Autoantibody signatures defined by serological proteome analysis in sera of patients with cholangiocarcinoma

par Mohammad Zahid Mustafa

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Jean-Charles Duclos-Vallée et de Éric Ballot.

Le président du jury était Malcolm Buckle.

Le jury était composé de Éric Ballot, Malcolm Buckle, Anne-Marie Cassard-Doulcier, Sylvaine You, François Le Naour.

Les rapporteurs étaient Anne-Marie Cassard-Doulcier, Sylvaine You.

  • Titre traduit

    Identification d’auto-anticorps pouvant être utilisés comme biomarqueurs diagnostiques des cholangiocarcinomes par l’utilisation de la technique SERPA (serological proteome analysis)


  • Résumé

    Le cholangiocarcinome (CC) est un cancer des voies biliaires qui représente environ 15% des cancers primitifs du foie,mais de pronostic redoutable en raison d'un diagnostic tardif faute de marqueurs spécifiques.La présence d'auto anticorps (Ac) est rapportée comme marqueurs diagnostiques précoce de certains cancers.La présence d'auto-Ac dans le CC n'a pas été signalée, et aucun biomarqueur immunologique de cette maladie n'a été identifié. L'objectif de notre étude était d'identifier des auto-Ac potentiellement utilisables comme biomarqueur de CC, par analyse sérologique du protéome. Des immunoblots ont été réalisés à partir de la séparation par électrophorèse 2D de protéines de lignées tumorales de CC, CCSW1 et CCLP1, de 5 pièces d'hépatectomie ac leur partie tumorale et non tumorale,ainsi que de foie normal de neuropathie amyloïde. Les sérums de 13 patients atteints de CC et un pool de 10 sujets sains ont été testés sur ces immunoblot.La comparaison informatique des profils des protéines immunomarquées par les sérums des patients comparés aux profils des contrôles a permis de définir des spots immunoréactifs d'intérêt.Ces spots d'intérêt marqués par plus d'1/3 de sérums ont été ensuite identifiés par spectrométrie de masse de type Orbitrap®.Ainsi, nous avons identifié 10 protéines d'intérêt de CCSW1,11 protéines de CCLP1, 9 de la partie tumorale des foies, 14 des parties non-tumoral et 16 protéines appartenant au foie normal.Une extrême variabilité était observée selon les sérums pour un même Ag.Différents profils de réactivité étaient observés sur le même extrait antigénique en fonction des sérums testés, et pour un même sérum selon l'extrait antigénique utilisé.Il en résulte qu'un AC d'intérêt donné ne peut être considéré comme biomarqueur de CC que pour une faible proportion de patients.Pr cette raison, il faut envisager la combinaison de plusieurs anticorps pour avoir un test avec une sensibilité et une spécificité utilisable en clinique. Les protéines identifiées ont été classées par bio-informatique (logiciel Panther®) selon la description des gènes et de leurs produits selon une ontologie commune à toutes les espèces : fonctions moléculaires effectuées, processus biologiques assurés et localisation subcellulaire.Dans cette classification, 2 profils d'immunoréactivité se distinguent. La grande majorité des protéines cibles d'intérêt avec une fonction catalytique étaient présentes dans le foie normal ou dans les parties non tumorales des exérèses. L'autre profil était celui des protéines-cibles avec une fonction de protéines structurale et étaient présentes dans les lignées cellulaires tumorales ainsi que des parties tumorales des hépatectomies. Les protéines identifiées avec une activité catalytique étaient:l'alpha-énolase, le fructose biphosphate aldolase B et la glyceraldedyde 3-phosphate déshydrogénase, toutes troisréactives avec+de 50% des sérums de CC. Les protéines de structure identifiées par+de 60% des sérums de CC provenaient des lignées cellulaires et des tissus tumoraux.Il s'agissait de la vimentine, des prélamines A / C, de l'annexine A2 et de l'actine.Enfin, la sérotranferrine, protéines de transport, est reconnues par 100% des sérums CC en utilisant comme antigène des tissus tumoraux.Une sensibilité importante et une spécificité élevée sont des caractéristiques princeps d'un Ac pour pouvoir l'utiliser comme biomarqueur.La plupart des auto-Ac détectés dans cette étude avaient déjà été rapportées dans d'autres cancers et maladies auto-immunes. Pour trouver des protéines antigéniques spécifiques du CC, une combinaison de plusieurs semble nécessaire afin de permettre le développement de nouveaux biomarqueurs pour le diagnostic et le pronostic des CC.En conclusion, les biomarqueurs potentiels proposés dans cette étude doivent être testés en différentes combinaisons avec un panel en nb significatif de patients et en utilisant le substrat antigénique le plus approprié comme défini au cours de cette étude.


  • Résumé

    Cholangiocarcinoma (CC) is a rare but fatal primary liver cancer and accounts for an estimated 15% of primary liver cancer worldwide. It is associated with high mortality due to the lack of established diagnostic approaches. Autoantibodies can be used clinically as diagnostic markers for early cancer detection of cholangiocarcinoma. Studies, indicating the presence of auto-antibodies (AAbs) in CC have not been reported yet. No immunological biomarker, correlated to the disease, has been identified. The objective of our study was to identify cellular proteins from liver tissues (tumoral and non tumoral) and cholangiocarcinoma cell lines which could be recognized by antibody of CC patients. We used serological proteome analysis (SERPA) technique which leads us to suggest some molecules as potential biomarkers for the early diagnosis of CC. Proteins from different origins were 2DE separated: CCSW1 and CCLP1 tumor cell lines, five different samples of hepatectomies for CC with respect to their tumoral and non-tumoral counterparts and a normal liver from amyloid neuropathy. Sera from 13 CC patients and a pool of 10 healthy subjects were probed on immunoblot performed with these different separations. Comparison of immunoblotting patterns given by patient’s sera compared to patterns given by controls allowed to define immunoreactive spots of interest and those reacting with more than one-third of sera were identified by orbitrap type mass spectrometry. In this way we identified 10, 11, 9, 14 and 16 proteins from CCSW1, CCLP1, tumor part, non-tumor counterpart and normal liver antigenic extracts respectively. Different patterns of reactivity were observed according to sera on the same antigenic extract, and for a same serum, according to the antigenic extract, even though few common patterns were also observed. This widespread of reactivity is not unusual and reported earlier in several studies of this sort. It is indicated that a single AAb have an ability to identify only a small proportion of patient. For this reason, several antibodies in combination must be used to ensure sensitivity and specificity of assays used in the daily clinic.Identified proteins were then categorized by gene ontology analysis by which they fall into three main groups; biological process and molecular functions, protein class and molecular pathway and cellular component, according to the Panther classification. By Gene Ontology classification, two different patterns of targeted antigens were observed. The vast majority of targeted-proteins with catalytic activity were found in normal liver or non-tumor specimens. The second pattern was mainly represented by targeted proteins categorized as structural proteins extracted from CC cell lines and tumor tissues. Proteins identified with catalytic activity were: alpha-enolase, fructose biphosphate aldolase B and glyceraldedyde 3-phosphate dehydrogenase; which were reactive with more than 50% of CC sera. Proteins identified with structural activity, and detected with high rates by using cell lines and tumor tissues, were: vimentin, prelamine A/C, annexin A2 and actin; reactivity of each protein was higher than 62% with CC sera. Serotranferrin, identified under the category of transfer/carrier proteins, recognized by 100% of CC sera by using tumor tissues.High sensitivity and specificity is a prime requisite of AAbs that might be used as CC biomarkers for CC diagnosis. Most of the AAbs detected in this study had previously been reported in other cancers and auto-immune disorders. Hence it is essential to prove the specificity of antigenic proteins, a combination of various antigens therefore needs to be tested to enable the development of new biomarkers for the diagnosis and prognosis of CC.In conclusion, the proposed potential biomarkers need to be tested in a variety of different combinations with a panel of significant number of patients and using the most appropriate substrate defined during this study.


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