Stereotipi pubblici di immunoglobuline: un’estensione del concetto di clonotipi pubblici.

Abstract

Linfociti B ed immunoglobuline: I linfociti B fanno parte dell’immunità adattativa/acquisita in grado di rispondere in modo altamente specifico a diversi antigeni grazie ad eventi di ricombinazione somatica di segmenti genici. Repertorio immunoglobulinico: Per repertorio di immunoglobuline si intende l’insieme di anticorpi di un individuo o un suo tessuto. Clonotipi pubblici: I Clonotipi pubblici sono immunoglobuline che esprimono stesso gene IGHV e identica sequenza amminoacidica dell’HCDR3 condivisi tra campioni provenienti da diversi soggetti. Risultati Partendo dal repertorio di 56 donatori, per un totale di 7 milioni di sequenze, sono stati identificati un totale di ~80000 clonotipi pubblici, con una media di ~1400 per donatore. In seguito all’identificazione dei clonotipi pubblici è stata effettuata un’analisi prevalentemente qualitativa sul repertorio dei clonotipi pubblici con delle differenze significative rispetto alle sequenze controllo: 1) sono arricchiti per HCDR3 corti, 2) HCDR3 corti sono arricchiti per clonotipi altamente condivisi, 3) presentano un bias nell’uso dei geni IGHV e 4) sono arricchiti per IGHV mutati. Suddividendo i clonotipi pubblici in gruppi con combinazioni uniche di gene IGHV e lunghezza HCDR3 si possono notare alcuni casi dove vi è evidenza di pattern amminoacidici ricorrenti, da questi gruppi si può facilmente isolare un cluster di clonotipi con alto grado di similarità e medesimo pattern mutazionale del gene IGHV, qui definiti come stereotipi pubblici. Inoltre, gli HCDR3 degli stereotipi pubblici si possono osservare unicamente associati al gene IGHV caratterizzante. Conclusioni Ci sono evidenze che suggeriscono che almeno una parte dei clonotipi pubblici derivi da processi di selezione. Gruppi di clonotipi pubblici presentano un alto livello di similarità con pattern conservati nella sequenza amminoacidica dell’HCDR3, pattern mutazionali comuni ed associati a stessi geni IGHV; questi li abbiamo definiti stereotipi pubblici.

B lymphocytes and immunoglobulins: B lymphocytes are part of adaptive/acquired immunity capable of highly specific responses to different antigens through somatic recombination events of gene segments. Immunoglobulin repertoire: Immunoglobulin repertoire refers to the set of antibodies to an individual or its tissue. Public clonotypes: Public clonotypes are immunoglobulins expressing same IGHV gene and identical amino acid sequence of HCDR3 shared among samples from different individuals. Results Starting from the repertoire of 56 donors, totaling 7 million sequences, a total of ~80000 public clonotypes were identified, with an average of ~1400 per donor. Following the identification of public clonotypes, a predominantly qualitative analysis was performed on the repertoire of public clonotypes with significant differences from the control sequences: 1) they are enriched for short HCDR3, 2) short HCDR3 are enriched for highly shared clonotypes, 3) they have a bias in IGHV gene usage, and 4) they are enriched for mutated IGHV. By subdividing the public clonotypes into groups with unique combinations of IGHV gene and HCDR3 length, some cases can be seen where there is evidence of recurrent amino acid patterns; from these groups, a cluster of clonotypes with high degree of similarity and same mutational pattern of IGHV gene, here defined as public stereotypes, can be easily isolated. Moreover, the HCDR3s of public stereotypes can be observed uniquely associated with the characterizing IGHV gene. Conclusions There is evidence to suggest that at least some of the public clonotypes are derived from selection processes. Groups of public clonotypes show a high level of similarity with conserved patterns in the amino acid sequence of HCDR3, common mutational patterns and associated with the same IGHV genes; these we termed public stereotypes.