行分析.将初步预测得到的HLAA2限制性CTL表位抗原肽序列与以往报道的CTL表位进行比对,筛选出已获证实之抗原肽.对所余抗原肽进行进一步分析,采用多项式方案对候选肽进行量化分析.多项式方案是指当某残基R出现在某肽的第I位时,在不考虑其他肽序列的情况下,该残基对于整个肽与MHCⅠ类分子的结合自由能提供了一常量Ri,用在第I位为残基R的大量多肽的IC50的负log10值的平均值来估计此常量.IC50被定义为待测肽将对照肽MHC复合物中50%的对照肽置换下来的浓度.20种氨基酸残基分别在1~9位的Ri值参见文献[4].给定某9肽,将其所有氨基酸残基对应的Ri 值相加,选择分值大于选定阈值的抗原肽为可能的侯选肽.我们选择阈值为-24.
2结果
2.1CTL表位预测通过采用SYFPEITHI方法对几种与肝癌关系密切的肿瘤抗原进行HLAA2限制性CTL表位预测,初步得到多条可能结合之9肽.根据预测分值排序,每个抗原选择预测分值最高的10条9肽作为侯选抗原肽.预测的肿瘤抗原限制性CTL表位基本符合HLAA2结合9肽主要锚点氨基酸残基序列,其预测结合分值均较高(Score>20).
22候选表位量化基序多项式方案分析 将初步预测获得表位限制性抗原肽与已报道抗原肽作比对,发现预测结果中已有6条抗原肽被文献报道证实为HLAA2限制性CTL表位抗原肽.分别为 MAGE1第278~286位(KVLEYVIKV)[5],MAGE3第112~120位(KVAELVHFL)及271~279位(FLWGPRALV)[6,7],p53第187~197位(GLAPPQHLIRV) 及322~330位( PLDGEYFTL)[8,9],AFP第158~166位(FMNKFIYEI)[10].除上述6条预测抗原肽已被证实为HLAA2限制性CTL表位外,其余HLAA2限制性CTL表位抗原肽尚未被研究证实.对剩余候选肽分别计算其多项式系数(运算结果列于Tab 1),发现有10条抗原表位多肽其多项式系数小于-24,分别为MAGE1(101~109,301~309,15~23),MAGE8(20~28),p53(129~137,193~201,322~330,256~264,113~121)及AFP(410~418).这其中p53第322~330位( PLDGEYFTL)为已证实抗原表位,其余均未有报道,将剩余9条筛除,共获35条候选抗原表位多肽.
3讨论
近年来一些肿瘤特异性抗原的发现,尤其是肿瘤抗原的特异性CTL 表位的鉴定[5-10],为肿瘤疫苗的发展提供了很好的基础.如果弄清瘤细胞所表达的特异性抗原及其表位,就有可能使用某种载体来制备一种通用的多肽疫苗,从而对肿瘤治疗产生深远的影响.据Renkvist等[11]统计,有120余条9~10肽组成的MHCⅠ类分子限制性抗原表位已被报道,分别由HLAA,B,C类分子递呈,有些已被制成多肽疫苗进入动物及临床实验[1,2].
表1人HLAA2结合肽表位预测(略)
Tab 1Human epitope prediction of HLAA2 binding peptides(略)
先通过CTL表位的预测使待选多肽范围缩小,再用相应实验来鉴定,往往可取得事半功倍的效果,越来越成为肿瘤抗原肽研究的重要方法,抗原表位远程预测是这一方法发展的重要成果[12].在我国,肝癌为高发恶性肿瘤,有关肝癌治疗的研究有较多报道,但都未取得明显进展.因此,探索肝癌免疫治疗具有重要意义.目前,有关肝癌肿瘤抗原特异性CTL表位的研究较少,因此研究肝癌相关抗原的HLAA2(尤其是HLAA*0201)限制性CTL表位,对于发展我国肝癌免疫治疗、研制有效多肽疫苗具有重要意义.研究证实,MAGE基因在肝癌组织中具有较高表达,其中MAGE1,MAGE3及MAGE8表达最高[13].同时,p53基因突变也是中国人群肝癌形成的一个重要因素,已有研究证实可在肝癌患者血清中检出p53基因抗原及抗体[14].AFP是肝癌细胞分泌性蛋白,也是肝癌的特异性蛋白,有关其可能的肝癌特异性免疫活性及HLAA2限制性CTL表位的研究也取得理想结果[10].我们选取上述与肝癌密切相关的肿瘤抗原,对其可能的HLAA*0201限制性CTL表位进行预测,筛选理想的侯选抗原肽.
目前,有关应用抗原表位预测法寻找发现新的特异性抗原表位日渐受到关注.Schirle等[9]利用合成预测肿瘤抗原肽与细胞共洗脱的方法,在胃肠肿瘤细胞系及组织中发现两个新的抗原表位,证实为特异性肿瘤抗原肽.Pascolo等[5]先合成预测抗原肽,再对其进行抗原表位重建继而诱导限制性CTL进行免疫活性实验的方法,发现MAGE1上新的抗原表位.我们利用SYFPEITHI远程预测与多项式方案结合的方法,对与肝癌关系密切的几种肿瘤基因编码抗原的HLAA2限制性CTL表位进行预测,获得35条侯选抗原表位多肽,为进一步研究其免疫活性奠定了基础.对于在初步预测方案中获得的50条九肽的对比分析发现,其中6条已被不同研究证实可诱导HLAA2限制的CTL杀伤活性,能够作为肿瘤特异性抗原表位诱导免疫反应,这一结果证实抗原表位预测方法可靠,与实验方法获得的结果具有平行性.对于预测筛选获得的抗原表位,将在未来进一步研究其HLAA2分子结合性及其在肝癌细胞中的抗原活性,进而研制肝癌多肽疫苗.
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编辑王睿
基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(39830420)
作者简介:董海龙(1974),男(汉族),陕西省宝鸡市人. 博士生(导师隋延仿). Tel.(029)3374541 Ext.211Email.donghl@fmmu.edu.cn, 百拇医药 (董海龙,隋延仿)