Das HLA-Molekül - strukturelle und funktionelle Analyse einer Schlüsselfigur des Immunsystems

Abstract

Das HLA-Molekül als Schlüsselmolekül im Immunsystem spielt eine wichtige Rolle in der Unterscheidung in Selbst und Fremd sowie in der Initiierung des adaptiven Immunsystems gegen maligne Transformationen von körpereigenen Zellen. Die hohe Variabilität dieses Proteins macht es nicht nur für die Forschung und Transplantationsmedizin interessant, sondern spielt seit einiger Zeit auch in der individuellen Krebstherapie eine wichtige Rolle. Die Auswahl der Peptide für eine Peptid-basierten Immuntherapie kann anhand ihres Potenzials zytotoxische CD8+ T-Zellen in vitro zu induzieren getroffen werden. Um die Peptide in vitro zu testen werden künstliche Zellen mit HLA:Peptid-Komplexen sowie kostimulatorischen Antikörpern (αCD28) beladen, um mittels zusätzlicher Zytokine (IL-2 und IL-12) Antigen-spezifische CD8+ T-Zellen zu generieren. Innerhalb dieser Analysen konnten für das MultiPro-Projekt sieben potentiell immunogene Peptide identifiziert werden. Aus diesen Peptiden wurden Kandidaten anhand ihrer unterschiedlichen HLA-Restriktion und Antigenherkunft ausgewählt, um Teil eines Peptid-Cocktails für Prostatakrebspatienten mit biochemischem Rezidiv zu werden. Um die Anzahl immunogener Peptide zu erhöhen wurden Optimierungen auf kostimulatorischer Ebene mithilfe weiterer Antikörper (OX40) und Zytokine (IL-7, IL-15, IL-21) durchgeführt. Dadurch konnte eine Erhöhung der Lebendzellzahl (OX40) oder Steigerung der intrazellulären Funktion (IL-21) erreicht werden. Die HLA-Typisierung ist nicht nur für Gewebe-oder Zelltransplantationen wichtig, sondern auch im Zusammenhang mit der Peptid-basierten Immuntherapie, da die Allotyp-abhängige Peptidpräsentation für die meisten Tumore und somit Patienten individuell ist. Eine alternative Typisierungsstrategie wurde entwickelt um unabhängig von der molekulargenetischen Typisierung zu werden. Diese Strategie setzt sich anhand der hohen Komplexität der Proben (hoch polymorphe HLA-Genloci und Verunreinigungen) aus einer Kombination der Proteomik wie auch Ligandomik zusammen. Durch die 186 identifizierten enzymatischen HLA Klasse I-Fragmente ist es möglich eine alternative Typisierung auf Proteom-Ebene vorzunehmen. Hierüber besteht zudem die Möglichkeit eine relative Quantifizierung mit isotopenmarkierten Peptiden zu erhalten. Dies kann Aufschluss über Unterschiede der HLA-Moleküle auf Tumorzellen im Vergleich zu gesundem Gewebe geben, aber auch Korrelationen der HLA-Liganden-Ausbeute deutlich machen. Dafür wurden 15 isotopenmarkierte Peptide hergestellt, wovon 14 erfolgreich identifiziert und für einen ersten Versuch der Quantifizierung verwendet werden konnten. Um diese Strategie noch effizienter zu machen, wird in Kooperation mit der Bioinformatik ein Algorithmus entwickelt, der die Auswertung und Handhabung optimieren wird.