2019年10月11日｜纽约——日前，约翰霍普金斯大学的研究人员开发了一种靶向质谱方法来定量肿瘤相关新抗原，相关工作成果已于上月发表于《Cancer Immunology Research》上，该论文的第一作者、临床组学公司Complete omics的创始人兼首席执行官王磬说“这个方法对研究肿瘤免疫学和开发个性化癌症免疫疗法都具有潜在的重要价值”。
日前，约翰霍普金斯大学的研究人员开发了一种靶向质谱方法来定量肿瘤相关新抗原，相关工作成果已于上月发表于《Cancer Immunology Research》上，作为该论文的第一作者、临床组学公司Complete omics的创始人兼首席执行官王磬博士，说“这个方法很可能对研究肿瘤免疫学和开发个性化癌症免疫疗法都具有重要价值”。
此前，王磬博士是约翰霍普金斯大学教授Bert Vogelstein实验室的研究员，该方法结合了先前由Wang, Vogelstein和他们的同事开发的SRM (SAFE-SRM)质谱法，借助对分离洗脱液的顺序分析，实现很好的效果。
与癌症相关的基因突变可以编码突变的蛋白质，然后这些蛋白质可以被蛋白酶体加工并被人类白细胞抗原(HLA)分子呈递，从而触发人体的免疫反应。这种突变肽触发免疫反应的过程是检查点抑制剂等免疫疗法以及癌症疫苗发挥作用的分子基础。
虽然，新一代测序技术的兴起使研究人员能够识别大量与癌症相关的突变，但在肽水平上直接检测这些与突变相关的新抗原(MANAs)仍然很困难。突变体在基因水平上存在并不意味着它会在蛋白质水平上表达，即使表达，也无法保证它会被HLA分子处理和提呈，因此直接检测这些突变肽是重要的。
目前，这方向已经被证明是一个极具挑战但充满价值的工作。王磬博士说“例如，在个性化癌症疫苗的开发中，研究人员往往花了很多时间研究制造针对新抗原的疫苗，然而却发现这些抗原可能并不提呈。”
直接检测突变相关的新抗原(MANAs)是一个解决方案，这也促使研究人员探索直接检测的新技术方案。
质谱法提供了一种潜在的解决上述问题的技术，但由于特定的MANA肽的丰度都很低，灵敏度是一个限制因素。
为了攻克这个限制因素，王磬博士和同事们应用了SAFE-SRM方法解决了问题，有趣的是，团队最初开发SAFE-SRM是为了帮助分析循环蛋白标记物，从而提高循环肿瘤DNA检测性能，并开发用于癌症的早期检测。
“然而，这种方法的高灵敏度使得它对检测MANA肽也有潜在的用处。”王磬博士指出。
该方法使用分馏将样品分成更小，更不复杂的子样品，从而更大深度进行分析。通过使用标记标准肽来靶向MANA肽，从而监测这些肽洗脱到哪个部分。然后，研究人员就可以使用SRM质谱法对目标肽进行分析了。
在MANA肽的研究过程中，研究人员还需要开发一种有效的方法来提取HLA分子进行质谱分析。其中一个挑战是如何用抗HLA抗体功能化磁珠来富集这些分子，同时不让这些抗体与目标肽共洗脱，因为共洗脱可能导致离子抑制和测定灵敏度的降低。通过测试了多种抗体-磁珠交联条件，研究人员最终优化到抗体在去除HLA分子时保持有效性，同时在洗脱过程中又能保持与磁珠的结合。
此外，实际开发中还面对了这样一个事实，即许多MANA肽含有半胱氨酸和蛋氨酸残基，由于它们的不稳定性，它们通常不是靶向质谱分析的良好候选者。在典型的靶向蛋白组分析中，研究人员可以选择多种肽进行分析，因此能够选择那些最适合基于质谱的测量的肽。然而，对于MANA多肽，这是不可能的，因此王磬博士和他的同事们又通过使用还原步骤来稳定这些氨基酸，使多肽更适合质谱。
我们发现，如果没有这个还原步骤，其中一些肽是无法识别的”他说，“通过这一步，我们将这些肽产生的信号提高了300倍。这是一个非常独特的步骤，而且对于新抗原检测来说是非常必要的。”
为了测试这种方法效果，研究人员转染了带有HLA基因和癌基因的细胞系（预计会产生与HLA分子结合的突变蛋白）。然后应用这种方法来检测HLA结合的MANA肽，结果最终检测到了几种突变形式的KRAS以及一种来自蛋白质IDH2的突变形式。
此外，研究人员还分析了Hs578.T肺癌细胞(已知携带KRAS G12D突变的细胞)，并且发现该方法可以检测到九聚体G12D肽的拷贝数，但不能检测到十聚体形式的拷贝，尽管它们也被预测是提呈的。
王磬博士表示，他相信这项技术可能可以最直接且迅速地有助于确定常见的热点突变会在哪些肿瘤细胞中产生哪些MANA肽，并且以何种丰度水平提呈。
“我们希望创建一个信息表格，比如，针对前100个最常见的癌症基因，从而利用这些信息去指导针对这些基因的免疫治疗研究。”他说，而且他认为这是将是目前使大多数患者的最快受益途径。
最终，这种方法有可能用于直接从患者样本中识别MANA肽，使研究人员能够观测到抗原肽整体提呈情况，而非广谱的常见突变。
“当然，目前这样做的成本会很高。因此，我们应该从大多数癌症患者中非常普遍的突变开始，然后进一步发展这项技术，使那些想要知道他们的特定MANA肽但没有那些常见热点突变的患者能够负担得起。”
王磬博士表示，他计划通过他创立的Complete Omics公司来完成这项工作，目前公司还没有任何商业产品，正在建立自己的技术平台。
