研究背景

沙门氏菌（Salmonella enterica）是一种广泛存在于自然界的食源性致病菌，也是一类重要的人兽共患病原菌。它可以通过直接或间接的方式感染人或家畜、家禽等动物，从而引起沙门氏菌病。人和动物感染沙门氏菌病会引发肠胃炎、败血症、肠热症等疾病，表现出腹痛、腹泻、恶心、呕吐，严重者甚至会引起死亡。沙门氏菌疾病不仅给畜禽产业链的经济收益带来了较为严重的损失，也给公众健康带来了严重威胁。近年来，沙门氏菌的耐药性问题日益严重，给治疗带来了巨大挑战。传统的沙门氏菌疫苗存在覆盖菌株有限。因此，开发一种新型、高效的沙门氏菌疫苗培养基迫在眉睫。外膜侵袭蛋白InvG是沙门氏菌入侵宿主细胞的关键蛋白，针对该蛋白的疫苗培养基研发有望阻断沙门氏菌的感染过程。

研究方法

序列分析与多序列比对：从GenBank获取InvG核心序列，并选取不同菌株的InvG序列进行多序列比对，分析其保守性和变异情况。 

抗原性和毒性评估：利用VaxiJen v2.0和ToxinPred工具评估InvG的抗原性和毒性，确保其具有良好的免疫原性且无毒性。 

细胞毒性T淋巴细胞（CTL）表位预测：结合IEDB分析工具和NetMHC 4.0服务器预测 CTL 结合区域，并评估其过敏性、毒性和自身免疫性。 

辅助T淋巴细胞（HTL）表位预测：使用NetMHCIIpan v4.0服务器预测HTL表位，筛选出MHC II类分子高结合的肽段。 

B细胞表位预测：通过ABCpred和IEDB Bepipred 2.0预测线性B细胞表位，并评估其抗原性和毒性。 

疫苗构建与免疫原性预测：以β-防御素为佐剂，结合特定连接肽构建InvGVac疫苗，利用 ANTIGENpro和VaxiJen 2.0服务器预测其免疫原性。 

二级、三级结构及理化性质优化：运用SOPMA、ProtParam、Robetta等工具分析疫苗的二级结构、理化性质，并利用Pyre等服务器构建和优化三级结构。 

分子对接与免疫模拟：获取TLR3受体的3D结构，使用ClusPro 2.0进行分子对接，模拟疫苗与TLR3的结合情况，并利用C-ImmSim服务器模拟免疫反应。 

mRNA结构预测：将疫苗氨基酸序列反向翻译为DNA核苷酸序列，转录为RNA，利用 RNAfold服务器预测其二级结构，评估其稳定性。

研究结论

序列比对与免疫评估结果：结果显示五种InvG菌株序列相似度高达99.98%，仅在562个核苷酸中有6个变异位点，且InvG具有抗原性且无毒性（图2），表明其是理想的疫苗靶点。

表位筛选结果：成功筛选出多个潜在的CTL、HTL和B细胞表位，这些表位具有良好的抗原性、非毒性，并且与常见MHC分子有较高的结合能力，能够有效激活免疫细胞（表1）。

疫苗结构设计结果：设计的InvGVac疫苗序列包含302个氨基酸残基，其二级结构包括α -螺旋、β -折叠等多种构象，三级结构稳定，且包含多个免疫活性区域，能够与免疫细胞有效结合（图3）。

分子对接结果：在与TLR3受体的分子对接中，InvGVac表现出良好的结合能力，其中模型M3和M5的结合能量最低（图6），表明疫苗能够与TLR3受体形成稳定的复合物，从而有效激活免疫反应。

免疫模拟结果：模拟结果显示，接种InvGVac后，机体能够产生强烈的免疫反应，包括抗体（IgM和IgG + IgM）水平的显著升高，以及B细胞、辅助T细胞（Th细胞）和细胞毒性T细胞（TC细胞）数量的快速增加（图8），这表明疫苗能够有效激活体液免疫和细胞免疫，为机体提供长期保护。

mRNA结构预测结果：InvGVac的mRNA二级结构（图9）具有较高的热力学多样性值（221.05）和较低的最小自由能（-243.20 kcal/mol），表明其mRNA结构稳定且具有多种可能的构象，这有助于疫苗在细胞内的翻译和表达。

结论与展望

该研究成功开发了一种针对沙门氏菌外膜侵袭蛋白InvG的新型疫苗的有效成分 InvGVac，通过计算机辅助设计和分子模拟技术，优化了疫苗的免疫原性和稳定性，为沙门氏菌感染的预防和控制提供了新的策略。这一成果不仅有助于解决传统沙门氏菌疫苗的局限性，还为应对沙门氏菌耐药性问题提供了有力支持。但是尽管InvGVac在计算机模拟和分子对接中表现出良好的免疫原性和稳定性，但其在实际应用中的效果仍需通过动物实验和临床试验进一步验证。

参考文献链接：https://doi.org/10.1007/s13721-025-00645-8