Nature：探索细菌治疗癌症的新方法

各种细菌物种是已知的定殖于人类肿瘤内。它们增殖并调节免疫功能，这最终会影响癌症患者的生存及其对治疗的反应。然而，尚不清楚源自细胞内细菌的抗原是否由肿瘤细胞的人白细胞抗原I和II类（分别为HLA-1和HLA-II）分子呈递，或此类抗原是否引起肿瘤浸润性T细胞免疫反应。基于此，以色列魏茨曼科学研究所Yardena Samuels教授带领团队，使用16S rRNA基因测序和HLA肽组学来鉴定源自细胞内细菌的肽库，该肽库已出现在黑素瘤肿瘤中的HLA-I和HLA-II分子上。相关研究成果以“Identification of bacteria-derived HLA-bound peptides in melanoma ”为题在线发表在《Nature》杂志上。该研究团队通过肽的鉴定质量和与患者HLA等位基因匹配的能力对肽进行了过滤。该分析显示248独特HLA-I相关肽和35种独特的HLA-II相关肽。从每位患者中鉴定出的长度为8–13个氨基酸的HLA-1肽簇显示出该肽的氨基酸复杂性降低（如对HLA-1肽的预期），并且与该HLA等位基因的基序匹配患者。所鉴定的肽的长度分布与HLA-1和HLA-II肽的预期长度一致。该研究团队通过比较其串联质谱与合成肽的串联质谱图来验证其中48种肽段。为了控制HLA免疫纯化过程中的非特异性污染，该研究团队使用与共培养相同的量对细菌沉淀物进行了HLA肽组学研究，并观察到没有或只有很少的肽，在共培养样品中未发现任何肽。HLA基因敲除和侵袭性较小的细菌对照都表明，该研究团队鉴定出的细菌肽是HLA配体，因为在两个对照实验中它们的存在都大大减少了。该研究团队确定了39个细菌蛋白组，从中该研究团队获得了多个细菌肽（每个基因2-15个不同的肽）。具有相应最高数量不同肽的细菌蛋白是来自核镰刀菌的丙酮酸-铁氧还蛋白（黄酮毒素）氧化还原酶。这些肽中的十二个是HLA-I肽，三个是HLA-II肽。大部分该研究团队确定了从51AL细胞系肽共培养与核梭杆菌，尽管该研究团队还在巨噬细胞和B细胞株721.221中发现了一些过表达HLA-A的蛋白。在51AL黑色素瘤细胞和721.221 B细胞中均发现了一种肽，并且两对不同的肽具有重叠序列。该研究团队将加载的B细胞与自体TIL共培养，并通过使用流式细胞仪分析TIL反应性以检测分泌IFNγ的TIL。与未装载这些肽的对照B细胞相比，该研究团队检测到八种不同细菌肽的IFNγ分泌TIL增加了两倍以上。其中包括来自患者51的七种免疫原性肽和来自患者55的一种肽。在反应性抗原中，在患者51的两种不同转移中鉴定出一种肽（VLTDTYLTL），在患者中鉴定出两种肽（ITELNSPVL和SLTDKISII） 51和92）在两个不同的患者中进行了鉴定，在同一患者的细胞体外匹配培养中还鉴定了一种肽（患者51中的GVDLGTLTY），并从两种潜在的细菌物种中鉴定出一种肽相同的转移（ALSDMSLAL来自鞘氨醇单胞菌或甜瓜鞘氨醇单胞菌，这两个物种均在转移灶55B3中观察到）。综上所述，该研究团队证明了黑色素瘤患者肿瘤中存在细菌衍生的HLA肽信号，并表征了所涉及细菌的种类。通过应用HLA peptidomics，该研究团队证明，细菌HLA-I和HLA-II肽可以通过两者的抗原呈递细胞来呈现。这是一个肿瘤样品分离成CD45 -和CD45 +和细菌共培养的抗原呈递细胞和黑色素瘤细胞系。在该研究团队鉴定出的肽中，有同一患者的不同转移或不同患者的转移所共有的肽。这些复发性抗原中的一些与HLA等位基因结合，而HLA等位基因在《癌症基因组图集》的黑色素瘤队列中非常普遍。参考文献1、Kalaora, Shelly et al. “Identification of bacteria-derived HLA-bound peptides in melanoma.” Nature, 10.1038/s41586-021-03368-8. 17 Mar. 2021, doi:10.1038/s41586-021-03368-82、Du Toit A. Tumour cells show off bacterial peptides. Nat Rev Microbiol. 2021 Mar 25. doi: 10.1038/s41579-021-00551-6. Epub ahead of print. PMID: 33767365.3、Zheng, Jin Hai et al. “Two-step enhanced cancer immunotherapy with engineered Salmonella typhimurium secreting heterologous flagellin.” Science translational medicine vol. 9,376 (2017): eaak9537. doi:10.1126/scitranslmed.aak9537
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