Die Dunkle Materie des Immunpeptidoms: kryptische Peptide als Tumorantigene im Melanom.

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Susanne Horn; Professor Dr. Bastian Schilling; Dr. Andreas Schlosser
• Fachliche Zuordnung: Dermatologie ; Hämatologie, Onkologie ; Immunologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420185699

Der schwarze Hautkrebs, das Maligne Melanom, ist ein bösartiger Hauttumor, der in den betroffenen Patienten häufig zum Tod führt. Die Tatsache, dass in vielen Fällen spontane anti-Tumorimmunantworten in den betroffenen Patienten zu beobachten sind, hat zur Entwicklung wirksamer Immuntherapien, sogenannter Immun-Checkpoint-Inhibitoren geführt. Diese Therapieform wird mittlerweile breit in der Behandlung bösartiger Tumoren eingesetzt. Wesentlich für die gute Wirksamkeit im Malignen Melanom ist dabei die hohe Last an somatischen Mutationen, die zur Formation von Neoantigenen führt. Kürzlich ist es im Malignen Melanom erstmals gelungen Neoantigene, bei welchen aufgrund einer tumor-spezifischen Mutation die Aminosäuresequenz an einer einzelnen Position verändert ist, massenspektrometrisch nachzuweisen. Dabei zeigte sich allerdings auch, dass die Häufigkeit dieser Neoantigene äußerst gering ist. Gleichzeitig finden sich im Malignen Melanom aber T-Zellantworten gegen sogenannte kryptische HLA-Peptide. Die Existenz von kryptischen HLA-Peptiden ist lange bekannt, allerdings war ihre systematische massenspektrometrische Identifizierung bislang kaum möglich, da ihre Sequenzen nicht in Proteindatenbanken zu finden sind. Durch die Analyse mehrerer Datensätze mittels der Methode der De Novo-Sequenzierung, einem Verfahren, bei dem die Peptidsequenz unabhängig von Datenbanken bestimmt wird, konnten wir zeigen, dass der Anteil kryptischer Peptide am HLA-Immunpeptidom eines Tumors häufig bei bis zu 20% liegt. Ein Teil der kryptischen Peptide entsteht durch Translation von ORFs in nicht-kanonischen Leserastern oder in vermeintlich nicht-kodierenden Regionen (z.B. 5‘-UTR oder ncRNAs). Der Ursprung des größeren Teils der kryptischen Peptide bleibt aber bislang unbekannt. Wenn aber ein erheblicher Teil der präsentierten HLA-Peptide seinen Ursprung außerhalb von klassischen proteinkodierenden Bereichen hat, dann erweitert dies ganz erheblich den genomischen Bereich, in welchem somatische Mutationen zur Bildung von Neoantigenen führen können. Wenn man bedenkt, dass 99% der tumorspezifischen Mutationen außerhalb der proteinkodierenden Bereiche von Exons liegen, dann sind unter den kryptischen HLA-Peptiden überproportional viele Neoantigene zu erwarten. In dem hier beantragten Projekt möchten wir durch die Kombination von Whole Genome Sequencing, RNAseq (RiboMinus), Massenspektrometrie und De Novo-Sequenzierung, systematisch den Ursprung kryptischer HLA-Peptide identifizieren und deren Tumorspezifität analysieren. Sollte sich auch nur für einen kleinen Teil der kryptischen Peptide zeigen, dass sie exklusiv von Tumorzellen präsentiert werden, so hätten diese ein ganz erhebliches therapeutisches Potential als Ziele für personalisierte Immuntherapien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen