基于免疫信息学的多表位嵌合环孢子蛋白构建体设计及其对多物种疟原虫疫苗开发与血清学监测的应用潜力

《Scientific Reports》：A chimeric circumsporozoite protein exhibits strong seroreactivity in plasmodium falciparum and plasmodium vivax infections

　　

摘要

疟疾仍然是全球重大公共卫生挑战，迫切需要开发新的有效且广谱的疫苗策略。子孢子蛋白（Circumsporozoite Protein, CSP）是RTS,S/AS01和R21/Matrix-M等红细胞外期疟疾疫苗的主要靶标，但由于其物种特异性设计，其保护作用主要限于恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）。本研究通过免疫信息学指导，整合了所有人类疟原虫（P. falciparum、P. vivax、P. ovale、P. malariae和P. knowlesi）的B细胞、CTL和HTL肽表位，设计了一种多表位嵌合CSP构建体。计算分析预测该构建体具有稳定性、可溶性、抗原性和非致敏性。分子动力学模拟显示嵌合CSP与 Toll样受体4（TLR4）之间形成稳定的相互作用。免疫模拟预测该构建体可诱导强烈的体液和细胞免疫应答，表现为高水平的IgG滴度和IFN-γ/IL-2分泌。重组嵌合CSP成功在大肠杆菌（E. coli）中表达，在变性条件下纯化后成功复性，圆二色性（CD）光谱检测证实其主要呈现α-螺旋结构。利用恶性疟原虫和间日疟原虫感染患者的血清进行酶联免疫吸附测定（ELISA），显示出显著的交叉反应性，其中间日疟原虫样本的血清反应性更高。值得注意的是，与变性嵌合CSP相比，复性嵌合CSP对抗间日疟原虫血清样本表现出显著更高的血清反应性，提示与恶性疟原虫相比，构象表位在间日疟原虫的抗体识别中占主导地位。此外，嵌合CSP的血清反应性显著高于全长PvCSP。综上所述，这些发现凸显了嵌合CSP构建体的免疫原性潜力，并提示其可能作为疟疾流行地区的血清学监测标记物加以应用。