| Title | Genomic Landscape of Lynch Syndrome Colorectal Neoplasia Identifies Shared Mutated Neoantigens for Immunoprevention |
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| Online | https://www.gastrojournal.org/article/S0016-5085(24)00052-0/fulltext |
研究背景
林奇综合征 （Lynch syndrome，LS） 是遗传性结直肠癌 （CRC） 的主要原因。LS 患者在 4 个 DNA 错配修复 （MMR） 基因中携带 1 个杂合种系突变，导致 CRC 终生风险为 50%-80%，子宫内膜癌风险为 40%-60%，并且多种其他肿瘤类型的风险增加。正常结肠细胞在携带种系突变的基因的替代等位基因中获得第二个体细胞命中后变为 MMR 缺陷 （MMRd）。第二次打击表现为微卫星 （MS） 中数百个错配和插入缺失 （插入缺失） 的积累，这些微卫星 （MS） 产生非天然移码蛋白，其中一部分被加工并以新抗原 （neoAgs） 的形式呈现。这些 neoAg 被加载到主要组织相容性复合物 （MHC-I/II） 上并与 T 细胞受体相互作用，促进干扰素γ （IFNγ） 分泌和表达 neoAg 的癌细胞裂解。从 LS 患者的基因组数据中表征推定的 neoAgs 为基于 neoAg 的疫苗开发提供了潜力。
研究方法
患者和样本：德克萨斯大学 MD 安德森癌症中心 [MDACC] 的 43名 LS 患者，共69 份标本 （8 例 PWOMP、41 例癌前病变、8 例晚期癌前病变和 12 例下消化道癌中），以及匹配的正常粘膜和外周血。
测序和数据处理：做了 WES 测序和 RNAseq
数据分析：主要做了 somatic mutation call 、MSI、突变特征 mutation signature，新抗原 NeoAg
数据分析流程：
研究结果
样本 MSI 状态：使用 MSIsensor2 确定 MSI 状态 ，其中 27 个样本分类为 MSI-H，13 个分类为 MSI-L，29 个分类为 MSS（图 2A）。值得注意的是，癌前病变的中位 MSI评分为 15.3%，其中 29%（41 人中的 12 人）显示 MSI-H（图 2B 和 C）。对于晚期癌前病变，中位 MSI 评分为 30%，其中 50% 显示 MSI-H，大多数癌症 （92%） 为 MSI-H，中位 MSI评分为 67%（图 2B 和 C）。PWOMP 的中位 MSIscore 为 1.35%，均未显示 MSI-H。前 10 个最不稳定的 MS 基因座位于 CREBBP、ERBB2、GTF2IRD 和 ACVR2A 基因中，它们位于数量最多的 MSI-H 样品中，并与基因座中匹配的正常样品相比产生了新的更短等位基因（图 2D）。
MSI-H 肿瘤在 CRC 相关基因的 MS 位点突变状态：结合 Mutect2 和 MSmutect 的结果显示每个样本 3 到 3792 个非同义突变。MSI-H 样品的TMB为 26 mut/Mb。其中大多数是错义和移码插入缺失（图 3A 和 B）。KEGG通路分析显示 APC 中非同义突变的频率最高 （47%），这些突变均未发生在 MS 基因座中（图 3A）。在 CTNNB1 以及 BRAF/KRAS 和 mTOR 通路相关基因中也发现了位于 MS 基因座之外的有害突变。MSI-H 样本在不同 CRC 相关基因的 MS 基因座中显示大量非沉默突变，包括 BCL9 、 RNF43 、 TCF7L2 、 ARID1A 、 PTEN 、 BMPR2 、 TGFBR2 、 AKAP9 和 MSH3。与 MSI-L/MSS 样本相比，MSI-H 中与特征 ID1、ID2 和 SBS15 相关的突变显着更高（图 3C）。
新抗原分析：使用 PHLAT 对 WES 数据中的所有样本进行 HLA 分型。队列中最常见的 3 个 HLA 是 HLA-C∗07：02、HLA-A∗02：01 和 HLA-A∗01：01，分别占 42% 、 39% 和 39% 的个体中。使用 NetMHCpan 计算 MS 基因座中具有移码插入缺失的每个基因中潜在 neoAgs 的预测。每个样品的 MHC-I 和 MHC-II neoAgs 总数，范围分别为 0 至 ∼1320 和 0 至 ∼9300 （图4A）。MSI-H 样本MHC-I 和 MHC-II 显著高于其他2组（图 4B）。晚期癌前病变样本也显著高于其他队列（图4C）。检测到的 MHC-I 和 -II neoAgs 的数量与突变负荷呈正相关（图4E）。同时确定了一组具有高免疫原性潜力的新型复发性 MHC-I neoAgs，可能发生在 USP35 、 TCF20 、 OR4M2 、 PDS5B 和 DAZAP1 等基因中（图4F）。
细胞实验验证：选择前 100 个 MHC-I NeoAgs ，合成肽段，进行细胞实验，数据显示，与未暴露的对照细胞相比，100 种肽中有 65 种引起了 IFNγ 的显着分泌（图5AB），其中MSI-H 癌症都产生了具有确认免疫原性的 neoAgs(图5D)。选择了 RNF 433 （TQLARFFPI），因为它具有最高的 ELISpot 反应性，以评估 CD8+ T 细胞的活化水平，结果显示，RNF 433刺激的 PBMC 中 CD8 + 和 CD4 + T 细胞的百分比显着更高（图5FG）。这些结果证实了预测的 neoAgs 可以通过扩增活化的 CD8 + 和 CD4 + T 细胞引发免疫原性反应。
总结
Lynch综合征（LS）携带者在癌变的早期阶段就会产生共享的移码突变新抗原，这些新抗原可以诱导T细胞反应。该研究通过 WES 和 RNAseq 测序，分析体细胞突变、MSI和新抗原的关系，给出了一个新抗原预测流程，并结合免疫原性的体外实验，对预测到的新抗原进行了验证。研究鉴定了一组具有高免疫原性的新抗原，这些新抗原在癌症和晚期癌前病变中出现频率较高，表明它们具有作为疫苗靶点的潜力。该结果对癌症预防疫苗开发（特别是LS的预防性疫苗），和对LS患者潜在治疗策略提供了科学依据。
