Ρύθμιση της αντιγονοπαρουσίασης από τα μόρια τάξης Ι του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας, μέσω μεταβολών στην ενδοκυττάρια παραγωγή αντιγονικών επιτόπων

Abstract

Cancer cells, in order to evade immune surveillance, manipulate the function of various components of the class I antigen presentation pathway, resulting in reduced antigen presentation and thus resistance to immunotherapy. Therefore, manipulation of antigen presentation is a potential target to enhance tumor immunogenicity through the production of novel epitopes. ERAP1 is an enzyme that resides in the ER and catalyzes they hydrolysis of peptides that bind onto MHCI molecules, contributing to the formation of immunopeptidome. In this thesis we investigated the potential shift of the immunopeptidome upon chemical inhibition of ERAP1 and to test this hypothesis we treated A375 metastatic malignant melanoma cell line with DG013A, a potent ERAP1 inhibitor. To isolate the antigenic peptides, we used immonoaffinity chromatography and to identify their sequences liquid chromatography and tandem mass spectrometry. The presence of the inhibitor induced qualitative and quantitative changes in cellular immunopeptidome, though without altering the MHCI expression levels on the cell surface. The novel peptides presented, differ in their length and sequence but they maintain their dominant binding motifs. ERAP1 inhibition resulted in substitution of a group of sub-optimal peptides with epitopes that are predicted to bind strongly onto MHCI molecules, revealing a potential destructive role of ERAP1 in this cell line. The results of this study hint that ERAP1 chemical inhibition is a viable approach to manipulate the immunopeptidome with potential applications in cancer immunotherapy.

Τα καρκινικά κύτταρα, προκειμένου να διαφύγουν της ανοσιακής επιτήρησης, τροποποιούν τη λειτουργία του μονοπατιού αντιγονοπαρουσίασης τάξης Ι οδηγώντας σε μη αποτελεσματική παρουσίαση αντιγονικών επιτόπων και ανθεκτικότητα στην ανοσοθεραπεία. Συνεπώς, η ρύθμιση της αντιγονοπαρουσίασης με σκοπό την παραγωγή νέων επιτόπων αποτελεί έναν πιθανό στόχο για την ενίσχυση της ανοσογονικότητας του όγκου. Η αμινοπεπτιδάση ERAP1 είναι ένα ένζυμο του ενδοπλασματικού δικτύου το οποίο καταλύει την υδρόλυση πεπτιδίων τα οποία προσδένονται στα μόρια ιστοσυμβατότητας τάξης I συμβάλλοντας έτσι στο σχηματισμό του ανοσοπεπτιδιώματος. Στην παρούσα διατριβή διερευνήσαμε την πιθανή μεταβολή του ανοσοπεπτιδιώματος ύστερα από χημική αναστολή της ERAP1 και προκειμένου να εξετάσουμε τη συγκεκριμένη υπόθεση, επιδράσαμε στην κυτταρική σειρά μεταστατικού κακοήθους μελανώματος Α375 με την ένωση DG013A, έναν ισχυρό αναστολέα της ERAP1. Τα πεπτίδια τα οποία προσδένονται στα MHCI απομονώθηκαν με χρωματογραφία ανοσοσυγγένειας και οι αλληλουχίες τους προσδιορίστηκαν με υγρή χρωματογραφία και διπλή φασματομετρία μάζας. Η παρουσία του αναστολέα προκάλεσε ποιοτικές και ποσοτικές μεταβολές στο ανασοπεπτιδιώμα των κυττάρων χωρίς όμως να μεταβάλλει τα επίπεδα έκφρασης των MHCI στην επιφάνεια των κυττάρων. Τα νέα πεπτίδια που παρουσιάστηκαν εμφανίζουν διαφορές στο μήκος και την αλληλουχία τους αλλά διατηρούν τα μοτίβα πρόσδεσης στα MHCI. Η αναστολή της ERAP1 είχε ως αποτέλεσμα την αντικατάσταση μη βέλτιστων επιτόπων με πεπτίδια τα οποία αναμένεται να προσδένονται ισχυρά στα MHCI αποκαλύπτοντας πιθανή καταστρεπτική δράση της ERAP1 στη συγκεκριμένη κυτταρική σειρά. Συνολικά, τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης μελέτης αποτελούν ένδειξη ότι η χημική αναστολή της ERAP1 αποτελεί μία βιώσιμη προσέγγιση τροποποίησης του ανοσοπεπτιδιώματος με πιθανές εφαρμογές στην ανοσοθεραπεία του καρκίνου.