免疫肽組學(xué)技術(shù)助力解鎖小細(xì)胞肺癌新靶點(diǎn)ATAD2
小細(xì)胞肺癌(SCLC)是一種高度侵襲性的神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤，轉(zhuǎn)移潛能高，預(yù)后差，且其分子和臨床病理特征顯示出高度異質(zhì)性，目前除TP53和RB1缺失外，尚未發(fā)現(xiàn)其他相關(guān)突變基因，導(dǎo)致缺乏腫瘤抗原靶點(diǎn)來擴(kuò)展免疫療法的選擇。ATAD2是一種新發(fā)現(xiàn)的，在多種惡性腫瘤中發(fā)揮致癌功能的蛋白，已有研究證實(shí)其在促進(jìn)腫瘤發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮作用，但其在腫瘤免疫逃逸中的確切功能以及作為免疫治療靶點(diǎn)的潛在效用仍不明確。此外，ATAD2作為SCLC不同亞型免疫治療靶點(diǎn)的潛在作用也需進(jìn)一步研究。
2025年1月13日，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院腫瘤內(nèi)科王潔教授團(tuán)隊(duì)在eBioMedicine(IF=9.7，Q1)上發(fā)表了題為“ATAD2 is a potential immunotherapy target for patients with small cell lung cancer harboring HLA-A∗0201”研究成果。該研究通過基于質(zhì)譜的免疫肽組學(xué)技術(shù)分析了SCLC細(xì)胞系標(biāo)本中的睪丸抗原(CTA)，結(jié)合測序的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)ATAD2的表達(dá)水平在SCLC患者中顯著升高，且與ASCL1的表達(dá)呈正相關(guān)，進(jìn)一步篩選出YSDDDVPSV多肽作為一種潛在的腫瘤抗原標(biāo)志物，能夠激活HLA-A02:01限制的T細(xì)胞，為SCLC的免疫治療提供了新的方向。
01--小細(xì)胞肺癌患者臨床組織與細(xì)胞系樣本分析
圖1 80例p-SCLC患者和14個(gè)SCLC細(xì)胞系標(biāo)本的特征
圖2 不同SCLC亞型中常見CTA的鑒定
04--ATAD2 表達(dá)與ASCL1表達(dá)呈正相關(guān)
為了闡明ATAD2表達(dá)與5種亞型(SCLC-A/N/Y/P和-mixed)及其與SCLC臨床特征的相關(guān)性，作者評(píng)估了SCLC患者的scRNA-seq數(shù)據(jù)和mRNA-seq數(shù)據(jù)(cBioPortal數(shù)據(jù)庫)。結(jié)果均表明，ATAD2表達(dá)與ASCL1和NEUROD1表達(dá)均呈正相關(guān)，且前者相關(guān)性更強(qiáng)。然后，作者通過IHC評(píng)估了80例p-SCLC患者腫瘤組織的蛋白表達(dá)，結(jié)果顯示ATAD2的表達(dá)水平在5種亞型(SCLC-A/N/Y/P和-mixed)中存在差異，SCLC-A(82.69%)和 SCLC-N(65.38%)樣本的 ATAD2 陽性比例更高(圖 4J)。此外，ATAD2 高表達(dá)與 SCLC-A顯著相關(guān)，與SCLC-MIX負(fù)相關(guān)，而 ATAD2 表達(dá)水平與 SCLC-N、SCLC-P 或 SCLC-Y 之間無相關(guān)性(圖 4J)。
圖4 ATAD2表達(dá)與ASCL1表達(dá)呈正相關(guān)
05--HLA-I 陽性SCLC細(xì)胞系中ATAD2免疫YSDDDVPSV的鑒定和驗(yàn)證
圖5 ATAD2 免疫肽篩選與驗(yàn)證
小結(jié)：
目前，SCLC表達(dá)的可靶向抗原尚未確定，阻礙了用于該適應(yīng)癥的免疫治療藥物的發(fā)展。本研究通過LC-MS/MS分析發(fā)現(xiàn)CTA的表達(dá)模式在SCLC亞型之間存在顯著差異。在281個(gè)CTA中，有99個(gè)在11個(gè)SCLC細(xì)胞系中被檢測到，這11個(gè)SCLC細(xì)胞系代表了5個(gè)亞型(SCLC-A/N/Y/P和混合型)，并且這11個(gè)SCLC細(xì)胞系中有6個(gè)共同的CTA。這6個(gè)CTA中有4個(gè)也存在于臨床SCLC標(biāo)本中。這些結(jié)果證實(shí)了SCLC的異質(zhì)性，并強(qiáng)調(diào)了識(shí)別SCLC亞型間共同腫瘤抗原以開發(fā)免疫治療方法的必要性。YSDDDVPSV具有最有利于免疫靶向的特性，并通過T細(xì)胞反應(yīng)性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了HLA-A∗02:01 T細(xì)胞反應(yīng)性很強(qiáng)，表明HLA-A∗02:01-YSDDDVPSV 抗原肽可能是未來免疫療法開發(fā)的潛在靶點(diǎn)。
原文鏈接：https://www.thelancet.com/journals/ebiom/article/PIIS2352-3964(24)00551-6/fulltext
作為生物信息學(xué)的領(lǐng)軍企業(yè)，BSI專注于蛋白質(zhì)組學(xué)和生物藥領(lǐng)域，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和先進(jìn)算法提供世界領(lǐng)先的質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析軟件和蛋白質(zhì)組學(xué)服務(wù)解決方案，以推進(jìn)生物學(xué)研究和藥物發(fā)現(xiàn)。我們通過基于AI的計(jì)算方案，為您提供對蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)和醫(yī)學(xué)的卓越洞見。旗下著名的PEAKS®️系列軟件在全世界擁有數(shù)千家學(xué)術(shù)和工業(yè)用戶，包括：PEAKS®️ Studio，PEAKS®️ Online，PEAKS®️ GlycanFinder, PEAKS®️ AB，ProteoformXTM,DeepImmu®️ 免疫肽組發(fā)現(xiàn)服務(wù)和抗體綜合表征服務(wù)等。聯(lián)系方式：021-60919891；sales-china@bioinfor.com
2025年1月13日，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院腫瘤內(nèi)科王潔教授團(tuán)隊(duì)在eBioMedicine(IF=9.7，Q1)上發(fā)表了題為“ATAD2 is a potential immunotherapy target for patients with small cell lung cancer harboring HLA-A∗0201”研究成果。該研究通過基于質(zhì)譜的免疫肽組學(xué)技術(shù)分析了SCLC細(xì)胞系標(biāo)本中的睪丸抗原(CTA)，結(jié)合測序的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)ATAD2的表達(dá)水平在SCLC患者中顯著升高，且與ASCL1的表達(dá)呈正相關(guān)，進(jìn)一步篩選出YSDDDVPSV多肽作為一種潛在的腫瘤抗原標(biāo)志物，能夠激活HLA-A02:01限制的T細(xì)胞，為SCLC的免疫治療提供了新的方向。
該研究中免疫肽的富集實(shí)驗(yàn)使用我司的NeoDiscoveryTM HLA-I型免疫肽富集試劑盒完成，質(zhì)譜數(shù)據(jù)解析使用PEAKS®DeepNovo Peptidome工作流完成。
01--小細(xì)胞肺癌患者臨床組織與細(xì)胞系樣本分析
研究團(tuán)隊(duì)收集了80例p-SCLC患者的手術(shù)病理組織樣本，通過免疫組化(IHC)方法劃分為5種亞型(SCLC-A/N/Y/P和混合型，圖1A)。通過Western blot(WB)對14種SCLC細(xì)胞系模型進(jìn)行了亞型分析，然后通過WB和流式細(xì)胞術(shù)(FCM)檢測了這些細(xì)胞系模型中HLA-I、HLA-II和抗原呈遞機(jī)制(APM)的細(xì)胞表面表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SCLC-A和SCLC-N亞型細(xì)胞系的HLA-I及其相關(guān)APM的表達(dá)水平低于SCLC-P和SCLC-Y亞型細(xì)胞系，所有細(xì)胞系的HLA-II及其相關(guān)APM的表達(dá)水平相似。
圖1 80例p-SCLC患者和14個(gè)SCLC細(xì)胞系標(biāo)本的特征
02--ATAD2在SCLC患者組織和細(xì)胞系中均高度表達(dá)
本研究對11個(gè)SCLC細(xì)胞系提取的HLA-I呈遞多肽進(jìn)行了LC-MS/MS分析(圖2A)，通過PEAKS® DeepNovo Peptidome工作流，與uniprot和swissprot人類序列數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，結(jié)果共檢測到99個(gè)CTA，其中有6個(gè)是所有細(xì)胞系共有的(圖2B)：ATAD2、NOL4、POTEE、SPAG1、SPAG8 和 TEX15。此外，scRNA-seq數(shù)據(jù)顯示，與細(xì)胞系模型相比，臨床SCLC實(shí)體腫瘤樣本中檢測到了4種CTA：ATAD2、SPAG1、SPAG8 和 NOL4(圖2C-D)。
圖2 不同SCLC亞型中常見CTA的鑒定
03--四種常見CTA的臨床相關(guān)性分析
作者對11例SCLC患者的scRNA-seq數(shù)據(jù)集進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)ATAD表達(dá)水平最高(圖3A-E)。來自63個(gè)細(xì)胞系(GSE73160)和SCLC患者微陣列數(shù)據(jù)集(GSE43346和GSE40275)的mRNA測序數(shù)據(jù)也證實(shí)了ATAD2在SCLC細(xì)胞系和患者組織中的表達(dá)均明顯高于鄰近正常組織、正常人體器官組織，并且比NSCLC患者的組織和細(xì)胞系高(圖3 F-H)。在蛋白質(zhì)水平上，IHC顯示，80例p-SCLC患者標(biāo)本(65.0%)的ATAD2表達(dá)顯著高于27例c-SCLC患者標(biāo)本(25.93%)(P<0.001∗∗∗)和73例NSCLC患者組織(38.36%)(P<0.01∗∗)。
圖3 ATAD2在SCLC患者組織和細(xì)胞系中高表達(dá)
04--ATAD2 表達(dá)與ASCL1表達(dá)呈正相關(guān)
為了闡明ATAD2表達(dá)與5種亞型(SCLC-A/N/Y/P和-mixed)及其與SCLC臨床特征的相關(guān)性，作者評(píng)估了SCLC患者的scRNA-seq數(shù)據(jù)和mRNA-seq數(shù)據(jù)(cBioPortal數(shù)據(jù)庫)。結(jié)果均表明，ATAD2表達(dá)與ASCL1和NEUROD1表達(dá)均呈正相關(guān)，且前者相關(guān)性更強(qiáng)。然后，作者通過IHC評(píng)估了80例p-SCLC患者腫瘤組織的蛋白表達(dá)，結(jié)果顯示ATAD2的表達(dá)水平在5種亞型(SCLC-A/N/Y/P和-mixed)中存在差異，SCLC-A(82.69%)和 SCLC-N(65.38%)樣本的 ATAD2 陽性比例更高(圖 4J)。此外，ATAD2 高表達(dá)與 SCLC-A顯著相關(guān)，與SCLC-MIX負(fù)相關(guān)，而 ATAD2 表達(dá)水平與 SCLC-N、SCLC-P 或 SCLC-Y 之間無相關(guān)性(圖 4J)。
為了探究ATAD2在疾病進(jìn)展過程中的表達(dá)，作者又分析了SCLC患者接受順鉑治療前后，從細(xì)胞系來源的異種移植瘤(CDX)腫瘤和縱向收集的循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)中的scRNA-seq數(shù)據(jù)(GSE138267)。CTC的系列scRNA-seq分析顯示，其轉(zhuǎn)錄異質(zhì)性與配對CDX相似(圖4K、L)。ATAD2和NOL4在未經(jīng)治療的CDX和順鉑耐藥后患者的CTC中表達(dá)最高，而在未經(jīng)治療的CTC和對順鉑有反應(yīng)的腫瘤患者的CTC中，這些基因的表達(dá)較低(圖4M)。未經(jīng)治療的CDX腫瘤中的ATAD2、NOL4和SPAG1表達(dá)水平高于未經(jīng)治療的CTC，但接受順鉑治療的應(yīng)答患者CTC中的ATAD2、NOL4和SPAG1表達(dá)水平低于接受順鉑治療的耐藥患者CTC中的ATAD2、NOL4和SPAG1表達(dá)水平(圖4N)。這些數(shù)據(jù)表明ATAD2的表達(dá)是動(dòng)態(tài)的，會(huì)隨著SCLC的臨床病程而變化。
圖4 ATAD2表達(dá)與ASCL1表達(dá)呈正相關(guān)
05--HLA-I 陽性SCLC細(xì)胞系中ATAD2免疫YSDDDVPSV的鑒定和驗(yàn)證
LC-MS/MS鑒定結(jié)果顯示，SCLC-A和SCLC-N SCLC細(xì)胞系模型的免疫肽數(shù)量顯著低于SCLC-P和SCLC-Y模型。c-SCLC(H2066)中的免疫肽數(shù)量也顯著低于SCLC-P/Y(圖5A)。共鑒定出106條ATAD2相關(guān)免疫肽，其中YSDDDVPSV與UniProt數(shù)據(jù)庫中ATAD2的肽序列一致，并在3種SCLC模型中均有檢測到。為了測試YSDDDVPSV能否激活T細(xì)胞，作者從兩名HLA基因型不同的正常健康志愿者體內(nèi)分離了PBMCs：HLA-A∗02:01表達(dá)和HLA-A∗02:01缺失(非HLA-A∗02:01)(圖5B)。用經(jīng)YSDDDVPSV處理的T2細(xì)胞(共9天)分別刺激HLA-A∗02:01和非HLA-A∗02:01 PBMCs，通過ICS定量分析能夠分泌IFN-γ的活化CD8+ T細(xì)胞的百分比。在HLA-A∗02:01 培養(yǎng)物中觀察到分泌IFN-γ的CD8+T細(xì)胞的百分更高(圖 5C)。進(jìn)一步通過CBA檢測培養(yǎng)上清液中的IFN-γ，發(fā)現(xiàn)HLA-A∗02:01 T細(xì)胞培養(yǎng)上清液中的IFN-γ水平高于非HLA-A∗02:01 T細(xì)胞(圖5D)。以上結(jié)果表明 HLA-A∗02:01-YSDDDVPSV免疫肽可以以HLA依賴的方式刺激T細(xì)胞活化，為進(jìn)一步研究其作為SCLC的免疫藥物靶點(diǎn)提供了依據(jù)。
圖5 ATAD2 免疫肽篩選與驗(yàn)證
小結(jié)：
目前，SCLC表達(dá)的可靶向抗原尚未確定，阻礙了用于該適應(yīng)癥的免疫治療藥物的發(fā)展。本研究通過LC-MS/MS分析發(fā)現(xiàn)CTA的表達(dá)模式在SCLC亞型之間存在顯著差異。在281個(gè)CTA中，有99個(gè)在11個(gè)SCLC細(xì)胞系中被檢測到，這11個(gè)SCLC細(xì)胞系代表了5個(gè)亞型(SCLC-A/N/Y/P和混合型)，并且這11個(gè)SCLC細(xì)胞系中有6個(gè)共同的CTA。這6個(gè)CTA中有4個(gè)也存在于臨床SCLC標(biāo)本中。這些結(jié)果證實(shí)了SCLC的異質(zhì)性，并強(qiáng)調(diào)了識(shí)別SCLC亞型間共同腫瘤抗原以開發(fā)免疫治療方法的必要性。YSDDDVPSV具有最有利于免疫靶向的特性，并通過T細(xì)胞反應(yīng)性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了HLA-A∗02:01 T細(xì)胞反應(yīng)性很強(qiáng)，表明HLA-A∗02:01-YSDDDVPSV 抗原肽可能是未來免疫療法開發(fā)的潛在靶點(diǎn)。
原文鏈接：https://www.thelancet.com/journals/ebiom/article/PIIS2352-3964(24)00551-6/fulltext
作為生物信息學(xué)的領(lǐng)軍企業(yè)，BSI專注于蛋白質(zhì)組學(xué)和生物藥領(lǐng)域，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和先進(jìn)算法提供世界領(lǐng)先的質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析軟件和蛋白質(zhì)組學(xué)服務(wù)解決方案，以推進(jìn)生物學(xué)研究和藥物發(fā)現(xiàn)。我們通過基于AI的計(jì)算方案，為您提供對蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)和醫(yī)學(xué)的卓越洞見。旗下著名的PEAKS®️系列軟件在全世界擁有數(shù)千家學(xué)術(shù)和工業(yè)用戶，包括：PEAKS®️ Studio，PEAKS®️ Online，PEAKS®️ GlycanFinder, PEAKS®️ AB，ProteoformXTM,DeepImmu®️ 免疫肽組發(fā)現(xiàn)服務(wù)和抗體綜合表征服務(wù)等。聯(lián)系方式：021-60919891；sales-china@bioinfor.com
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