המחקר מציג את TRACeR-I, פלטפורמת חלבון עם תאימות רחבה של HLA, וסוללת את הדרך להנדסה מתקדמת של תגובה חיסונית ומיקוד ספציפי למחלה.
לִלמוֹד: מיקוד אנטיגנים פפטידים באמצעות מערכת קושרת MHC I multi-allel. קרדיט תמונה: Nemes Laszlo / Shutterstock.com
במחקר שפורסם לאחרונה ב טבע ביוטכנולוגיה, חוקרים מתארים את המבנה המולקולרי של זיהוי ממוקד של מדווח קומפלקס אנטיגן-MHC עבור MHC I (TRACeR-I), פלטפורמת חלבון שיכולה לשמש להנדסת תגובות חיסוניות.
חשיבות מצגת MHC I-peptide
בתאים חולים, חלבונים חריגים מרובים מצטברים לאורך זמן, כולל אנטיגנים או ניאו-אנטיגנים הקשורים לגידול, כמו גם אנטיגנים שמקורם בפתוגן, שבסופו של דבר מתכלים בתוך פרוטאוזומים וליזוזומים. חלק ממקטעי הפפטידים האנטיגנים הללו, שאורכם בין שמונה ל-12 שיירים, מוצגים על פני התא על ידי חלבונים מסוג MHC I (Major histocompatibility complex).
הצגת MHC 1 חיונית לתגובה החיסונית, מכיוון שהיא מאפשרת הרג מולד בתיווך תאי חיסון של תאים חולים וממריץ חסינות אדפטיבית. חסינות מסתגלת מאפשרת לתאי T לזהות אנטיגנים ולעבור הפעלה, ובכך מעוררת הרג מתווכת תאים וייצור נוגדנים.
הפוטנציאל של קולטני תאי T
קולטני תאי T (TCRs) נקשרים לקומפלקסים של פפטיד-MHC (pMHC) באמצעות שילוב של שש לולאות גמישות הקובעות קומפלמנטריות (CDR). הגיוון המוכנס על ידי המנגנון הקומבינאטורי, כמו גם וריאציות בזוויות העגינה ובכיווני הקישור, מאפשרים ספציפיות משמעותית של זיהוי אנטיגן.
נכון לעכשיו, מדענים מהנדסים TCR CDRs כדי לייצר מולקולות קושרות MHC I עם ספציפיות מחייבת כנגד אנטיגנים של מחלות. עם זאת, ישנם מספר אתגרים הקשורים למחקרים אלו.
לשם כך, ההתפתחות של TCRs מתאי בעלי זיקה נמוכה לאנטיגן היא איטית מאוד. יתר על כן, TCRs קשורים לפוליספציפיות אינהרנטית, המאפשרת מעקב חיסוני אחר אפיטופים רבים שמקורם בפתוגנים עם רפרטואר TCR מוגבל יחסית, תוך הגבלת הספציפיות שלהם כסוכנים טיפוליים.
לגנים של HLA המקודדים לפפטידים של MHC I יש למעלה מ-38,000 אלוטיפים על פני אוכלוסיות וקבוצות גנטיות. TCRs מוגבלים למטרות pMHC בכמה גרסאות HLA בלבד, ובכך מגבילים את התועלת שלהם בהקשרים גנטיים שונים.
מה זה TRACeR-I?
מחברי המחקר הנוכחי ניצלו את המספר המצומצם של קונפורמציות עמוד השדרה על אנטיגנים MHC I כדי לייצר פלטפורמה התואמת למגוון רחב של אלוטיפים של HLA.
רוב הקלסרים יכולים להשתמש בכיוון עגינה בודד ליצירת אינטראקציה עם MHC I אם הוא מכסה את האנטיגן במלואו. פיגום מקשר זה של pMHC I יש משטח שניתן להתאים לחיבור ספציפי לפפטידים מרובים הקשורים למחלה, שיש לו פוטנציאל להיות מערכת חסכונית ומהירה ביותר.
הפיגום של TRACeR-I משתמש בצורה שונה של פלטפורמת הקישור המוקדמת יותר ל-pMHC II, TRACeR-II, כדי ליצור מקבילה של MHC I. ל-TRACeR-II יש תכונת משטח קעורה הנקשרת בדרך כלל בניצב לחריץ קושר הפפטיד על מבני פפטיד מורחבים של MHC III.
פלטפורמה זו הותאמה על ידי הצגת מוטציה מכוונת כדי לעסוק בקונפורמציה הפפטידית הבולטת על MHC I בכיוון מקביל. באמצעות מודלים חישוביים, זוהה רצף התואם למשטח MHC I. לאחר מכן, הוצגו וריאציות בתוך הרצף בתכונה הקעורה כדי לייעל את מצב הקישור.
ספציפיות מחייבת
כדי לבחון את הפלטפורמה, הוצגו שלושה יעדי pMHC I ברורים, כולל פפטידים שמקורם בקרצינומה של תאי קשקש בוושט, וירוס אפשטיין-בר ותסמונת נשימה חריפה נגיף קורונה 2 (SARS-CoV-2) על יעדי HLA וגם על פני HLA A*02 ואלוטיפים B*08.
כל שלושת המטרות נקשרו באופן ספציפי על ידי TRACeR, מקשר ממשק הקישור הממוקד בפפטיד, ובכך מציע פלטפורמה כללית לייצור קלסר המסוגלת לכוון ספציפית למספר אללים של HLA.
יכולת הקישור הספציפית עבור יעדי pMHC I משתנים מצביעה על כך שפלטפורמה זו יכולה לקשור מולקולות על פני מגוון רחב של יעדים ולרוחב אוכלוסיות עבור יישומים מרובים. למרות מקורם החיידקי, TRACeRs אינם מעוררים תגובות חיסוניות או ציטוטוקסיות חזקות בעכברים.
גישה פשטנית זו מאפשרת יצירה מהירה וקלה של קושרי pMHC ממוקדי פפטיד עבור מגוון רחב של אנטיגנים."
בדיקת היעילות של TRACeR I
פלטפורמת TRACeR I שולבה לתוך שבר נוגדן הומני בפורמט דו-ספציפי T-cell engager (BiTE). כאשר נבדק כנגד תאים סרטניים שמקורם במטופל, נצפתה הפעלה יעילה של תאי T עם הרג על-מטרה בריכוז ננומולרי.
מנגנון מולקולרי
קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן הדגימה ש-TRACeR מעסיק את יעד ה-pMHC I לכל אורכו על ידי השלמות צורה. לממשק יש סט של שמונה שיירים שנשארים קבועים על פני HLAs שונים, ובכך מבטל את הצורך במצבי זיהוי pMHC I משתנים על ידי מצב הקישור הבלתי משתנה שלו.
שונות נוספת בין מערך שמונה השרידים אפשרה קישור למגוון רחב של אפיטופים על פני מחלות מרובות שהוצגו על ידי אלוטיפים שונים של HLA. רזולוציית החלפת נקודה זו מצביעה על כך שניתן לפתח TRACeRs עבור אנטיגנים שונים מבלי לאבד את הספציפיות.
לאחר מכן נוצרה צורה מונומרית של TRACeR כדי שתהיה תואמת לתאי T של קולטן אנטיגן כימרה (CAR-T). צורה זו נמצאה כקושרת ביעילות CARs בזיקה גבוהה ומעוררת הרג של תאים סרטניים במטרות.
מסקנות
לפלטפורמות שלנו יש ספציפיות גבוהה ממוקדת פפטיד, תאימות רחבה למגוון אנטיגנים ופיתוח פשוט יותר שמרחיב משמעותית את הנגישות של סמנים ביולוגיים של MHC הניתנים למיקוד.”
פיתוח נוסף של TRACeR-I יכול לסייע בפיתוח אנטיגנים יותר ניתנים למיקוד. עם זאת, נדרש מחקר נוסף כדי לייעל את יעילות הרג תאים, למנוע אימונוגניות לא רצויה ולבחון את הביצועים לטווח ארוך של פלטפורמה זו in vivo.
