针对胶质母细胞瘤干细胞的T细胞多表位疫苗的计算设计与免疫信息学验证

《Scientific Reports》：Computational design and immunoinformatics validation of a T cell multi-epitope vaccine targeting glioblastoma stem cells

　　

摘要

多形性胶质母细胞瘤是一种高度侵袭性且致命的成人原发性脑肿瘤，预后较差，复发率较高，其主要原因是胶质母细胞瘤干细胞（GSCs）的存在。本研究的主要目标是设计并表征一种新型多表位疫苗Gliostem-MultiVax，该疫苗针对GSC特异性抗原，以克服肿瘤复发和治疗耐药性。这些生物标志物对肿瘤的发生、进展、对标准治疗的耐药性以及癌症的复发至关重要。研究选择了六个公认的GSC特异性标志物（CD133、CD44、Sox2、Nestin、CD15和Musashi-1）作为抗原来源。利用综合免疫信息学工具，预测了CD8?和CD4? T细胞的表位，并将这些表位与适当的连接子结合，再与佐剂Rv3628共同构建出多表位疫苗。分析了该疫苗的物理化学性质、人群覆盖范围以及二维和三维结构。通过分子对接和分子动力学（MD）模拟评估了疫苗与TLR2复合物的相互作用机制。还进行了免疫模拟以评估其免疫原性，并对设计的疫苗进行了计算机克隆实验。最终鉴定出九个具有显著HLA结合能力、免疫原性、抗原性以及能够诱导IL-4和IFN-γ产生的CD8? T细胞表位和七个CD4? T细胞表位。这些表位对HLA等位基因具有高亲和力，可实现94.25%的人群覆盖率。所设计的Gliostem-MultiVax具有抗原性、无致敏性、亲水性（GRAVY值：-0.426）、可溶性且稳定性良好。精炼后的三维模型显示，96.4%的氨基酸残基位于Ramachandran优选区域，Z值为-7.53。分子对接和分子动力学模拟表明，Gliostem-MultiVax-TLR2复合物结构紧凑且稳定（ΔG = -20.4 kcal/mol，RMSD = 0.65 nm，Rg = 3.36 nm，形成31个氢键），具有最佳的相互作用网络和灵活性。免疫模拟结果显示，该疫苗能够引发强烈的体液免疫和细胞免疫反应，包括IgG和IgM水平的升高、CD4?和CD8? T细胞的增殖以及IFN-γ和IL-12的产生增加。这些综合结果表明，Gliostem-MultiVax作为治疗GBM（多形性胶质母细胞瘤）的候选疫苗，在进一步的前临床和临床研究中具有巨大潜力。