免疫信息学赋能：针对牛副流感病毒3型的多表位肽疫苗全新设计及其免疫潜能解析

研究方法

1、靶点选择与表位预测

从NCBI数据库获取BPIV3的F和HN蛋白序列，利用多个免疫信息学工具（如Bepipred、NetMHCpan、VaxiJen等）预测并筛选高抗原性、低毒性、低致敏性的B细胞和T细胞表位。

2、疫苗构建

将筛选出的表位通过特定连接肽（AAY、GPGPG、KK）连接，并在N端加入β-防御素3作为佐剂，构建多表位肽疫苗。

图1 基于多表位的多肽疫苗的构建过程的流程图

3、理化性质与结构分析

利用ProtParam、PSIPRED、Robetta等工具预测疫苗的理化性质、二级和三级结构，并进行结构优化和验证。

4、免疫反应评估

通过分子对接和分子动力学模拟，评估疫苗与牛Toll样受体（TLR2、TLR3、TLR4）的结合能力；利用C-ImmSim服务器模拟免疫反应，预测疫苗诱导的免疫应答。

5、克隆与表达

对疫苗序列进行密码子优化，设计插入pET-28a(+)表达载体的重组质粒，为后续实验表达奠定基础。 

研究结果

1、表位筛选结果

共筛选出4个B细胞表位、5个MHC-I表位和4个MHC-II表位，这些表位具有高抗原性、无毒性、无致敏性，并能诱导IFN-γ反应。

2、疫苗构建与性质

构建的MEBPV包含13个表位，分子量为29.08 kDa，具有良好稳定性、亲水性和高抗原性（VaxiJen评分0.82），无致敏性和毒性。

3、结构分析

疫苗二级结构中无规卷曲占比53.61%，有利于表位暴露；三级结构经优化后，85.7%的残基位于最适区域，结构可靠。

4、免疫反应预测

分子对接显示疫苗与TLR2、TLR3、TLR4具有良好的结合能力；免疫模拟结果表明，疫苗能显著诱导抗体（IgG、IgM）产生，激活B细胞、T细胞，并提升IFN-γ和IL-2水平，表明其能同时激活体液免疫和细胞免疫。

5、表达系统设计

成功设计适用于大肠杆菌的密码子优化序列，并构建pET-28a(+)重组质粒，为后续实验表达提供基础。

结论

本研究成功设计并初步评估了一种针对BPIV3的多表位肽疫苗，该疫苗具有良好的抗原性、稳定性、免疫原性和安全性，能够诱导强烈的免疫反应，为BPIV3疫苗的研发提供了新的候选方案。

意义

这篇文章展示了免疫信息学在动物病毒疫苗设计中的应用潜力，为其他病毒疫苗的研发提供了参考。同时，所设计的疫苗候选物为BPIV3的防控提供了新的思路，有望克服传统疫苗的缺陷，提高疫苗的安全性和有效性，减少养牛业的经济损失。后续可通过体外和体内实验进一步验证疫苗的免疫效果、安全性和保护效力，以推动其实际应用。

参考来源：

Wang, J.; Wang, P.; Tian, F.; Liu, Q.; Hai, M.; Guo, Z.; Wang, Y.; Li, Y.; Wang, Y. Multi-Epitope-Based Peptide Vaccine Against Bovine Parainfluenza Virus Type 3: Design and Immunoinformatics Approach. Vet. Sci. 2025, 12, 1074. https://doi.org/10.3390/vetsci12111074.