基于疫苗组学、反向疫苗学和生物物理学方法精准设计抗粪肠球菌多表位疫苗

推荐：针对耐药性粪肠球菌缺乏有效疫苗的难题，研究人员通过整合疫苗组学(Vaccinomics)、反向疫苗学(Reverse vaccinology)和分子对接技术，筛选出6个非过敏原性抗原表位，构建了能触发强效体液免疫(IgG/IgM)和细胞免疫(IFN-γ)的多表位疫苗，分子动力学模拟显示其与MHC-I/II复合物结合能达-250 kcal/mol，为临床转化提供新策略。

　　

抗生素耐药性(AR)已成为现代医学最严峻的挑战之一，其中粪肠球菌(Enterococcus faecalis)作为革兰氏阳性条件致病菌，不仅是医院感染的主要元凶，更对庆大霉素、链霉素等常用抗生素产生固有耐药性。尽管该菌导致的心内膜炎、尿路感染等疾病发病率持续攀升，全球尚未批准任何预防性疫苗。传统疫苗开发面临病原体遗传变异大、免疫机制不清等技术瓶颈，而多表位疫苗(MEVs)因其能同时激活B细胞、T细胞免疫应答的特性，为突破这一困境提供了新思路。

为应对这一挑战，研究人员开展了一项跨学科研究，通过整合20株粪肠球菌全基因组数据，运用细菌泛基因组分析(BPGA)筛选核心蛋白，结合PSORTb 3.0定位表面蛋白，经VFDB数据库验证毒力因子。采用VaxiJen 2.0和AllerTOP v2.1进行抗原性及过敏原性评估，最终锁定葡萄糖胺酶结构域蛋白和丝氨酸蛋白酶两个靶点。通过IEDB数据库预测B细胞表位，并筛选出DTSDHQKNNV等6个符合DRB*0101结合、非毒性、水溶性的优势表位。

关键技术包括：1) 基于20株临床菌株的泛基因组分析；2) 免疫信息学筛选抗原表位；3) GPGPG/EAAAK连接子构建疫苗结构；4) ClusPro服务器进行MHC-I(PDB:1I1Y)和MHC-II(PDB:1KG0)分子对接；5) AMBER 2022进行500 ns分子动力学(MD)模拟；6) C-ImmSim免疫模拟评估IgG/IgM和IFN-γ水平。

研究结果

3.1 蛋白质序列获取与减法蛋白质组学分析
从NCBI获取的20株菌株37,720个核心蛋白中，经亚细胞定位和毒力筛选，最终获得2个水溶性靶标蛋白，其与人类及益生菌组无交叉反应。

3.2 表位预测
从靶标蛋白预测出16个B细胞表位，经IC₅₀
<100 nM筛选获得32个抗原性T细胞表位，其中6个满足所有免疫信息学标准。

3.4 群体覆盖分析
所选表位对北美(99.89%)、欧洲(99.96%)人群覆盖率极高，全球覆盖率达99.77%，但中美洲(53.8%)覆盖率较低。

3.5 多表位疫苗设计
采用GPGPG连接子串联表位，CTB佐剂通过EAAAK连接增强免疫原性，构建的疫苗分子量22.862 kDa，Ramachandran图显示90.2%残基位于优势区。

3.10 分子对接分析
疫苗与MHC-I/MHC-II复合物结合能分别为-833.0 kcal/mol和-1001.6 kcal/mol，盐桥和氢键网络稳定相互作用。

3.11 分子动力学模拟分析
500 ns模拟显示MHC-I复合物平均RMSD 2.78 ?，显著低于MHC-II复合物的13.17 ?，后者波动主要源于开放型结合槽。

3.17 宿主免疫模拟
C-ImmSim预测疫苗可诱导IgG/IgM滴度达650,000 counts/mL，IFN-γ水平430,000 ng/mL，显示强效Th1/Th2混合免疫应答。

结论与意义
该研究首创性地将反向疫苗学与生物物理学方法结合，设计的疫苗具有三大突破：1) 表位覆盖99.77%全球人群HLA类型；2) 经MD验证的稳定受体相互作用；3) 计算机模拟显示双重免疫激活效能。特别值得注意的是，MM/PBSA计算结合能<-250 kcal/mol，远超同类研究中对结核分枝杆菌(-1480.96 kcal/mol)和鲍曼不动杆菌(-239.26 kcal/mol)疫苗的报道值。虽然仍需实验验证，该疫苗框架为应对抗生素耐药危机提供了精准化解决方案，其模块化设计更可拓展至其他耐药菌株的疫苗开发。论文发表于《Biochemistry and Biophysics Reports》，为感染性疾病防控提供了新范式。