Charakterisierung des HLA-Ligandoms und des Exoms von Hepato- und Cholangiozellulären Karzinomen im Hinblick auf eine patientenindividualisierte Peptidvakzinierung

Abstract

Bis heute werden Peptide zur Impfung von Krebs in zahlreichen Studien mit viel versprechenden Ergebnissen angewandt, jedoch mit klinischer Limitation. Es wurden Peptid-Cocktails aus HLA-Liganden verwendet, die aus verschiedenen Tumor-assoziierten Antigenen (TAAs) und verschiedenen HLA-Allotypen stammten um so den Tumorescape-Mechanismus durch dessen Verlust der einzelnen Antigene oder HLA-Allele zu verhindern. Der Einsatz von hoch tumorspezifischen Peptiden würde das Risiko von Autoimmunreaktionen minimieren, da diese Peptide Mutationen beinhalten, die im Tumor aber nicht im Normalgewebe zu finden sind. Das Vorhandensein solcher TSAs (tumor specific antigens) sollte mit dieser Arbeit bestätigt werden. Zur Detektion solcher hochspezifischen Peptide kombinieren wir die Methode zur Charakterisierung des HLA-Ligandoms mit der Methode des Next-Generation Sequencing. Die Schnittmenge beider Methoden sollte solche TSAs enthalten. Die Mutationen, die mit NGS im Exom gefunden wurden, führten mit Hilfe der SYFPEITHI-Epitopvorhersage zur Generierung einer patientenindividuellen Datenbank, die diese Mutationen in Form von AS-Sequenzen enthält. Solche mutierten Liganden und deren Zusammenstellung in einer Datenbank könnten in Zukunft zur personalisierten Behandlung des autologen Tumors dienen. Den Fokus auf Leberzellkrebs, bewerteten wir parallel eine Exomsequenzierung und eine HLA-Ligandomanalyse mit malignem und angrenzendem gutartigem Gewebe von 6 Patienten. Ingesamt konnten wir auf Exomebene im Durchschnitt 582 Sequenzveränderungen detektieren, die jedoch mit den insgesamt 2213 gefundendenen Peptiden nicht bestätigt werden konnten bzw. konnten nicht durch die Verwendung von Einschlusslisten aus den Epitopvorhersagen bestätigt werden. Allerdings war es uns dennoch möglich bereits in Impfstudien verwendete Peptide zu bestätigen (MMP7, APOB, VIM etc.).

Till today peptide vaccines for the treatment of cancer have been applied in numerous studies with promising results but still limited clinical success. Peptide cocktails made up of HLA ligands derived from different tumor-associated antigens (TAAs) and presented by different HLA allotypes prevent tumor escape by loss of individual antigens or HLA alleles. The use of highly tumour-specific peptides would minimize the risk of autoimmune reactions, with mutations present in tumor but not normal tissue representing utmost tumor-specificity. The presence of such TSAs (tumor-specific antigens) should be confirmed with this work. For the detection of such highly specific peptides (TSAs), we combine the method of characterisation of the HLA ligandome with the method of next generation sequencing (NGS). The intersection of the results of both methods should contain such TSAs. We employed in silico approaches in order to predict mutated HLA ligands from patient-individual mutations. For this purpose, for each patient an individual database of the mutated proteome had to be created. Such mutated HLA ligands in a database might be used to compose a personalised vaccine for treatment of the autologous tumour in the future. Focusing on hepatocellular cancer, we performed exome sequencing and HLA ligandome analysis in parallel with malignant as well as adjacent benign tissue from 6 patients. Overall, we were able to detect an average of 582 sequence changes in the exome, but with the 2213 peptides we have found in in total on the HLA-ligandome, these changes could not be confirmed. But beside this we could confirm peptides, already in clinical use as peptide vaccines (MMP7, POB, VIM etc.).