《Scientific Reports》：Reverse vaccinology-based design of a universal multiepitope vaccine against chikungunya virus: Phylogenetic and immunoinformatics approaches
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为解决基孔肯雅病毒（CHIKV）感染缺乏有效疫苗，以及现有疫苗株无法覆盖全部流行基因型的问题，研究人员开展了基于反向疫苗学的通用多表位疫苗设计研究。他们通过大规模系统发育和免疫信息学分析，筛选出6个MHC-I、1个MHC-II和3个B细胞表位，构建了MEV-CHIKV候选疫苗。该疫苗设计展现出高稳定性和与TLR3的高结合亲和力，并有望有效诱导强大的细胞和体液免疫应答，对未来可能出现的新突变也具有潜在保护力。
你是否想过，有一种由蚊子传播的病毒，感染后不仅会引起高烧、关节剧痛，还可能让这些疼痛持续数月甚至数年，严重影响生活质量？这就是基孔肯雅病毒（CHikungunya virus, CHIKV）带来的困扰。作为一种在热带和亚热带地区重新出现的虫媒病毒病，基孔肯雅热的威胁不容小觑。更棘手的是，目前市场上还没有获批上市的CHIKV疫苗来预防这种疾病。现有的疫苗研发策略常常面临一个挑战：病毒存在着不同的基因型，一个只针对某个特定毒株设计的疫苗，可能无法有效防御所有正在流行的病毒变种。那么，能否设计出一种“以一当十”的通用型疫苗，能够同时诱导全面的免疫保护，并且对未来病毒可能产生的新突变也保持效力呢？这正是《科学报告》（Scientific Reports）上发表的这项研究试图回答的核心问题。
为了回答这些问题，研究人员展开了一项基于计算机模拟的疫苗设计探索。他们主要运用了几个关键技术方法：首先，采用了大规模系统发育分析（large scale phylogenetic analysis），通过分析病毒基因组序列的进化关系，来定位所有流行基因型中高度保守、不易发生变异的区域，这是设计通用疫苗的基石。其次，运用了免疫信息学（immunoinformatics） 方法，这是一套利用生物信息学工具预测抗原表位的技术。研究团队专注于病毒基因组开放阅读框2（ORF2）区域所编码的结构蛋白，利用一系列算法来预测和筛选能被人体的主要组织相容性复合体（MHC）分子呈递、并能被T细胞或B细胞识别的潜在表位（epitopes）。接着，他们将这些筛选出的优质表位进行多表位疫苗构建（multiepitope vaccine constructs），并使用分子建模与分子对接（molecular docking） 技术，评估所设计疫苗结构的稳定性和与关键免疫受体（如TLR3）的结合能力。最后，还进行了计算机免疫模拟（in silico immune simulation） 和密码子优化（codon optimization），分别预测疫苗在体内的免疫应答效果和在工程菌系统中的表达效率。值得注意的是，本研究为纯粹的计算机模拟分析，未涉及具体的临床样本队列。
研究结果
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系统发育分析与保守表位筛选
研究人员通过分析CHIKV病毒结构蛋白编码区的系统发育关系，成功定位了在不同基因型间高度保守的序列区域。在此基础上，他们运用免疫信息学工具，从这些保守区域中精准筛选出了10个高质量的抗原表位，其中包括6个MHC-I类表位、1个MHC-II类表位和3个B细胞表位。这些表位广泛分布在病毒的C蛋白、E1、E2和E3等多个结构域中。
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疫苗构建与性质验证
将筛选出的表位通过特定的连接肽（linkers）串联，并与人β-防御素3（human β-defensin 3） 作为佐剂融合，研究人员构建了名为MEV-CHIKV的多表位候选疫苗。对该疫苗结构的验证分析表明，其三维模型质量高，稳定性好。进一步的分子对接分析揭示，所设计的疫苗与免疫系统中的重要受体Toll样受体3（TLR3） 的活性位点具有很高的结合亲和力，这预示着其能有效激活先天免疫系统。
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免疫应答与表达潜力预测
计算机免疫模拟结果显示，MEV-CHIKV能够诱导强大的适应性免疫应答，具体表现为B细胞和T细胞群体的激活与扩增。这表明该疫苗设计有望同时激发有效的体液免疫（humoral immunity） 和细胞免疫（cellular immunity）。此外，对疫苗序列进行密码子优化和稀有密码子分析后表明，该序列有望在细菌表达系统中实现高效率表达，为后续的体外生产和实验奠定了基础。
结论与讨论
本研究通过整合系统发育学和免疫信息学方法，成功设计了一种针对基孔肯雅病毒的通用多表位候选疫苗MEV-CHIKV。该疫苗涵盖了病毒多个保守结构域的关键表位，理论上能够应对当前所有流行基因型的感染。研究通过计算机模拟证实，该疫苗结构稳定，能与TLR3有效结合以启动免疫反应，并预测其能诱导强大的B细胞和T细胞免疫。更重要的是，由于其靶向的是高度保守的病毒区域，该疫苗设计即使在未来CHIKV基因组出现新突变时，仍有潜力保持较高的保护效力。这项工作的主要意义在于为CHIKV疫苗研发提供了一种全新的、基于保守表位的通用设计策略，跳过了传统疫苗研发中培养活病毒的步骤，提高了安全性和开发效率。当然，作者也明确指出，目前的所有结论均基于计算机模拟分析，该疫苗候选物的实际免疫原性、安全性和保护效果，仍需后续的体外细胞实验和动物体内实验（in vivoexperimental validation）来进一步验证和证实。这项研究为开发真正具有广谱保护能力的基孔肯雅病毒疫苗迈出了重要的第一步。
