来源：百蓁生物发布时间：2025-09-17浏览量：1次
传统新抗原多来自编码区突变，但“冷肿瘤”突变负荷低，难以找到有效靶点。非编码区来源的非经典肽（如lncRNA、uORF 翻译产物）因肿瘤特异性强、安全性高，成为潜在突破口，现有方法依赖转录组数据，无法直接反映肽段呈递情况，随着质谱的发展，质谱可以直接捕捉细胞表面真实呈递的肽段，避开了 转录组数据的局限，再经严格活性可筛选验证其免疫原性。
文献解析
研究成果展示
▶ 发表时间：2025年5月21日
▶ 期刊：Science Advances (IF:14.95)
▶ 文章标题：Immunopeptidomics-guided discovery and characterization of neoantigens for personalized cancer immunotherapy
▶ 核心内容：
癌症免疫治疗依赖肿瘤新抗原的精准识别，但“冷肿瘤”因突变少、靶点匮乏成难题。最新研究整合了包括急性髓系白血病（AML）、细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）、慢性淋巴细胞白血病（CLL）等14种癌症类型和29种正常组织的531个样本的免疫肽组学数据，构建出泛癌肽图谱，发现非经典肽的巨大潜力，并开发AI工具MaNeo实现新抗原高效筛选，为个性化治疗提供新方向。
研究方法
1. 数据收集与处理：从公共数据库中收集14癌种+29正常组织的531 个样本的免疫肽组学数据，通过MaxQuant检索经典蛋白组（UniProt）和定制非经典ORF库（源于Ribo-seq 数据）鉴定肽段。
2. 肽分类与特征分析：将肽分为经典肽（编码区来源）和非经典肽（非编码区来源），分析其长度、氨基酸组成、HLA结合亲和力、稳定性等生化特征。
3. 模型构建（MaNeo）：基于随机森林（RF）和极端梯度提升（XGBoost）算法，整合序列编码（one-hot、PMBEC等）、氨基酸组成、生化特性（疏水度、净电荷等）构建模型，通过5折交叉验证优化。
4. 新抗原验证：从质谱鉴定的肽段中，结合肿瘤特异性（正常组织不表达）和HLA 结合能力，筛候选新抗原；再通过T细胞激活实验（检测IFN-γ/TNF-α分泌）、增殖实验（CCK-8）和细胞毒性测试，验证其诱导免疫反应并特异性杀瘤的能力。
图1. 免疫肽组学肽段鉴定的工作流程及肿瘤-正常免疫肽组图谱构建流程
研究结果
一、免疫肽组学图谱揭示癌症中的非经典肽
为了构建一个全面的HLA呈递的肿瘤-正常组织免疫肽组图谱，系统解析癌症和正常组织中HLA呈递肽段的特征，研究者整合了14种癌症、29种正常组织的免疫肽组学数据，鉴定出389165个经典肽和70270个非经典肽的泛癌图谱；非经典肽占HLA呈递肽的15%，主要来源长链非编码RNA（lncRNAs）、5'上游开放阅读框（uORFs）和3'下游开放阅读框（dORFs）（图1）。
图2. HLA呈递的肿瘤-正常免疫肽组图谱概述
二、标准肽和非标准肽在HLA呈递中的特征差异
本研究系统的比较了两类肽段的长度分布、氨基酸组成、生化特性（如疏水性、分子量）及与HLA分子的结合能力（稳定性、亲和力)(表1），发现非经典肽与经典肽的呈递水平相当，且在疏水性、氨基酸组成及HLA结合稳定性等方面具有独特优势，提示非经典肽可作为癌症免疫治疗的重要补充靶点。
表1. 经典肽与非经典肽的比较
三、人类白细胞抗原（HLA）呈递的肽段反映癌细胞特性
为了探究肿瘤特异性肽与正常组织肽在序列特征、生化特性等方面的差异，研究者结合生物信息学工具和统计方法，将仅存在于肿瘤样本的肽段定义为肿瘤肽，其余为正常肽，系统比较了两者的分布、序列特征及生化特性，肿瘤肽与正常肽在序列和生化特征上存在显著差异（表2），这些差异可反映细胞身份（肿瘤vs正常），为通过肽段特征筛选肿瘤特异性新抗原提供了理论基础。
表2. 经典肽与非经典肽的比较
四、基于机器学习的新抗原筛选
为了精准识别肿瘤特异性肽段（包括经典和非经典肽），作者基于肿瘤-正常免疫肽组图谱，采用随机森林（RF）和XGBoost两种分类器，结合四种特征编码方式（one-hot、PMBEC 矩阵、Blosum62 矩阵及多编码组合）开发并验证了基于机器学习的新抗原筛选流程（MaNeo），通过对性能评估和泛化能力测试（图2），结果表明，MaNeo能高效筛选肿瘤特异性新抗原，为癌症免疫治疗靶点发现提供可靠工具。并在独立癌症队列中，利用MaNeo筛选出2523个免疫原性新肽，其中1476个为经典肽，1047个为非经典肽，占每个肿瘤所有肽段的0.08%-0.32%。
图3.开发Maneo预测模型的训练和测试流程示意图及预测HLA呈递肽中的新肽
五、免疫原性新肽的功能验证
基于样本频率和免疫原性，优先筛选出3个新肽段（KLNIRPLLR、RLPQKPLHR、KLFSVTRNR）。实验验证显示，负载这些新肽段的树突状细胞（DCs）能显著刺激CD8⁺T细胞分泌IFN-γ和TNF-α，呈剂量依赖性（P≤0.001）。新肽段-HLA四聚体染色表明，识别这些肽段的CD8⁺T细胞比例显著增加，分别为14.0%、13.1%、12.4%。激活的CD8⁺T细胞对肿瘤细胞杀伤能力增强，但对正常细胞无明显毒性，证实了新肽段的免疫反应性和MaNeo筛选的可靠性。
图4.肿瘤新抗原的体外验证
研究结论
本研究通过整合14种癌症和29种正常组织的531个样本的免疫肽组学数据，构建了肿瘤-正常肽图谱，并发现非经典肽段占HLA呈递肽的15%，且其呈现水平与经典肽相当，丰富了肿瘤抗原的多样性。同时，肿瘤肽和正常肽在生化特征等方面存在显著差异，可用于反映细胞身份，此外，该论文开发了新抗原筛选模型MaNeo，利用MaNeo筛选出2523个免疫原性新肽，对其中3个候选新肽的功能验证表明，能有效激活CD8⁺T细胞，促进其增殖，增强对肿瘤细胞的免疫杀伤作用，且对正常细胞无明显细胞毒性。本研究为个性化癌症免疫治疗中肿瘤新抗原的发现和表征提供了重要依据。