基于泛基因组逆向疫苗学方法开发的人用炭疽多组分亚单位疫苗

《Molecular Genetics and Genomics》：Multi-tope subunit vaccine for human anthrax through pan-genome-based reverse vaccinology approach

炭疽疫苗设计基于泛基因组反向疫苗学，筛选出7个广谱HLA结合表位，构建多表位疫苗并验证其结构稳定性和免疫原性。正常模式分析显示疫苗-受体复合物结构稳定（eigenvalue 5.73×10??），MD模拟证实RMSD稳定（平均1.39 nm），免疫仿真表明诱导高效IgG1和IFN-γ应答，IL-2周期性激增提示T细胞记忆形成，且无长期炎症反应。该疫苗为炭疽防治提供新候选方案。

　　

摘要

炭疽是一种由炭疽杆菌引起的动物源性疾病，对公共卫生构成了严重威胁。热带地区野生动物和家畜中频繁发生的炭疽疫情导致死亡和巨大的经济损失。农场工人、兽医以及与受感染动物密切接触的人都有感染的风险。在这项研究中，我们采用基于全基因组的反向疫苗学方法设计了一种用于人类的多表位疫苗。我们预测了12种能够引发B细胞和T细胞介导的免疫反应的蛋白质，并从中识别出18个表面暴露的免疫优势表位。其中，有7个表位在97.67%的全球人群中与HLA结合，在北美的区域覆盖率为99.23%，在欧洲为98.24%，这些表位被用于设计多表位亚单位疫苗。该多表位疫苗与MHC I类（-46.4 kcal/mol）、MHC II类（-80.19 kcal/mol）、TLR4（-62.33 kcal/mol）和B细胞受体（-40.62 kcal/mol）具有较强的相互作用。正常模式分析显示疫苗-受体复合物具有结构稳定性，其特征值约为5.734505×10??。分子动力学模拟显示其RMSD稳定，平均偏差为1.39纳米，RMSF较低，且溶剂暴露一致。计算机模拟的免疫反应表明产生了强烈的初级和次级免疫应答，表现为IgG1和IFN-γ水平升高。反复出现的IL-2峰值表明T细胞增殖和记忆细胞的形成。未观察到促炎细胞因子的长期升高，这表明该疫苗安全、具有免疫原性且反应性较低。总体而言，所提出的多表位亚单位疫苗可以成为人类炭疽疫苗的潜在候选者。

图形摘要

炭疽是一种由炭疽杆菌引起的动物源性疾病，对公共卫生构成了严重威胁。热带地区野生动物和家畜中频繁发生的炭疽疫情导致死亡和巨大的经济损失。农场工人、兽医以及与受感染动物密切接触的人都有感染的风险。在这项研究中，我们采用基于全基因组的反向疫苗学方法设计了一种用于人类的多表位疫苗。我们预测了12种能够引发B细胞和T细胞介导的免疫反应的蛋白质，并从中识别出18个表面暴露的免疫优势表位。其中，有7个表位在97.67%的全球人群中与HLA结合，在北美的区域覆盖率为99.23%，在欧洲为98.24%，这些表位被用于设计多表位亚单位疫苗。该多表位疫苗与MHC I类（-46.4 kcal/mol）、MHC II类（-80.19 kcal/mol）、TLR4（-62.33 kcal/mol）和B细胞受体（-40.62 kcal/mol）具有较强的相互作用。正常模式分析显示疫苗-受体复合物具有结构稳定性，其特征值约为5.734505×10??。分子动力学模拟显示其RMSD稳定，平均偏差为1.39纳米，RMSF较低，且溶剂暴露一致。计算机模拟的免疫反应表明产生了强烈的初级和次级免疫应答，表现为IgG1和IFN-γ水平升高。反复出现的IL-2峰值表明T细胞增殖和记忆细胞的形成。未观察到促炎细胞因子的长期升高，这表明该疫苗安全、具有免疫原性且反应性较低。总体而言，所提出的多表位亚单位疫苗可以成为人类炭疽疫苗的潜在候选者。

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