Αφηρημένο

Λόγω προόδους στην τεχνολογία αλληλουχίας, σωματικώς μεταλλαγμένα καρκίνο αντιγόνα, ή νεοπλασματικά αντιγόνα, είναι πλέον άμεσα αναγνωρίσιμα και έχουν γίνει συναρπαστικό στόχοι για την ανοσοθεραπεία. Ειδικότερα, τα εμβόλια νεοαντιγόνο στοχευμένες έχουν δείξει υπόσχεση σε διάφορες προ-κλινικές και κλινικές μελέτες. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, οι μελέτες του εμβολίου νεοαντιγόνο στοχευμένες περιελάμβαναν όγκους με εξαιρετικά υψηλή επιβάρυνση μετάλλαξη. Παραμένει ασαφές αν τα εμβόλια νεοαντιγόνο στόχευση θα είναι ευρέως εφαρμόσιμη σε καρκίνους με το ενδιάμεσο των χαμηλών βαρών μετάλλαξης, όπως ο καρκίνος των ωοθηκών. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, αξιολογήσαμε εάν ένα παράγωγο του μοντέλου όγκου ID8 ποντικού ωοθηκών θα μπορούσε να στοχευθεί με εμβόλια νεοαντιγόνο. Πραγματοποιήσαμε ολόκληρη exome και μεταγραφικό αλληλουχίας σε κύτταρα ID8-G7. Εντοπίσαμε 92 σωματικές μεταλλάξεις, 39 εκ των οποίων είχαν μεταγραφεί, νοηματικές μεταλλάξεις. Για το 17 κορυφαία προβλεπόμενη MHC τάξης Ι μεταλλάξεις δέσμευσης, μπορούμε ανοσοποιημένους ποντικούς υποδορίως με συνθετικών εμβολίων πεπτίδιο μήκους που κωδικοποιεί το σχετικό μετάλλαξη. Επτά από 17 εμβολίων που προκαλείται ισχυρή μετάλλαξη ειδικές αποκρίσεις CD4 και /ή CD8 Τ κυττάρων. Ωστόσο, κανένα από τα εμβόλια παρέτεινε την επιβίωση των ποντικών που φέρουν όγκους είτε στην προφυλακτική ή θεραπευτική ρύθμιση. Επιπλέον, κανένα από τα νεοαντιγόνο ειδικών Τ κυτταρικών σειρών που αναγνωρίζονται καρκινικά κύτταρα ID8-G7

in vitro

, υποδεικνύοντας ότι οι αντίστοιχες μεταλλάξεις δεν οδηγούν σε

καλόπιστους

MHC-παρουσιάζονται επιτόπια. Επιπλέον, βιοπληροφορική ανάλυση των δεδομένων του καρκίνου Γονιδιώματος Atlas αποκάλυψε ότι μόνο το 12% (26/220) των HGSC περιπτώσεις είχαν ≥90% πιθανότητα να φέρουν τουλάχιστον ένα αυθεντικό, φυσικά, επεξεργασία και παρουσιάζονται νεοαντιγόνο έναντι 51% (80/158) των καρκίνων του πνεύμονα. Τα ευρήματά μας δείχνουν τα όρια της εφαρμογής νεοαντιγόνο στοχευμένες εμβόλια για τους τύπους όγκου με ενδιάμεση /χαμηλά βάρη μετάλλαξη

Παράθεση:. Martin SD, Καφέ SD, Wick DA, Nielsen JS, Kroeger DR, Twumasi-Boateng K, et al. (2016) Χαμηλή Μετάλλαξη Βάρος στον καρκίνο των ωοθηκών μπορεί να περιορίσει τη χρησιμότητα των νεοαντιγόνο-Στοχευμένες εμβόλια. PLoS ONE 11 (5): e0155189. doi: 10.1371 /journal.pone.0155189

Επιμέλεια: Ali Α Ashkar, Πανεπιστήμιο McMaster του Καναδά

Ελήφθη: 1 Μάρτη 2016? Αποδεκτές: 25 Απριλίου 2016? Δημοσιεύθηκε: May 18, 2016

Copyright: © 2016 Martin et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα:. Όλα αλληλουχίας τα δεδομένα είναι ελεύθερα διαθέσιμο στο NCBI Ακολουθία Διαβάστε Αρχείο, αριθμός προσχώρησης: SRP069102. Όλα τα άλλα δεδομένα είναι εντός του Υποστηρίζοντας αρχεία πληροφοριών του χαρτιού και

Χρηματοδότηση:. Η μελέτη αυτή χρηματοδοτήθηκε από τις καναδικές Ινστιτούτα Ερευνών Υγείας (SDM, RAH, BHN) (MOP137133, 201110GSD-277623 έως 204.857), http : //www.cihr-irsc.gc.ca? Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ (RAH, BHN) (OC110435), https://www.defense.gov/? Καναδική Μαστού Ίδρυμα Καρκίνου (SDM, RAH, BHN), https://www.cbcf.org, και το Βρετανικό Ίδρυμα Columbia Cancer (RAH, BHN), https://bccancerfoundation.com. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

σωματικώς μεταλλαγμένα καρκίνο αντιγόνα, ή «νεοπλασματικά αντιγόνα», είναι ελκυστικοί στόχοι ανοσοθεραπείας που έχουν γίνει πρόσφατα η πρόσβαση λόγω εξελίξεις στην αλληλούχιση επόμενης γενιάς (NGS) τεχνολογίες [1,2]. Σε αντίθεση με τον καρκίνο /όρχεων (CT) ή αντιγόνα διαφοροποίησης, τα οποία έχουν καταγραφεί στη βλαστική σειρά, νεοαντιγόνα είναι περιορισμένη όγκου και δεν εκφράζονται στο θύμο ή άλλα μη-κακοήθεις ιστούς. Ως εκ τούτου, υψηλής συγγένειας νεοαντιγόνο Τ-λεμφοκύτταρα αντιδραστικά ξεφύγουν αρνητική επιλογή στον θύμο, και on-στόχος /οι off-όγκου τοξικότητες ελαχιστοποιούνται. Η συμβολή της νεοαντιγόνων στην επιτυχή ανοσοθεραπεία γίνεται ολοένα και πιο εμφανής. Κλινικές αποκρίσεις σε αντι-PD-1 [3] και -CTLA-4 έχουν [4,5] αντισώματα έχουν συσχετισθεί με υψηλό φορτίο μετάλλαξη, γεγονός που υποδηλώνει ότι νεοαντιγόνων μπορεί να είναι τα πιο σχετικά αντιγόνα-στόχοι υποκείμενες επιτυχής ανοσολογική αποκλεισμό σημείο ελέγχου. Επιπλέον, υπάρχουν αυξανόμενες αποδείξεις ότι νεοαντιγόνο-ειδικά Τ κύτταρα συχνά αποτελούν τη βάση επιτυχής θεραπεία με λεμφοκύτταρα που διηθούν όγκο (ΤΙΤ) [6]. Στην πρώτη κλινική μελέτη που δημοσιεύθηκε τη στόχευση σκόπιμα μια NGS πιστοποιηθέν νεοαντιγόνο, θετή μεταφορά ενός σχεδόν κλωνικό πληθυσμό νεοαντιγόνο-αντιδραστικών Τ-λεμφοκυττάρων οδήγησε σε υποχώρηση ενός μεταστατικού χολαγγειοκαρκίνωμα [7]. Ωστόσο, δεδομένου ότι η συντριπτική πλειοψηφία των μεταλλάξεων, και ως εκ τούτου νεοαντιγόνων, είναι μοναδικά σε μεμονωμένους ασθενείς, η θεραπευτική στόχευση των νεοαντιγόνων απαιτεί εξατομικευμένη προσέγγιση [1,2,8-13]. Αν και αυτό αποτέλεσε σημαντικό εμπόδιο στο παρελθόν, τέτοιες προσεγγίσεις είναι όλο και πιο εφικτό στη σύγχρονη εποχή της εξατομικευμένης ογκολογίας [14-16].

Για μια μετάλλαξη να οδηγήσει σε ένα μεταλλαγμένο νεοαντιγόνο, πρέπει να πληρούνται ορισμένα κριτήρια : α) η μετάλλαξη πρέπει να είναι παρόν σε ένα πεπτίδιο που υποβάλλονται σε επεξεργασία από τη μητρική πρωτεΐνη με ενδοκυτταρική μηχανήματα επεξεργασίας αντιγόνου? β) το μεταλλαγμένο πεπτίδιο πρέπει να συνδέεται με επαρκή συγγένεια σε MHC? και γ) το ανοσοποιητικό ρεπερτόριο του ασθενούς πρέπει να περιέχει Τ κύτταρα με επαρκή συγγένεια και εξειδίκευση για τον μεταλλαγμένο επίτοπο. Ως αποτέλεσμα αυτών των κριτηρίων, μόνο ένα μικρό ποσοστό των μεταλλάξεων να οδηγήσει σε αυθεντικά επιτόπια κυττάρων Τ. Για παράδειγμα,

in silico

ανάλυση όλων των πιθανών 9μερή από ένα σύνολο ιικών των πρωτεϊνών αποκάλυψε ότι ένα διάμεσο 2% (εύρος από 0,07% έως 10,4%) των πεπτιδίων δεσμεύονται σε ένα δεδομένο αλληλόμορφο HLA με IC50 & lt? 500 ηΜ [17]. Επιπλέον, μια δεύτερη μελέτη ιικών επιτόπων διαπίστωσε ότι μόνο το 8% των πεπτιδίων που δεσμεύονται να MHCI με IC50 & lt? 100 nM εκπροσωπείται αυθεντικά επιτόπων, που σημαίνει ότι ήταν φυσικά επεξεργασμένο, που υποβλήθηκε στις MHCI, και αναγνωρίζονται από αυτόλογα κύτταρα CD8 Τ [18]. Από αυτά τα δεδομένα, κάποιος θα προέβλεπε ότι μόνο ένα μικρό ποσοστό των μεταλλάξεων να οδηγήσει σε αυθεντικά νεοαντιγόνων. Δεδομένου ότι ο αριθμός των μεταλλάξεων σωματικών σημείο σε ανθρώπινους όγκους μπορεί να ποικίλει από πέντε τάξεις μεγέθους εντός και μεταξύ των τύπων όγκων [19,20], από τη σκοπιά της νεοαντιγόνο φορτίου, ορισμένοι καρκίνοι είναι εγγενώς περισσότερο ανοσογόνα από τους άλλους. Πράγματι, βιοπληροφορική ανάλυση του καρκίνου Γονιδιώματος Atlas (TCGA) δεδομένων αποκάλυψε ότι τα αυξημένα βάρη σημείο μετάλλαξης και νεοαντιγόνο σχετίζεται με αυξημένη κυτταροτοξικών Τ κυττάρων διήθησης [21,22], υπογραμμίζοντας τη σχέση μεταξύ του φορτίου νεοαντιγόνο και το ανοσοποιητικό αναγνώριση των όγκων.

Αρκετές μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει δεδομένα NGS να αξιολογεί συστηματικά την αναγνώριση των σωματικών μεταλλάξεων σημείου από CD4 και CD8 TIL. Οι αρχικές μελέτες που διεξήχθησαν σε ασθενείς με μελάνωμα που είχαν ανταποκριθεί σε σημείο ελέγχου αποκλεισμό ή επίκτητη θεραπεία των Τ κυττάρων. Οπουδήποτε 0-3 νεοπλασματικά αντιγόνα αναγνωρίστηκαν ανά ασθενή [10,13,23,24]. Δεδομένου ότι τα μελανώματα λιμάνι ένα διάμεσο των 130 μεταλλάξεων μη συνώνυμες σημείο [25], τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν ότι μόνο ένα μικρό ποσοστό των μεταλλάξεων να οδηγήσει σε αυθεντικά νεοπλασματικά αντιγόνα. Δύο μελέτες καρκινώματα έχουν χρησιμοποιηθεί NGS για τον εντοπισμό νεοαντιγόνο αντιδραστικών Τ-κυττάρων σε ένα ολοκληρωμένο τρόπο πριν από οποιαδήποτε ανοσοθεραπεία που χορηγείται. Η ομάδα μας αλληλουχία των πρωτογενών και υποτροπιαζόντων όγκων από τρεις HGSC ασθενών και εντόπισε ένα ενιαίο Τ κυττάρων κλώνος νεοαντιγόνο-αντιδραστική σε ΤΙΤ από έναν ασθενή? συνδυάζοντας τα δεδομένα από όλες τις τρεις ασθενείς δείχνει ότι 1,3% (1/79) των μεταλλάξεων οδήγησε σε αυθεντικά επίτοπους MHCI [12]. Επιπλέον, σε μια μελέτη 10 γαστρεντερικών όγκων που φιλοξενούν ένα συνδυασμένο σύνολο 1452 μεταλλάξεων, 18 μεταλλάξεων (1,2% του συνόλου) έχουν αναγνωριστεί από CD4 ή CD8 TIL (εύρος = 0-3 περίπτωση ανά) [26]. Έτσι, αυτές οι δύο τελευταίες μελέτες δείχνουν ότι περίπου το 1% των σημειακών μεταλλάξεων δημιουργούν νεοαντιγόνων που προκαλούν αυθόρμητες TIL αποκρίσεις.

ότι οι παραπάνω μελέτες έγιναν με βάση την ανάλυση των προϋπαρχόντων αποκρίσεις Τ κυττάρων, άλλοι έχουν ερευνήσει ο βαθμός στον οποίο νεοαντιγόνο-ειδικές αποκρίσεις Τ κυττάρου μπορεί να ασταρωθεί μέσω του εμβολιασμού. Πράγματι, μελέτες σε ανθρώπινο εμβόλιο έδειξαν ότι Τ κυτταρικές αποκρίσεις μπορεί να προκληθεί κατά μεταλλάξεις σε κοινά γονίδια οδηγού, συμπεριλαμβανομένων σημειακές μεταλλάξεις σε KRAS [27] και p53 [28] και να σημείου τύπου αλληλουχίες σε σύντηξη ογκοπρωτεΐνη BCR-ABL [29]. Με NGS, κάποιος μπορεί να επεκτείνει αυτή την προσέγγιση πέρα ​​από τα καθορισμένα, κοινόχρηστη μεταλλάξεις σε ολόκληρο το συμπλήρωμα των σωματικών μεταλλάξεων σε καρκινικά ενός ατόμου (που αναφέρεται ως mutanome). Με την εφαρμογή αλγορίθμων δεσμευτική MHC να mutanome δεδομένων, μπορεί κανείς να σχεδιάσει εξατομικευμένα εμβόλια που στοχεύουν τις καλύτερες προβλέψει μεταλλαγμένο επιτόπων σε ένα δεδομένο όγκο. Νεοαντιγόνο ειδικά εμβόλια που βασίζονται σε αυτήν την προσέγγιση έχουν δείξει θεραπευτική αποτελεσματικότητα σε μοντέλα ποντικών με μελάνωμα, καρκίνωμα, και καρκινογόνο προκαλούμενη σάρκωμα [30-33]. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, όπως προ-κλινικές μελέτες έχουν βάλει στο στόχαστρο οι όγκοι περιέχουν οπουδήποτε 949 έως 4.285 nonsynonymous μεταλλάξεις [30-33]. Σε αντίθεση, ανθρώπινων όγκων περιέχουν μια διάμεση τιμή των μόλις 44 μη συνώνυμες μεταλλάξεις [20], θέτοντας το ερώτημα του κατά πόσον οι όγκοι με ενδιάμεσο σε χαμηλά βάρη μετάλλαξη είναι δεκτικά νεοαντιγόνο στοχευμένες εμβολιασμού.

Υψηλής ποιότητας ορώδες καρκίνωμα ( HGSC) είναι η πιο κοινή ιστολογική υπότυπο του καρκίνου των ωοθηκών, και τα ποσοστά μακροπρόθεσμης επιβίωσης δεν έχουν βελτιωθεί πέραν 30-40% για τα τελευταία 30 χρόνια [34]. Παρόμοια με άλλους καρκίνους, η παρουσία του ογκο-διηθητικά κύτταρα Τ συνδέεται στενά με την επιβίωση σε HGSC [35], η οποία έχει εμπνεύσει προσπάθειες για την ανάπτυξη του ανοσοποιητικού που βασίζεται θεραπείες για τη νόσο αυτή [36]. Αρκετές υποψήφιος στόχος αντιγόνα έχουν ταυτοποιηθεί, συμπεριλαμβανομένων ρ53 [37], WT-1 [38], NY-ESO-1 [39], mesothelin [40], και φολικού υποδοχέα [41]. Ωστόσο, αυτές αντιπροσωπεύουν αυτοαντιγόνα, τα οποία υπόκεινται σε ζητήματα ανοσολογικής ανοχής και αυτοαντιδραστικότητα. Επιπλέον, η θεραπευτική στόχευση αυτών των αντιγόνων με τη χρήση των εμβολίων [37,38], ή ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ Τ κύτταρα [42] απέφερε μόνο σποραδικές αντιδράσεις σε HGSC μέχρι σήμερα. Έτσι, η δυνατότητα κατεργασίας HGSC με εμβόλια νεοαντιγόνο ειδικά είναι επιτακτική τόσο από ανοσολογικές και κλινική άποψη. Ωστόσο, σε αντίθεση με υψηλά μεταλλαγμένο κακοήθειες όπως το μελάνωμα, HGSC έχει βρεθεί ότι φιλοξενούν ένα μεσαίο μόνο 40 νοηματικές μεταλλάξεις ανά καρκίνωμα [25], τοποθετώντας το πολύ κοντά το διάμεσο για ανθρώπινους καρκίνους [20]. Έτσι, HGSC είναι ένα ιδανικό ασθένεια για τον έλεγχο της εφαρμογής των εμβολίων νεοαντιγόνο στόχευσης σε κακοήθειες με ενδιάμεσο φορτία μετάλλαξη.

Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήσαμε προκλινικές μελέτες εμβόλιο χρησιμοποιώντας ένα παράγωγο του μοντέλου ποντικού καρκίνου των ωοθηκών ID8. Η γραμμή ID8 έχει χρησιμοποιηθεί εκτεταμένα για τη μελέτη των βιολογικών και ανοσολογικά χαρακτηριστικά του καρκίνου των ωοθηκών [43-45]. Προέκυψε από την αυθόρμητη μετατροπή των κυττάρων κανονική ποντικού επιφάνεια των ωοθηκών επιθηλιακής (ΟΣΕ) κατά τη διάρκεια της σειριακής

in vitro

πέρασμα [46]? Ως εκ τούτου, δεν αναμένεται να φιλοξενούν τον υψηλό αριθμό των μεταλλάξεων που βρέθηκαν σε όγκους καρκινογόνο επαγόμενη. Αν και τα περισσότερα ανθρώπινα HGSC πιστεύεται ότι προκύπτουν από τις άπω σάλπιγγα εκκριτικά επιθηλιακά κύτταρα [34], ο ΟΣΕ που προέρχονται από ID8 γραμμή οδηγεί σε επιθετική, διαδίδονται ευρέως καρκίνους που είναι παθολογικά και ιστολογικά παρόμοια με την ανθρώπινη HGSC [43,46]. Η γραμμή είναι ευαίσθητος στο ανοσοποιητικό αποκλεισμός οδοφράγματος [45] και θετή θεραπεία Τ κυττάρου [47], καθιστώντας το ένα ελκυστικό σύστημα για την αξιολόγηση ανοσοθεραπείες νέα Τ βασίζονται σε κύτταρα. Μετά την εκτέλεση ολόκληρη exome και αλληλουχίας μεταγραφικό σε ένα παράγωγο της γραμμής ID8, θα αξιολογούνται συστηματικά όλες τις προσδιοριζόμενες nonsynonymous μεταλλάξεις ως στόχοι για προφυλακτική και θεραπευτική εμβολιασμό. Συγκρίναμε τα ευρήματά μας με 220 ανθρώπινα HGSC περιπτώσεις, χρησιμοποιώντας δεδομένα από τον καρκίνο Genome Atlas (TCGA). Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι το σχετικά χαμηλό φορτίο μετάλλαξη και στα δύο όγκους ID8 και τα ανθρώπινα HGSC παρουσιάζει μια σημαντική πρόκληση για τα εμβόλια νεοαντιγόνο-based.

Μέθοδοι και Υλικά