Investigando os aspectos estruturais que conferem imunogenicidade diferencial em epítopos de células T tumorais

Abstract

A busca por quais características definem um epítopo como um alvo imunogênico ou não responsivo para imunoterapia tem iludido pesquisadores há anos. Vários estudos demonstram que certas posições nas sequências peptídicas, os resíduos âncora do MHC, têm uma composição preferencial de aminoácidos (motivos alélicos), sendo esses epítopos mais susceptíveis de exibir uma melhor resposta imunogênica. Em primeiro lugar, nem todos os ligantes de MHC são imunogênicos, considerando que temos epítopos não numerados sendo continuamente apresentados nas superfícies das células. Neste trabalho específico, testamos um elemento adicional, central em nossa hipótese de que alterações nas sequências de proteínas tumorais resultam em uma mudança estrutural que desloca a superfície eletrostática das moléculas pMHC, fundamental para o reconhecimento de TCR e o início de uma resposta imunogênica. Para este fim, foram recuperadas sequências de neoepitopos apresentando respostas imunes diferenciais quando comparadas com suas contrapartes do tipo selvagem. Apesar do fato de as sequências serem muito semelhantes, elas desencadearam respostas que eram consideravelmente diferentes e, atualmente, não há uma explicação bem estabelecida de por que elas diferem visivelmente nos aspectos imunogênicos entre si. Estruturas pMHCs abrigando as sequências do epítopo foram modeladas e usadas para gerar imagens de suas superfícies eletrostáticas, procurando diferenças qualitativas que possam indicar as respostas distintas. Observamos que nenhuma alteração significante ocorreu entre os peptídeos tumorais imunogênicos e suas contrapartes não-imunogênicas de tipo selvagem quando comparamos sua superfície eletrostática. Uma comparação adicional foi feita contra estruturas de pMHCs contendo epítopos imunogênicos recuperados da Crosstope Database (www.crosstope.com). Nesse sentido, também foi possível verificar se os epítopos tumorais imunogênicos eram semelhantes aos imunogênicos virais. Surpreendentemente, tanto as sequências não tumorais quanto os neoepitopos compartilharam uma similaridade na distribuição de superfície eletrostática com os alvos patogênicos, o que poderia ser um indicativo de sua predisposição imunogênica. Portanto, teorizamos que um "elemento oculto" pode ser responsável pela mudança na imunogenicidade dos neoepitopos.

The search for what characteristics define an epitope as either an immunogenic or a non-responsive target for immunotherapy has eluded researchers for years. Several studies demonstrate that certain positions in the peptide sequences, the MHC anchor residues, have a preferential composition of amino acids (allelic motifs), being those epitopes more likely to display a better immunogenic response. First of all, not all MHC ligands are immunogenic, considering that we have unnumbered self-epitopes being continuously presented in the cell surfaces. In this specific work, we tested an additional element, central in our hypothesis that alterations in tumor protein sequences result in a structural change that shifts the electrostatic surface of the pMHC molecules, pivotal for TCR recognition and the initiation of an immunogenic response. Then, previously neoepitope sequences presenting differential immune responses when compared with their wild-type counterpart were recovered. Despite the fact that the sequences were very similar, they triggered responses that were considerably different, and currently, there is no well-established explanation of why they conspicuously differ in immunogenic aspects to each other. pMHCs structures harboring the epitope sequences were modeled and then used to generate images of their electrostatic surfaces, looking for qualitative differences that can indicate the distinct responses. We noticed that no significant alteration occurred between immunogenic tumor peptides and their wild-type non-immunogenic counterparts when comparing their electrostatic surface. An additional comparison was made against structures of pMHCs containing immunogenic epitopes recovered from the Crosstope Database (www.crosstope.com). In this sense, it was also possible to verify if immunogenic tumor epitopes were similar to viral immunogenic ones. Surprisingly, both WT sequences and neoepitopes shared an electrostatic surface distribution with pathogen targets, which could be an indicative of their immunogenic predisposition. So we theorized that a “hidden element”, may be responsible for the immunogenicity shift in neoepitopes.