PNAS：一种能确定癌症免疫治疗新靶点的工具

　　费城儿童医院(CHOP)和加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员开发了一种计算平台，能够发现来自替代RNA剪接的肿瘤抗原，扩大了癌症免疫治疗靶点的范围。该工具被称为“免疫治疗靶标筛选RNA剪接的异构体肽”(IRIS)，在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文中进行了描述。

　　

2023年5月17日，费城儿童医院(CHOP)和加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员开发了一种计算平台，能够发现来自替代RNA剪接的肿瘤抗原，扩大了癌症免疫治疗靶点的范围。该工具被称为“Isoform peptides from RNA splicing for Immunotherapy target Screening 免疫治疗靶标筛选RNA剪接的异构体肽”(IRIS)，在今天发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文中进行了描述。

“免疫疗法已经彻底改变了癌症治疗，但对于包括儿童癌症在内的许多癌症，抗原库是不完整的，这强调了扩大可操作的免疫治疗靶点清单的必要性，”CHOP计算与基因组医学中心主任、共同资深作者Yi Xing博士说，“我们知道，异常的选择性RNA剪接在癌症中广泛存在，并产生了一系列潜在的免疫治疗靶点。在我们的研究中，我们能够证明我们的计算平台能够识别由选择性剪接产生的免疫治疗靶点，为发现由这一过程产生的新型癌症免疫治疗靶点引入了一个广泛适用的框架。”

癌症免疫疗法在许多血液病的治疗中带来了翻天覆地的变化，利用患者自身免疫系统的力量来对抗疾病。嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)和T细胞受体工程T细胞(TCR-T)疗法修改患者自身的T细胞来攻击癌细胞表面的已知抗原，并且经常导致对曾经被认为无法治愈的癌症的持久反应。然而，该领域在实体肿瘤领域遇到了挑战，这在很大程度上是由于缺乏已知的和合适的针对这些癌症的靶标，这突出了需要新的方法来扩大免疫治疗靶标库。

选择性剪接是一个重要的过程，它允许一个基因编码许多基因产物，这是基于RNA在翻译成蛋白质之前被切割和连接或剪接的位置。然而，剪接过程在癌细胞中是失调的，癌细胞经常利用这一过程产生促进生长和存活的蛋白质，使它们能够不受控制地复制和转移。这种情况发生在许多成人和儿童癌症中。科学家们认为剪接失调可能是免疫治疗的新型肿瘤抗原的来源，但是识别这种抗原一直是一个挑战。

为了解决这一困难，研究人员创建了IRIS来利用大规模肿瘤和正常RNA测序数据，并结合多种筛选方法来发现由于选择性剪接而产生的肿瘤抗原。整合基于RNA测序的转录组学数据和基于质谱的蛋白质组学数据，研究人员表明，iris预测的数百个TCR靶点是由人类白细胞抗原(HLA)分子呈现的，HLA是人类免疫系统向T细胞呈现抗原的部分。

研究人员随后将IRIS应用于神经内分泌前列腺癌(NEPC)的RNA测序数据，NEPC是一种转移性和高致命性疾病，已知与RNA剪接的变化有关，这是CHOP和加州大学洛杉矶分校的研究人员在先前的研究中发现的。从富集于NEPC的2939个备选剪接事件中，IRIS预测了1651个肽段作为潜在的TCR靶点。研究人员随后进行了更严格的筛选测试，对48个潜在目标进行了优先排序。有趣的是，研究人员发现，这些靶标高度富集了长度小于30个核苷酸的短序列编码的肽——也被称为“微外显子”——这可能是由这种类型癌症中剪接失调的独特程序引起的。

为了验证这些靶点的免疫原性，研究人员分离出对iris预测靶点有反应的T细胞，然后使用单细胞测序来鉴定TCR序列。研究人员用7种tcr修饰了人外周血单个核细胞，发现它们对IRIS预测的目标具有高度反应性，是良好的免疫治疗候选者。一种TCR在杀死表达目标肽的肿瘤细胞方面特别有效。

“免疫疗法是一种强大的工具，对某些癌症的治疗产生了重大影响，但在许多致命的癌症中，这种方法的好处还没有完全实现，”加州大学洛杉矶分校微生物学、免疫学和分子遗传学教授、Eli和Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心成员Owen N. Witte医学博士说。“新的抗原靶点的发现可能在不同的患者，甚至不同的肿瘤类型中共享，这可能有助于扩大细胞治疗的价值。分析肿瘤和正常组织的大量数据，需要像Xing实验室开发的那些复杂的计算工具，为有朝一日可以在临床测试的目标提供可操作的见解。”

Xing博士补充说:“这项概念验证研究表明，选择性剪接RNA转录物是癌症免疫治疗的可行靶标，并为寻找这些靶标提供了大数据和多组学驱动的计算平台。”“我们正在将IRIS应用于广泛的儿童和成人癌症的靶点发现。我们还在开发下一代IRIS平台，该平台利用较新的转录组学技术，如长读和单细胞分析。”