Filadelfia, 13 giugno 2023 — Le proteine del complesso maggiore di istocompatibilità di classe I (MHC-I) svolgono un ruolo essenziale nel sistema immunitario di tutti i vertebrati mandibolari. MHC-I visualizza frammenti peptidici di proteine dall’interno della cellula sulla superficie cellulare, “esponendoli” al sistema immunitario, che scansiona costantemente il corpo alla ricerca di antigeni estranei o tossici. Quando i peptidi estranei vengono riconosciuti, innescano una cascata che consente alle cellule T citotossiche di eliminare gli intrusi. Questo processo è stato sfruttato nello sviluppo di vaccini e immunoterapia, in cui i ricercatori identificano frammenti di peptidi unici per virus o cancro e quindi controllano quali cellule T riconoscono quei bersagli e avviano una risposta immunitaria.
Tuttavia, l’attuale processo di utilizzo delle molecole MHC-I come sonde nello sviluppo di vaccini e nell’immunoterapia è arduo. Le molecole MHC-I sono estremamente instabili e può essere necessaria una settimana per produrre solo una di queste molecole, rendendo impossibile lo screening di grandi librerie di peptidi in modo efficiente. Ora, i ricercatori del Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP) hanno risolto questo problema ingegnerizzando molecole MHC-I stabili e universali che possono essere rapidamente prodotte su larga scala, consentendo ai ricercatori non solo di sviluppare più rapidamente vaccini e immunoterapie, ma anche di identificare molecole che potrebbero operare ampiamente in tutta la popolazione. le scoperte È stato pubblicato oggi negli Atti della National Academy of Sciences.
“I risultati di questo documento hanno il potenziale per rivoluzionare il campo, sia nel modo in cui produciamo queste molecole sia nella velocità con cui possiamo esaminare immunoterapie efficaci e complete”, ha affermato l’autore senior. Nikolaos J. SgorkisPh.D., professore associato Centro per la medicina computazionale e genomica All’ospedale pediatrico di Filadelfia. “Non siamo più vincolati dall’instabilità di queste molecole e dal lungo lasso di tempo necessario per sintetizzarle. Le molecole MHC-I stabilizzate possono accelerare lo screening e il successivo sviluppo di terapie efficaci”.
guidato Laboratorio Sgorkes I membri Yi Sun, Michael C. Young e Claire H. Woodward, i ricercatori hanno stabilizzato le molecole MHC-I concentrandosi sulla loro struttura tridimensionale. Le molecole MHC-I classiche sono costituite da tre parti principali: un antigene peptidico costituito da 8-15 amminoacidi; La catena leggera è la stessa per tutte le molecole MHC-I; La catena pesante è molto polimorfica. Negli esseri umani, MHC-I è chiamato antigene leucocitario umano, o HLA, che si è espanso a causa dell’adattamento evolutivo in corso negli esseri umani per includere più di 35.000 varianti, con una varietà di residui diversi situati sul solco in cui i peptidi possono legarsi. Poiché l’HLA è altamente polimorfico, diversi tipi di HLA mostrano diversi repertori peptidici, legano diversi chaperoni molecolari e mostrano diversi recettori delle cellule T (TCR), che alla fine determinano le risposte immunitarie e la suscettibilità alle malattie. Pertanto, trovare bersagli universali e immunoterapie che funzionino tra gli esseri umani è stato impegnativo.
Per stabilizzare MHC-I e renderlo utile per il caricamento e lo screening di peptidi universali, i ricercatori si sono concentrati sulla catena leggera della molecola, così come è conservata nelle specie HLA. La catena leggera svolge un ruolo importante nella stabilizzazione delle molecole MHC-I. Una volta che la catena leggera si rompe, innesca il disassemblaggio della molecola MHC-I, a quel punto viene essenzialmente inviata per il riciclaggio per il futuro caricamento del peptide, agendo come una sorta di interruttore “on/off” per la molecola MHC-I. Per sfruttare questa architettura di base, i ricercatori hanno collegato la catena pesante alla catena leggera, stabilizzando MHC-I in una forma “aperta” ricettiva ai peptidi.
I ricercatori hanno confermato la stabilità delle molecole MHC-I ingegnerizzate attraverso la caratterizzazione biofisica, utilizzando la risonanza magnetica nucleare (NMR), dimostrando che le molecole MHC-I aperte avevano una maggiore stabilità quando caricate con peptidi, anche quelli con affinità da bassa a moderata. I ricercatori hanno anche dimostrato che le molecole MHC-I ingegnerizzate promuovono lo scambio di peptidi tra più aplotipi HLA, coprendo rappresentanti di cinque molecole HLA-A, sei HLA-B e HLA-Ib, che hanno molte isoforme diverse. Un componente chiave dell’utilizzo di questo sistema per abilitare una piattaforma di scambio di peptidi ad alto rendimento è stata la progettazione di peptidi “segnaposto” personalizzati contenenti modifiche innaturali di amminoacidi, che è stato fatto in stretta collaborazione con laboratorio Il biologo chimico George Burslem, Ph.D., dell’Università della Pennsylvania.
“La piattaforma MHC-I aperta sfrutta minime modifiche proteiche per migliorare le interazioni di cross-linking tra tutti gli aplotipi HLA noti, così come le molecole oligomeriche MR1 che presentano metaboliti aberranti associati a molti tumori”, ha affermato il dott. Sgourakis. “Queste nuove molecole potrebbero essere uno strumento versatile per lo screening di epitopi antigenici, consentendo la scoperta di recettori a bassa frequenza e anticorpi ingegnerizzati per lo sviluppo di terapie mirate”.
Questo lavoro è stato supportato da sovvenzioni di NIAID (5R01AI143997), NIDDK (5U01DK112217) e NIGMS (5R35GM125034 e R35GM142505). Ulteriore supporto è stato fornito dalla sovvenzione del progetto pilota Fox Chase Cancer Center e dalle sovvenzioni P30CA006927 e T32GM132039 del National Institutes of Health.
Sun Y, Young MC, Woodward CH, Danon JN, Truong HV, Gupta S, Winters TJ, Font-Burgada J, Burslem GM, Sgourakis NG. “Molecole MHC-I aperte a livello globale per il caricamento rapido dei peptidi e la promozione della stabilità complessa attraverso i fenotipi HLA”, Atti della National Academy of Sciences, online 13 giugno 2023, DOI: 10.1073/pnas.2304055120.
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Informazioni sull’ospedale pediatrico di Filadelfia: L’ospedale pediatrico di Filadelfia, un’organizzazione di beneficenza senza scopo di lucro, è stata fondata nel 1855 come primo ospedale pediatrico della nazione. Grazie al suo impegno di lunga data per un’eccezionale assistenza ai pazienti, alla formazione di nuove generazioni di professionisti sanitari pediatrici e a innovative iniziative di ricerca chiave, l’ospedale da 595 posti letto ha promosso molte scoperte a beneficio dei bambini di tutto il mondo. Il suo programma di ricerca pediatrica è tra i più grandi del paese. L’organizzazione ha una storia consolidata nella fornitura di cure pediatriche avanzate vicino a casa attraverso Rete di cura CHOPche comprende più di 50 pratiche di assistenza primaria, cure specialistiche, centri chirurgici, centri di cure urgenti e alleanze di ospedali di comunità in tutta la Pennsylvania e il New Jersey, nonché Nuovo ospedale ospedaliero
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