Kartierung des HLA-Ligandoms von kolorektalen Karzinomen mittels massenspektrometrischer Analyse

Abstract

Das kolorektale Karzinom ist das zweithäufigste Karzinom bei beiden Geschlechtern. Vor allem in fortgeschrittenen und metastasierten Stadien ist die 5-Jahres-Überlebensrate sehr niedrig und die Heilungsrate gering. Daher werden hierfür neue Therapieansätze gesucht. Die Immuntherapie erweist sich in letzter Zeit mit verschiedenen Innovationen als sehr vielversprechender Therapieansatz in solchen Fällen. Im Speziellen die Checkpointinhibitoren können bei einem kleinen Teil der kolorektalen Karzinome (MSI-CRC) bisher zu einer deutlichen Prognoseverbesserung führen. Zudem konnte gezeigt werden, dass die TILs in kolorektalen Karzinomen die Prognose deutlich stärker beeinflussen, als die reine Mutationshäufigkeit im Genom der Tumoren. Dies macht ein tiefgreifendes Verständnis für das HLA-Ligandom der kolorektalen Karzinome unumgänglich. Dieses kann auch für die weiteren immunologischen Therapieansätze benutzt werden um beispielsweise Zielantigene zu definieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher korrespondierende Probenpaare von 36 Probanden durch HLA-Immunaffinitätschromatographie und anschließender uHPLC aufgetrennt und schließlich massenspektrometrisch analysiert. Es konnten so 21 269 verschiedene MHC-Klasse-I-Liganden und 7448 verschiedene MHC-Klasse-II-Liganden identifiziert werden. Davon waren bei der Klasse-I 8617 nur auf Tumorgewebe und 4162 nur auf nicht-malignem Gewebe nachzuweisen, bei der Klasse-II entsprechend 2562 und 2177. Die MHC-Klasse-I-Liganden werden dabei auf 13, 18, 14 unterschiedlichen HLA-A, -B und -C Haplotypen präsentiert, was zu einer Abdeckung von 95,6% der kaukasischen Bevölkerung führt. Die MHC-Klasse-I-Liganden stammen dabei insgesamt aus 8678 Quellproteinen (Tumorgewebe: 2366, nicht-malignes Gewebe: 994), die MHC-Klasse-II-Liganden aus 2079 Quellproteinen (Tumorgewebe: 570, nicht-malignes Gewebe: 477) In einem weiteren Analyseschritt wurden die Ligandome der CRC mit den Ligandomen der korrespondierenden Normalgeweben verglichen. Dadurch konnten über- und unterrepräsentierte MHC-Liganden und deren Quellproteine identifiziert werden, was vor allem zur Identifikation weiterer tumorassoziierter Peptide wichtig ist und zum Gesamtbild des HLA-Ligandoms der CRC beiträgt. In einem letzten Schritt wurden die so identifizierten tumor-exklusiven HLA-Liganden mittels Datenbanken den metabolischen Prozessen in den Zellen zugeordnet, was eine Zuordnung zu vielen bekannten „Pathways in Cancer“ wie zum Beispiel dem Wnt/β-Catenin-Weg, dem Jak/Stat-Signalweg, dem FGF/FGFR-System, der RAS/RAF-Kaskade, dem EGF-Rezeptor, C-myc und TGF-β, sowie zu mTOR möglich machte. Es konnte so also gezeigt werden, dass sich die be- kannten veränderten metabolischen Prozesse auch im HLA-Ligandom der Tumoren nachweisen lassen. Trotz einiger Einschränkungen, wie der fehlenden Immunogenitätstestung (mittlerweile wurde die Immunogenitätstestung der Peptide im Rahmen des auf dieser Arbeit aufbauenden Artikels in einer wissenschaftlichen Fachzeitschrift durchgeführt (Löffler et al., 2018a)) und der fehlenden Genomsequenzierung, handelt es sich um die bisher größte und umfassendste Analyse des HLA-Ligandoms (MHC-Klasse-I und -II) des kolorektalen Karzinomes, sowie seines korrespondierenden Normalgewebes. Damit wurde ein breiter Grundstein für die weiteren Analysen des HLA-Ligandoms und für darauf aufbauende Immuntherapien gelegt.