基于HIV-1全基因组整合免疫信息学与生物信息学的新型表位疫苗设计研究

本研究针对HIV感染缺乏有效治疗手段的全球性难题，通过整合免疫信息学与生物信息学方法，首次基于HIV-1全基因组筛选免疫优势表位，构建了含6个B细胞、7个CTL和6个HTL表位的多表位疫苗。该疫苗与TLR2/3（Toll样受体）具有高亲和力（结合能-10.8/-15.8 kcal/mol-1），经500ns分子动力学模拟验证其稳定性，并通过免疫模拟证实可激发强效体液与细胞免疫应答。研究为HIV疫苗开发提供了创新策略，发表于《Virology Journal》。

　　

人类免疫缺陷病毒（HIV）感染仍是全球重大公共卫生挑战，截至2022年全球约3900万感染者。尽管抗逆转录病毒疗法（ART）可控制病情，但无法根治且疫苗研发屡屡受挫——此前最具潜力的RV144疫苗保护率仅31.2%。HIV-1通过Gag、Pol、Env等结构蛋白及Tat、Rev等6种调控蛋白完成感染周期，其高度变异性导致传统疫苗设计举步维艰。

针对这一困境，北孟加拉大学生物信息学系（Department of Bioinformatics, University of North Bengal）的研究团队创新性地采用全基因组靶向策略，通过整合免疫信息学与生物信息学技术，设计出新型多表位疫苗。该研究突破既往单靶点局限，系统筛选HIV-1全部9个编码蛋白中的免疫优势表位，最终获得能同时激活体液和细胞免疫的候选疫苗，相关成果发表于《Virology Journal》。

研究团队运用四大关键技术：1）基于VaxiJen和AllerTOP的抗原性/过敏性预测；2）ABCpred与BepiPred 2.0的B/T细胞表位筛选；3）ClusPro 2.0和500ns分子动力学（MD）模拟的TLR结合验证；4）C-ImmSim免疫活性预测及pET-28a(+)载体克隆表达评估。

结果部分核心发现：

1. 免疫优势表位筛选：从7个HIV-1蛋白中鉴定出6个B细胞表位（如Gag蛋白的GGKKKYKLKHIVWASR，抗原性评分1.49）、7个CTL表位（如Env蛋白的VSFEPIPIH，结合27种HLA等位基因）和6个HTL表位，覆盖全球97.98%人群。

2. 疫苗构建特性：将表位通过KK/AAY/GPGPG连接子与β-防御素佐剂融合，形成388个氨基酸的疫苗序列。该疫苗抗原性评分1.08，溶解度0.611（>0.45阈值），二级结构中α螺旋占21.65%，经Robetta建模后Ramachandran优化值达94.82%。

3. TLR相互作用：疫苗与TLR2/3的结合能分别达-10.8和-15.8 kcal/mol^-1，形成8/30个氢键。MD模拟显示复合物在200ns（TLR2）和100ns（TLR3）后趋于稳定，RMSF波动范围仅0.2-1.4?。

4. 免疫响应预测：C-ImmSim模拟显示疫苗可诱导IgM/IgG抗体显著升高，IFN-γ和IL-2等细胞因子峰值达传统疫苗3倍，记忆B细胞和细胞毒性T细胞（Tc）持续扩增。

5. 表达优化：密码子适应指数（CAI）1.0，GC含量52.23%，在pET-28a(+)载体中成功克隆。

这项研究开创性地实现了三大突破：首先，首次基于HIV全基因组开展表位筛选，克服单一靶标局限性；其次，通过TLR2/3双重激活策略增强免疫原性；最后，MD模拟验证为疫苗稳定性设立新标准。尽管仍需实验验证，但该疫苗设计为HIV防控提供了全新思路，其整合生物信息学与免疫学的方法论亦可拓展至其他病原体疫苗研发领域。尤其值得注意的是，研究中鉴定的Env蛋白表位VSFEPIPIH能同时结合HLA-A*30:02等关键等位基因，这为应对HIV亚型多样性挑战提供了分子基础。未来研究可进一步优化佐剂系统，并通过灵长类动物实验评估其保护效力。