微科普 | 肿瘤新抗原究竟是什么？
1. 肿瘤新抗原是什么？
肿瘤新抗原指的是肿瘤细胞产生的突变肽段被主要组织相容性复合体 I（MHC I）呈递到细胞表面而形成的新的抗原。这里的 “新” 意味着 “新生的抗原”，即肿瘤细胞新生成的与正常细胞不同的肽段，主要由基因突变产生的突变肽构成，可作为肿瘤特异性标志物。这种突变产生的肽段会引起免疫系统的关注，肿瘤细胞表面的突变肽段会被 T 细胞表面的受体（T-cell receptor，TCR）识别，进而激活 T 细胞，引发免疫应答反应，促使 T 细胞释放大量的干扰素、颗粒酶和穿孔素等物质来杀伤肿瘤细胞。肿瘤相关抗原（TAA）和肿瘤特异性抗原（TSA）均可作为肿瘤免疫治疗的靶点，不过肿瘤相关抗原不仅在肿瘤细胞中表达，在正常细胞中也有表达，可能引发免疫耐受机制，从而影响免疫治疗效果。而肿瘤新抗原是一种肿瘤特异性抗原，仅在肿瘤细胞中表达，不在正常细胞中表达，为肿瘤的个性化治疗提供了理想的靶点。
2.MHC 是什么？
MHC 即主要组织相容性复合体，其作用是呈递细胞产生的抗原。MHC 最初是作为移植抗原被发现的，是引起器官移植免疫排斥的关键基因。人类的 MHC 也被称为人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）。MHC 可分为三类：MHC I、MHC II 和 MHC III。其中能够呈递抗原的是 MHC I 和 MHC II。MHC I 类基因有 A、B、C 三个基因座，每个基因座都有超过 3000 个等位基因。MHC II 类基因有 DP、DQ、DR 三个亚区，每个亚区包括 A、B 两种基因座。截至 2024 年 1 月，在 IPD-IMGT/HLA 数据库中，已发现的 HLA I 型与 II 型等位基因数分别为 26610 和 11398。
3.MHC 如何呈递新抗原？
MHC 能够帮助机体识别 “自我” 和 “非我”。“非我” 有两个来源，一是机体自身产生的异常蛋白（内源性抗原），二是外源性病原的入侵（外源性抗原）。MHC 的两类基因针对这两个 “非我” 来源各有分工。
MHC I 类基因主要呈递细胞内的抗原，而 MHC II 类基因则呈递细胞外抗原。几乎所有的细胞都表达 MHC I 类基因。在肿瘤细胞中，如果细胞内的蛋白发生突变，会被标记上泛素分子，随后在蛋白酶体中被消化成肽段，这些肽段会被转运到内质网。在内质网中，MHC I 类分子选择性地结合肽段并将其呈递到细胞表面，被 CD8+T 细胞识别。
MHC II 类基因主要由抗原呈递细胞（APC）表达，肿瘤细胞上少量表达，APC 包括 DC 细胞、巨噬细胞和 B 细胞。当外源的细菌、病毒和寄生虫的蛋白被 APC 细胞内吞后，在胞内形成内体，后与溶酶体融合为内体 / 溶酶体复合物，蛋白在内体 / 溶酶体中被消化成短肽，经 MHC II 类分子呈递到细胞表面，被 CD4+T 细胞识别。MHC I 类分子结合的肽段长度为 8 - 14 个氨基酸，MHC II 类分子结合的肽段长度为 12 - 18 个氨基酸。
4. 如何鉴定肿瘤新抗原？
目前的肿瘤新抗原鉴定方法主要有三种：全外显子组测序（WES）、RNA-seq 和质谱测序（MS），这三种方法分别从基因组、转录组和蛋白组层面分析和鉴定肿瘤新抗原。外显子是基因中最接近转录本的序列，编码蛋白的基因发生突变是新抗原的主要来源。WES 能够检测肿瘤细胞中产生的基因突变，这些突变来源于单核苷酸变异（SNV）、插入和删除突变以及基因融合。此外，RNA-seq 还可以检测选择性剪切产生的突变以及突变基因的表达量情况，并且可以用来检测肿瘤细胞中所有表达的 MHC 分型，使用软件预测突变肽段结合 MHC 的强弱并进行排序。如今，质谱技术迎来飞速发展，高通量质谱的灵敏度和准确性有了显著提高。蛋白质谱技术能直接鉴定与 MHC 分子结合的肽段，一步到位地鉴定到肿瘤细胞真实呈递的突变肽。基于质谱的蛋白质组学还能提供基因组和转录组所无法发现的新抗原，例如翻译错误产生的肽段、非编码区翻译的肽段、带有翻译后修饰（PTMs）的肽段以及在蛋白酶体中异常拼接的肽段。
肿瘤新抗原指的是肿瘤细胞产生的突变肽段被主要组织相容性复合体 I（MHC I）呈递到细胞表面而形成的新的抗原。这里的 “新” 意味着 “新生的抗原”，即肿瘤细胞新生成的与正常细胞不同的肽段，主要由基因突变产生的突变肽构成，可作为肿瘤特异性标志物。这种突变产生的肽段会引起免疫系统的关注，肿瘤细胞表面的突变肽段会被 T 细胞表面的受体（T-cell receptor，TCR）识别，进而激活 T 细胞，引发免疫应答反应，促使 T 细胞释放大量的干扰素、颗粒酶和穿孔素等物质来杀伤肿瘤细胞。肿瘤相关抗原（TAA）和肿瘤特异性抗原（TSA）均可作为肿瘤免疫治疗的靶点，不过肿瘤相关抗原不仅在肿瘤细胞中表达，在正常细胞中也有表达，可能引发免疫耐受机制，从而影响免疫治疗效果。而肿瘤新抗原是一种肿瘤特异性抗原，仅在肿瘤细胞中表达，不在正常细胞中表达，为肿瘤的个性化治疗提供了理想的靶点。
2.MHC 是什么？
MHC 即主要组织相容性复合体，其作用是呈递细胞产生的抗原。MHC 最初是作为移植抗原被发现的，是引起器官移植免疫排斥的关键基因。人类的 MHC 也被称为人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）。MHC 可分为三类：MHC I、MHC II 和 MHC III。其中能够呈递抗原的是 MHC I 和 MHC II。MHC I 类基因有 A、B、C 三个基因座，每个基因座都有超过 3000 个等位基因。MHC II 类基因有 DP、DQ、DR 三个亚区，每个亚区包括 A、B 两种基因座。截至 2024 年 1 月，在 IPD-IMGT/HLA 数据库中，已发现的 HLA I 型与 II 型等位基因数分别为 26610 和 11398。
3.MHC 如何呈递新抗原？
MHC 能够帮助机体识别 “自我” 和 “非我”。“非我” 有两个来源，一是机体自身产生的异常蛋白（内源性抗原），二是外源性病原的入侵（外源性抗原）。MHC 的两类基因针对这两个 “非我” 来源各有分工。
MHC I 类基因主要呈递细胞内的抗原，而 MHC II 类基因则呈递细胞外抗原。几乎所有的细胞都表达 MHC I 类基因。在肿瘤细胞中，如果细胞内的蛋白发生突变，会被标记上泛素分子，随后在蛋白酶体中被消化成肽段，这些肽段会被转运到内质网。在内质网中，MHC I 类分子选择性地结合肽段并将其呈递到细胞表面，被 CD8+T 细胞识别。
MHC II 类基因主要由抗原呈递细胞（APC）表达，肿瘤细胞上少量表达，APC 包括 DC 细胞、巨噬细胞和 B 细胞。当外源的细菌、病毒和寄生虫的蛋白被 APC 细胞内吞后，在胞内形成内体，后与溶酶体融合为内体 / 溶酶体复合物，蛋白在内体 / 溶酶体中被消化成短肽，经 MHC II 类分子呈递到细胞表面，被 CD4+T 细胞识别。MHC I 类分子结合的肽段长度为 8 - 14 个氨基酸，MHC II 类分子结合的肽段长度为 12 - 18 个氨基酸。
4. 如何鉴定肿瘤新抗原？
目前的肿瘤新抗原鉴定方法主要有三种：全外显子组测序（WES）、RNA-seq 和质谱测序（MS），这三种方法分别从基因组、转录组和蛋白组层面分析和鉴定肿瘤新抗原。外显子是基因中最接近转录本的序列，编码蛋白的基因发生突变是新抗原的主要来源。WES 能够检测肿瘤细胞中产生的基因突变，这些突变来源于单核苷酸变异（SNV）、插入和删除突变以及基因融合。此外，RNA-seq 还可以检测选择性剪切产生的突变以及突变基因的表达量情况，并且可以用来检测肿瘤细胞中所有表达的 MHC 分型，使用软件预测突变肽段结合 MHC 的强弱并进行排序。如今，质谱技术迎来飞速发展，高通量质谱的灵敏度和准确性有了显著提高。蛋白质谱技术能直接鉴定与 MHC 分子结合的肽段，一步到位地鉴定到肿瘤细胞真实呈递的突变肽。基于质谱的蛋白质组学还能提供基因组和转录组所无法发现的新抗原，例如翻译错误产生的肽段、非编码区翻译的肽段、带有翻译后修饰（PTMs）的肽段以及在蛋白酶体中异常拼接的肽段。