靶向抗真菌耐药Lomentospora prolificans的mRNA疫苗计算设计：一种反向疫苗学与免疫信息学策略

针对高致死性真菌Lomentospora prolificans的多重耐药问题，研究人员通过反向疫苗学与免疫信息学方法，设计了靶向4种抗原蛋白的多表位mRNA疫苗。该疫苗包含12个CTL、9个HTL和5个LBL表位，经分子对接、分子动力学模拟及免疫仿真验证，可激发强烈免疫应答，为抗真菌疫苗开发提供新范式。

　　

随着免疫抑制人群的不断扩大，机会性真菌感染已成为全球公共卫生的重要挑战。其中，Lomentospora prolificans作为一种新兴的病原体，不仅对免疫功能低下人群具有高致死风险，甚至能感染健康个体，导致播散性疾病，死亡率极高。更严峻的是，该真菌对现有抗真菌药物表现出固有的高水平耐药性，使得临床治疗异常困难。目前尚无商业化疫苗可用于真菌防治，这促使研究人员寻求创新策略应对这一威胁。

在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，来自巴基斯坦、沙特阿拉伯、中国和巴西的国际研究团队采用计算生物学方法，首次设计了针对L. prolificans的mRNA多表位疫苗。研究通过整合反向疫苗学、免疫信息学和结构生物学方法，成功鉴定出具有高度免疫原性的抗原表位，并构建了能同时激发体液免疫和细胞免疫的疫苗候选分子。

研究采用的主要技术方法包括：① subtractive proteomics（减法蛋白质组学）筛选非人源同源蛋白；② 免疫信息学工具预测CTL、HTL和B细胞表位；③ 分子对接与分子动力学模拟验证疫苗与TLR4相互作用；④ 免疫模拟评估疫苗诱导的免疫应答；⑤ 体外克隆实验设计验证疫苗在E. coli K12中的表达可行性。所有分析均基于L. prolificans参考蛋白质组(UP000233524)。

疫苗靶点筛选与验证

通过减法蛋白质组学分析，从8341个蛋白质中筛选出26个兼具必需性和毒力特性的候选蛋白。经亚细胞定位预测，最终确定4种位于细胞外膜和分泌组的抗原蛋白(A0A2N3N1L7, A0A2N3NAB3, A0A2N3N0P6, A0A2N3NFW9)作为疫苗靶点。这些蛋白均显示高抗原性(VaxiJen评分>0.4)、非过敏性、亲水性和稳定性的理想特征。

多表位疫苗设计

研究人员从4种靶蛋白中优选12个CTL表位(如DYKEITTAR, RTHPVTGEK等)、9个HTL表位(如FTRNIVGLKKEESDA, QGDYKEITTARYSDE等)和5个线性B细胞表位(如GVQLSKLSLAGRDQL, RNIVGLKKEESDA等)。通过AAY、GPGPG和KK连接子串联表位，并在N端添加β-defensin佐剂增强免疫原性。最终构建的疫苗分子V1分子量为49 kDa，理论等电点pI为9.43，显示良好的溶解性和稳定性。

疫苗结构与免疫特性分析

疫苗的三级结构预测显示91.2%的残基位于Ramachandran图最优区域，ERRAT结构质量评分达92.3。分子对接证实疫苗与TLR4(PDB:4G8A)具有强结合亲和力(结合能-174.13 kcal/mol)。200 ns分子动力学模拟显示疫苗-TLR4复合物结构稳定，RMSD值维持在3.0-4.5 ?之间。免疫模拟结果表明，疫苗可激发强烈的IgG、IgM抗体反应和CD4⁺/CD8⁺ T细胞应答。

mRNA疫苗设计与表达优化

疫苗序列经密码子优化后，CAI值达1.0，GC含量56.9%，适合在大肠杆菌K12中高效表达。mRNA二级结构预测显示最小自由能达-798.50 kcal/mol，表明转录本具有高度稳定性。克隆至pET-28a(+)载体后，可实现重组疫苗的高效制备。

该研究首次系统性地设计了针对L. prolificans的mRNA疫苗，创新性地将减法蛋白质组学与多表位疫苗设计相结合。疫苗候选分子不仅覆盖99.74%的全球人群HLA类型，还通过精密计算验证了其结构稳定性和免疫有效性。值得注意的是，研究还鉴定了6个新型药物靶点(如A0A2N3NKV7等)，为抗真菌药物开发提供了新方向。

尽管这是计算机模拟研究，未进行实验验证，但该工作为抗真菌疫苗开发建立了完整的技术路线。特别是针对高度耐药的真菌病原体，这种靶向多重表位的mRNA疫苗策略可能突破现有治疗瓶颈。未来研究需在动物模型中验证疫苗的保护效力，并进一步优化递送系统，推动其向临床应用转化。