恶性胸膜间皮瘤（MPM）是一种预后不良的侵袭性肿瘤，鉴于其含有T细胞浸润，适用于接种治疗性癌症疫苗。然而，现在对于其中参与细胞毒性CD8+ T细胞的治疗靶点知之甚少。
芬兰加赫尔辛基大学的研究团队利用基于质谱的免疫肽组学在小鼠和人类细胞系以及患者原发肿瘤中鉴定了恶性细胞表面呈递的MHC I肽，然后利用最有前景的多肽开发了一种基于溶瘤病毒的精确免疫疗法(PeptiCRAd)，并在雌性小鼠间皮瘤小鼠模型中测试了其疗效。该成果“Development of mesothelioma-specific oncolytic immunotherapy enabled by immunopeptidomics of murine and human mesothelioma tumors” 于2023年11月发表在国际著名期刊Nature Communications ( IF=16.6 )上。
样本类型：小鼠（AB12 细胞系）和人细胞系（H28、MSTO-211H、H2452和 JL1）以及MPM患者原发肿瘤
研究方法：通过MHC-I抗体进行免疫沉淀后，使用液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）鉴定相关免疫肽
图1：免疫肽组学实验流程
研究人员首先使用流式细胞术评估了人间皮瘤细胞系表面MHC-I分子的表达水平，证实了MHC-I在所有细胞系中都有高表达。为了进一步研究免疫肽组学数据集的质量，使用无监督聚类方法研究了洗脱肽的MHC-I结合基序，观察到该算法可以确定所有预期MHC等位基因的大多数预期结合基序（图2a）。基于机器学习的方法分配的肽特异性为复杂单倍型的HLA结合特异性提供了更直观的表示和更高的分辨率（图2b）。
图2：洗脱多肽结合特异性分析
为了证明免疫肽组学鉴定的MHC-I多肽可用于治疗性癌症疫苗的开发，研究人员评估了它们激活CD8+ T细胞的能力。优先考虑了MHC结合亲和力最高的长度为9个氨基酸的肽(图3a)。研究人员将健康供体的HLA型PBMCs与选择的肽共同孵育，发现多肽8和多肽9具有最高的激活能力，在患者的PBMCs观察到多肽9具有很高的。
图3：特定人 MHC-I 限制性表位的体外免疫原性评价
随后，研究人员评估了CD8+ T细胞对单肽再刺激反应的特异性，观察了不同肽再刺激后CD8+ T细胞的可变激活情况（图3d）。此外，观察到T细胞与 H28 肿瘤裂解物共同孵育导致对肽 1、6、8 和9具有特异性的 T 细胞扩增，供体的T细胞与H2452肿瘤裂解液共孵育导致了只针对肽1和6的T细胞的扩增（图3e）。综上研究结果表明，通过免疫肽组学鉴定的一些肽显示出良好的免疫原性，在MPM治疗性癌症疫苗开发中具有非常大的潜力。
为了测试使用新鉴定的抗原配制治疗性疫苗的管道的稳健性，研究人员对暴露于石棉纤维的小鼠恶性间皮瘤肿瘤模型（AB12）进行了免疫肽组学分析。结果得到2000个不同长度的肽，其中，约有1000个是独特的9肽（占所有洗脱肽的50%）（图4a-c）。通过分析洗脱肽对应的基因表达水平、结合亲和力、差异倍数、可重复性等最终确定了15个候选肽用于肿瘤疫苗（图4d）。通过免疫不同疫苗接种方案的小鼠队列（图4e-f），皮下注射短合成肽和poly I:C的复合佐剂，来评估候选肽的免疫原性。结果显示肽 5、11 和 12 显示出更一致的免疫原性（图4g-h）。进一步在AB12肿瘤模型中证实肽11和12最具免疫原性的候选多肽。
图4：特定人 MHC-I 限制性表位的体外免疫原性评价
最后，为了证实对肽11和12的免疫反应可能影响体内肿瘤进展，研究人员用这些多肽构建了一种基于溶瘤病毒的精确免疫治疗（PeptiCRAd）对小鼠免疫，然后进行AB12肿瘤移植，观察到免疫小鼠的肿瘤生长确实减少了（图4i-m）。
该研究通过免疫肽组学鉴定的免疫肽具有肿瘤特异性，影响体内肿瘤进展。通过PeptiCRAd技术包被免疫肽在AB12肿瘤内给药，可诱导一种强大的抗肿瘤免疫反应，抑制荷瘤小鼠AB12肿瘤生长。综上，基于质谱的免疫肽组学在新抗原肽的发现以及肿瘤疫苗的开发中具有巨大潜力。
