劉曉梁

山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院科技中心　山西呂梁　032200

MAGE-4抗原MHC-I/MHC-II限制性表位肽的預(yù)測(cè)

劉曉梁

山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院科技中心山西呂梁032200

[摘要]①目的預(yù)測(cè)黑色素瘤相關(guān)抗原-4(MAGE-4)抗原的MHC-I/MHC-II限制性表位肽。②方法利用NCBI蛋白數(shù)據(jù)庫檢索到MAGE-4抗原的氨基酸序列，BIMAS、SYFPEITH1、IEDB等3種方案分別對(duì)MAGE-4抗原的HLA-A*0201限制性MHC-I類抗原表位進(jìn)行預(yù)測(cè)，選出候選肽；然后利用SYFPEITHI服務(wù)器和NetMHCIIpan 3.1服務(wù)器對(duì)候選肽周圍的MHC-II限制性表位進(jìn)行預(yù)測(cè)。綜合分析選出MHC-I/MHC-II限制性表位肽。③結(jié)果篩選得到3條肽段，既存在MHC-I限制性表位又存在MHC-II限制性表位肽。④結(jié)論為MAGE-4抗原用于結(jié)腸癌免疫治療肽段的選擇提供了依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]黑色素瘤相關(guān)抗原-4MHC-I限制性MHC-II限制性免疫治療

隨著生活水平的提高與飲食習(xí)慣的改變，我國結(jié)腸癌(colorectal cancer，CRC)的發(fā)病率越來越高，嚴(yán)重影響著人民的生命健康。而在全球癌癥發(fā)病率中，CRC居第3位，每年大約有1百萬的新增病例。盡管其治療手段與效果取得了進(jìn)步，每年仍然導(dǎo)致至少50萬人死亡[1]。因此，尋找更為有效的治療手段，顯得頗為重要。生物免疫治療是被視為繼手術(shù)、放射治療、化學(xué)治療之外腫瘤治療的重要方法之一。研究表明，大部分的腫瘤患者處于免疫抑制狀態(tài)[2～4]。因此，有效激發(fā)患者的免疫功能成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。細(xì)胞免疫在抗腫瘤免疫中起重要作用。在人體內(nèi)，T細(xì)胞僅能識(shí)別由抗原性肽段與人類白細(xì)胞抗原HLA形成的復(fù)合體pMHC。也就是說，具有激發(fā)免疫功能的是腫瘤抗原的特異性肽段，而非整個(gè)腫瘤抗原分子，該肽段也被稱作T細(xì)胞表位。研究表明，體內(nèi)外，選擇腫瘤抗原性肽段可以有效激發(fā)生物體的免疫功能，抑制腫瘤的發(fā)展，降低病死率。腫瘤-睪丸抗原(cancer testis antigen，CTA)是一種正常情況下僅表達(dá)于生殖細(xì)胞與胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞，而在腫瘤組織中不同頻率表達(dá)的腫瘤相關(guān)性抗原(tumor associated antigens，TAA)[5]，被視為腫瘤生物免疫治療的理想靶標(biāo)。其中，CRC患者腫瘤組織中黑色素瘤相關(guān)抗原-4(MAGE-4)陽性率約為22.3%[6]。然而，基于MAGE-4在CRC中的免疫治療作用還未見報(bào)道。因此，本研究旨在利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)MAGE-4的T細(xì)胞表位進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期為后續(xù)免疫治療中肽段的選擇提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1人MAGE-4的一級(jí)結(jié)構(gòu)根據(jù)NCBI提供的蛋白數(shù)據(jù)庫(NP_001011550.1)獲得人MAGE-4的氨基酸序列。結(jié)果如圖1。

圖1　MAGE-4的一級(jí)結(jié)構(gòu)

1.2MAGE-4抗原MHC-I類抗原表位的預(yù)測(cè)采用BIMAS(http://www-bimas.cit.nih.gov/molbio/hla_bind/index.shtml)，SYFPEITH1(http://www.syfpeithi.de/bin/MHCServer.dll/EpitopePrediction.htm),IEDB(http://tools.iedb.org/mhci/)等方案對(duì)MAGE-4的MHC-I類抗原表位的預(yù)測(cè)。MHC-I類抗原型別選取中國人頻率較高的HLA*0201，抗原肽的長度限制為9個(gè)氨基酸，其他參數(shù)為默認(rèn)。最后在各方案中選取排名前15的肽段，各方案中共有的肽段是候選肽段。

1.3MAGE-4抗原MHC-II類抗原表位的預(yù)測(cè)首先利用SYFPEITHI服務(wù)器預(yù)測(cè)MAGE-4中上述候選肽的周圍是否有MHC-II類抗原表位,MHC等位基因限制為HLADRB*0101,0301,0401,0701,1101,1501,肽長度為15肽，其余為默認(rèn)值；然后利用在線服務(wù)器NetMHCIIpan 3.1 Server(http://www.cbs.dtu.dk/services/NetMHCIIpan/)預(yù)測(cè)各肽段與各型MHC-II類抗原的親和力[7]。

2結(jié)果

2.1預(yù)測(cè)的MAGE-4抗原MHC-I類抗原表位通過BIMAS、SYFPEITH1、IEDB等3中方案分別對(duì)MAGE-4抗原的MHC-I類抗原表位進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)P1(286～294),P2(309～317),P3(272～280),P4(109～117)在各方案中都具有HLA*0201限制性9肽較大的可能性。各肽段序列及其預(yù)測(cè)值見表1。

表1　MAGE-4特異性HLA*0201限制性候選CD8+T細(xì)胞表位肽

表2　MAGE-4候選CD4+T細(xì)胞表位肽預(yù)測(cè)得分

注：“-”表示未在相應(yīng)基因型中預(yù)測(cè)到。

2.2預(yù)測(cè)的MAGE-4抗原MHC-II類抗原表位

表3　候選肽與與MHC-II類抗原的親和力

注：S表示強(qiáng)結(jié)合，W表示結(jié)合力弱，N表示該肽段與相應(yīng)基因型無結(jié)合力。

2.2.1候選肽附近MHC-II類抗原表位的預(yù)測(cè)利用SYFPEITHI服務(wù)器對(duì)MAGE-4的MHC-II類抗原表位進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在上述P1,P2,P3,P4附近存在相應(yīng)表位，而且某些序列可能為多種MHC-II型別限制性表位。結(jié)果見表2。

2.2.2候選肽與MHC-II類抗原的親和力利用NetMHCIIpan 3.1服務(wù)器對(duì)P269，P270，P285，P282，P284，P103，P107與MHC-II類抗原的親和力進(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果見表3。從結(jié)果可以看出，P269，P285，P103與多種型別的MHC-II類抗原都具有不同程度的親和力。

本研究利用在線預(yù)測(cè)工具，篩選到3條肽段P269(RYEFLWGPRALAETS)，P285(VKVLEHVVRVNARVR)，P103(ESLFREALSNKVDEL)既存在HLA-A*0201限制性CD8+T細(xì)胞表位，又能與多種型別的MHC-II抗原結(jié)合，為后續(xù)研究腫瘤抗原MAGE-4用于腫瘤的免疫治療肽段的選擇提供了依據(jù)。

3討論

近年來，基于肽疫苗的腫瘤免疫治療取得了一定療效，成為腫瘤治療研究的熱點(diǎn)。最常見的是利用腫瘤抗原誘導(dǎo)腫瘤特異性的CD8+T細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞的反應(yīng)。腫瘤細(xì)胞往往表達(dá)腫瘤抗原肽，通常為8～10個(gè)氨基酸左右，能夠被CD8+T細(xì)胞識(shí)別，誘導(dǎo)CTL反應(yīng)[8]，其在機(jī)體抗腫瘤免疫中具有非常重要的作用[9,10]。Okuno 等發(fā)現(xiàn) HLA-A*2402限制性9肽RNF43-721(NSQPVWLCL)或TOMM34-299(KLRQEVKQNL) 配合化療，可以誘導(dǎo)結(jié)腸癌患者CTL反應(yīng)，提高其長期生存率而沒有副作用[11]。惡性黑色素瘤患者也發(fā)現(xiàn)，肽疫苗可以引起CTL介導(dǎo)的溶瘤作用[8,12,13]。

然而，研究發(fā)現(xiàn)在輔助性CD4+T細(xì)胞缺陷的動(dòng)物模型，此類肽疫苗的效果并不理想，提示其在腫瘤免疫中同樣具有重要作用[14]。給轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者過繼性輸入NY-ESO-1(一種黑色素相關(guān)抗原)特異性CD4+T細(xì)胞可以引起持久的臨床緩解，由其介導(dǎo)的表位擴(kuò)展可能為抗瘤效應(yīng)的機(jī)制之一[15]?；罨腃D4+T細(xì)胞可以分泌多種細(xì)胞因子，增強(qiáng)DC細(xì)胞的抗原提呈能力[16]，對(duì)于形成抗瘤記憶性反應(yīng)也具有重要作用[17]。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，CD4+T細(xì)胞亦可形成細(xì)胞毒性T細(xì)胞，其胞毒作用受MHC-II抗原限制[18]。輔助性T細(xì)胞識(shí)別由MHC-II類分子提呈的抗原肽，長度往往為13-18個(gè)氨基酸[19]。

基于CD8+T細(xì)胞與CD4+T細(xì)胞在抗瘤免疫中的重要作用，已有聯(lián)合表位免疫治療的研究，并顯示一定的效果。Haydn T.等將一包含MHC-I和MHC-II限制性表位的前列腺癌抗原肽免疫小鼠，可同時(shí)誘導(dǎo)小鼠CD8+T細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞的反應(yīng)，并具有明顯的抗瘤效應(yīng)[20]。Welters MJ等發(fā)現(xiàn)HPV(人乳頭瘤病毒)的聯(lián)合長表位亦可引起宮頸癌特異性的CD8+T細(xì)胞與CD4+T細(xì)胞反應(yīng)[21]。

然而，并不是所有的肽段都適合用做免疫治療。理想的肽段除在腫瘤中具有較高的陽性率和特異性外，還必須對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展具有重要作用，以免腫瘤逃逸導(dǎo)致的免疫失效[22]。MAGE-4是一種CTA，屬于MAGE家族，其基因定位于X染色體，可能參與了結(jié)腸癌的發(fā)生與遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[23,24]。同時(shí)由于其在正常機(jī)體的限制性表達(dá)與結(jié)腸癌中的較高陽性率，使其成為免疫治療的潛在靶標(biāo)[6]。

本研究中，我們利用網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)MAGE-4的CD8+T細(xì)胞表位與CD4+T細(xì)胞表位進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在P269(RYEFLWGPRALAETS)，P285(VKVLEHVVRVNARVR)，P103(ESLFREALSNKVDEL)等周圍可能存在聯(lián)合表位，為用于結(jié)腸癌的免疫治療MAGE-4相關(guān)肽段的選擇提供了依據(jù)。

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(2016-02-27收稿)(岳靜玲編輯)

Prediction of MHC-I/MHC-II restricted epitope peptide of MAGE-4

LIUXiaoliang

(ShanxiMedicalUniversityFenyangCollege,Lvliang,032200)

[ABSTRACT]ObjectiveTo predict the MHC-I/MHC-II restricted epitope peptide of MAGE-4.MethodsThe amino acid of MAGE-4 was retrieved by NCBI protein datebase.Based on this,HLA-A*0201 restricted epitope peptide was predicted by BIMAS、SYFPEITH1 and IEDB on line service.Then we used SYFPEITHI and NetMHCIIpan 3.1 to predicted MHC-II restricted peptide.ResultsThree peptides were obtained,which contain MHC-I restricted epitope as well as MHC-II restricted epitope.ConclusionThis result provide a basis for choosing peptides in order to immunotherapy of colorectal cancer.

[KEYWORDS]MAGE-4.MHC-I restricted.MHC-II restricted.Immunotherapy

【作者簡介】劉曉梁(1985-)，男，醫(yī)學(xué)碩士，助教，研究方向:腫瘤免疫。

[中圖分類號(hào)]R 392

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]2095-2694(2016)03-174-05