一种靶向戊型肝炎病毒的新型多表位肽候选疫苗：一种计算机模拟方法

戊型肝炎病毒 （HEV） 是一种通过粪口途径传播的食源性病毒，是全世界人类病毒诱发急性肝炎的主要原因。HEV 导致世界各地免疫功能低下人群和孕妇发生严重并发症和死亡。目前只有一种基于HEV基因型1的疫苗—Hecolin在中国获批，在世界范围内，我们仍然缺乏有效的疫苗。因此，Anoop Kumar 和 Utkarsha Sahu 等人使用计算机模拟方法，通过反向疫苗学设计了一种针对HEV的多表位疫苗。将病毒 ORF3 、衣壳蛋白和多蛋白完全用于表位预测。结果表明构建体疫苗能够诱导有效、持久且稳定的免疫反应，具有极高的的应用价值。

图1 使用多种计算工具设计多表位疫苗构建体流程图

1.T淋巴细胞表位预测

细胞毒性 T 淋巴细胞（CTL）和辅助性 T 淋巴细胞（HTL）在为不同感染产生长期适应性免疫反应中起着至关重要的作用。作者使用在线免疫表位数据库（IEDB）服务器来预测CTL表位（MHC-I表位）和HTL表位（MHC-II表位）。选择百分位数评分（预测表位的结合亲和力越低，预测表位的结合亲和力越高）< 0.5为MHC-I 等位基，<1为MHC-II 等位基因。对于MHC-I，选择衣壳蛋白、 ORF3 和多蛋白分别选择百分位评分为 <0.1 、 1 和 0.05 的表位。对于MHC-II，选择衣壳蛋白和多蛋白选择百分数评分< 1的表位，ORF3选择<0.5。

2.多表位疫苗的构建及其理化性质、过敏性和抗原性分析

选择 HEV 的 ORF3 、衣壳蛋白和多蛋白的感受态表位，并与 MHC I 类、MHC II 类表位和佐剂的精确接头连接，从而创建疫苗构建体。最后，通过 Protparam 服务器研究了计算机结构的理化性质。具有热稳定性，脂肪族指数为 91.81，体内平均半衰期为 30 小时（在哺乳动物网织红细胞中），而在大肠杆菌和酵母中分别为 >10 和 >20 小时。使用 AllerTOPv2.0 算法，预测多表位疫苗构建体具有非过敏性。多表位构建体的 Vaxijen v2.0 预测抗原性评分为 0.6327，阈值的 >0.4% 表明构建体的抗原特性。

3.B细胞表位预测

B 细胞表位是宿主免疫系统鉴定的主要抗原决定簇，表征与 B 淋巴细胞结合的特异性抗原部分。进行了基于人工神经网络的 ABCpred 服务器分析，以使用默认参数和超过 0.8 的表位评分预测 B 细胞表位。共有三个等位基因超过0.8。

4.种群覆盖率分析

应用IEDB群体覆盖工具评估用于构建疫苗构建体的MHC-I和MHC-II表位等位基因分布。用于种群覆盖分析的 MHC-I 和 MHC-II 表位可以覆盖世界人口的 86.85%。结果表明，预测的表位涵盖了广泛的人群，适合用作疫苗构建体。（图2）

图2

5. 二级和三级结构的预测和验证（图3）

图3预测计算机结构的 2D 和 3D 结构。（A）构建体疫苗结构的预计 2D 结构。（B）构建体疫苗结构的投影 3D 结构。（C）构建体疫苗结构的 Ramachandran 图检查。

6. 疫苗构建体与toll样受体（TLR3 和 TLR4）的分子对接

使用 PatchDock 在线服务器预测其对接效率，最后，使用对接得分最好的模型，并通过 UCSF Chimera 工具进行可视化以供进一步分析。对接结果显示疫苗构建体与TLR3和TLR4之间存在稳定的界面（图4 A、B）。

图4多表位疫苗构建体与 TLR 3 和 TLR 4 受体的分子对接结果。

7.分子动力学（MD）模拟分析

对 MD 轨迹进行分析以了解复杂的结构和动力学。通过使用 VMD，分析了模拟轨迹的均方根偏差（RMSD）（图4 C、D）、均方根波动（RMSF）（图4 E、F）、氢键和盐桥（图5A、B）。MD 模拟结果支持稳定的配体-受体相互作用。

8. 设计候选疫苗的计算机克隆优化和免疫模拟

使用 Jcat 服务器对计算机模拟候选疫苗进行密码子优化，以提高大肠杆菌中的蛋白表达（图5C）。为了模拟人类免疫反应，使用C-ImmSim评估了我们的疫苗构建体。C-ImmSim 的免疫模拟结果显示，计算机模拟疫苗构建体触发了有效的免疫反应。观察到疫苗在接种三剂后可以触发强烈的免疫反应，疫苗能有效诱导体液免疫和细胞免疫反应（图6）。

图5

图 6 在疫苗构建体注射三剂后通过 C-ImmSim 服务器生成的拟议疫苗构建体的免疫刺激结果。（A） 抗原接种后免疫球蛋白的产生（黑色垂直线）;详细的子类显示为色峰。（B） B 细胞群的进化。Th细胞群进化。（D） 细胞毒性 T 细胞群。（E） 细胞因子和白细胞介素的产生。

参考文献：Kumar A, Sahu U, Agnihotri G, Dixit A, Khare P. A novel multi-epitope peptide vaccine candidate targeting hepatitis E virus: An in silico approach. J Viral Hepat. 2024; 31: 446-456. doi:10.1111/jvh.13949