基于反向疫苗学的多药耐药伤寒沙门氏菌免疫原性膜蛋白靶点鉴定与计算机辅助疫苗设计

本研究针对多药耐药(MDR)伤寒沙门氏菌(S. Typhimurium)缺乏有效疫苗的现状，采用反向疫苗学(Reverse vaccinology)结合计算机模拟技术，从4,446个蛋白中筛选出9种高免疫原性膜蛋白靶点(Q7CQX2/Q7CQW9等)，通过抗原性(≥0.9)、非过敏原性、表位预测(ABCpred/IEDB)及免疫模拟(C-ImmSim)验证，为开发广谱多表位疫苗提供新策略。

　　

在全球公共卫生领域，伤寒沙门氏菌(Salmonella Typhimurium)始终是挥之不去的威胁。这种革兰阴性杆菌通过污染食物和水源传播，每年导致超过50万例侵袭性非伤寒沙门菌病(iNTS)，在儿童和免疫缺陷人群中死亡率居高不下。更棘手的是，该病原体已进化出多重耐药(MDR)能力，对氨苄西林、氯霉素等一线抗生素产生耐药性，同时通过形成沙门菌含菌空泡(SCV)和激活PhoP-PhoQ系统等机制逃避免疫清除。尽管动物疫苗如Poulvac ST已投入使用，人类疫苗研发却长期停滞——传统靶向鞭毛蛋白和脂多糖(LPS)的疫苗存在血清型特异性强、黏膜免疫持久性不足等缺陷。

为突破这一困局，Tooba Ume等研究者另辟蹊径，采用反向疫苗学这一革命性策略。该技术不依赖病原体培养，直接从基因组中挖掘潜在疫苗靶点。团队选择完全测序的LT2菌株作为模型，通过四级筛选体系：首先用SOSUI服务器从4,446个蛋白中锁定1,228个膜蛋白；接着以VaxiJen v2.0(阈值≥0.9)筛选出15个高抗原性蛋白；再经AllerTOP和ToxinPred剔除3个过敏/毒性蛋白；最后通过C-ImmSim免疫模拟淘汰3个低响应蛋白。关键实验技术包括：1) 基于SOSUI的膜蛋白预测；2) VaxiJen抗原性评分；3) ABCpred/IEDB表位预测；4) C-ImmSim免疫响应模拟；5) ProtParam/TMHMM理化性质分析。

抗原性评估

通过VaxiJen分析获得15个抗原值＞0.9的膜蛋白，其中P0A1E5(curli主要亚基)抗原值达2.25，显著高于传统靶点OmpA(0.7-0.8)。

显示Q9SQH7等2个蛋白因过敏风险被排除。

免疫模拟分析

Q7CQG8(噬菌体休克蛋白B)在模拟中引发显著IgG/IgM反应和IFN-γ分泌。

显示接种后IgG1+IgG2持续升高，符合长效免疫特征。

表位预测

ABCpred鉴定出Q7CQW9(肽聚糖相关脂蛋白)含6个B细胞表位，最高分0.86。其MHC-I表位FLRSNPSYKV结合力达3.57nM，

显示表位均匀分布于蛋白表面。

保守性验证

所有候选蛋白在MDR菌株DT104中保持100%序列同一性，其中Q7CPR0(内膜蛋白)含3个跨膜螺旋，

展示其稳定的空间构象。

这项发表于《BMC Microbiology》的研究开创性地鉴定出9个新型疫苗靶点，其意义在于：1) 首次系统评估膜蛋白作为伤寒沙门氏菌疫苗靶标的潜力；2) 发现肽聚糖相关脂蛋白(Q7CQW9)兼具TLR2激动剂功能，可增强佐剂效应；3) 表位设计规避了人类同源序列，降低自身免疫风险。特别值得注意的是，保守性分析证实这些靶点在MDR菌株中高度保守，为应对抗生素危机提供了新思路。未来研究需在动物模型中验证这些计算机预测结果，并探索多表位疫苗与纳米载体技术的结合应用。