Nat Genet | 施泉铭/余冰菲等开发“ESCAPE-seq”新技术，绘制人类HLA-I抗原呈递图谱

人类白细胞抗原（ HLA ）是人类基因组中多态性最高的基因， HLA-I 类分子（包括 HLA-A 、 HLA-B 和 HLA-C ）通过呈递细胞内源性肽段给 CD8 ⁺ T 细胞，帮 助免疫系统识别哪些是“自己”的细胞，哪些是“外来”的（如细菌、病毒、移植器官或癌细胞中的突变基因等）。 从而在自身免疫、感染与癌症中发挥关键免疫识别作用。然而，目前我们对 HLA 结合肽的认识有限，偏向性明显，缺乏覆盖全球人群的系统性 HLA 呈递谱分析 。

近日 ，斯坦福大学的Howard Chang课题组施泉铭和南加州大学余冰菲课题组（一作施泉铭，余冰菲和Howard Chang共同通讯作者）合作在Nature Genetics期刊发表论文Massively parallel immunopeptidome by DNA sequencing provides insights into cancer antigen presentation，开发了一种新型高通量筛选技术-ESCAPE-seq，可以在一次实验中同时分析超过75,000种HLA-I与肽段的组合，极大提升了抗原呈递研究的规模与灵敏度。

研究团队巧妙地利用了细胞自身的"质量控制系统"。作者发现，将抗原肽、β2微球蛋白和HLA蛋白通过柔性连接串联成单链三聚体 (SCT)，只有能稳定结合的肽-HLA复合物才能通过内质网的严格质检，被运输到细胞表面。 利用这个特性，作者建立了高通量筛查平台： 通过流式细胞术和深度 DNA 测序来量化肽段与 HLA 结合能力， 采用创新 的 B2M 条形码系统，实现多 HLA 等位基因同时分析， 精确量化每个肽段的“呈现强度” (E-score)。 发现引入Y84C突变增强复合物稳定性，提 高 信号检测灵敏度。 可系统性识别病毒、 肿瘤驱 动 突变体、肿瘤融合蛋白来源的潜在新抗原 。

研究团队先对 多种SAR S-Cov-2变异株（从Alpha到Omicron）的刺突蛋白和核衣壳蛋白进行了全面扫描。 揭示了多个变异毒株（如 Omicron 、 Delta ）中突变导致的抗原呈递变化 . 有助于识别广泛保守的病毒抗原，支持疫苗设计 . 然后通过对92种致癌突变和31种融合基因的系统筛查， 在 50 种常见 HLA 等位基因 ( 涵盖全球 90% 以上人群的 HLA 多样性 ) 中进行系统呈递分析 ,绘制癌症新抗原全景图。 鉴定出大量 HLA-C 呈递的新抗原，为目前计算方法难以预测的关键靶点。

揭示 “ 公共新抗原 ” ，如 EGFR (T790M) 等被多种 HLA 等位基因呈递，有潜力作为广泛适用的免疫治疗靶点 . 作者系统比较突变肽与对应野生型肽的呈递情况，鉴定出大量只呈递突变体、不呈递野生型的肽段（ Mut ⁺ ），有望作为高免疫原性候选新抗原。 通过对多个 Mut ⁺ 肽段进行 PBMC 刺激实验，成功诱导出多功能 T 细胞反应。

相比质谱法或体外合成肽刺激方法， ESCAPE-seq 具有更高的通量，灵活性，可编程性。能识别传统质谱方法（ MS ）难以检测的低丰度肽段。 具有广泛 HLA 适用性和群体普适性强：能够在一次实验中覆盖全球人群主要 HLA 等位基因。该技术有助于个体化癌症免疫治疗 。

ESCAPE-seq作为一项突破性的技术，可用于全面绘制人类HLA-I抗原呈递图谱，填补当前免疫呈递研究的空白，尤其在癌症免疫治疗和传染病疫苗开发中具有广阔前景。但由于免疫问题复杂性， 仍然有很多问题需要进一步研究发现。比如该技术不涉及蛋白片段在呈现前的酶切 处理 ，呈现的抗原多肽的免疫反应 ， HLA-II等。未来在这几块拓展将极大的推动精准免疫治疗的发展 。

https://www.nature.com/articles/s41588-025-02268-1

制版人： 十一

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