基于反向疫苗学和免疫信息学的蝙蝠冠状病毒 BtHKU5-CoV-2 多表位 mRNA 疫苗设计

《Scientific Reports》：Designing an mRNA vaccine encoding multi-epitopes to combat Pipistrellus bat coronavirus BtHKU5-CoV-2 based on consensus sequence using an immunoinformatics approach

　　

摘要

蝙蝠来源的伏翼属蝙蝠冠状病毒BtHKU5-CoV-2属于水银病毒谱系，是一种新兴的人畜共患病风险，原因在于其能够利用人类ACE2受体，且其刺突蛋白持续发生重组事件，增强了跨物种传播的潜力。目前尚无针对这一新兴威胁的获批疫苗，这凸显了前瞻性疫苗开发的紧迫性。本研究采用反向疫苗学和免疫信息学方法，设计了一种新型mRNA疫苗候选方案，该方案编码多个表位，靶向该病毒四种结构蛋白（E、M、N和S）的保守区域。从UniProt获取的蛋白质序列经过BLAST分析、多序列比对和系统发育图谱分析以鉴定保守区域。共选择了24个高亲和力表位：8个CTL表位、8个HTL表位和8个线性B淋巴细胞表位，均严格满足抗原性、非致敏性、非毒性和保守性的标准。所选表位在全球范围内的组合覆盖率达到了100%。通过EAAAK连接子将L7/L12佐剂融合于N端，各表位之间通过AAY、GPGPG和KK连接子相连，最终构建出539个氨基酸残基的构建体。该疫苗展现出优异的理化稳定性、高溶解度和广泛的群体覆盖范围。经过精细优化的三维结构（Z-score ?7.5，Ramachandran优势区域占92.6%）与TLR-3/4结合良好（结合能为?1043/?1125 kJ/mol），对TLR-4表现出更强的偏好（RMSD 5.41 ? vs. 9.03 ?，RMSF 2.33 ?，Rg 34.15 ?，氢键数889-1006，100 ns分子动力学模拟后MM-GBSA ΔGbind为?187.10 kcal/mol）。免疫模拟预测三次免疫后可产生稳健的Th1偏倚反应：持续激活的细胞毒性T细胞、NK/DC/巨噬细胞激活、长达一年的IgM/IgG免疫记忆，以及升高的IFN-γ/IL-12/TNF-α细胞因子水平。经过密码子优化的mRNA（CAI 0.982，GC含量52.56%）克隆入pET-28a(+)载体后展现出稳定的折叠特性。PbatCoV-mVax是一种具有前景、稳定且理论上具有免疫原性的优先候选方案，但需要广泛的体外和体内验证以确立其对BtHKU5-CoV-2跨物种传播的实际预防保护作用。