计算免疫信息学和分子建模方法在开发针对巴贝斯虫微小种（Babesia microti）的多表位疫苗中的应用

《BMC Microbiology》：Computational immunoinformatics and molecular modeling approaches for designing a multi-epitope vaccine against Babesia microti

　　

摘要

Babesia microti是一种由蜱虫传播的病原体，可导致人类感染巴贝西虫病。由于目前尚无疫苗，这一问题已成为公共卫生的重大隐患。计算机模拟方法（如反向疫苗学和免疫信息学）为识别有潜力的疫苗靶点提供了便捷的工具。本研究利用计算免疫信息学和分子建模技术，旨在开发针对B. microti的多表位疫苗。在抗原蛋白的鉴定过程中，采用了减法蛋白质组学、NCBI和PPGA技术；在蛋白筛选方面，则使用了ProtParam (ExPASy)、VaxiJen 2.0、AllerTOP v2.0和BLASTp工具。B细胞表位预测使用IEDB (BepiPred 2.0)进行，T细胞表位预测则采用NetMHCpan 4.1，并进一步分析了抗原性、致敏性、毒性和溶解性等特性。最终，通过EAAAK和GPGPG连接子将选定的表位连接起来，以β-防御素作为佐剂，构建了多表位疫苗。结构建模和优化使用了Scratch Protein Predictor和GalaxyRefine软件，并通过PROCHECK进行了验证。此外，还利用ClusPro进行了分子对接实验，以及AMBER 22软件进行了分子动力学模拟。同时，还进行了免疫模拟和克隆实验。在总共3601种蛋白质中，筛选出了4种非同源且无致敏性的蛋白质用于疫苗设计，共鉴定出7个表位（MHC I类4个；MHC II类3个）。对设计疫苗的结构分析显示其具有良好的稳定性，而通过添加二硫键后稳定性进一步提升。群体覆盖率分析表明该疫苗具有较高的全局覆盖率（99.74%）。分子对接实验表明，该疫苗能与Toll样受体TLR-2和TLR-4有效结合。TLR-2（-135.11 kcal/mol）和TLR-4（-157.27 kcal/mol）受体的分子动力学及结合能分析进一步证实了复合物的稳定性。总之，计算机模拟和生物物理学研究表明，这种针对B. microti的多表位疫苗可能具有理想的稳定性、免疫原性，并能与其他受体发生正向相互作用。然而，仍需通过实验验证来确认其安全性和有效性。

Babesia microti是一种由蜱虫传播的病原体，可导致人类感染巴贝西虫病。由于目前尚无疫苗，这一问题已成为公共卫生的重大隐患。计算机模拟方法（如反向疫苗学和免疫信息学）为识别有潜力的疫苗靶点提供了便捷的工具。本研究利用计算免疫信息学和分子建模技术，旨在开发针对B. microti的多表位疫苗。在抗原蛋白的鉴定过程中，采用了减法蛋白质组学、NCBI和PPGA技术；在蛋白筛选方面，则使用了ProtParam (ExPASy)、VaxiJen 2.0、AllerTOP v2.0和BLASTp工具。B细胞表位预测使用IEDB (BepiPred 2.0)进行，T细胞表位预测则采用NetMHCpan 4.1，并进一步分析了抗原性、致敏性、毒性和溶解性等特性。通过EAAAK和GPGPG连接子将选定的表位连接起来，以β-防御素作为佐剂，构建了多表位疫苗。结构建模和优化使用了Scratch Protein Predictor和GalaxyRefine软件，并通过PROCHECK进行了验证。此外，还利用ClusPro进行了分子对接实验，以及AMBER 22软件进行了分子动力学模拟。同时，还进行了免疫模拟和克隆实验。在总共3601种蛋白质中，筛选出了4种非同源且无致敏性的蛋白质用于疫苗设计，共鉴定出7个表位（MHC I类4个；MHC II类3个）。对设计疫苗的结构分析显示其具有良好的稳定性，而通过添加二硫键后稳定性进一步提升。群体覆盖率分析表明该疫苗具有较高的全局覆盖率（99.74%）。分子对接实验表明，该疫苗能与Toll样受体TLR-2和TLR-4有效结合。TLR-2（-135.11 kcal/mol）和TLR-4（-157.27 kcal/mol）受体的分子动力学及结合能分析进一步证实了复合物的稳定性。总之，计算机模拟和生物物理学研究表明，这种针对B. microti的多表位疫苗可能具有理想的稳定性、免疫原性，并能与其他受体发生正向相互作用。然而，仍需通过实验验证来确认其安全性和有效性。