Authors Comment: HLA and Proteasome Expression Map

Einblick in das humane HLA-Expressionsmuster eröffnet neue Wege zur besseren Entwicklung von Krebsimpfstoffen

Das humane Leukozytenantigen-System (HLA-System) ist eine Gruppe von Genen, die für die Funktion des Immunsystems zentral sind. Diese Proteinkomplexe finden sich auf nahezu aller Zellen (HLA-Klasse I-Komplex) bzw. auf spezifischen, sogenannten professionellen Antigen-präsentierenden Zellen (HLA-Klasse II-Komplex) und dienen der Antigenpräsentation für T-Zellen. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass krankhafte Zellen HLA-Klasse-I- und Klasse-II-Moleküle schlecht oder gar nicht produzieren, um der Abtötung durch das Immunsystem zu entkommen. Eine kürzlich erschienene Forschungsarbeit von Bioinformatikern im TRON gibt neue Einblicke auf wichtige Abwehrmechanismen der Zelle, um der Erkennung durch das Immunsystems zu entgehen und eröffnet neue Wege zur besseren Entwicklung von Krebsimpfstoffen.

Funktionelle Erweiterung des bestehenden seq2HLA Algorithmus

“Unser 2015 veröffentlichter Algorithmus ‘seq2HLA’ verwendet standardisierte NGS-Expressionsdaten (RNA-Seq) und gibt die am wahrscheinlichsten vorliegende HLA-Klasse I und II lokusspezifische Genexpression an“, sagt Sebastian Boegel, Erstautor des vor kurzem veröffentlichten Artikels in der Fachzeitschrift BMC Medical Genomics. „Wir haben den Algorithmus funktionell erweitert, sodass nun auch nicht-klassische HLA-Typen und deren Geneexpressionen bestimmt werden können“. Das Forschungsteam hat zusätzlich auch die Expressionsprofile von zwei Typen des Proteasoms (konstitutiv vs. Immunoproteasom) der verschiedenen Gewebe bestimmt und diese zusätzlich mit der HLA-Expression korreliert. „Die vorliegende Arbeit ergibt nach unserem Wissen zum ersten Mal einen umfassenden Expressionsatlas von HLA-Klasse I (klassische und nicht klassische) und Klasse II Genloci.“

Spezifisches Zusammenspiel der Gesamtkomponenten entscheidend

„Unsere Ergebnisse geben nicht nur Aufschluss über die zelltypspezifischen HLA-Expressionsmuster, sondern zeigen auch eine extrem variable Genexpression der grundlegenden Komponenten der Antigenverarbeitung und -präsentation in verschiedenen Zelltypen“, führt Sebastian Boegel weiter aus. „Die Daten deuten darauf hin, dass ein spezifisches Zusammenspiel der am antigenbearbeitenden Prozess beteiligten Komponenten von entscheidender Bedeutung sein könnte, um die Toleranz in immunprivilegierten Geweben aufrechtzuerhalten und so Immunkrankheiten vorzubeugen.“

Umfassender Expressionsatlas zum besseren Verständnis von Immunkrankheiten

„Wir gehen davon aus, dass diese nun veröffentlichte Ressource in der Krebsforschung als Ausgangspunkt für verschiedene neue Ansätze dienen wird“, fährt Martin Löwer, Leiter der Bioinformatischen Einheit am TRON, fort. Interessant könnte der Expressionsatlas z.B. dann sein, wenn die HLA-Fehlregulation in Tumorzellen als Teil ihrer Immunabwehrmechanismen untersucht wird oder aber auch für die Auswahl an neuen Zielstrukturen für die Krebsimmuntherapie. „Vor allem die stark gewebsrestriktive physiologische Expression und ihre immunsuppressive Funktion machen HLA-G zu einem interessanten Molekül in der Krebsforschung.“, fügt Martin Löwer abschließend hinzu.

Boegel, et al. BMC Medical Genomics (2018) 11:36

 

 

HLA Klasse I und Klasse II Expression Body Map. NGS-RNA-Seq-Daten von physiologischen, menschlichen Gewebe werden mithilfe des seq2HLA-Algorithmus analysiert, um die klassischen HLA-Klasse-I- (blau) und HLA-Klasse-II- (rot) Expressionsprofile zu bestimmen.