恶性疟原虫STEVORs保守多表位融合抗原疫苗的理性设计与广谱免疫原性研究

这篇研究通过计算免疫学方法，鉴定出与重症疟疾相关的恶性疟原虫(P. falciparum) STEVORs蛋白半保守区中的B/T细胞多表位(7-27AA)。设计的融合多表位抗原(MEFA)在138例临床分离株和342株全球菌株中显示高度保守性，能诱导BALB/c小鼠产生CD4+/CD8+ T细胞增殖和IgG抗体，体外表达的重组MEFA在非重症疟疾患者血清中显示出显著更高的抗体识别率。该疫苗构建体实现了97.15%的全球HLA覆盖率，为重症疟疾疫苗开发提供了新策略。

　　

恶性疟原虫STEVORs蛋白的结构特征与免疫原性

STEVORs是恶性疟原虫(P. falciparum)感染红细胞表面表达的重要变异表面抗原(VSAs)，由信号肽(SP)、两个可变区(V1/V2)、半保守区(SC)、两个跨膜区(TM1/TM2)和C端组成。研究团队通过生物信息学分析32个STEVORs蛋白，重点研究了与重症疟疾相关的4个STEVORs：PF3D7_1040200(ST1)、PF3D7_0617600(ST2)、PF3D7_0115400(ST3)和PF3D7_0300400(ST4)。这些蛋白的SC区域(53-182AA)暴露在感染红细胞表面，是抗体识别的主要靶点。

保守多表位的鉴定与特性分析

采用免疫表位数据库(IEDB)预测工具，在4个STEVORs的SC区鉴定了9个具有双重识别能力的多表位：ST1含3个表位(10-27AA)、ST2含1个表位(11AA)、ST3含2个表位(7-11AA)、ST4含3个表位(7-20AA)。这些表位同时包含B细胞表位和T细胞表位(CD4⁺/CD8⁺)，抗原性评分(VaxiJen)>0.66，且无过敏性和毒性。通过138株临床分离株(多哥和巴西)和342株全球菌株的序列比对，证实这些表位具有高度保守性，其中ST4的两个表位保守性>98%。

融合多表位的免疫反应评估

化学合成的融合多表位(ST1-Grp、ST2-Grp等)在疟疾患者血清中显示出差异识别模式。非重症疟疾组(NMG)的IgG抗体水平(0.110[IQR:0.041-0.219])显著高于重症疟疾组(SMG)(0.095[IQR:0.028-0.170])。ST1-Grp诱导的抗体反应最强(0.211[IQR:0.132-0.312])，血清阳性率达82.95%。BALB/c小鼠免疫实验显示，所有融合多表位均能诱导特异性IgG抗体，其中ST1-Grp在第42天达到峰值(2.60[IQR:2.43-2.75])。流式细胞术分析发现ST3-Grp最能促进CD8⁺(19.56%)和CD4⁺ T细胞(54.43%)增殖。

MEFA疫苗构建体的设计与验证

基于上述结果，研究团队设计了一个包含9个CD8⁺ T细胞表位、11个CD4⁺ T细胞表位和9个B细胞表位的多表位融合抗原(MEFA)，分子量57.02kDa。该构建体采用β-defensin-3作为佐剂，通过AAY、GPGPG和KK连接子连接各表位。计算机模拟显示其具有优异的稳定性(Ramachandran图显示95%残基在最允许区)，全球HLA覆盖率达97.15%，在非洲西部、中部和东部地区覆盖率>98%。免疫模拟预测该疫苗能诱导持久的B细胞记忆(410个细胞/mm³维持至350天)和强烈的细胞免疫反应(CD8⁺ T细胞达1080个细胞/mm³)。

重组MEFA的表达与临床相关性

将MEFA基因克隆至pET-30a载体，在大肠杆菌(E. coli)BL21(DE3)中成功表达58kDa的可溶性蛋白。ELISA分析显示，重组MEFA在NMG患者中的识别率(82.9%)显著高于SMG组(66.1%)，而对照抗原MSP1_-42则显示相反趋势。分子对接证实MEFA能与HLA-DRB1 * 04:01(与重症疟疾相关的HLA型)稳定结合(结合能-15.1kcal/mol)，并能有效与T细胞受体(TCR)相互作用。

研究意义与展望

该研究首次系统鉴定了恶性疟原虫STEVORs中的保守多表位，并设计了具有广谱免疫原性的MEFA疫苗构建体。其创新点在于：(1)靶向STEVORs的SC区域，平衡了抗原保守性与免疫识别需求；(2)融合设计实现了97.15%的全球HLA覆盖率；(3)重组蛋白在非重症疟疾患者中显示出更高的识别率，提示其与保护性免疫相关。未来研究需要进一步验证抗原特异性T细胞反应和Fc介导的效应功能，并通过动物攻毒实验评估其保护效力。