基于免疫信息学的脊髓灰质炎3型VPI衣壳蛋白嵌合多表位疫苗候选物设计与计算评估

《BMC Microbiology》：Comprehensive immunoinformatics analysis and chimeric multi-epitope vaccine design targeting VP1 capsid protein of poliovirus type 3

　　

摘要

背景

脊髓灰质炎（小儿麻痹症）由脊髓灰质炎病毒引起，该病毒属于小RNA病毒科肠道病毒属。口服脊髓灰质炎减毒活疫苗（OPV）和灭活脊髓灰质炎疫苗（IPV）已大幅降低了全球疾病负担；然而，其局限性包括灭活疫苗后肠道黏膜免疫不完全，以及口服疫苗后罕见出现疫苗衍生病毒株，因此有必要研究非复制型疫苗平台。脊髓灰质炎分为三种不同的类型：轻症型（顿挫型脊髓灰质炎）、麻痹型脊髓灰质炎和无菌性脑膜炎（非麻痹型脊髓灰质炎）。严重的神经并发症，包括不可逆性瘫痪，已影响全球数千名患者。脊髓灰质炎通过疫苗接种进行预防，主要包括灭活疫苗和减毒口服疫苗。尽管现有疫苗推动了全球根除进程，但IPV提供的肠道黏膜免疫有限，而OPV极少数情况下可能与疫苗衍生脊髓灰质炎病毒相关，这促使人们评估非复制型疫苗平台的可行性。

目标

本研究利用免疫信息学设计并初步评估了一种针对脊髓灰质炎3型VPI衣壳蛋白的嵌合多表位疫苗候选物。

方法

本研究以VPI序列（NCB登录号ABG78772.1）为基础，进行线性B细胞表位、MHC-I类和MHC-II类表位预测及安全性筛选。将筛选出的表位通过特定连接肽和N端人β-防御素佐剂进行连接组装。随后对所得构建体的理化性质、结构质量、预测的HLA人群覆盖率、与TLR3的刚体分子对接、正常模式动力学行为及模拟免疫应答进行评估。此外，还进行了密码子优化和计算机模拟克隆，以评估疫苗构建体的潜在表达可行性。

结果

将四个B细胞表位、二十六个细胞毒性T淋巴细胞表位、二十个辅助性T淋巴细胞表位，以及EAAAK、GPGPG和AAY连接肽和β-防御素组装成一个569个氨基酸的构建体。预测该构建体具有抗原性、非致敏性、非毒性，并展现出有利的理化性质，包括亲水性特征。MHC-I类和MHC-II类表位联合预测的全球HLA人群覆盖率为98.52%。CLustPro鉴定出一个排名首位的对接簇，其加权得分为-1134；该得分用于在对接运行中对模型进行排序，而非结合自由能或解离常数。C-ImmSim预测在加强免疫后可产生二次体液和细胞免疫应答，而密码子分析表明该构建体在大肠杆菌中的表达具有兼容性。结论：计算结果支持该构建体作为进一步研究的初步候选物。但这些结果并未证实其免疫原性、安全性、保护效力、受体激活或可表达性，上述所有性质均需通过实验验证以及体外和体内试验加以确认，方可得出生物学结论。