[发明专利]一种确定微生物来源的肿瘤新抗原表位的方法及装置

说明书

本申请涉及一种确定微生物来源的肿瘤新抗原表位的方法、装置、计算设备、计算机可读储存介质和计算机程序产品，其可基于已知的微生物蛋白序列或宏基因组预测的微生物蛋白序列，预测、筛选可被宿主免疫系统识别的蛋白片段，并实现快速、高效、高准确性地确定新抗原表位。

技术领域

本公开内容涉及生物信息学和肿瘤免疫治疗的技术领域，更具体地说，涉及确定微生物来源的肿瘤新抗原表位的方法、装置、计算设备、计算机可读储存介质和计算机程序产品。

背景技术

肿瘤特异性抗原，又称肿瘤新抗原，是一种仅产生于肿瘤细胞的抗原，它可以与人类白细胞抗原(HLA)结合，进而被CD4+、CD8+T细胞识别，激活机体的抗肿瘤免疫反应(Zhang,Z.,et al.,Neoantigen:A New Breakthrough in Tumor Immunotherapy.FrontImmunol,2021.12:p.672356.)。新抗原的来源很多，包括单核苷酸变异(SNVs)、插入/缺失(INDELs)、转录本剪接变异、基因融合等。新抗原不存在于正常的组织细胞中，因此绕过了中枢性耐受，可以避免对非肿瘤组织造成脱靶损伤，成为肿瘤免疫治疗的新靶点，且具备构建癌症疫苗的理想条件，拥有广泛的治疗前景和临床应用价值。

已有研究表明，广泛存在微生物，例如细菌，侵入肿瘤，入侵肿瘤细胞的细菌的蛋白片段可以呈现在肿瘤细胞表面，并被免疫系统识别。进而激活免疫细胞，增强免疫细胞对肿瘤细胞的识别，杀伤肿瘤细胞。Kalaora S,et al.Identification of bacteria-derived HLA-bound peptides in melanoma.Nature.2021Apr；592(7852):138-143.提出呈现在肿瘤细胞上的细菌肽可以作为免疫疗法的潜在目标，为细菌影响免疫系统的激活和治疗反应的机制提供了方向。该团队对黑色素瘤中肿瘤内细菌进行鉴定，获得这些细菌基因组图谱，使用16S rRNA基因测序和HLA肽组学(HLA peptidomics)鉴定够被免疫系统识别的细菌的肽序列，最终鉴定出黑色素瘤细胞表面的由HLA蛋白复合物呈递的来自41种不同细菌的近300种肽。细菌来源的肽中有许多是同一患者的不同转移瘤或不同患者的肿瘤所共有的，因此还具有产生免疫激活的强大能力。

基于高通量测序(NGS)的宏基因组测序，可在种水平准确鉴定微生物种类、预测微生物基因组当中的基因和基因表达的蛋白，将有助于确定微生物来源的肿瘤新抗原表位。

发明内容

本公开内容的第一方面提出了一种确定微生物来源的肿瘤新抗原表位的方法，所述方法包括：获取宏基因组测序数据，所述宏基因组测序数据包含将肿瘤相关样本和非肿瘤相关样本中的细菌DNA高通量测序后的测序数据；基于所述宏基因组测序数据，进行宏基因组组装，获取组装的基因组序列，并基于所述组装的基因组序列，预测基因组中的编码基因；基于预测的编码基因和/或所述宏基因组测序数据，确定所述肿瘤相关样本和非肿瘤相关样本中的细菌种类和丰度；确定所述肿瘤相关样本中显著性富集的细菌；获取细菌已知物种判断结果，所述细菌已知物种判断结果指示所述显著性富集的细菌是否为已知物种；基于所述显著性富集的细菌，通过已知基因组数据库，确定已知物种的细菌的基因组或蛋白序列；或者基于所述显著性富集的细菌，根据所述预测的编码基因，确定未知物种的细菌的蛋白序列；预测所述已知物种的细菌的蛋白序列中的肽段或所述未知物种的细菌的蛋白序列中的肽段与MHC的结合亲和力，筛选与MHC可结合的已知物种的细菌的蛋白序列中的肽段或未知物种的细菌的蛋白序列中的肽段，进而确定可结合MHC的肽段；以及基于所述可结合MHC的肽段，确定所述可结合MHC的肽段的免疫原性、与宿主相似度和MHC分型数量，并且基于所述免疫原性、与宿主相似度和MHC分型数量筛选肽段，进而确定肿瘤新抗原表位。

可选地，在上述方面的一个实施方案中，所述肿瘤相关样本为供体肿瘤组织样本或者肿瘤患者粪便样本。

可选地，在上述方面的一个实施方案中，所述非肿瘤相关样本为供体癌旁组织样本、正常组织样本或者健康人群的粪便样本。