免疫原性氨基酸在肿瘤疫苗HER-2/neu设计中的应用及其免疫应答机制研究

Immunogenic amino acids is a kind of unnatural amino acids that can improve the immunogenicity of protein, such as nitrotyrosine and nitrobenzene alanine. A recent study confirmed that incorporation of immunogenic amino acids into the protein can break the immunological tolerance of autologous protein. Many valuable vaccine candidate could not be used in clinical for they are autologous proteins, incorporation of immunogenic amino acid into proteins provides a novel method for developing the vaccine from autologous proteins. In this research, we will incorporate immunogenic amino acids into the tumor associated antigen HER-2 by using expanding gene code in order to obtain a novel tumor vaccine. Meanwhile, we will study the effect of immunogenic amino acids on the physicochemical property, structure and immunogenicity of protein. This research will provide a novel method for developing the tumor vaccine.

免疫原性氨基酸是一类能提高蛋白质免疫原性的非天然氨基酸，如硝基酪氨酸，硝基苯丙氨酸等。近期研究证实：天然蛋白质中插入此类氨基酸能使其突破自身免疫耐受，转化为自身抗原而激活机体免疫系统。很多有价值的肿瘤相关抗原（如：MAGE、gp100、HER-2/neu等）都是自体蛋白，因而存在自身免疫耐受而无法直接用于肿瘤疫苗的开发。免疫原性氨基酸的引入为此类肿瘤疫苗的开发提供了新的思路和方法。本项目拟采用遗传密码扩充技术，将免疫原性氨基酸定点引入到肿瘤相关抗原HER-2/neu中，以期获得能够突破自身免疫耐受的新型肿瘤疫苗。同时比较分析免疫原性氨基酸对HER-2/neu的理化性质、空间结构和免疫原性的影响，深入探讨免疫原性氨基酸在突破自身免疫耐受，形成自身免疫识别机制中的作用，从而为治疗性肿瘤疫苗的开发提供新的理论基础和研究思路。

免疫原性氨基酸是一类能提高蛋白质免疫原性的非天然氨基酸，如硝基酪氨酸，硝基苯丙氨酸等。近期研究证实：天然蛋白质中插入此类氨基酸能使其突破自身免疫耐受，转化为自身抗原而激活机体免疫系统。很多有价值的肿瘤相关抗原（如：MAGE、gp100、HER-2/neu 等）都是自体蛋白，因而存在自身免疫耐受而无法直接用于肿瘤疫苗的开发。免疫原性氨基酸的引入为此类肿瘤疫苗的开发提供了新的思路和方法。.本项目采用遗传密码扩充技术，将对硝基苯丙氨酸定点引入到肿瘤相关抗原HER-2/neu 中，筛选获得了能够突破自身免疫耐受的新型肿瘤疫苗候选分子。本项目主要研究内容及成果包括：.1. 完成了对硝基苯丙氨酸定点引入系统的优化与完善，通过建立基于琥珀抑制性tRAN种属特异性毒性的筛选系统，筛选获得了高正交性的琥珀抑制性tRNA，提高了对硝基苯丙氨酸定点引入系统的保真性，减少了天然氨基酸的错误掺入，为后续疫苗的设计与筛选提供了基础。.2. 通过在HER2胞外区片段中定点引入对硝基苯丙氨酸，筛选获得了抗HER2疫苗候选分子；疫苗候选分子免疫小鼠后，能诱导高滴度的抗HER2抗体产生，且在免疫后第十一周，依然能检测到较高滴度的抗体，证实疫苗候选分子具有良好的免疫原性；流式细胞分析结果进一步证实，候选分子诱导产生的抗体能与细胞膜上完整的HER2胞外区结合，且能通过ADCC效应杀伤靶细胞，提示疫苗候选分子对高表达HER2的乳腺癌有治疗效果；.3. 对免疫原性氨基酸突破自身免疫耐受的作用机理进行了初步探讨，利用含对硝基苯丙氨酸的肽段进行体外刺激，证实含非天然氨基酸的特定肽段能体外刺激T细胞增殖，且增殖效率与免疫原性氨基酸在肽段中的位点密切相关；而不含非天然氨基酸的天然肽段则无此作用；研究结果提示，免疫原性氨基酸可能是通过形成新的Th细胞表位来突破免疫耐受，这些发现对后续同类疫苗的设计提供了指导。