基于點(diǎn)突變數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)腫瘤抗原

在本文的研究中,作者探究了患者的突變情況如何影響腫瘤的免疫原性(免疫原性是指人和動(dòng)物體內(nèi)一種特殊物質(zhì)比如抗原或抗原表位激活免疫反應(yīng)的能力),因此首先構(gòu)建了pipeline由體細(xì)胞點(diǎn)突變數(shù)據(jù)獲得了候選的腫瘤抗原,如下圖所示:

【參考文獻(xiàn)】Mutational landscape determines sensitivity toPD-1 blockade in non–small cell lung cancer.Science,2015

注:

1、NASeek軟件:?

? ? NASeek是Timothy A. Chan 等人開發(fā)的一個(gè)生物信息學(xué)工具,這個(gè)軟件具有兩個(gè)功能:

1)以突變位點(diǎn)為中心向周圍延伸得到一段序列,將它翻譯成多肽段

2)對(duì)得到的肽段進(jìn)行同源性比較(translation of stretches surrounding eachmutation, and comparisonbetween the resulting peptides for homology)。

Ref:Genetic Basis forClinical Response to CTLA-4 Blockade in Melanoma. The New England Journal ofMedicine, 2014.

2、mer:

? ? monomerie unit,在分子生物學(xué)領(lǐng)域中表示單體單元,相當(dāng)于nt或者BP。通常用于雙鏈核酸中的單位,100 mer DNA相當(dāng)于每一條鏈有100nt,那么整條鏈就是100bp。

3、主要組織相容性復(fù)合物(MHC)與人類白細(xì)胞抗原(HLA):

? ? ? 主要組織相容性復(fù)合物(MHC)是一類基因,它編碼的蛋白質(zhì)位于細(xì)胞表面,能夠幫助免疫系統(tǒng)識(shí)別外來(lái)物質(zhì)。MHC蛋白普遍存在于所有高等脊椎動(dòng)物。MHC蛋白主要有兩類,I類分子是一種跨膜蛋白,幾乎存在于所有的細(xì)胞當(dāng)中,I類分子能夠結(jié)合外來(lái)分子的多肽片段(抗原),并進(jìn)行抗原呈遞,來(lái)觸發(fā)免疫系統(tǒng)的反應(yīng);II類分子則只存在于免疫細(xì)胞,比如巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中。

? ? ? 在人類中主要組織相容性復(fù)合物(MHC)也被稱為人類白細(xì)胞抗原(HLA)系統(tǒng)。HLA基因具有很高的多態(tài)性,即它具有許多不同的等位(如下圖),這使得HLA系統(tǒng)能夠更有效的發(fā)揮獲得性免疫的功能。(HLA genes are highly polymorphic, which meansthat they have many different alleles, allowing them to fine-tune the adaptiveimmune system.)


Ref:主要組織相容性復(fù)合物(Majorhistocompatibilitycomplex (MHC)) : http://www.britannica.com/science/major-histocompatibility-complex

人類白細(xì)胞抗原(humanleukocyte antigen (HLA)):https://en.wikipedia.org/wiki/Human_leukocyte_antigen

4、IC50衡量MHC I類分子與氨基酸九聚物結(jié)合親和力?

(1)IC50?

? 半最大抑制濃度(half maximal inhibitory concentration (IC50))是衡量一種物質(zhì)抑制特定生物學(xué)過(guò)程或生化功能的有效性的指標(biāo)。這個(gè)指標(biāo)的量表示特定藥物或其他物質(zhì)(抑制劑)在抑制一個(gè)給定的生物過(guò)程(或其中一種組分,比如酶,細(xì)胞,細(xì)胞受體或微生物)時(shí)所需濃度最大值的一半。它的值通常用摩爾濃度表示。

(2)IC50可以衡量結(jié)合親和力

? ? ? ? 經(jīng)過(guò)查證,IC50可以作為Cheng-Prusoff方程的參數(shù),計(jì)算得到衡量競(jìng)爭(zhēng)性激動(dòng)劑和拮抗劑親和力的指標(biāo)(因此IC50是衡量親和力的間接指標(biāo)) (Ref: IC50 is not a direct indicator of affinity although the two can be related at least for competitive agonists and antagonists by the Cheng-Prusoff equation.)該方程公式以及具體介紹見(jiàn)https://en.wikipedia.org/wiki/IC50,涉及底物濃度等等,感覺(jué)跟我們關(guān)系不大,所以不做詳細(xì)解釋。

(3)免疫實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用實(shí)例

? ? 關(guān)于IC50如何通過(guò)Cheng-Prusoff方程來(lái)計(jì)算結(jié)合親和性,涉及實(shí)驗(yàn)中對(duì)于受體激動(dòng)劑,拮抗劑,配體,底物等化合物的選擇,我沒(méi)能弄明白怎么應(yīng)用這個(gè)方程。但是在多篇文獻(xiàn)中查到了利用IC50衡量MHC I類分子與多肽段結(jié)合親和性的應(yīng)用實(shí)例。

例1:

【原文描述】

? ? ? ? 文章補(bǔ)充圖中給出一張表格,描述每個(gè)HLA等位編碼的MHC分子與多肽段的親和性(圖中紅框),IC50閾值選定為500nM(納米摩爾),用于區(qū)別與特定MHC分子結(jié)合或不結(jié)合的多肽段。

a? An IC50 threshold of 500 nM was used to distinguish binding fromnon-binding peptides.

b? Peptides with IC50 values >10,000 were considered “extreme”non-binders.


【參考文獻(xiàn)】Yanover C, Bradley P. Large-scalecharacterization of peptide-MHCbinding landscapes with structural simulations.Proceedings of the NationalAcademy of Sciences, 2011.

例2:

【原文描述】

? The type of data generated, however, is the same: each peptidegets assigned an affinity to a given MHC allele in terms of IC50/EC50 nM (forbrevity, we will refer to EC50 as IC50 in the following).Peptides with anaffinity worse than the experimental sensitivity threshold areassigned an upperlimit of detectable IC50(Sette: >50,000 nM or higher; Buus: >20,000 nM).If affinities for the same peptide tothe same MHC molecule were recorded inmultiple assays, the geometric mean ofthe IC50 values was taken as theconsensus value in the final dataset.

【參考文獻(xiàn)】Peters B, Bui H H, Frankild S, et al. A community resourcebenchmarking predictions of peptide binding to MHC-I molecules. PLoS ComputBiol, 2006

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