手足口病多表位疫苗的合理设计：一种计算机模拟视角

《In Silico Pharmacology》：Rational design of a multi-epitope vaccine for hand, foot, and mouth disease: an in silico perspective

　　

摘要

手足口病是一严重的公共卫生问题，尤其影响5岁以下儿童，其主要致病病毒为柯萨奇病毒A16和肠病毒71型。尽管已有辅助性治疗方法以及针对特定毒株的单价疫苗，但仍然迫切需要一种高效且易于获取的多价疫苗。本研究采用反向疫苗学方法，设计出一种能够靶向柯萨奇病毒A6、A16及肠病毒71型关键免疫原区域的多表位疫苗。从18,278个VP1衣壳蛋白序列中，通过CD-HIT算法（90%一致性阈值）去除重复序列，最终得到4,309个独特序列。经过进一步筛选，确保其具有抗原性、无致敏性且无毒，共有306个序列被用于表位预测分析。基于这些序列，研究人员预测出了高免疫原性的B细胞表位（BCPred评分＞0.8，特异性＞75%）、CTL表位（MHC-I结合IC50＜200纳摩尔）以及HTL表位（MHC-II结合IC50＜200纳摩尔），并将它们整合到四种嵌合疫苗构象中。其中，疫苗4号构象的结构稳定性最佳。通过对V4构象与人类Toll样受体4的分子对接分析，发现二者能形成稳定的复合物，ClusPro加权得分可达-801.3千卡/摩尔。120纳秒的分子动力学模拟显示，V4-TLR4复合物的稳定性良好，RMSD值在0.3–0.4纳米之间。C-ImmSim免疫模拟则表明该疫苗会引发以Th1/Th17免疫反应为主的免疫应答，表现为B细胞强烈活化，IgG1抗体滴度达峰值，同时会形成记忆B细胞，从而在再次接触病原体时有效清除抗原。该疫苗构象的表位可覆盖全球99.06%的HLA类型，其中在印度覆盖率为92.71%。此外，V4构象经过密码子优化，可在大肠杆菌中高效表达，其密码子适应指数达0.95。这款经计算机验证的多表位疫苗候选物为预防主要导致手足口病的肠病毒提供了一种极具前景的交叉保护策略，为其后续的实验验证奠定了坚实基础。