创新免疫信息学策略：设计针对 HAsV1和 HAsV2的糖基化多表位疫苗

人类星状病毒（HAsVs）中的 HAsV1和 HAsV2引发儿童急性胃肠炎，现有治疗手段有限。研究人员运用免疫信息学方法设计多表位疫苗。结果显示该疫苗免疫原性强，能引发有效免疫反应，为防治 HAsV 感染带来新希望。

　　在儿童的健康世界里，有一种 “小怪兽” 常常出没，它就是人类星状病毒（HAsVs）。HAsVs 家族中的 HAsV₁和 HAsV₂这两个 “小怪兽” 格外凶猛，它们主要攻击儿童的胃肠道，引发急性胃肠炎。孩子们一旦被它们盯上，就会出现腹泻、呕吐等难受症状，严重影响健康。而且，目前针对它们的治疗方法非常有限，传统的抗病毒药物效果不佳，单克隆抗体疗法也因为病毒的抗原多样性而停滞不前。在这样的困境下，开发有效的疫苗成为了对抗 HAsV₁和 HAsV₂的关键。

来自巴基斯坦、希腊、沙特阿拉伯等多个国家科研机构的研究人员，决心打败这两个 “小怪兽”。他们开展了一项针对 HAsV₁和 HAsV₂的多表位疫苗设计研究。研究人员通过一系列复杂而精细的操作，成功设计出了一种含有预测糖基化位点的多表位疫苗候选物。经过一系列实验验证，他们发现这种疫苗具有很强的免疫原性，能覆盖全球 70% 以上的人群，还能与人体免疫受体稳定结合，引发以 Th1 为主导的免疫反应。这意味着这种疫苗有望成为对抗 HAsV₁和 HAsV₂的有力武器，为防治儿童急性胃肠炎带来新的希望。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员在开展研究时，主要用到了以下关键技术方法：首先，利用生物信息学工具从 Uniprot 数据库获取目标蛋白序列，并通过 VAXIJEN 服务器和 Allertop 等在线工具评估蛋白的抗原性、过敏原性和毒性。其次，运用 NetNGlyc - 1.0 等服务器预测糖基化位点。然后，借助 Immune Epitope Database 服务器预测 B 细胞表位，利用 MHC - I 和 MHC - II 结合预测工具筛选 T 细胞表位。最后，通过分子对接、分子动力学（MD）模拟和免疫模拟等技术对疫苗进行评估 。

下面来详细看看研究结果：

• 获取和表征目标蛋白：从 HAsV₁和 HAsV₂众多蛋白中，挑选出 2 个具有高抗原性、非致敏性和非毒性的多聚蛋白，明确了它们的功能和亚细胞定位。
• 预测目标毒力蛋白的糖基化位点：在 HAsV₁和 HAsV₂的蛋白中找到了多个糖基化位点，像 HAsV₁中的 NIT、NAT 等，HAsV₂中的 NRS、NIT 等，这些位点为后续筛选含糖基的表位提供了重要线索。
• 绘制 B 细胞表位图谱：在 HAsV₁和 HAsV₂的蛋白中分别预测出多个 B 细胞表位，最终各选出 1 个非致敏、非毒性且抗原性强的表位用于后续研究。
• 预测和筛选 T 细胞表位：预测出大量不同长度的 T 细胞表位后，经过层层筛选，从每个毒株中各选出 1 个 MHC - I 和 1 个 MHC - II 表位，且这些表位都含有天然糖基化位点。
• 组装疫苗候选物：将筛选出的 B 细胞表位、MHC - I 和 MHC - II 表位，通过特定的 GPGPG、AAY 和 KK 接头连接起来，并添加佐剂和 6xHis 标签，构建出疫苗候选物，且该候选物经评估具有良好的抗原性、非致敏性和非毒性。
• 预测疫苗候选物的糖基化位点：确定疫苗候选物含有 NIT、NYS、NAT 和 NPT 等糖基化位点，这些位点有助于维持蛋白质的构象和结构完整性。
• 人群覆盖率分析：预测该疫苗在全球大部分地区，MHC - I 和 MHC - II 的人群覆盖率均超过 60%，表明疫苗具有广泛的适用性。
• 理化性质分析：分析显示疫苗由 234 个氨基酸组成，结构稳定，亲水性良好，各项理化性质都符合疫苗的要求。
• 二级结构预测：预测疫苗序列中 45% 形成螺旋构象，20% 为 β - 链，35% 为无规卷曲，还明确了跨膜螺旋区域，为了解疫苗的结构提供了重要信息。
• 三级结构预测和验证：通过 trRosetta 预测疫苗的三级结构，其 c - score 为 0.61，ERAAT 值为 100%，Ramachandran 图显示 97.6% 的氨基酸处于合理区域，表明疫苗结构稳定。
• 对接和相互作用分析：疫苗与多种人类免疫受体对接实验表明，它与 HLA - DR 等受体具有很强的结合能力，能形成稳定的结合复合物。
• MD 模拟：利用 AMBER 和 Desmond 进行 MD 模拟，结果显示疫苗与 HLA - DR 的复合物结构稳定，RMSD、RMSF 和 Rg 等参数都表明复合物具有良好的稳定性和灵活性。
• 密码子优化和表达分析：对疫苗序列进行反向翻译和密码子优化，提高了其在大肠杆菌 K12 中的表达效率，并成功将其克隆到 PBR322 载体中。
• 免疫模拟评估：免疫模拟发现，接种疫苗后，抗原浓度迅速上升，随后 IgM 和 IgG 水平升高，IFN - γ 和 IL - 2 等细胞因子水平也显著增加，同时激活了多种免疫细胞，引发了有效的免疫反应。

在研究结论和讨论部分，研究人员设计的针对 HAsV₁和 HAsV₂的糖基化多表位疫苗，在计算机模拟研究中展现出了巨大的潜力。它不仅能有效激活人体的免疫反应，还能与免疫受体稳定结合，有望为防治儿童急性胃肠炎提供新的解决方案。不过，目前的研究还只是停留在计算机模拟阶段，未来还需要进行体外和体内实验来进一步验证疫苗的稳定性、免疫原性和保护效果 。但这项研究为后续的疫苗开发奠定了坚实的基础，为解决 HAsV 感染这一难题开辟了新的道路。