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编号:10258412
肿瘤抗原MAGE-3 HLA-A2限制性CTL表位的预测
http://www.100md.com 《免疫学杂志》2000年第3期
     作者:贾正才 吴玉章*7{)1e?, 百拇医药

    单位:贾正才(第三军医大学全军免疫学研究所,重庆 400038);吴玉章(第三军医大学全军免疫学研究所,重庆 400038)*7{)1e?, 百拇医药

    关键词:肿瘤抗原;MAGE-3;表位;预测*7{)1e?, 百拇医药

    免疫学杂志000317*7{)1e?, 百拇医药

    [摘 要]目的 预测肿瘤抗原MAGE-3的HLA-A2限制性CTL表位。方法 以肿瘤特异性抗原MAGE-3为研究目标,采用基序方案和二级锚点相结合的CTL表位预测方法。结果 预测出了MAGE-3的6个HLA-A2限制性CTL表位。结论 所预测出的6个HLA-A2限制性CTL表位经后续实验筛选、鉴定后,可用于基于MAGE-3的肿瘤治疗性多肽疫苗的设计研究。*7{)1e?, 百拇医药

    [中图分类号]R730.3 [文献标识码]A*7{)1e?, 百拇医药

    [文章编号]1000-8861(2000)03-0221-03*7{)1e?, 百拇医药

    Prediction of CTL-epitopes of tumor antigen MAGE-3 restricted by HLA-A2 molecules*7{)1e?, 百拇医药

    JIA Zheng-cai,WU Yu-zhang*7{)1e?, 百拇医药

    (Institute of Immunology,the Third Military Medical University,Chongqing 400038,China)*7{)1e?, 百拇医药

    [Abstract]Objective To predict the HLA-A2-restricted CTL epitopes of tumor antigen MAGE-3.Methods The present study has been carried out using the peptide motif prediction method combinding with the role of secondary anchor residues in peptides binding to HLA-A2.1 molecules.Results We found 6 CTL epitope candidates derived from the antigen MAGE-3.Conclusion After identification,they can be used in the designs and studies of tumortherapeutic peptide vaccine.

    [Key words]tumor antigen;MAGE-3;epitope;prediction.ky, 百拇医药

    肿瘤治疗性多肽疫苗发展的前提基础是肿瘤抗原的发现及其细胞毒性T淋巴细胞(CTL)表位的鉴定。自1989年BOON等首次发现肿瘤特异性抗原以来,已有几十种肿瘤抗原相继被发现、鉴定,并已有许多CTL表位被鉴定。肿瘤抗原MAGE-3为肿瘤特异性抗原,不仅大量表达于黑色素瘤,还不同程度地表达于多种组织类型的其它肿瘤,属肿瘤共同抗原。已有多个MAGE-3的CTL表位被鉴定,它们可分别由HLA-A1、HLA-A2、HLA-B44、HLA-A24等分子呈递[1,2]。分别用它们体外刺激来自健康人或肿瘤病人的外周血单个核细胞(PBMC)或外周血淋巴细胞(PBL)均可有效诱导产生特异性的、具杀瘤作用的CTL。体内试验也已证实:单用表位多肽可使肿瘤病人的肿瘤有所消退,并延长肿瘤病人的生存期。尽管用已发现的一个MAGE-3 HLA-A2限制性表位在体外可诱导健康人或黑色素瘤病人的PBMC或PBL产生具杀瘤活性的特异性CTL,但体内试验效果却不尽如人意,主要是由于在体肿瘤细胞呈递的此种肽-HLA复合物的量太少造成的[3]。由于HLA-A2阳性人群的比例最高,因而由HLA-A2分子呈递的肿瘤抗原CTL表位在肿瘤免疫治疗中最具应用价值。而在我国,HLA-A2阳性人群达到了50%以上。预测并鉴定新的MAGE-3 HLA-A2限制性CTL表位对发展更有效的肿瘤治疗性多肽疫苗具有重要的意义。本研究将CTL表位预测的基序方案与二级锚点相结合,预测了MAGE-3的6个HLA-A2限制性表位。.ky, 百拇医药

    1 材料和方法.ky, 百拇医药

    1.1 肿瘤抗原 肿瘤抗原选用肿瘤特异性抗原MAGE-3。此抗原由MAGE-3基因的第3个外显子编码,为一分子量为48 kDa的胞浆蛋白,由314个氨基酸残基组成[4]。其CTL表位可被不同的HLA分子呈递到细胞表面。.ky, 百拇医药

    1.2 CTL表位预测的基序方案 多肽能与MHC Ⅰ类分子结合是其被MHC Ⅰ类分子呈递的前提条件。大部分能与MHC Ⅰ类分子结合的多肽都有严格的长度,由9±1个氨基酸残基组成。本研究拟预测由9个氨基酸残基组成的CTL表位。不同的MHC Ⅰ类分子对所结合的肽的组成有不同的要求。但其中起主要作用进而对肽链与MHC Ⅰ类分子的结合有重要影响的是肽链的两个主要锚点残基,它们在多肽与MHC Ⅰ类分子的高亲和力结合中是必需的。对于HLA-A2,九肽的两个锚点分别位于肽链的第2位氨基酸残基和羧基末端(第9位氨基酸残基);且第2位氨基酸残基应是亮氨酸(L)或蛋氨酸(M),第9位氨基酸残基应是缬氨酸(V)、异亮氨酸(I)或L[5]。符合这些条件的多肽与HLA-A2的亲和力较高,为HLA-A2限制性CTL表位的可能性较大。

    1.3 二级锚点残基的作用 尽管多肽的两个主要锚点残基在多肽与MHC Ⅰ类分子的高亲和力结合中是必需的,但却不是充分的。除两个主要锚点外,多肽链的其它氨基酸残基对多肽与HLA-A2分子的高或中等亲和力结合也有不可忽视的影响。在九肽其它位置上,不同的氨基酸残基对多肽与HLA-A2分子的结合有着不同的影响,有的氨基酸残基有利于结合,而有的则不利于结合[6](见图1)。理想的与HLA-A2结合的CTL表位(即有高的或中等的亲和力)应不包含不利于结合的氨基酸残基,或有利于结合的残基多于不利于结合的残基。x#7.:(, http://www.100md.com

    图1 九肽中与结合或不结合有关的氨基酸残基x#7.:(, http://www.100md.com

    Fig1 Residues associated with good binding or no binding to HLA-A2 molecules in 9-mer peptidesx#7.:(, http://www.100md.com

    2 结果x#7.:(, http://www.100md.com

    2.1 基序方案预测结果 根据基序方案,扫描肿瘤抗原MAGE-3的氨基酸序列,预测出9个候选表位九肽,分别是:GLEARGEAL(15-23)、ALSRKVAEL(108-116)、HLYIFATCL(174-182)、CLGLSYDGL(181-189)、IMPKAGLLI(195-203)、GLLIIVLAI(200-208)、LLIIVLAII(201-209)、ILGDPKKLL(238-246)和FLWGPRALV(271-279)。x#7.:(, http://www.100md.com

    2.2 基序方案与二级锚点相结合预测结果 以上述9个候选表位为目标,结合其它位置上不同氨基酸残基对肽与HLA-A2分子结合亲和力的影响,筛选出6个九肽,分别是:ALSRKVAEL(108-116)、HLYIFATCL(174-182)、IMPKAGLLI(195-203)、GLLIIVLAI(200-208)、LLIIVLAII(201-209)和FLWGPRALV(271-279)。x#7.:(, http://www.100md.com

    3 讨论x#7.:(, http://www.100md.com

    随着肿瘤抗原特别是肿瘤特异性抗原的发现及诸多CTL表位的鉴定,肿瘤特异性多肽免疫治疗已成为可能,并得以迅速发展,有一些多肽疫苗已进入临床Ⅱ期。但仍不足为用,还需进一步鉴定更多的CTL表位,特别是能被阳性人群比例高的HLA Ⅰ类分子呈递的表位,如HLA-A2限制性表位,为更理想的多肽疫苗的设计、研究打下基础。目前,特异性CTL表位的鉴定主要有3种方法:一种是用酸洗脱法,从肿瘤细胞上洗脱下与MHC结合的多肽,然后检测其是否能诱导特异性杀瘤CTL,筛选CTL表位;一种是扫描肿瘤抗原氨基酸序列,通过逐一合成重叠肽,检测其有无诱导CTL的能力;第三种方法即是表位预测法。前两种方法虽然不易漏检,但第一种方法比较繁琐,而第二种方法不但费时、费力,而且耗资较大。表位预测法不但省时、省力,而且较经济。

    通过对已鉴定CTL表位序列的分析,1991年FALK等[5]总结发现,大部分与HLA-A2有较高亲和力的九肽的第二位氨基酸残基为L或M,第九位氨基酸残基为V、I或L,基于此,建立了HLA-A2限制性CTL表位的基序预测方案,这种方案的准确率为30%左右。如用其它氨基酸替代这两个位置上的上述氨基酸,则与HLA-A2的亲和力将大大降低[6]。研究发现在HLA-A2的肽结合槽中有6个口袋A、B、C、D、E和F,分别与多肽不同位置上的氨基酸残基结合;其中B与九肽的第二个氨基酸结合,而F与九肽的C端结合[7]。这两个口袋对肽相应位置上的氨基酸种类有严格的要求,只有符合上述条件并且第二位和第九位氨基酸间的距离必须在一定的范围之内的肽能与之较好地结合。SETTE等[6]证实,多肽其它位置上的氨基酸残基对肽与HLA-A2分子间的结合也有重要的影响。分析以往鉴定的HLA-A2限制性CTL表位发现,绝大部分CTL表位与HLA-A2分子间都有中等或以上的亲和力,并确定了各位置上有利于和不利于结合的氨基酸残基,使得HLA-A2限制性表位的预测准确率达到了70%以上,为目前CTL表位预测方法中准确率最高的方法之一。?mto, 百拇医药

    本研究采用基序方案与二级锚点相结合的方法,预测出了6个候选表位多肽。在这个6个肽中,除FLWGPRALV(271-279)外,在相应位置上都没有不利于肽与HLA-A2分子结合的氨基酸残基,为理想的候选表位;FLWGPRALV(271-279)的第六位氨基酸位置上虽有不利于结合的精氨酸(R),但其它位置上有3个有利于结合的氨基酸残基,因而仍是理想的候选表位。已有实验证实:FLWGPRALV(271-279)为HLA-A2限制性表位,在体外可有效诱导CTL产生,特异性杀伤肿瘤细胞。其它候选表位多肽有待进一步的实验筛选、鉴定。?mto, 百拇医药

    [基金项目]国家自然科学基金青年基金资助项目(39900134)?mto, 百拇医药

    [作者简介]贾正才(1972-),男,四川彭州市人,助理实验师,硕士生,主要从事蛋白质的免疫识别恶性肿瘤的治疗性多肽疫苗研究。?mto, 百拇医药

    [参考文献]?mto, 百拇医药

    [1]HERMAN J,VAN DER BRUGGEN P,LUESCHER IF,et al.A peptide encoded by the human MAGE3 gene and presented by HLA-B44 induces cytolytic T lymphocytes that recognize tumor cells expressing MAGE-3[J].Immunogenetics,1996,43:377~383.

    [2]OISO M,EURA M,KATSURA F,et al.A newly identified MAGE-3-derived epitope recognized by HLA-A24-restricted cytotoxic T lymphocytes[J].Int J Cancer ,1999,81:387~394.np!+^fx, 百拇医药

    [3]VALMORI D,LIENARD D,WAANDERS G,et al.Analysis of MAGE-3-specific cytolytic T lymphocytes in human leukocyte antigen-A2 melanoma patients[J].Cancer Res,1997,57:735~741.np!+^fx, 百拇医药

    [4]GAUGLER B,VAN DEN EYNDE B,VAN DER BRUGGEN P,et al.Human gene MAGE-3 codes for an antigen recognized on a melanoma by autologous cytolytic T lymphocytes[J].J Exp Med,1994,179:921~930.np!+^fx, 百拇医药

    [5]FALK K,POTZSCHKE O,STEFANIVIC S,et al.Allete-specific motifs revealed by sequencing of self-peptides eluted from MHC molecules[J].Nature,1991,351:290~296.np!+^fx, 百拇医药

    [6]RUPPERT J,SIDNEY J,CELIS E,et al.Prominent role of secondary anchor residues in peptide binding to HLA-A2.1 molecules[J].Cell,1993,74:929~937.np!+^fx, 百拇医药

    [7]SAPER MA,BJORKMAN PJ,WILLEY DC,Refined structure of the human histocompatibility antigen HLA-A2 at 26 A.resolution[J].J Mol Biol,1991,219:277~319.np!+^fx, 百拇医药

    [收稿日期]2000-03-08(贾正才 吴玉章)