基于计算机辅助设计的ESKAPE病原体广谱疫苗研发及其免疫机制研究

针对抗菌素耐药性(AMR)ESKAPE病原体（含E. faecium、S. aureus等6种）引发的全球健康危机，研究者通过pangenome分析结合反向疫苗学(RV)技术，筛选出OmpA/OprD等核心抗原蛋白，构建含RS09佐剂的表位疫苗。分子对接证实其可激活TLR4通路，计算机模拟显示该疫苗能同时激发体液与细胞免疫，为应对耐药菌感染提供了创新解决方案。

　　

随着抗菌素耐药性(AMR)问题日益严峻，世界卫生组织(WHO)将ESKAPE病原体（包括Enterococcus faecium、Staphylococcus aureus等6种高耐药性细菌）列为最高优先级威胁。这些微生物每年导致全球约70万死亡病例，预计到205年可能攀升至千万级。传统抗生素治疗面临失效风险，而疫苗接种作为预防手段展现出独特优势——既能减少抗生素使用，又能通过训练免疫系统识别病原体抗原来阻断感染。

墨西哥国立理工学院的研究团队在《Journal of Molecular Graphics and Modelling》发表创新研究，采用计算机辅助技术开发针对ESKAPE病原体的广谱疫苗。通过分析4432株菌株的泛基因组，锁定1519-3740种核心蛋白，聚焦porins（孔蛋白）OmpA/OprD/TolC和黏附素Acm/Cna等保守抗原。运用反向疫苗学(RV)筛选出高抗原性、非过敏性的T/B细胞表位，结合TLR4激动剂RS09构建疫苗。分子动力学模拟显示其与免疫模式识别受体(PRRs)稳定结合，计算机免疫模拟证实可激活双重免疫应答。

关键技术包括：1) 基于NCBI数据库的4432株ESKAPE菌株pangenome分析；2) PanRV软件筛选核心蛋白；3) VaxiJen等工具预测抗原表位；4) C-ImmSim进行免疫模拟；5) HDOCK实施分子对接。

【Pangenome分析】
研究团队从NCBI获取6种病原体共4432株完整基因组，通过PanRV模块鉴定出各菌种核心蛋白组（E. faecium 1519种至K. pneumoniae 3740种），为后续抗原筛选奠定基础。

【抗原表位预测】
针对保守的OmpA等外膜蛋白，采用NetCTL和BepiPred预测出12个MHC-I结合表位与7个线性B细胞表位，所有候选表位均通过AllerTop验证为非过敏原，且ToxinPred显示无毒性。

【疫苗构建与验证】
将优选表位通过GPGPG linker连接，N端融合RS09佐剂。分子对接显示疫苗与TLR4/MD2复合物结合能达-15.2 kcal/mol，100 ns分子动力学模拟证实复合物RMSD<2 ?，具有优异稳定性。

【免疫模拟】
C-ImmSim显示接种后IgG/IgM水平显著升高，同时伴随IFN-γ和IL-2分泌，表明同时激活Th1/Th2通路。记忆B细胞数量在模拟第35天达峰值，提示持久免疫潜力。

这项研究首次实现针对ESKAPE病原体的广谱疫苗设计，其创新性体现在：1) 通过泛基因组学解决菌株间异质性难题；2) 多表位串联设计增强免疫覆盖；3) 计算机模拟全程验证可行性。作者Juan Arturo Castelán-Vega等指出，该疫苗可规避抗生素耐药机制，尤其适用于医院获得性感染防控。后续需通过动物实验验证其实际保护效果，但本研究为应对AMR危机提供了重要的理论框架和技术路线。