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快報 | 基于生物信息學設計一種可預防結核分枝桿菌和SARS-CoV-2共感染的多表位疫苗

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作者：中國防癆雜志期刊社
快報 | 基于生物信息學設計一種可預防結核分枝桿菌和SARS-CoV-2共感染的多表位疫苗
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作者：彭聰、唐鳳杰、王杰、程鵬、王亮、龔文平
第一作者及單位：彭聰 ， 解放軍總醫院第八醫學中心結核病醫學部研究所
通信作者及單位：龔文平 ， 解放軍總醫院第八醫學中心結核病醫學部研究所；王亮 ， 解放軍總醫院第八醫學中心老年醫學科
Immunoinformatic-BasedMulti-EpitopeVaccineDesignforCo-InfectionofMycobacteriumtuberculosisandSARS-CoV-2
【快報 | 基于生物信息學設計一種可預防結核分枝桿菌和SARS-CoV-2共感染的多表位疫苗】PengC,TangF,WangJ,ChengP,WangL,GongW.
JPersMed ， 2023 ， 13(1):116.
doi:10.3390/jpm13010116.
PMID:36675777.
研究背景
結核?。╰uberculosis ， TB）是一種由結核分枝桿菌（Mycobacteriumtuberculosis,MTB）感染引起的人畜共患傳染病 。 根據世界衛生組織發布的《2022年全球結核病報告》 ， 2021年人類免疫缺陷病毒陰性人群中估計有6萬例結核病新發病例和1萬例結核病相關死亡 。 此外 ， COVID-19的爆發流行對結核病的預防、診斷和治療產生了諸多影響 。 在既往的研究中 ， MTB合并SARS-CoV-2感染的數量越來越多 。 有研究表明 ， 老年人合并MTB和SARS-CoV-2感染的死亡率明顯高于單一病原體感染者及年輕患者 。 因此 ， 有必要研制一種針對MTB和SARS-CoV-2合并感染的新型疫苗 。 傳統的疫苗開發方法既費時又費力 ， 而生物信息學和免疫信息學技術的出現改變了傳統的疫苗構建策略 ， 使疫苗研發更加高效和經濟 。 本研究采用生物信息學技術預測了MTB抗原和SARS-CoV-2刺突蛋白潛在的免疫顯性HTL、CTL和B細胞表位 ， 輔以佐劑或輔助肽以提高其免疫原性 。 在此基礎上 ， 構建了新型表位疫苗分子S7D5L4并解析了其二級和三級結構 ， 模擬了其與TLR之間的分子對接和其誘導固有免疫細胞和適應性免疫細胞數目變化以及細胞因子分泌水平 。 這項研究為預防MTB和SARS-CoV-2合并感染提供了一種新的候選疫苗 。
研究設計
1.篩選免疫顯性HTL、CTL和B細胞表位并構建疫苗候選分子：從UniProt數據庫獲取SARS-CoV-2的刺突糖蛋白序列與MTB的Ag85a、Mtb8.4蛋白序列 ， 并通過在線數據庫預測3種蛋白的線性B細胞表位、HTL表位、CTL表位 ， 并按照篩選準則挑選符合的表位 。 采用柔性和剛性連接子將上述表位連接并輔以TLR激動劑和輔助肽來提高疫苗的免疫原性 。 隨后 ， 采用Prabi和PSIPRED服務器預測候選疫苗分子的二級結構 ， 并使用I-TASSER服務器預測候選疫苗分子的三級結構 。
2.解析疫苗分子的結構、理化特性、分子對接和免疫特性：使用Prabi和PSIPRED服務器獲取候選疫苗分子的二級結構參數 ， 例如理化特性等 。 使用GalaxyRefine網絡服務器優化并預測優化后的疫苗候選分子的空間結構 。 使用ClusPro2.0在線服務器對候選疫苗進行配體-受體對接分析 。 使用C-ImmSim服務器對候選疫苗分子的免疫能力進行模擬預測 。
研究結果
1.選擇免疫顯性表位并構建候選疫苗分子S7D5L4的一級結構、二級結構及三級結構：連接所有選定表位以構建選疫苗分子（圖1) 。 選擇50S核糖體（L7/L12）作為佐劑 ， 并使用EAAAK接頭與PADRE連接 。 使用PADRE和CTL表位 ， 并使用AAY接頭結合 。 使用GPGPG和KK分別連接HTL表位和B細胞表位 。 并將候選疫苗分子命名為S7D5L4 。 隨后 ， 通過在線數據庫預測S7D5L4的二級結構（圖2A）及三級結構（圖2B和2C） 。 其理化性質參見表1 。
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圖1S7D5L4疫苗分子構建
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