肝片形吸虫早期感染阶段宿主暴露型疫苗候选抗原的生物信息学优先筛选与CRISPR-Cas9基因编辑验证

《Parasites & Vectors》：Uncovering early-stage vaccine candidates against Fasciola hepatica through integrative comparative proteomic analysis and proof-of-concept CRISPR-Cas9 gene editing

摘要

背景

肝片形吸虫病主要由肝片形吸虫（Fasciola hepatica）引起，是一种全球分布的寄生虫病，可感染家畜和人类，造成巨大的经济损失和公共卫生问题。目前的防治策略主要依赖于驱虫药物治疗，但耐药寄生虫种群的出现日益增多，凸显了开发替代防治方案的紧迫性。尽管过去数十年间已对众多疫苗候选物进行了研究，但有效商业疫苗的开发仍受限于在不同宿主物种和实验条件下保护效果的不一致性，其中一个主要难点在于合适抗原的选择与验证。

方法

我们建立了一套生物信息学优先筛选流程，整合了早期F. hepatica感染阶段特异性的蛋白质组学数据集（包括体外、体内蛋白质组和分泌组）。候选抗原依据其在所有数据集中的一致性检测进行筛选，并分析了其结构稳定性、预测溶解性和抗原性潜力。利用共聚焦免疫荧光技术评估优先筛选蛋白在新脱囊幼虫（FhNEJ）及移行阶段的亚细胞定位。此外，我们在FhNEJ中建立了基于CRISPR-Cas9的基因编辑方法，以评估该阶段功能性基因扰动的可行性。

结果

比较分析鉴定出一个由六种蛋白组成的核心蛋白质组，在所有早期感染数据集中均一致检测到。其中，组织蛋白酶B3（FhCB3）、豆荚蛋白1（FhLeg1）和丝氨酸蛋白酶抑制剂1（FhSrp1）被优先确定为高潜力疫苗抗原。免疫荧光分析证实这些蛋白定位于寄生虫表面，确保其对宿主免疫系统的暴露。CRISPR-Cas9诱导了定向突变，FhCB3的编辑效率为3.2%，FhLeg1为2.1%，证明了CRISPR基因编辑在FhNEJ中应用的可行性。

结论

本研究建立了一个用于疫苗候选物合理优先筛选的整合框架，并在FhNEJ中首次应用CRISPR-Cas9技术，取得了技术里程碑式的进展。这些发现支持将宿主暴露型抗原作为开发可持续肝片形吸虫病防治策略的有前景目标。

图形摘要