Identifizierung neuer T-Zellepitope als Grundlage einer Peptid-basierten Immuntherapie für Ovarialkarzinom-Patientinnen

Abstract

Die Entwicklung einer Peptid-basierten Immuntherapie setzt neben der Auswahl geeigneter Tumor-assoziierter Antigene (TAA) weiter die Identifikation daraus abgeleiteter T-Zellepitope voraus. Bei der Auswahl der Antigene sind eine möglichst hohe Tumorspezifität, eine hohe Expression des Antigens im Tumorgewebe, ein häufiges Auftreten auf verschiedenen Subtypen, eine funktionelle Assoziation mit dem malignen Phänotyp und schließlich die Immunogenität des Antigens maßgebend für die klinische Relevanz der davon abgeleiteten T-Zellepitope. Die T-Zellepitope müssen sich durch die Fähigkeit T-Zellen zu stimulieren und schließlich durch Prozessierung und Präsentation auf den Tumorzellen auszeichnen, um als therapeutisch einsetztbares T-Zellepitop validiert werden zu können.

Nach Literatur-Recherchen wurden nach oben genannten Kriterien 18 TAAs ausgewählt, deren Expressionsprofile anschließend auf OvCa-Zelllinien und –Primärgeweben analysiert wurden. Die Charakterisierung der OvCa-Zelllinien und -Primärgewebe ergab, dass bis auf ein TAA (NY-ESO-1) alle 17 untersuchten TAAs auf über 50% der untersuchten Zelllinien/Geweben exprimiert wurden. Weiter ergab sich, dass Zelllinien im Vergleich zu den untersuchten Primärgeweben eine reduzierte Antigenität aufwiesen.

Die Epitopvorhersage in silico von neun der zuvor untersuchten TAAs führte zu 80 HLA-A*02-restringierten Peptiden, von denen 24 eine peptidspezifische IFNgamma T-Zellantwort induzieren konnten. Von den in vitro stimulierten T-Zelllinien waren neun in der Lage peptidspezifisch Zielzellen zu lysieren. Eine Validierung als T-Zellepitop für den möglichen Einsatz in einer Peptid-basierten Immuntherapie gelang für zwei L1CAM-abgeleitete und ein VEGF-abgeleitetes Peptid. In PBMCs zweier OvCa-Patientinnen wurden L1CAM-Peptid-speifische Gedächtnis T-Zellen gefunden. Diese Gedächtnis T-Zellen zeigten keine Peptid-induzierbare Zytokinproduktion. Mit VEGF-Peptid konnten in vitro T-Zellen stimuliert werden, die in der Lage waren VEGF-exprimierende OvCa-Zellen zu lysieren. Dies belegt die natürliche Prozessierung und Präsentation des vorhergesagten Peptids.

Bei der Untersuchung des HLA-Ligandoms zweier OvCa-Tumorproben mittels Immunpräzipitation der MHC-Moleküle und anschließender LC-MS-Analyse der eluierten MHC-Liganden wurden 78 Peptide identifiziert. 24 dieser Peptide wurden Quellproteinen zugeordnet, die mit der Prädisposition für eine Tumorerkrankung oder der Tumorgenese in Verbindung gebracht werden oder aber wegen ihrer tumorspezifischen Überexpression bereits Zielmoleküle der klinischen Forschung darstellen (RPL8, OFA-iLR, HDAC1). Diese Proteine sind potentielle neue OvCa-assoziierte Tumorantigene, bzw. die daraus abgeleiteten HLA-Liganden stellen potentielle T-Zellepitope für eine Peptid-basierte Immuntherapie dar.

In order to design a peptide-based cancer vaccine the selection of tumor associated antigens (TAAs) and corresponding T cell epitopes is essential. The criteria for selecting TAAs are high tumor specificity, high expression level of the antigens in the tumor tissue, high expression frequency on different tumor-subtypes, a functional association with the malignant phenotype and a strong immunogenicity of the antigen. To be suitable for an immunotherapeutic approach the corresponding T cell epitopes have to be able to induce T cell responses and to be processed and presented on tumor cells.

Following the former selection-criteria, 18 TAAs were selected form literature and corresponding expression profiles on OvCa-cell lines and –primary tissue were analyzed. Except from one of the TAAs (NY-ESO-1) the others were expressed on over 50% of the analyzed cell lines and tissues. Further a difference of cell lines compared to primary tissue was observed concerning their antigenicity.

The epitope prediction in silico of 9 TAAs resulted in 80 HLA-A*02-restriced Peptides. 24 of these peptides could induce a peptide specific IFNgamma T cell response. 9 of the in vitro stimulated T cell lines were able to lyse target cells in a peptides specific manner. Two L1CAM and one VEGF derived T cell epitopes were validated as candidate T cell epitopes for a peptide based immunotherapy. In PBMCs of two OvCa-patients L1CAM-specific memory T cells were detected by Tetramer staining. These cells showed no peptide inducible cytokine production. T cells that were stimulated with the VEGF peptide were able to lyse OvCa cells expressing the VEGF protein. This proved the natural procession and presentation of this predicted peptide.

Analysing the HLA ligandome of two OvCa tumors using MHC immunoprecipitation and subsequent LC-MS analysis of the eluted MHC ligands 78 peptides could be identified. 24 of these peptides were derived from proteins that are associated with tumor predisposition or tumor development or proteins that are already target molecules of clinical research due to their tumor specific overexpression (RPL8, OFA-iLR, HDAC1). These proteins are potential new OvCa associated antigens and derived HLA ligands are potential T cell epitopes for a peptide-based immunotherapy.