《Scientific Reports》：In silico design of a multi-epitope vaccine targeting DENV-1 and DENV-3
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本文针对登革热病毒（DENV）血清型共感染临床管理难题，研究团队开展了靶向DENV-1和DENV-3的多表位疫苗计算机辅助设计。通过筛选NS1和E蛋白的B细胞/T细胞表位，构建的疫苗模型显示稳定抗原性（VaxiJen评分0.5509）和TLR3强结合力（MM/PBSA结合自由能-92.6 kcal/mol）。免疫模拟验证其可激发IgG、IFN-γ和TGF-β应答，为共感染疫苗研发提供新策略。
登革热是由登革病毒引起的蚊媒传染病，在全球热带和亚热带地区构成严重公共卫生威胁。目前已知的4种血清型（DENV-1至DENV-4）均可导致感染，而不同血清型之间的共感染现象在流行区日益常见，尤其DENV-1和DENV-3共感染与疾病严重程度增加相关，给临床诊断和治疗带来巨大挑战。更棘手的是，现有疫苗如Dengvaxia?和QDENGA?显示出血清型依赖的保护效果，对无登革热暴露史的人群保护力有限，且存在抗体依赖性增强（ADE）风险。因此，研发能够同时针对多种血清型的安全有效疫苗成为当务之急。
在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，Deepthi Ishwar、Praveen Rai等研究人员采用计算机辅助设计策略，开发了一种靶向DENV-1和DENV-3共感染的多表位疫苗。研究团队聚焦于病毒的非结构蛋白1（NS1）和包膜蛋白（E），这些蛋白在病毒复制和宿主免疫应答中发挥关键作用。
研究采用免疫信息学、结构生物学和分子动力学模拟相结合的方法。首先从NCBI数据库获取DENV-1和DENV-3的NS1和E蛋白序列，通过IEDB服务器预测细胞毒性T淋巴细胞（CTL）和辅助T淋巴细胞（HTL）表位，使用ABCpred预测B细胞表位。筛选出的表位通过VaxiJen评估抗原性，AllerTOP v2.0评估过敏性。最终构建的多表位疫苗包含β-防御素佐剂，通过EAAAK、AAY、GPGPG和KK等连接子将8个B细胞表位、12个HTL表位和14个CTL表位串联而成。
疫苗设计与理化性质
构建的疫苗分子包含575个氨基酸，分子量为62.63 kDa，理论等电点（pI）为9.77。不稳定指数为30.63，表明蛋白稳定；脂肪族指数为78.61，GRAVY值为-0.226，显示亲水性。二级结构预测显示α-螺旋占17.73%，β-折叠占36.52%，无规则卷曲占45.73%。
三级结构验证与稳定性优化
I-TASSER预测的三级结构经GalaxyRefine优化后，Ramachandran图显示90.1%残基处于最适区域。通过Disulfide by Design服务器鉴定出5对可能形成二硫键的残基对，包括Gly192-Ala223、Lys201-Phe225和Gly216-Leu220，这些工程化二硫键有望增强疫苗结构稳定性。
分子对接与动态模拟
疫苗与Toll样受体3（TLR3）的分子对接显示稳定结合。100 ns分子动力学模拟表明，TLR3-疫苗复合物的均方根偏差（RMSD）在2 nm范围内保持稳定，回转半径（Rg）平均为3.75 nm，表明结构紧凑。均方根涨落（RMSF）分析显示界面残基波动较小，氢键分析证实结合稳定性。
结合自由能分析
MM/PBSA计算显示疫苗与TLR3的平均结合自由能为-92.6 kcal/mol，主要驱动力来自静电相互作用（-2383.8 kcal/mol）和范德华力（-109.4 kcal/mol）。能量分解识别出关键结合残基，如TLR3的Trp36、Gln64、Asp85等。
免疫模拟与克隆优化
C-IMMSIM服务器模拟三次免疫方案显示，疫苗可激发强烈的IgG、IgM、IFN-γ和TGF-β应答，并诱导记忆B细胞和T细胞产生。密码子优化后GC含量为68.75，成功克隆至pcDNATM3.1/V5-His-TOPO?载体，为后续实验验证奠定基础。
研究结论表明，该计算机辅助设计的疫苗候选物在抗原性、稳定性和免疫原性方面表现出良好特性，特别是针对DENV-1和DENV-3共感染的独特设计填补了现有疫苗策略的空白。讨论部分强调，虽然结果基于计算预测，但综合评估为后续体外和体内实验提供了坚实理论基础。该研究不仅为登革热疫苗开发提供了新思路，其采用的多表位靶向策略也可能应用于其他多血清型病毒疫苗设计。
