AI驱动的铜绿假单胞菌七价疫苗在小鼠生物膜肺部感染模型中展现显著保护效果

针对耐药性铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)引发的慢性肺部感染难题，研究人员利用AI免疫学平台EDEN?筛选出7种外膜抗原，构建了七价疫苗。该疫苗在小鼠生物膜肺部感染模型中显著降低肺组织细菌载量(1.2 log10 CFU)，改善临床症状评分、体温和体重减轻等指标，为应对WHO重点病原体提供了新型疫苗开发策略。

　　

铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)作为WHO重点耐药病原体，其形成的生物膜导致囊性纤维化(CF)、慢性阻塞性肺病(COPD)等患者面临治疗困境。尽管50年来全球努力研发疫苗，至今仍无上市产品。传统抗生素治疗因细菌固有耐药性和生物膜屏障屡屡受挫，亟需创新解决方案。

丹麦研究团队运用AI免疫学平台EDEN?（Efficacy Discriminative Educated Network）对PAO1菌株5561个蛋白质进行全基因组筛选，最终锁定7个外膜抗原构建七价疫苗。这些靶点包括4个TonB依赖性受体（TBDR）——PA1302（血红素受体HxuA/C）、PA0931（铁载体受体PirA）、PA3901（柠檬酸诱导型FecA受体）和PA2070（金属转运蛋白OptM），以及接触依赖性生长抑制系统成员PA0041（TpsA2）和膜泡蛋白PA2976。研究采用重组蛋白表达技术，通过铝佐剂和弗氏不完全佐剂免疫NMRI小鼠，建立藻酸盐包埋细菌的慢性肺部感染模型评估保护效果。

关键技术包括：1）EDEN? 4.1算法预测保护性抗原；2）大肠杆菌重组表达系统生产抗原；3）藻酸盐微珠包裹PAO1建立生物膜感染模型；4）肺部菌落计数(CFU)和ELISA抗体检测。

研究结果显示：

1. 感染结局：疫苗接种组肺组织细菌载量(1405±598 CFU)较对照组(24,493±17,855 CFU)显著降低1.2 log₁₀（p=0.0041）。
2. 临床症状：疫苗组临床评分显著改善（p<0.0001），体温维持更好（p=0.0297），体重损失减少（p=0.0008）。
3. 免疫应答：所有抗原均诱导高滴度IgG，其中PA1302抗体水平最高（45,988±5,118），胞质蛋白PA2976应答最弱（2,428±301）。
4. 保守性分析：6种抗原在300株临床分离株中保守性达94-99%，PA0041覆盖率为79%，氨基酸相似度均>97%。

讨论指出，这些铁摄取相关抗原在感染过程中高表达，抗体可能通过阻断营养获取发挥"抗毒力"作用。与传统OprF疫苗相比，AI筛选的抗原组合展现出相当的保护效力。值得注意的是，研究中未去除的内毒素可能增强免疫应答，未来需优化纯化工艺。

该研究首次证实AI平台能高效发现铜绿假单胞菌保护性抗原，为应对多重耐药病原体提供了新范式。后续需解析各抗原的独立贡献，并探索Th1/Th17型佐剂以增强细胞免疫。论文发表于《Vaccine》，标志着AI逆向疫苗学在抗感染领域的重大突破。