Computationally designed multiepitope vaccine construct：新冠抗疫的新希望

《Scientific Reports》：Computationally designed multi-epitope vaccine construct targeting the SARS-CoV-2 spike protein elicits robust immune responses in silico

研究人员针对新冠病毒变异问题，设计多表位疫苗构建体（MEVC），引发强大免疫反应，助力疫苗研发。

　　# 新冠疫苗新突破：计算设计多表位疫苗构建体引发强大免疫反应
自 2019 年末新冠疫情爆发以来，新冠病毒（SARS-CoV-2）在全球范围内迅速传播，给人类生命健康带来了巨大威胁，已导致超过四百万人死亡。这种病毒具有高传染性，可从动物传播至人类，并在人群中快速扩散，部分感染者会出现严重的呼吸障碍和肺部损伤。目前，尚无特效治疗方法，而病毒的频繁变异使得疫苗研发面临诸多挑战。

在此背景下，为了应对新冠病毒新变种的出现，来自印度喀拉拉邦马哈特马?甘地大学的研究人员开展了一项研究，旨在设计一种先进的多表位疫苗构建体（MEVC），以激发人体对 SARS-CoV-2 的有效免疫反应。

研究人员运用了多种关键技术方法。在表位预测方面，利用免疫信息学工具，如 IEDB Analysis Resource、ABCpred、Bpred 等预测 B 细胞表位，使用 NetMHCpan 4.1 EL 和共识预测方法预测 T 细胞表位。通过分子对接技术，研究疫苗构建体与 MHC 分子、TLR-3 和 TLR-4 的结合亲和力。借助分子动力学模拟，评估肽 - MHC I 复合物以及 MEVC-TLR-3 复合物的稳定性和灵活性。还运用了多序列比对、结构建模与验证等技术。

研究结果

1. S 蛋白序列分析：研究人员获取了原始武汉株及七种主要 SARS-CoV-2 变种的 S 蛋白氨基酸序列，经 Clustal Omega 多序列比对，确定了保守区域，为后续预测 B 细胞和 T 细胞表位奠定基础。
2. B 细胞表位预测：通过综合多个服务器的预测结果，确定了 18 个线性 B 细胞表位。利用 DiscoTope、Ellipro 和 SEPPA 等工具预测不连续表位，最终得到 6 个不连续表位。对比发现，部分残基在两种预测方法中均存在，且这些表位在病毒变种中大多保守，对引发免疫反应具有重要作用。
3. T 细胞表位预测：成功预测出 9 个细胞毒性 T 淋巴细胞（CTL）表位和 34 个辅助性 T 淋巴细胞（HTL）表位。其中，CTL 表位 T-Ep3 和 T-Ep4 与 MHC I 分子结合亲和力高，且 T-Ep3 靠近 S 蛋白的 S1-S2 切割位点，对病毒进入宿主细胞至关重要。
4. 疫苗亚基选择与构建：基于预测结果，选择具有高免疫原性的 T 细胞和 B 细胞表位构建疫苗亚基，设计出包含四个亚基（S1-S4）的 MEVC。该疫苗构建体在全球人群中的覆盖率较高，具有良好的理化性质，如理论等电点为 9.19，分子量为 28.2 kDa，体外半衰期约 30 h，稳定性和热稳定性良好。
5. 疫苗特性分析：MEVC 具有抗原性，且无致敏性和毒性。它能够诱导多种细胞因子产生，如 IFN-γ、IL-2、IL-12、TGF-β 和 IL-10 等，表明其能有效激活免疫反应。
6. 分子对接与模拟：分子对接显示 MEVC 与 TLR-3 和 TLR-4 具有强结合亲和力，分子动力学模拟进一步证实 MEVC-TLR-3 复合物在模拟生理条件下能稳定结合，这意味着疫苗构建体有望通过 TLR-3 介导的免疫反应发挥作用。
7. 密码子优化与免疫模拟：通过 Java Codon Adaptation Tool 对疫苗密码子进行优化，提高了其在大肠杆菌 K12 中的表达可能性。免疫模拟结果表明，MEVC 能显著提高 B 细胞和 T 细胞的免疫反应，增加记忆 B 细胞和 T 细胞数量，同时促进多种细胞因子的产生，且未引发细胞因子风暴等不良反应。

研究结论与讨论

这项研究通过免疫信息学工具，成功识别出 SARS-CoV-2 的 S 蛋白中潜在的免疫原性靶点，并设计出 MEVC。该疫苗构建体在计算机模拟中表现出良好的免疫原性、安全性和稳定性，能够激活体液免疫和细胞免疫，为新冠疫苗的研发提供了新的思路和方向。

然而，目前的研究仍处于计算机模拟阶段，还需要进一步的湿实验来验证 MEVC 的有效性和安全性。尽管如此，该研究成果为抗击新冠疫情带来了新的希望，有望加速新冠疫苗的研发进程，为全球公共卫生事业做出重要贡献。论文发表在《Scientific Reports》上，为相关领域的研究提供了有价值的参考。