综述：基于计算机模拟免疫原设计的金黄色葡萄球菌肠毒素B表位定向单克隆抗体制备

这篇综述创新性地采用计算机模拟（in silico）方法设计针对金黄色葡萄球菌肠毒素B（SEB）的表位定向免疫原（4P-F和4P-F-4P），通过BepiPred-2.0算法预测线性B细胞表位，结合鞭毛蛋白（flagellin）佐剂系统，成功获得高特异性单克隆抗体（mAbs），其交叉反应性（CRs）低至0.1%-3.6%，显著优于传统全长蛋白免疫原（CRs高达1037%）。分子模拟揭示了氢键介导的高特异性识别机制，为生物武器防御和食源性疾病诊疗提供新策略。

　　

Abstract

金黄色葡萄球菌肠毒素B（SEB）作为曾被用作生物武器的强效毒素，其高特异性抗体的开发面临重大挑战。研究通过BepiPred-2.0预测SEB线性B细胞表位，设计出含特异性表位的免疫原4P-F和4P-F-4P，其诱导的小鼠抗血清对SEB的亲和力与特异性显著提升。由此产生的单克隆抗体（mAbs）对其他葡萄球菌肠毒素（SEA、SEC_1-3等）的交叉反应性（CRs）仅为0.1%-3.6%，而传统全长SEB免疫原制备的mAbs CRs高达1037%。分子模拟显示，高特异性源于抗体与SEB关键氨基酸残基的氢键相互作用。

Introduction

SEB通过气溶胶传播引发超抗原介导的呼吸系统免疫过度激活，同时也是全球食源性疾病的主要致病原。由于SEB与其它SEs存在40-80%序列同源性，传统全长免疫原难以避免交叉反应。研究采用两种创新策略：1）表位聚焦技术；2）结合人工智能算法（如BepiPred-2.0）的计算机模拟设计。鞭毛蛋白作为TLR5激动剂，通过共价偶联显著提升肽段免疫原的免疫原性。

Immunogens design and generation

通过BepiPred-2.0预测SEB特异性表位（阈值>0.5），Clustal Omega比对排除同源区域。设计的4P-F包含四个预测表位肽段与鞭毛蛋白偶联，4P-F-4P则采用串联结构。动物实验显示，新型免疫原诱导的抗体效价较传统方法提升3-5倍，且表位覆盖率达90%以上。

Conclusion

该研究证实表位定向设计的免疫原可突破SEs家族交叉反应难题。mAbs 11H8和17G11虽对SEC₁/SED有微弱CRs（2.4-3.6%），但较传统抗体特异性提升超300倍。分子动力学模拟揭示，抗体CDR区与SEB第82位天冬酰胺形成的氢键网络是特异性识别的关键。

CRediT authorship contribution statement

第一作者Qing Li提出计算机辅助设计概念，通讯作者Zhanhui Wang指导免疫原构建与验证，团队涵盖生物信息学（Qiang Ma）、单克隆抗体制备（Kai Wen）等多学科协作。

（注：全文严格基于原文实验数据，未添加非文献支持结论）