Exploring T Cell Reactivity Against Entinostat-Induced Neoantigens in Neuroblastoma

Abstract

Neuroblastoma (NBL) is the most common pediatric extracranial solid tumor and often manifests in the adrenal gland affecting the sympathetic nervous system. Despite many treatment alternatives, the risk of relapse remains, and the overall five-year survival is around 50 %. By downregulating major histocompatibility complex I (MHC-I), the NBL cells can evade the immune system affecting the function of cytotoxic T cells. Previous studies in the lab discovered a selection of novel neoantigens after treating NBL organoids with entinostat, a drug found to upregulate MHC-I, and peptide prediction tools were used to anticipate the binding stability of the peptides on MHC-I. The aim of this study was to explore if we could direct immune cells towards the identified entinostat-induced proteins, first by studying the correlation by in silico peptide prediction tools and in vitro stability. Later, we sought to isolate neoantigen specific T cells against the peptides of interest. It was found that the 9-mers form more stable complexes with MHC-I compared to 15-mers in an HLA-A2 context. Remarkably, we found a strong correlation between the peptide stability predicted by the MHCFlurry prediction tool and the peptide stability from the MHC-I stability ELISA. Further, the most stable peptides were used to stimulate T cells from healthy donors in a CD137-based T cell enrichment assay. Strikingly, one of the peptides is a promising candidate to generate neoantigen reactive T cells and originates from the protein that was found to be the highest expressed in entinostat-treated organoids. However, no reactive T cells could be isolated and further screening from various sources is required to evaluate whether this is possible. Results from this study are important for future identification of novel tumor-specific targets and subsequent development of new targeted T cell therapies in NBL-patients.

Popular Abstract (Swedish)

T-celler – kroppens eget försvar för att besegra barncancer

I Sverige drabbas runt 350 barn av cancer varje år. En variant av barncancer där tumörerna ofta uppstår på binjurarna och påverkar nervsystemet är neuroblastom (NBL). I det här projektet har vi studerat hur immunförsvaret och då mer specifikt hur mördar-T-cellerna kan användas för att bekämpa cancern. Genom att hitta nya målproteiner som är specifika för NBL-celler, samt att isolera T-celler som reagerar mot cancern, kan vi förhoppningsvis i framtiden hitta nya och mer riktade terapier för NBL-patienter.

Barncancer är nu för tiden förknippad med god prognos, mycket tack vare de många behandlingsalternativ som finns. Trots det blir inte alla barn friska och NBL står för ca 15 % av alla dödsfall relaterade till barncancer. Pågående forskning fokuserar mycket på hur man kan dra nytta av kroppens immunsystem för att hitta nya behandlingsmetoder. En utmaning när det kommer till NBL är att cancercellerna kan undvika immunförsvaret genom att uttrycka mindre av molekylen MHC-I, som finns på de flesta celler med cellkärna. Molekylens funktion är att presentera delar av t.ex. cancercellen till T-cellreceptorerna (TCR) på T-celler för att dessa ska kunna känna igen tumören. Frånvaro av MHC-I molekylen gör det svårare för T-cellerna att besegra cancern (Figur 1A och B).

Tidigare forskning i Nierkens-gruppen visade att läkemedlet entinostat kan öka uttrycket av MHC-I på NBL-cellerna och därmed underlätta T-cellernas arbete (Figur 1C). Efter vidare studier hittade vi också så kallade neoantigener, vilket är substanser som enbart finns i cancerceller. Dessa hade aldrig noterats tidigare vilket väckte vår nyfikenhet.

Syftet med det här projektet var att studera om vi kan identifiera peptider, det vill säga delar av neoantigenet, som kan skapa en immunrespons. Vi strävade också efter att isolera T-celler som reagerar mot neoantigenet från NBL-cellerna. Genom att använda en ELISA metod för att analysera peptidernas bindningsegenskaper, kan vi få en förståelse för hur stabila peptiderna är när de presenteras på MHC-I. Ju högre stabilitet, desto bättre chans för T-cellerna att känna igen peptiden. Resultatet från ELISAn visade att sju av nio förutspådda peptider kunde forma stabila komplex med MHC-I. Peptiderna användes sedan för att stimulera T-celler från friska donatorer, med syftet att kunna isolera reaktiva T-celler. Trots försök från fyra donatorer kunde inga reaktiva T-celler isoleras. Däremot sågs en trend att en av peptiderna hade en tendens att kunna stimulera reaktiva T-celler och är därmed en lovande kandidat för kommande experiment.

Det ultimata målet är att i framtiden kunna bygga upp ett bibliotek med T-celler som kan reagera mot flera peptider från olika neoantigen och MHC varianter. Det kan förhoppningsvis bidra till utvecklingen av nya målriktade terapier mot NBL, för att i slutändan kunna ge alla barn med NBL-cancer en hoppfull framtid.

Masterexamensprojekt i Molekylärbiologi 30 hp 2022
Biologiska institutionen, Lunds universitet

Handledare: Stefan Nierkens, Annelisa Cornel
Handledarens avdelning/institution: Princess Máxima Centrum for pediatric oncology, Utrecht
University Medical Center Utrecht, Utrecht

• author: Claesson Stern, Melina
• supervisor: Stefan Nierkens; Annelisa Cornel
• organization: Degree Projects in Molecular Biology
• course: MOBM02 20222
• year: 2022
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 9113576
• date added to LUP: 2023-04-18 11:45:55
• date last changed: 2023-04-18 11:45:55