БИОХИМИЯ, 2020, том 85, вып. 9, с. 1285–1293

УДК 577.11

Tn антиген в составе молекулы CD44 как новый биомаркер опухолевых клеток с аберрантным гликозилированием*

© 2020 М.Л. Шувалова 1, А.Т. Копылов 2, Д.В. Мазуров 1, А.В. Пичугин 1, Н.В. Бовин 3, А.В. Филатов 1,4**

ГНЦ «Институт иммунологии» ФМБА России, 115522 Москва, Россия; электронная почта: avfilat@yandex.ru

Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича, 119121 Москва, Россия

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, 117997 Москва, Россия

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический факультет, кафедра иммунологии, 119234 Москва, Россия

Поступила в редакцию 30.06.2020
После доработки 08.07.2020
Принята к публикации 30.07.2020

DOI: 10.31857/S0320972520090080

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Tn антиген, O-гликозилирование, неоантигены, CD44, аденокарцинома легкого человека.

Аннотация

Tn антиген является опухолеспецифическим антигеном, который появляется на раковых клетках в результате аберрантного O-гликозилирования. Наиболее изученной формой Tn антигена является та, которая обнаруживается в составе муцинов, в частности муцина 1 (MUC1). Антитела против этой формы Tn антигена используются для диагностики опухолей, а также для создания Т-киллеров с химерным рецептором. Некоторые карциномы не несут MUC1, и для выявления Tn антигена на этих клетках требуются антитела иной специфичности. В нашей работе был выполнен поиск анти-Tn антител без предварительных предположений о том, на каких белках-носителях может проявляться Tn антиген. Для этого нами было получено несколько пар изогенных клеточных линий с диким типом и нокаутом гена Cosmc, который отвечает за корректность O-гликозилирования. С использованием созданных линий как иммуногенов нами было получено моноклональное антитело AKC3, которое реагировало с клетками аденокарциномы легкого A549, дефицитными по Cosmc, и не связывалось с клетками дикого типа. С помощью масс-спектрометрии, а также ко-иммунопреципитации было показано, что антитело AKC3 распознает Tn антиген в составе белка CD44, который имеет важное значение при опухолевом росте. Антитело AKC3 может найти применение в диагностике опухолей, а также использоваться при создании Т-клеток с химерным рецептором для лечения опухолей, которые не экспрессируют муцины.

Сноски

* Первоначально английский вариант рукописи опубликован на сайте «Biochemistry» (Moscow) http://protein.bio.msu.ru/biokhimiya, в рубрике «Papers in Press», BM20-178, 03.09.2020.

** Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 18-29-07025 мк).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с участием людей в качестве объектов. Протокол экспериментов с лабораторными мышами был одобрен Комитетом по этическому отношению к животным при Институте иммунологии. Все процедуры, выполненные в исследованиях с участием животных, соответствовали утвержденным правовым актам РФ и международных организаций.

Список литературы

1. Ju, T., Otto, V. I., and Cummings, R. D. (2011) The Tn antigen-structural simplicity and biological complexity, Angew. Chem. Int. Ed., 50, 1770-1791, doi: 10.1002/anie.201002313.

2. Ju, T., Lanneau, G. S., Gautam, T., Wang, Y., Xia, B., Stowell, S. R., Willard, M. T., Wang, W., Xia, J. Y., Zuna, R. E., Laszik, Z., Benbrook, D. M., Hanigan, M. H., and Cummings, R. D. (2008) Human tumor antigens Tn and sialyl Tn arise from mutations in Cosmc, Cancer Res., 68, 1636-1646, doi: 10.1158/0008-5472.CAN-07-2345.

3. Springer, G. F. (1997) Immunoreactive T and Tn epitopes in cancer diagnosis, prognosis, and immunotherapy, J. Mol. Med., 75, 594-602, doi: 10.1007/s001090050144.

4. Schietinger, A., Philip, M., Yoshida, B. A., Azadi, P., Liu, H., Meredith, S. C., and Schreiber, H. (2006) A mutant chaperone converts a wild-type protein into a tumor-specific antigen, Science, 314, 304-308, doi: 10.1126/science.1129200.

5. Tarp, M. A., and Clausen, H. (2008) Mucin-type O-glycosylation and its potential use in drug and vaccine development, Biochim. Biophys. Acta, 1780, 546-563, doi: 10.1016/j.bbagen.2007.09.010.

6. Persson, N., Stuhr-Hansen, N., Risinger, C., Mereiter, S., Polónia, A., Polom, K., Kovács, A., Roviello, F., Reis, C. A., Welinder, C., Danielsson, L., Jansson, B., and Blixt, O. (2017) Epitope mapping of a new anti-Tn antibody detecting gastric cancer cells, Glycobiology, 27, 635-645, doi: 10.1093/glycob/cwx033.

7. Blixt, O., Lavrova, O. I., Mazurov, D. V., Clo, E., Kracun, S. K., Bovin, N. V., and Filatov, A. V. (2012) Analysis of Tn antigenicity with a panel of new IgM and IgG1 monoclonal antibodies raised against leukemic cells, Glycobiology, 22, 529-542, doi: 10.1093/glycob/cwr178.

8. Mazurov, D., Ilinskaya, A., Heidecker, G., and Filatov, A. (2012) Role of O-glycosylation and expression of CD43 and CD45 on the surfaces of effector T cells in human T cell leukemia virus type 1 cell-to-cell infection, J. Virol., 86, 2447-2458, doi: 10.1128/JVI.06993-11.

9. Hsu, P. D., Scott, D. A., Weinstein, J. A., Ran, F. A., Konermann, S., Agarwala, V., Li, Y., Fine, E. J., Wu, X., Shalem, O., Cradick, T. J., Marraffini, L. A., Bao, G., and Zhang, F. (2013) DNA targeting specificity of RNA-guided Cas9 nucleases, Nat. Biotechnol., 31, 827-832, doi: 10.1038/nbt.2647.

10. Stolfa, G., Mondal, N., Zhu, Y., Yu, X., Buffone, A., and Neelamegham, S. (2016) Using CRISPR-Cas9 to quantify the contributions of O-glycans, N-glycans and Glyco-sphingolipids to human leukocyte-endothelium adhesion, Sci. Rep., 6, 30392, doi: 10.1038/srep30392.

11. Tarasevich, A., Filatov, A., Pichugin, A., and Mazurov, D. (2015) Monoclonal antibody profiling of cell surface proteins associated with the viral biofilms on HTLV-1 transformed cells, Acta Virol., 59, 247-256, doi: 10.4149/av_2015_03_247.

12. Dobrochaeva, K., Khasbiullina, N., Shilova, N., Antipova, N., Obukhova, P., Ovchinnikova, T., Galanina, O., Blixt, O., Kunz, H., Filatov, A., Knirel, Y., LePendu, J., Khaidukov, S., and Bovin, N. (2020) Specificity of human natural antibodies referred to as anti-Tn, Mol. Immunol., 120, 74-82, doi: 10.1016/j.molimm.2020.02.005.

13. Filatov, A. V., Krotov, G. I., Zgoda, V. G., and Volkov, Y. (2007) Fluorescent immunoprecipitation analysis of cell surface proteins: a methodology compatible with mass-spectrometry, J. Immunol. Methods, 319, 21-33, doi: 10.1016/j.jim.2006.09.014.

14. Azevedo, R., Gaiteiro, C., Peixoto, A., Relvas-Santos, M., Lima, L., Santos, L. L., and Ferreira, J. A. (2018) CD44 glycoprotein in cancer: a molecular conundrum hampering clinical applications, Clin. Proteom., 15, 22, doi: 10.1186/s12014-018-9198-9.

15. Gasbarri, A., Del Prete, F., Girnita, L., Martegani, M. P., Natali, P. G., and Bartolazzi, A. (2003) CD44s adhesive function spontaneous and PMA-inducible CD44 cleavage are regulated at post-translational level in cells of melanocytic lineage, Melanoma Res., 13, 325-337, doi: 10.1097/00008390-200308000-00001.

16. Ponta, H., Sherman, L., and Herrlich, P. A. (2003) CD44: from adhesion molecules to signalling regulators, Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 4, 33-45, doi: 10.1038/nrm1004.

17. Naor, D., Sionov, R. V., and Ish-Shalom, D. (1997) CD44: structure, function and association with the malignant process, Adv. Cancer Res., 71, 241-319, doi: 10.1016/S0065-230X(08)60101-3.

18. Hu, B., Ma, Y., Yang, Y., Zhang, L., Han, H., and Chen, J. (2018) CD44 promotes cell proliferation in non-small cell lung cancer, Oncol. Lett., 15, 5627-5633, doi: 10.3892/ol.2018.8051.

19. Du, T., Jia, X., Dong X., Ru, X., Li, L., Wang, Y., Liu, J., Feng, G., and Wen, T. (2020) Cosmc disruption-mediated aberrant O-glycosylation suppresses breast cancer cell growth via impairment of CD44, Cancer Manag. Res., 12, 511-522, doi: 10.2147/CMAR.S234735.

20. O’Donnell, L. C., Druhan, L. J., and Avalos, B. R. (2002) Molecular characterization and expression analysis of leucine-rich alpha2-glycoprotein, a novel marker of granulocytic differentiation, J. Leukoc. Biol., 72, 478-485.

21. Fang, X. J., Jiang, H., Zhu, Y. Q., Zhang, L. Y., Fan, Q. H., and Tian, Y. (2014) Doxorubicin induces drug resistance and expression of the novel CD44st via NF-κB in human breast cancer MCF-7 cells, Oncol. Rep., 31, 2735-2742, doi: 10.3892/or.2014.3131.

22. Campos, D., Freitas, D., Gomes, J., Magalhães, A., Steentoft, C., Gomes, C., Vester-Christensen, M. B., Ferreira, J. A., Afonso, L. P., Santos, L. L., Pinto de Sousa, J., Mandel, U., Clausen, H., Vakhrushev, S. Y., and Reis, C. A. (2015) Probing the O-glycoproteome of gastric cancer cell lines for biomarker discovery, Mol. Cell. Proteomics, 14, 1616-1629, doi: 10.1074/mcp.M114.046862.

23. Steentoft, C., Fuhrmann, M., Battisti, F., Van Coillie, J., Madsen, T. D., Campos, D., Adnan Halim, A., Vakhrushev, S. Y., Joshi, H. J., Schreiber, H., Mandel, U., and Narimatsu, Y. (2019) A strategy for generating cancer-specific monoclonal antibodies to aberrant O-glycoproteins: identification of a novel dysadherin-Tn antibody, Glycobiology, 29, 307-319, doi: 10.1093/glycob/cwz004.

24. Welinder, C., Baldetorp, B., Borrebaeck, C., Fredlund, B.-M., and Jansson, B. (2011) A new murine IgG1 anti-Tn monoclonal antibody with in vivo anti-tumor activity, Glycobiology, 21, 1097-1107, doi: 10.1093/glycob/cwr048.

25. Posey, A. D., Schwab, R. D., Boesteanu, A. C., Steentoft, C., Mandel, U., Engels, B., Stone, J. D., Madsen, T. D., Schreiber, K., Haines, K. M., Cogdill, A. P., Chen, T. J., Song, D., Scholler, J., Kranz, D. M., Feldman, M. D., Young, R., Keith, B., Schreiber, H., Clausen, H., Johnson, L. A., and June, C. H. (2016) Engineered CAR T cells targeting the cancer-associated Tn-glycoform of the membrane mucin MUC1 control adenocarcinoma, Immunity, 44, 1444-1454, doi: 10.1016/j.immuni.2016.05.014.

26. Gorchakov, A. A., Kulemzin, S. V., Kochneva, G. V., and Taranin, A. V. (2020) Challenges and prospects of chimeric antigen receptor T-cell therapy for metastatic prostate cancer, Eur. Urol., 77, 299-308, doi: 10.1016/j.eururo.2019.08.014.