基于点突变数据预测肿瘤抗原

在本文的研究中，作者探究了患者的突变情况如何影响肿瘤的免疫原性（免疫原性是指人和动物体内一种特殊物质比如抗原或抗原表位激活免疫反应的能力），因此首先构建了pipeline由体细胞点突变数据获得了候选的肿瘤抗原，如下图所示：

【参考文献】Mutational landscape determines sensitivity toPD-1 blockade in non–small cell lung cancer.Science,2015

注：

1、NASeek软件：

NASeek是Timothy A. Chan 等人开发的一个生物信息学工具，这个软件具有两个功能：

1）以突变位点为中心向周围延伸得到一段序列，将它翻译成多肽段

2）对得到的肽段进行同源性比较（translation of stretches surrounding eachmutation, and comparisonbetween the resulting peptides for homology）。

Ref:Genetic Basis forClinical Response to CTLA-4 Blockade in Melanoma. The New England Journal ofMedicine, 2014.

2、mer：

monomerie unit，在分子生物学领域中表示单体单元，相当于nt或者BP。通常用于双链核酸中的单位，100 mer DNA相当于每一条链有100nt，那么整条链就是100bp。

3、主要组织相容性复合物(MHC)与人类白细胞抗原(HLA)：

主要组织相容性复合物(MHC)是一类基因，它编码的蛋白质位于细胞表面，能够帮助免疫系统识别外来物质。MHC蛋白普遍存在于所有高等脊椎动物。MHC蛋白主要有两类，I类分子是一种跨膜蛋白，几乎存在于所有的细胞当中，I类分子能够结合外来分子的多肽片段（抗原），并进行抗原呈递，来触发免疫系统的反应；II类分子则只存在于免疫细胞，比如巨噬细胞和淋巴细胞中。

在人类中主要组织相容性复合物(MHC)也被称为人类白细胞抗原(HLA)系统。HLA基因具有很高的多态性，即它具有许多不同的等位（如下图），这使得HLA系统能够更有效的发挥获得性免疫的功能。（HLA genes are highly polymorphic, which meansthat they have many different alleles, allowing them to fine-tune the adaptiveimmune system.）

Ref:主要组织相容性复合物（Majorhistocompatibilitycomplex (MHC)） : http://www.britannica.com/science/major-histocompatibility-complex

人类白细胞抗原（humanleukocyte antigen (HLA)）：https://en.wikipedia.org/wiki/Human_leukocyte_antigen

4、IC50衡量MHC I类分子与氨基酸九聚物结合亲和力

（1）IC50

半最大抑制浓度(half maximal inhibitory concentration (IC50))是衡量一种物质抑制特定生物学过程或生化功能的有效性的指标。这个指标的量表示特定药物或其他物质(抑制剂)在抑制一个给定的生物过程(或其中一种组分，比如酶，细胞，细胞受体或微生物)时所需浓度最大值的一半。它的值通常用摩尔浓度表示。

（2）IC50可以衡量结合亲和力

经过查证，IC50可以作为Cheng-Prusoff方程的参数，计算得到衡量竞争性激动剂和拮抗剂亲和力的指标（因此IC50是衡量亲和力的间接指标）（Ref: IC50 is not a direct indicator of affinity although the two can be related at least for competitive agonists and antagonists by the Cheng-Prusoff equation.）该方程公式以及具体介绍见https://en.wikipedia.org/wiki/IC50，涉及底物浓度等等，感觉跟我们关系不大，所以不做详细解释。

（3）免疫实验中的应用实例

关于IC50如何通过Cheng-Prusoff方程来计算结合亲和性，涉及实验中对于受体激动剂，拮抗剂，配体，底物等化合物的选择，我没能弄明白怎么应用这个方程。但是在多篇文献中查到了利用IC50衡量MHC I类分子与多肽段结合亲和性的应用实例。

例1：

【原文描述】

文章补充图中给出一张表格，描述每个HLA等位编码的MHC分子与多肽段的亲和性（图中红框），IC50阈值选定为500nM（纳米摩尔），用于区别与特定MHC分子结合或不结合的多肽段。

a An IC50 threshold of 500 nM was used to distinguish binding fromnon-binding peptides.

b Peptides with IC50 values >10,000 were considered “extreme”non-binders.

【参考文献】Yanover C, Bradley P. Large-scalecharacterization of peptide-MHCbinding landscapes with structural simulations.Proceedings of the NationalAcademy of Sciences, 2011.

例2：

【原文描述】

The type of data generated, however, is the same: each peptidegets assigned an affinity to a given MHC allele in terms of IC50/EC50 nM (forbrevity, we will refer to EC50 as IC50 in the following).Peptides with anaffinity worse than the experimental sensitivity threshold areassigned an upperlimit of detectable IC50(Sette: >50,000 nM or higher; Buus: >20,000 nM).If affinities for the same peptide tothe same MHC molecule were recorded inmultiple assays, the geometric mean ofthe IC50 values was taken as theconsensus value in the final dataset.

【参考文献】Peters B, Bui H H, Frankild S, et al. A community resourcebenchmarking predictions of peptide binding to MHC-I molecules. PLoS ComputBiol, 2006