《Human Immunology》：Development of a chimeric multi-epitope vaccine targeting surface-exposed proteins of
Chlamydia psittaci through immunoinformatics and structural vaccinology
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摘要
鹦鹉热衣原体是一种专性细胞内寄生的人畜共患病原体，可导致鹦鹉热和人类严重的呼吸系统疾病。尽管其临床意义重大，但目前尚无获许可的疫苗，且抗生素治疗可能无法提供长期保护或预防复发感染。为应对这一挑战，采用了一种结合结构疫苗学和免疫信息学的计算策略，设计了一种针对鹦鹉热衣原
摘要
鹦鹉热衣原体是一种专性细胞内寄生的人畜共患病原体，可导致鹦鹉热和人类严重的呼吸系统疾病。尽管其临床意义重大，但目前尚无获许可的疫苗，且抗生素治疗可能无法提供长期保护或预防复发感染。为应对这一挑战，采用了一种结合结构疫苗学和免疫信息学的计算策略，设计了一种针对鹦鹉热衣原体主要外膜孔蛋白及毒力相关蛋白pGP3-D的多表位疫苗。通过识别和筛选细胞毒性T细胞和辅助T细胞表位来确定候选抗原。选定的表位通过连接序列与β-防御素-3和PADRE连接在一起。该疫苗构建体接受了物理化学分析、三维结构建模、TLR2相互作用分析、500 ns分子动力学模拟、MM-GBSA结合自由能分析、免疫模拟以及计算机模拟克隆等评估。预测这种设计的疫苗具有良好的抗原性、非过敏性特征、适宜的物理化学性质，并且全球人群覆盖率可达92.15%。计算分析表明其与TLR2的相互作用稳定，在模拟过程中疫苗-受体复合物的结构也保持稳定。免疫模拟显示IgG水平升高、记忆B细胞形成、CD8+ T淋巴细胞激活，以及与Th1型免疫反应一致的细胞因子谱。这些发现表明，所提出的构建体是一种计算设计的多表位疫苗候选物，需要进一步通过实验研究来确定其安全性、免疫原性和对抗鹦鹉热衣原体的保护效果。
引言
鹦鹉热衣原体是一种属于衣原体科的专性细胞内革兰氏阴性细菌，是鹦鹉热的致病因子，该疾病主要通过鸟类传播给人类[1]，[2]。其发育周期包括两种形态和功能上不同的形式：侵袭性 Elementary Body 和复制性 Reticulate Body[3]。鹦鹉热衣原体主要影响呼吸道，可引起从自限性类似流感的症状到严重的肺部疾病，包括肺炎、呼吸衰竭，偶尔还会涉及全身性病变[4]，[5]。
鹦鹉热在全球范围内均有分布，但由于其临床表现的非特异性以及常规诊断检测使用的有限，该疾病经常被漏诊[6]。大多数记录在案的人类病例与直接接触受感染鸟类或接触受污染环境有关，尤其是在职业环境中，家禽工人、兽医、鸟类饲养者和宠物店员工的风险较高[7]。最近的流行病学研究持续报告鹦鹉热病例，这支持了持续监测和公共卫生监控的必要性[8]。此外，人类与鸟类之间的互动增加，加上监测和诊断的局限性，进一步复杂化了疾病的检测、监测和控制工作[9]。
抗生素疗法仍然是鹦鹉热衣原体感染的主要治疗方法，四环素类抗生素（尤其是多西环素）被推荐为一线治疗药物；而在四环素禁忌的情况下可使用大环内酯类抗生素[7]，[10]。虽然抗生素疗法是治疗鹦鹉热衣原体感染的核心，但存在一些临床限制。治疗通常需要较长时间，且四环素类抗生素某些患者群体（如孕妇和幼儿）禁用，因此需要替代抗菌药物。此外，治疗后还发现有复发情况，这强调了改进预防策略的必要性[6]。
疫苗接种通过诱导保护性免疫反应和减少对抗菌药物的依赖，成为减少鹦鹉热衣原体感染的重要预防手段[11]。然而，目前尚未推出适用于人类的批准疫苗。基于表位的疫苗构建体因能够诱导特异性免疫反应和良好的安全性而受到广泛关注[12]。免疫信息学和计算生物学的进步通过实现抗原决定簇、表位免疫原性和结构特征的计算机识别和评估，缩短了疫苗开发的时间和成本[13]，[14]。
最近的免疫信息学研究报道了使用反向疫苗学方法开发针对衣原体种属的多表位疫苗。以往针对鹦鹉热衣原体的研究采用了泛基因组学和减法蛋白质组学方法来识别用于疫苗设计的细胞外和外膜蛋白[15]，而后续研究则探讨了质粒来源的蛋白质作为疫苗靶点[16]。类似的计算疫苗设计策略也应用于羊衣原体（使用多种抗原蛋白[17]）和沙眼衣原体（使用免疫原性抗原[18]）。与之前报道的针对衣原体种属的计算疫苗研究相比，本研究将来自主要外膜孔蛋白和毒力相关蛋白pGP3-D的表位结合在单一的嵌合疫苗构建体中。研究还利用IEDB Next Generation表位预测平台以及更新的抗原性和致敏性预测工具来指导表位选择和疫苗评估。此外，还进行了500 ns分子动力学模拟，以在实验验证之前检查预测的受体-疫苗相互作用。
本研究旨在使用基于免疫信息学的方法设计并评估一种针对鹦鹉热衣原体的多表位疫苗候选物。结合结构疫苗学和计算免疫学，鉴定出具有预测免疫原性、结构和受体结合特性的疫苗构建体。这些发现可能为未来的实验研究提供基础，并支持针对鹦鹉热衣原体相关呼吸系统感染的预防策略的持续开发。
章节摘录
材料与方法
用于设计和评估多表位疫苗候选物的整体免疫信息学工作流程如图1所示。研究首先检索目标蛋白序列，然后预测和选择用于疫苗构建的表位。随后通过人群覆盖率分析、物理化学表征、结构建模、分子对接和分子动力学模拟对设计的疫苗构建体进行了评估。
蛋白质检索
主要外膜孔蛋白的抗原性预测为“可能的免疫原”，预测概率为100%，表明其具有较高的抗原潜力。其在细胞膜中的多个跨膜区域使其表面易于被免疫系统识别。此外，预测该蛋白不会引起过敏反应，支持其作为疫苗成分的选择。毒力相关质粒蛋白pGP3-D也显示出抗原性
讨论
本研究采用了一套全面的计算疫苗设计工作流程，开发并评估了一种针对鹦鹉热衣原体的嵌合多表位疫苗构建体。这种细胞内寄生的人畜共患病目前尚无获许可的人类疫苗。该工作流程结合了抗原选择、表位预测、结构表征、受体结合分析和免疫反应预测，以鉴定出具有良好免疫学和结构特性的疫苗构建体
结论
本研究展示了利用免疫信息学方法设计针对鹦鹉热衣原体的多表位疫苗候选物的可行性。这种计算设计的疫苗构建体在预测中表现出良好的抗原性、广泛的人群覆盖率和理想的物理化学性质以及良好的免疫学特征。
作者贡献声明
Ramy S. Yehia：撰写——审阅与编辑、验证、监督、资源管理、项目协调。Muhammad Asim：撰写——初稿撰写、软件使用、方法学设计、实验研究、数据分析、概念化。Hotaf Hassan Makki：撰写——审阅与编辑、验证、方法学设计、数据管理。Hibah AlMustafa：撰写——审阅与编辑、可视化结果展示、验证、数据分析。
利益冲突声明
作者声明他们没有任何已知的利益冲突或个人关系可能会影响本文所述的研究。
伦理批准
本研究未涉及人类参与者或动物，因此无需伦理批准。
Ramy S. Yehia | Muhammad Asim | Hotaf Hassan Makki | Hibah AlMustafa
