Immunosurveillance of cancer requires the presentation of peptide antigens on major histocompatibility complex class I (MHC-I) molecules1–5. Current approaches to profiling of MHC-I-associated peptides, collectively known as the immunopeptidome, are limited to in vitro investigation or bulk tumour lysates, which limits our understanding of cancer-specific patterns of antigen presentation in vivo6. To overcome these limitations, we engineered an inducible affinity tag into the mouse MHC-I gene (H2-K1) and targeted this allele to the KrasLSL-G12D/+Trp53fl/fl mouse model (KP/KbStrep)7. This approach enabled us to precisely isolate MHC-I peptides from autochthonous pancreatic ductal adenocarcinoma and from lung adenocarcinoma (LUAD) in vivo. In addition, we profiled the LUAD immunopeptidome from the alveolar type 2 cell of origin up to late-stage disease. Differential peptide presentation in LUAD was not predictable by mRNA expression or translation efficiency and is probably driven by post-translational mechanisms. Vaccination with peptides presented by LUAD in vivo induced CD8+ T cell responses in naive mice and tumour-bearing mice. Many peptides specific to LUAD, including immunogenic peptides, exhibited minimal expression of the cognate mRNA, which prompts the reconsideration of antigen prediction pipelines that triage peptides according to transcript abundance8. Beyond cancer, the KbStrep allele is compatible with other Cre-driver lines to explore antigen presentation in vivo in the pursuit of understanding basic immunology, infectious disease and autoimmunity. A newly developed genetically engineered mouse model enables the analysis of specific antigen presentation in vivo, providing insights into the tumour immunopeptidome and cancer progression.

Abstract Effective immunosurveillance of cancer requires the presentation of peptide antigens on major histocompatibility complex Class I (MHC-I). Recent developments in proteomics have improved the identification of peptides that are naturally presented by MHC-I, collectively known as the “immunopeptidome”. Current approaches to profile tumor immunopeptidomes have been limited to in vitro investigation, which fails to capture the in vivo repertoire of MHC-I peptides, or bulk tumor lysates, which are obscured by the lack of tumor-specific MHC-I isolation. To overcome these limitations, we report here the engineering of a Cre recombinase-inducible affinity tag into the endogenous mouse MHC-I gene and targeting of this allele to the Kras LSL-G12D/+ ; p53 fl/fl (KP) mouse model (KP; K b Strep). This novel approach has allowed us to isolate tumor-specific MHC-I peptides from autochthonous pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) and lung adenocarcinoma (LUAD) in vivo . With this powerful analytical tool, we were able to profile the evolution of the LUAD immunopeptidome through tumor progression and show that in vivo MHC-I presentation is shaped by post-translational mechanisms. We also uncovered novel, putative LUAD tumor associated antigens (TAAs). Many peptides that were recurrently presented in vivo exhibited very low expression of the cognate mRNA, provoking reconsideration of antigen prediction pipelines that triage peptides according to transcript abundance. Beyond cancer, the K b Strep allele is compatible with a broad range of Cre-driver lines to explore antigen presentation in vivo in the pursuit of understanding basic immunology, infectious disease, and autoimmunity.

Developing tissues change shape, and tumors initiate spreading, through collective cell motility. Conserved mechanisms by which tissues initiate motility into their surroundings are not known. We investigated cytoskeletal regulators during collective invasion by mouse tumor organoids and epithelial MDCK acini undergoing branching morphogenesis. Inhibition of formins, but not Arp2/3, prevented the formation of migrating cell fronts in both cell types. MDCK cells depleted of the formin protein Dia1 formed polarized acini and could execute planar cell motility, either within the acinus or in 2D scattering assays. However, Dia1 was required to form protrusions into the collagen matrix. Live imaging of actin, myosin, and collagen in control acini revealed adhesions that deformed individual collagen fibrils, while Dia1-depleted acini exhibited unstable adhesions with minimal collagen deformation. This work identifies Dia1-mediated adhesions as essential regulators of tissue shape changes, through their role in focal adhesion maturation.