PLoS Biology, 2005; 3(3): (más artículos en esta revista)

La base de datos inmune epítopo y análisis de los recursos: de la visión a Blueprint

Biblioteca Pública de la Ciencia
Bjoern Peters, John Sidney, Phil Bourne, Huynh-Hoa Bui, Soeren Buus, Grace Doh, Ward Fleri, Mitch Kronenberg, Ralph Kubo, Ole Lund, David Nemazee, Julia V Ponomarenko, Muthu Sathiamurthy, Stephen Schoenberger, Scott Stewart, Pamela Surko , Scott Way, Steve Wilson, Alessandro Sette (alex@liai.org)
Resumen

Se planea realizar un repositorio de datos epítopo inmune asociados con herramientas de análisis debería ser una bendición para el desarrollo de vacunas

Introducción

Las recientes preocupaciones sobre el bioterrorismo y las enfermedades emergentes han dado lugar a un nuevo enfoque en el desarrollo de vacunas y medicamentos destinados a los agentes patógenos infecciosos. Un componente importante de desarrollo de la vacuna es la caracterización de la respuesta inmune (a la vacunación, por ejemplo, o después de la infección experimental en la configuración), mediante la evaluación de los epítopos reconocidos por el antígeno específico de los receptores del sistema inmunitario (anticuerpos y / o receptores de las células T (TCRs )) [1]. En los últimos años, diferentes grupos han seguido diferentes enfoques para el descubrimiento de epítopos inmune, y los diversos tipos de ensayo se han utilizado para generar datos con el fin de epítopo definición o validación. Creemos que la investigación en esta área podría ser facilitada en gran medida por un centro de conocimiento: un repositorio de datos epítopo inmune asociados con herramientas de análisis. Nuestro objetivo es la creación de la base de datos de Inmunodeficiencia Epitope y Análisis de Recursos (IEDB).

El IEDB está patrocinado por el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID). No será la sede de los datos relativos a las dos células B y células T epítopos infecciosas de los patógenos, así como la experimentación y la libre antígenos (RTP-NIH-NIAID-DAIT-03/31; Www.niaid.nih.gov / contrato / archivo ). Se dará prioridad a los epítopos que se consideran posibles amenazas bioterroristas, y las enfermedades emergentes, tal como se define por NIAID (denominada categoría A-C patógenos; ver: Http://www2.niaid.nih.gov/Biodefense/bandc_priority.htm ). Como corolario de la IEDB esfuerzo, NIAID también ha puesto en marcha a gran escala de anticuerpos y de células T epítopo programa de descubrimiento de epítopo encaminadas a la generación de datos y análisis de los recursos que se incluirán en la IEDB. Otras fuentes de datos que deben integrarse en la IEDB son las publicaciones en revistas revisadas por pares, publicado patentes o solicitudes de patentes, y dirigir las comunicaciones de las instituciones o empresas. Todo el que contribuye de datos o análisis de los recursos a la base de datos será citado, ya sea por autor o por otros el reconocimiento de sus contribuciones.

La participación de la comunidad científica en el diseño del ámbito y la capacidad de la IEDB será crucial para el éxito del proyecto. El IEDB se produjo de una manera que alienta la incorporación de los datos y los instrumentos analíticos obtenidos por los laboratorios de investigación en general. Con este trabajo, esperamos informar a la comunidad científica de nuestro esfuerzo para recabar información y al mismo tiempo, el proyecto se halla en una etapa de diseño. Prevemos que este centro de recursos será disponible gratuitamente en Internet, con un prototipo operativo en el cuarto trimestre de 2005. Una vez que el proyecto está en línea, las formas de retroalimentación directa y presentación de datos en línea y herramientas se proporcionarán. Anual de conferencias para presentar los datos relativos a la identificación y epítopo IEDB sí se organizó, y un boletín será publicado trimestralmente.

Definir el alcance de la IEDB

Cada enfoque científico genera un conjunto de datos epítopo, específicos de sí mismo, que deben integrarse en una representación general de epítopo información. En un sentido programático, creemos que la selección de los datos que se ajusten a un determinado epítopo definición o experimental sesgo no es nuestra prerrogativa y sería prudente. En lugar de ello, hemos optado por definir una solución amplia, de todos los sectores de representación de la información que separa epítopo características en las características intrínsecas y extrínsecas. Características intrínsecas son las determinadas por la secuencia y la estructura de un epitopo, mientras extrínseca características son dependientes de contexto atributos determinado por el medio ambiente natural o experimental. Esta perspectiva inmunológica será un principio de organización detrás de la IEDB.

Versus extrínseca características intrínsecas de un epítopo

A nivel de epítopes de células T, características intrínsecas incluidos en la IEDB son: la estructura molecular de la epítopo, la afinidad por los receptores MHC diferentes, y la afinidad de MHC / epítopo complejos para TCRs de secuencia definida. Del mismo modo, a nivel de epítopos de células B, incluyen las características intrínsecas del epitopo estructura molecular y afinidad por las moléculas de anticuerpos de la secuencia definida. Estas características se especifican de manera inequívoca y son singularmente asociada con una determinada estructura o epítopo epítopo / receptor de combinación.

Otras características-como la inmunogenicidad, o si un epitopo es procesado naturalmente-no son intrínsecamente asociados a una determinada estructura molecular de un epitopo solo, sino que son dependientes de contexto (es decir, extrínsecos). Contexto información incluye, por ejemplo, las especies de la acogida en el que se encontró una respuesta, el ensayo utilizados para medir las respuestas, y la dosis y la vía de administración. Asimismo, el rendimiento de un determinado epítopo siguientes proteasomal división de un complejo de proteínas precursoras es dictado por la secuencia de la proteína en la que figura el epítopo. Además, la T de células B, células y las respuestas a un epitopo están muy influenciados por la exposición previa del sistema inmune a la misma o de un antígeno relacionados. En conjunto, estos ejemplos muestran que la captura de manera significativa a la inmunogenicidad de una epítopo, el contexto en el que se produce debe ser descrito como así.

Las clases IEDB

Formalización de las consideraciones anteriores, definimos las principales clases de la IEDB como datos de referencia, Epitope, encuadernación, y de contexto (Figura 1]. Estas clases representan el nivel superior en la jerarquía de los datos usados para almacenar información en el epítopo IEDB. La clase de referencia define una de las tres posibles fuentes de datos, a saber, la literatura, las patentes, y las comunicaciones directas. Epitope La clase se subdivide en dos categorías: Epitope Estructura, que especifica la estructura molecular de un epitopo en sí, y Epitope Origen, que identifica al agente patógeno y en la que la proteína está presente Epitope. La clase de encuadernación intrínseco capta información relativa a la forma en que la estructura se especifica en la "Epitope" clase interactúa con los receptores bien definida del sistema inmunológico, como los anticuerpos o moléculas MHC y TCRs de secuencia definida. El contexto de clase está organizada en tres subclases, incluida la respuesta inmune de células T, naturalmente procesados péptidos, y la respuesta inmune de células B. Tabla 1 es un ejemplo de cómo las características principales de una célula T epítopo se describe en [2] se muestra en la IEDB . Existen muchos más campos que se dejan en blanco porque no son adecuadas para este epítopo particular (como la unión de los anticuerpos de datos) o se desconoce (como MHC vinculante datos).

Un enfoque científico para el Desarrollo de los Recursos de Análisis

Nuestra propuesta incluye la creación y mantenimiento de un Análisis de los recursos de herramientas en línea para la base de datos Epitope inmunológico. Debido a que este recurso debe ser útil para toda la comunidad, es importante que las herramientas que cubren una amplia gama de áreas de investigación relacionadas con el descubrimiento y análisis de epitopo, y que ningún particular científica "escuela" tiene prioridad. Herramienta para identificar los candidatos, hemos generado una lista de las herramientas existentes de interés a través de amplias búsquedas bibliográficas y de expertos. Esta será revisada periódicamente, aprovechando las aportaciones de la comunidad científica y NIAID.

La actual lista de candidatos herramientas comprende un amplio menú de herramientas de predicción para la identificación de nuevos anticuerpos y de células T epítopos de las secuencias del genoma y proteínas. A nivel de anticuerpos epítopo predicciones, métodos estándar de las regiones en las que la predicción de una proteína es probable que en la superficie se proporcionará, como hydrophilicity análisis. Herramientas que utilizan distintos métodos para la predicción de MHC vinculante También se proporcionará, junto con las herramientas de predicción de proteasomal procesamiento y transporte de TAP epítopos de células T.

También vamos a proporcionar los recursos instrumento analítico para ayudar en el descubrimiento y el desarrollo de vacunas. Estos proyectos están destinados a la cobertura de la población de epítopes de diferentes etnias, de proyectar el grado de reactividad cruzada dentro de los diferentes conjuntos de moléculas MHC, y para evaluar el grado de conservación de un epitopo en diversas cepas de patógenos de la misma, tanto en los agentes patógenos relacionados , Y en los posibles anfitriones. Por último, las herramientas de visualización de datos se realizará, como las que muestran la interacción antígeno anticuerpo 3D donde se dispone de información estructural. Esperamos también que la recogida de datos consistente anotado en la IEDB permitirá el desarrollo de nuevos ", sensibles al contexto," las herramientas.

Al decidir el número de instrumentos debe ser acogido en la IEDB, un equilibrio que se ha logrado entre discriminar demasiado, que puede dejar sin atender las exigencias de los usuarios, y discriminar demasiado poco, que acogen a tantos instrumentos de la colección que se convierte en redundante y excesivamente inmanejable. Con el fin de facilitar un objetivo y transparente de elección de las herramientas de predicción que debe ser acogido, las predicciones de todos los candidatos herramientas de ser evaluados periódicamente. Lo que es más importante, tenemos previsto hacer todas las evaluaciones disponibles al público a través de la página web IEDB, y alentaremos a todos los diferentes grupos científicos a participar mediante la presentación de los instrumentos y la evaluación de los datos. Esa predicción "concursos" han tenido un enorme impacto positivo en el campo de la herramienta de evaluación y predicción de estructura de proteínas [3, 4]. Sobre la base de nuestros conocimientos, se trata del primer intento de una rigurosa y completa evaluación de las herramientas que se encuentran en la predicción de la respuesta inmune.

Conclusiones

Prevemos un futuro en el que el desarrollo de la base de datos de Inmunodeficiencia Epitope y Análisis de los recursos ayudará a los investigadores de todo el mundo acceder rápidamente a la información pertinente para la evaluación de la respuesta inmune, que les ayuda a la elaboración de profilácticos y terapéuticos en contra de los enfoques nuevos y antiguos, emergentes y reemergentes Enfermedades.

Esta labor fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud HHSN26620040006C contrato.