背景知识

HER2 阳性乳腺癌是一种侵袭性强、预后差的乳腺癌亚型，占所有乳腺癌病例的 15-20%。HER2 基因的过度表达促进了癌细胞的恶性行为，包括细胞增殖、分化、血管生成、侵袭、细胞周期进程和细胞存活。曲妥珠单抗（Trastuzumab，商品名 Herceptin）是一种针对 HER2 的单克隆抗体，显著改善了 HER2 阳性乳腺癌患者的治疗效果。然而，其临床应用存在高成本、需要频繁给药、潜在的心脏毒性和耐药性发展等限制。作者提出了一种替代方法，即通过主动免疫接种肽模拟表位来诱导持续的免疫反应，以克服现有疗法的局限性。

研究方法

1、模拟表位设计

使用 Peptiderive 服务器识别与曲妥珠单抗结合的 HER2 表位相关的肽序列，并进行优化。通过对接研究验证了这些序列对曲妥珠单抗的增强结合亲和力。

2、噬菌体展示

将优化后的模拟表位展示在 M13 噬菌体的 pVIII 衣壳蛋白上，使用 PAK8 噬菌体中粒体载体。ELISA 实验验证了这些重组噬菌体与曲妥珠单抗的结合。

3、免疫模拟

使用 C-ImmSim 服务器模拟 D12（设计的模拟表位 QMGPYQDWEFSH）与 M13 噬菌体 pVIII 蛋白融合后的免疫反应。

关键发现

1、模拟表位序列识别

Peptiderive 分析生成了 10 和 12 氨基酸长度的肽序列，预测这些序列对 HER2 和曲妥珠单抗之间的结合相互作用有显著贡献。这些序列代表了潜在的模拟表位。

2、对接实验

使用 HPEPDOCK 服务器进行对接实验，结果显示设计的模拟表位（D10 和 D12）比实验对照（P10 和 P12）具有更负的对接分数，表明预测的结合亲和力更强。

3、过敏原性和抗原性评估

设计的模拟表位被预测为具有良好的免疫原性潜力，且所有预测的模拟表位均被归类为非过敏原性和非毒性。

4、免疫模拟结果

D12-pVIII 有效激活免疫系统，导致特异性抗体产生和免疫细胞的细胞因子释放。促进了 B 淋巴细胞的激活和功能状态转变，诱导了强烈的 CD4 + T 辅助淋巴细胞扩增，并促进了 T 淋巴细胞向 T1 型细胞的分化，产生了强烈的 T1 型免疫反应。

5、重组噬菌体构建

所有四种模拟表位都被克隆到噬菌体中粒体载体中，以实现表面展示。通过菌落 PCR 和测序验证了重组噬菌体。

6、噬菌体 ELISA

结果显示，展示 HER2 模拟表位的 M13 噬菌体与曲妥珠单抗抗体的结合亲和力显著高于 VCSM13 辅助噬菌体和展示无关序列的 M13 噬菌体。

结论

本研究展示了使用计算工具设计模拟表位的潜力，这些模拟表位能够模仿 HER2 受体上自然的曲妥珠单抗结合表位。设计的模拟表位显示出更高的曲妥珠单抗亲和力，强调了生物信息学在疫苗和治疗设计中的效用。

尽管取得了显著进展，但在开发有效的 HER2 阳性乳腺癌疫苗方面仍面临挑战，如克服自身抗原耐受和优化递送方法。M13 噬菌体提供了有希望的疫苗递送平台，能够引发先天和适应性免疫反应。

参考来源：

Nazeri, N., Bahrami, Y., Barzegari, E. et al. Engineering M13 bacteriophage to display HER2 mimotopes on pVIII for vaccine development. Sci Rep 15, 22285 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-08032-z