《Frontiers in Virology》：A next-generation strategy for HIV-1 vaccination: computational design of a multi-epitope subunit vaccine targeting global circulating variants
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本综述聚焦于人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）疫苗研发瓶颈，提出了一种基于免疫信息学（immunoinformatics）的通用多表位亚单位疫苗（MESV）设计新策略。研究通过筛选核心蛋白组中44个保守且免疫原性表位（含12个新表位），构建了可覆盖全球98.63%（MHC-I）和99.67%（MHC-II）人群的疫苗候选分子。分子对接与动力学模拟证实其与Toll样受体（TLR1/2）稳定结合，体外表达和免疫模拟显示可激发强烈的体液免疫（IgG/IgM）和细胞免疫（CD8+T细胞/NK细胞）应答，为克服HIV-1抗原多样性提供了创新解决方案。
1 引言
人类免疫缺陷病毒（HIV）属于逆转录病毒科慢病毒属，自1983年被分离以来，已在全球感染超过7500万人，导致约4040万人因获得性免疫缺陷综合征（AIDS）死亡。HIV-1是引发艾滋病的主要病原体，其基因组编码结构蛋白（Gag、Pol、Env）、调控蛋白（Tat、Rev）及辅助蛋白（Vif、Vpu、Vpr、Nef）。病毒通过包膜糖蛋白gp120/gp41与宿主CD4受体结合入侵细胞，其高突变率和多样性使得传统疫苗研发屡屡受挫。多表位亚单位疫苗（MESV）通过整合保守且免疫原性表位，有望克服抗原漂移问题，诱导广谱免疫应答。
2 材料与方法
研究以HIV-1 M亚型B株HXB2为核心，通过免疫信息学流程筛选抗原性（VaxiJen评分>0.4）、非过敏性及非毒性表位。T细胞表位通过IEDB数据库预测（MHC-I：9肽，MHC-II：15肽），B细胞线性表位由BepiPred 2.0分析。44个表位（12个MHC-I、18个MHC-II、14个B细胞表位）经LANL数据库验证，其中12个为新型表位。疫苗构建采用β-防御素3佐剂及AAY/GPGPG/KK等 linker连接表位，通过分子对接（HADDOCK）、动力学模拟（GROMACS）及免疫模拟（C-IMMSIM）评估疫苗稳定性与免疫原性。
3 结果
3.1 HIV-1蛋白抗原性与理化特性
除Vpr外，其余8个核心蛋白（Gag、Gag-Pol、Env、Tat、Nef、Vpu、Vif、Rev）均显示强抗原性。理化分析表明多数蛋白分子量9-97 kDa，等电点>8（除Nef、Vpu），Gag-Pol等5个蛋白不稳定指数<42，提示结构稳定。
3.2 T细胞与B细胞表位定位
表位筛选覆盖HLA-A/B/DP/DQ/DR等常见等位基因，最终选定44个表位分布于9种蛋白中。系统发育分析显示Gag、Gag-Pol、Nef表位保守性最高（MSA评分0.83-0.86），gp160表位进化轨迹独立。
3.3 新型表位鉴定
12个新型表位集中于Gag-Pol（2个B细胞表位）、gp160（1个MHC-I、2个MHC-II、2个B细胞）、Nef（1个MHC-II）及Vpu（2个MHC-II、2个B细胞），未见于LANL数据库。
3.4 表位保守性与人群覆盖率
全球人群覆盖率分析显示，欧洲、北美及北非地区MHC-I/II覆盖率均>99%，南非最低（MHC-I:93.41%，MHC-II:50.3%）。疫苗表位整体覆盖98.63%（MHC-I）和99.67%（MHC-II）全球人口。
3.5 多表位疫苗构建
MESV序列长889氨基酸，分子量95.1 kDa，包含佐剂-表位模块化结构，通过EAAAK/AAY/GPGPG等 linker优化表位呈递。
3.6 疫苗特性分析
疫苗抗原性评分0.72，不稳定指数37.99，亲水性GRAVY值-0.391，提示稳定性与可溶性良好。三维结构经Ramachandran图验证（89.8%残基处于最优区域），并预测17个二硫键增强稳定性。
3.7 分子对接与动力学模拟
MESV与TLR2结合最稳定（对接得分-175.8），分子动力学模拟中TLR2复合物RMSD波动最小（0.8-1.0 nm），氢键数量（25-45个）显著高于TLR1复合物，表明TLR2为优势结合受体。
3.8 疫苗表达与纯化
密码子优化后CAI指数0.996，GC含量54.73%，于pET28a(+)载体中表达并通Ni-NTA柱纯化，免疫印迹证实95 kDa目标蛋白。
3.9 免疫细胞应答模拟
三剂免疫后，模拟显示IgG（含IgG1/IgG2）、IgM抗体水平显著升高，记忆B细胞、细胞毒性CD8+T细胞及自然杀伤（NK）细胞扩增，树突状细胞与巨噬细胞活化增强，提示持久免疫记忆。
4 讨论
MESV通过整合gp160 V2环等中和抗体靶点及Gag-Pol等保守CTL表位，平衡了体液与细胞免疫应答。其与TLR2的高亲和力结合可激活先天免疫，佐剂系统进一步强化抗原呈递。表位选择兼顾全球HLA多样性，为应对HIV-1变异提供了通用疫苗框架。
5 结论
本研究设计的MESV具备高抗原性、安全性及广谱覆盖潜力，计算模拟支持其免疫原性，后续需通过体外、体内实验验证其保护效力，为推动HIV-1疫苗研发提供新范式。
