Russian Journal of ImmunologyRussian Journal of ImmunologyРоссийский иммунологический журнал1028-72212782-7291Russian Society of Immunology1010.31857/S102872210005018-4ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleIN SILICO ANALYSIS OF T-CELL RECEPTORS SPECIFIC TO THE MINOR HISTOCOMPATIBILITY ANTIGEN HA-2IN SILICO АНАЛИЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ Т-КЛЕТОЧНЫХ РЕЦЕПТОРОВ, СПЕЦИФИЧНЫХ К МИНОРНОМУ АНТИГЕНУ ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ HA-2SheetikovS. A.ШитиковС. А.
Russian Federation

trainee-researcher, laboratory of transplantation immunology,

Moscow

стажер-исследователь, Лаборатория трансплантационной иммунологии,

125167, Москва, Новый Зыковский пр., д. 4

sheetikov.s@blood.ruKuchmiyA. A.КучмийА. А.
Russian Federation

PhD (Biology), research scientist, laboratory of transplantation immunology,

Moscow

к. б. н., научный сотрудник, Лаборатория трансплантационной иммунологии,

Москва,

BykovaN. A.БыковаН. А.
Russian Federation

research scientist, laboratory of transplantation immunology,

Moscow

научный сотрудник,

Москва

FilkinS. Yu.ФилькинС. Ю.
Russian Federation

research scientist, laboratory of transplantation immunology,

Moscow

научный сотрудник, Лаборатория трансплантационной иммунологии,

Москва

RomaniukD. S.РоманюкД. С.
Russian Federation

research scientist, laboratory of transplantation immunology,

Moscow 

научный сотрудник, Лаборатория трансплантационной иммунологии,

Москва

EfimovG. A.ЕфимовГ. А.
Russian Federation

PhD (Biology), Head of Laboratory, laboratory of transplantation immunology

Moscow

к. б. н., заведующий лабораторией, Лаборатория трансплантационной иммунологии,

Москва

National Research Center for Hematology, Russian Academy of Medical Sciences (HSC)ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр гематологии Министерства здравоохранения РФLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет имени М. В. Ломоносова1501201922131432903202029032020Copyright ©; 2019, Sheetikov S.A., Kuchmiy A.A., Bykova N.A., Filkin S.Y., Romaniuk D.S., Efimov G.A.Copyright ©; 2019, Шитиков С.А., Кучмий А.А., Быкова Н.А., Филькин С.Ю., Романюк Д.С., Ефимов Г.А.2019Sheetikov S.A., Kuchmiy A.A., Bykova N.A., Filkin S.Y., Romaniuk D.S., Efimov G.A.Шитиков С.А., Кучмий А.А., Быкова Н.А., Филькин С.Ю., Романюк Д.С., Ефимов Г.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://rusimmun.ru/jour/article/view/10

Hematopoietic stem cells transplantation of (HSCT) from the related or unrelated donor is used as a treatment for hematopoietic system malignancies. However, transplantation triggers an immune response of the donor cells to the recipient’s antigens. The response to the healthy tissues is called a graft versus host reaction (GVHD), and the response to the hematopoietic tissue in the context of malignant disease is called a graft versus leukemia (GVL) eff ect. The development of GVL reactivity is a favorable consequence of transplantation, since it eliminates residual tumor cells and prevents the relapse. It was demonstrated that immune response arises towards polymorphic peptides, presented in the molecules of the major histocompatibility complex (HLA). Such peptides are derived from the proteasomal degradation of proteins expressed from the genes with non-synonymous single nucleotide polymorphisms and are referred to as minor histocompatibility antigens (MiHA). Studying the structure of T- cell receptor (TCR) repertoires that recognize MiHAgs can help identify the mechanisms for the formation of the alloreactive response and is important for predicting the antigen of alloreactive clones with unknown specificity. In this article the genetic sequences encoding T-cell receptors specific to the HA-2 minor antigen were determined and analyzed in silico. We found the predominant use of the V21 and J42 segments in the formation of the CDR3 region of the α-chain and the presence of the V7-8 segment in most CDR3 β-chain regions, which indicates the existence of a conservative motif responsible for recognizing the HA-2 antigen.

Трансплантация гемопоэтических клеток (ТГСК) от родственного или неродственного донора применяется при терапии опухолей кроветворной системы. Однако, при трансплантации развивается иммунный ответ клеток донора на антигены реципиента. Ответ на здоровые ткани называется реакцией «трансплантат против хозяина» (РТПХ), а ответ на гемопоэтическую ткань в контексте гемобластоза, называется реакцией «трансплантат против опухоли» (РТПО). Развитие РТПО является благоприятным последствием трансплантации, поскольку данная реакция элиминирует остаточные опухолевые клетки и предотвращает рецидив. Было показано, что иммунный ответ возникает на полиморфные пептиды, презентируемые в составе молекул главного комплекса гистосовместимости (HLA). Такие пептиды являются результатом протеасомной деградации белков, кодируемых генами, содержащими несинонимичные однонуклеотидные полиморфизмы, и называются минорными антигенами гистосовместимости (МАГ). Изучение структуры репертуаров Т клеточных рецепторов (ТКР), распознающих МАГ, может помочь в идентификации механизмов формирования аллореактивного ответа и является важным для предсказания антигена аллореактивных клонов с неустановленной специфичностью. В данной статье были определены и проанализированы in silico генетические последовательности, кодирующие Т-клеточные рецепторы, специфичные к минорному антигену HA-2. Нами было обнаружено преимущественное использование V21 и J42 сегментов α-цепи при формировании CDR3 участка и присутствие V7-8 сегмента в большинстве CDR3 участков β-цепи, что указывает на существование консервативного мотива, ответственного за распознавание антигена HA-2.

GVHDGVLHSCTT cell receptorminor antigens of histocompatibilityalloreactive responseРТПХРТПОТГСКТ-клеточные рецепторыминорные антигены гистосовместимостиаллореактивный ответ1. Barrett A. J., Battiwalla M. Relapse after allogeneic stem cell transplantation. Expert Rev Hematol 2010, 3, 429–441.2. Birnbaum M. E., Mendoza J. L., Sethi D. K., Dong S., Glanville J., Dobbins J., Özkan E., Davis M. M., Wucherpfennig K. W., Garcia K. C. Deconstructing the peptideMHC specificity of T cell recognition. Cell 2014, 157, 1073–1087.3. Boyum A. Isolation of mononuclear cells and granulocytes from human blood. Isolation of monuclear cells by one centrifugation, and of granulocytes by combining centrifugation and sedimentation at 1 g. Scand J Clin Lab Invest 1968, Suppl 97, 77–89.4. Chapuis F., Rosenzwajg M., Yagello M., Ekman M., Biberfeld P., Gluckman J. C. Diff erentiation of human dendritic cells from monocytes in vitro. European Journal of Immunology 1997, 27, 431–441.5. Dash P., Fiore-Gartland A. J., Hertz T., Wang G. C., Sharma S., Souquette A., Crawford J. C., Clemens E. B., Nguyen T. H.O., Kedzierska K. Quantifiable predictive features define epitope-specific T cell receptor repertoires. Nature 2017, 547, 89.6. den Haan J. M., Sherman N. E., Blokland E., Huczko E., Koning F., Drijfhout J. W., Skipper J., Shabanowitz J., Hunt D. F., Engelhard V. H., and et al. Identification of a graft versus host disease-associated human minor histocompatibility antigen. Science 1995, 268, 1476–1480.7. Glanville J., Huang H., Nau A., Hatton O., Wagar L. E., Rubelt F., Ji X., Han A., Krams S. M., Pettus C., et al. Identifying specificity groups in the T cell receptor repertoire. Nature 2017, 547, 94–98.8. Heemskerk M.H., Hoogeboom M., de Paus R. A., Kester M. G., van der Hoorn M. A., Goulmy E., Willemze R., Falkenburg J. H. Redirection of antileukemic reactivity of peripheral T lymphocytes using gene transfer of minor histocompatibility antigen HA-2-specific T-cell receptor complexes expressing a conserved alpha joining region. Blood 2003, 102, 3530–3540.9. Heemskerk M. H., Hoogeboom M., Hagedoorn R., Kester M. G., Willemze R., Falkenburg J. H. Reprogramming of virus-specific T cells into leukemia-reactive T cells using T cell receptor gene transfer. J Exp Med 2004, 199, 885–894.10. Hobo W., Broen K., van der Velden W. J., Greupink-Draaisma A., Adisty N., Wouters Y., Kester M., Fredrix H., Jansen J. H., van der Reij den B., et al. Association of disparities in known minor histocompatibility antigens with relapse-free survival and graft-versus-host disease after allogeneic stem cell transplantation. Biol Blood Marrow Transplant 2013, 19, 274–282.11. Li H. M., Hiroi T., Zhang Y., Shi A., Chen G., De S., Metter E. J., Wood W. H., Sharov A., Milner J. D., et al. TCRβ repertoire of CD4(+) and CD8(+) T cells is distinct in richness, distribution, and CDR3 amino acid composition. Journal of Leukocyte Biology 2016, 99, 505–513.12. Madi A., Poran A. T cell receptor repertoires of mice and humans are clustered in similarity networks around conserved public CDR3 sequences. 2017, 6.13. Mamedov I. Z., Britanova O. V., Zvyagin I. V., Turchaninova M. A., Bolotin D. A., Putintseva E. V., Lebedev Y. B., Chudakov D. M. Preparing unbiased T-cell receptor and antibody cDNA libraries for the deep next generation sequencing profiling. Front Immunol 2013, 4, 456.14. Meij P., Jedema I., van der Hoorn M. A., Bongaerts R., Cox L., Wafelman A. R., Marij t E. W., Willemze R., Falkenburg J. H. Generation and administration of HA-1- specific T-cell lines for the treatment of patients with relapsed leukemia after allogeneic stem cell transplantation: a pilot study. Haematologica 2012, 97, 1205– 1208.15. Toebes M., Rodenko B., Ovaa H., Schumacher T. N. Generation of peptide MHC class I monomers and multimers through ligand exchange. Curr Protoc Immunol 2009, Chapter 18, Unit 18 16.16. van Bergen C. A., van Luxemburg-Heij s S. A., de Wreede L. C., Eefting M., von dem Borne P. A., van Balen P., Heemskerk M. H., Mulder A., Claas F. H., Navarrete M. A., et al. Selective graft-versus-leukemia depends on magnitude and diversity of the alloreactive T cell response. J Clin Invest 2017, 127, 517–529.17. Vdovin A. S., Postovskaya A. M., Bykova N. A., Romaniuk D. S., Alieva A. K., Yefimova P. R., Sheetikov S. A., Julhakyan H. L., Efimov G. A. Comparative analysis of minor histocompatibility antigens genotyping methods. Oncohematology 2016, 11, 40–50.18. Warren E.H., Fujii N., Akatsuka Y., Chaney C. N., Mito J. K., Loeb K. R., Gooley T. A., Brown M. L., Koo K. K., Rosinski K. V., et al. Therapy of relapsed leukemia after allogeneic hematopoietic cell transplantation with T cells specific for minor histocompatibility antigens. Blood 2010, 115, 3869–3878.19. Wolfl M., Greenberg P. D. Antigen-specific activation and cytokine-facilitated expansion of naive, human CD8+ T cells. Nat Protoc 2014, 9, 950–966.20. Wolfl M., Kuball J., Ho W. Y., Nguyen H., Manley T. J., Bleakley M., Greenberg P. D. Activation-induced expression of CD137 permits detection, isolation, and expansion of the full repertoire of CD8(+) T cells responding to antigen without requiring knowledge of epitope specificities. Blood 2007, 110, 201–210.21. Zvyagin I.V., Pogorelyy M. V., Ivanova M. E., Komech E. A., Shugay M., Bolotin D. A., Shelenkov A. A., Kurnosov A. A., Staroverov D. B., Chudakov D. M., et al. Distinctive properties of identical twins’ TCR repertoires revealed by high-throughput sequencing. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2014, 111, 5980–5985.