肿瘤新抗原精准发现新突破:实时突变组学引导的免疫肽组学技术NeoDiscMS

【字体: 时间:2025年08月08日 来源:Nature Communications 15.7

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  本研究针对肿瘤免疫治疗中低丰度新抗原检测的难题,开发了NeoDiscMS技术。通过整合NGS(新一代测序)实时引导的质谱采集策略,实现了对HLA(人类白细胞抗原)呈递的肿瘤特异性肽段的高灵敏度检测。该方法在黑色素瘤细胞系和临床活检样本中验证显示,相比传统DDA(数据依赖性采集)技术,新抗原检测灵敏度提升20%,为个性化癌症疫苗开发提供了关键技术支撑。

肿瘤免疫治疗的疗效高度依赖于肿瘤特异性抗原的精准识别,然而现有技术面临三大瓶颈:仅1%的体细胞突变能诱导T细胞应答;高突变负荷肿瘤的候选抗原筛选困难;质谱检测受限于低丰度肽段的捕获效率。传统依赖计算预测的方法假阳性率高,而常规质谱技术难以在临床要求的短时间内完成高灵敏度检测。

瑞士洛桑大学(UNIL CHUV)肿瘤系Michal Bassani-Sternberg团队在《Nature Communications》发表的研究,开发了革命性的NeoDiscMS技术。该技术通过三个关键技术突破:1)基于NGS数据生成个性化蛋白质组参考库;2)实时突变组引导的质谱采集策略(RTS);3)嵌合谱图解卷积算法,实现了对临床样本中低丰度新抗原的高效捕获。研究使用黑色素瘤细胞系(M11-M13)和葡萄膜黑色素瘤患者活检组织(Ti1-Ti3)验证,所有实验设置三重重复。

主要技术方法

研究采用杂交质谱采集策略:Orbitrap Eclipse质谱仪结合Easy-nLC 1200色谱系统,通过W6/32抗体富集HLA-I肽段。核心创新是实时搜索(RTS)框架:先触发侦查扫描(sMS2),通过交叉相关分数(Xcorr)和质量偏差(APPM)判断是否启动高灵敏度扫描(hMS2)。数据分析采用MSFragger-DDA+软件处理宽隔离窗口(3.2Th)数据,结合DeepLC预测保留时间。

Scalable enhanced sensitivity for targets

在RA957/JY细胞免疫肽组稀释系列实验中,1/1024稀释度下NeoDiscMS比DDA多检出24%的HLA-A*68:01限制性肽段,且重现性提高2倍。关键机制在于RTS将全局深度损失与目标灵敏度增益的比值优化至1:5.6,远优于传统iDDA的1:2。

Confident neoantigen detection

在黑色素瘤细胞系M12中,NeoDiscMS对免疫原性新抗原YPAAVNTIVAI(MCTS1D130N衍生物)的检测PSM(肽段-谱图匹配)数达9-13个/重复,而DDA仅1-2个。hMS2扫描使匹配片段数从7个(DDA)提升至12个,光谱角从0.9299改善至0.995。

临床样本验证

10mg葡萄膜黑色素瘤活检组织的DIA-NeoDiscMS混合库搜索鉴定到10,232-13,490个免疫肽段,其中95%为HLA结合肽(%rank<2)。检出4个突变新抗原,包括3个经TIL(肿瘤浸润淋巴细胞)验证的免疫原性表位。

该研究建立了首个面向临床的个性化免疫肽组学检测标准:2周内完成从活检到靶标排序的全流程。NeoDiscMS通过三重创新设计——实时突变组引导、扫描类型动态优化、嵌合谱图解析,解决了低丰度新抗原检测的"不可能三角"(灵敏度、通量、样本量)。特别值得注意的是,该方法使排名186的低优先级新抗原YPAAVNTIVAI获得临床级验证,突破了传统疫苗仅靶向前40位预测新抗原的限制。研究提供的开源流程(https://neodisc.unil.ch/)将推动个体化癌症免疫治疗的标准化进程。

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