设计多功能重组疫苗:基于创新表位预测引导剪接的工程策略

Designing multifunctional recombinant vaccines: an engineering strategy based on innovative epitope prediction-guided splicing.

作者信息Zhidong Wang, Xiaolin Yang, Xiaoyi Wei, Licai Shi, Xuechun Wang, Zhenjian Zhuo, Hailong Su, Wengao Wu, Yu J Cao
PMID40213668
发布时间2025-03-03
DOI10.7150/thno.103755

实验完整度

高

包含体外DC-T共培养、细胞系实验、预防和治疗性动物模型、组合治疗,并涉及功能验证和机制验证。

主要模型

TC1/LMP2A细胞系 MC38/LMP2A细胞系 RAW264.7细胞系 C57BL/6J小鼠移植瘤模型

重点核对

通过DC-T共培养,验证疫苗特异性T细胞活化(IFN-γ产生和CFSE稀释) 预防和治疗性肿瘤模型中,疫苗剂量(1 nmol/次)和时间点 疫苗与BMS-1(PD-1抑制剂)联合给药方案 ELISpot和细胞内细胞因子染色评估细胞免疫

摘要

背景:利用病原体衍生组分的重组亚单位疫苗对疾病预防至关重要。然而,此类疫苗的应用仍面临免疫原性低和半衰期短等挑战。此外,选择合适的抗原是重组疫苗设计中的一个重大障碍。方法:在此,我们应用一种新方法应对这些挑战,开发了靶向LMP2A的重组疫苗。我们采用计算机模拟表位预测和剪接来创建表位富集区(EERs),并结合TLR4激动剂hEDA以增强免疫原性,以及免疫球蛋白G1(IgG1)Fc片段以延长持久性。结果:这种多方面策略增强了抗原提呈细胞对抗原的摄取,引发了针对靶向表位的 MHC 等位基因依赖性 T 细胞应答。与拆分组分候选疫苗相比,这些创新设计的疫苗在诱导 IFN-γ+ 抗原特异性 T 细胞发育方面表现出优越性,同时具有更高的体液和细胞免疫应答,并在预防性和治疗性模型中均表现出显著增强的抗肿瘤效果。此外,优化疫苗治疗与免疫检查点抑制剂联合给药时协同抑制肿瘤生长,显著延长生存期。结论:这种新型设计策略为多功能重组疫苗的开发提供了进展,并代表了癌症免疫治疗和其他疾病应用的一个有前景的平台。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何设计多功能重组疫苗,以增强免疫原性、延长半衰期并有效靶向EBV抗原LMP2A?
核心机制
通过表位预测和剪接形成EER,融合TLR4激动剂hEDA增强抗原摄取和提呈,融合IgG1 Fc延长半衰期,从而引发MHC等位基因依赖性T细胞应答和增强的体液免疫,协同PD-1阻断发挥抗肿瘤效果。
主要证据
在DC-T共培养中观察到HLA依赖性IFN-γ产生;在TC1/LMP2A和MC38/LMP2A预防和治疗模型中,B-hEDA-T3-Fc显示出显著的肿瘤抑制和生存期延长;联合BMS-1进一步协同抑制肿瘤生长。
研究意义
该设计策略为多功能重组疫苗开发提供平台,可能应用于癌症免疫治疗和其他疾病。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

表位预测与疫苗构建

鉴定LMP2A的免疫原性表位并设计重组疫苗候选分子。

使用IEDB等计算工具预测CTL和HTL表位,选择B细胞表位,拼接形成EERs,并构建B-hEDA-T3-Fc和B-hEDA-T5-Fc候选疫苗,表达纯化并通过SDS-PAGE和LC-MS验证。

2

体外DC-T共培养验证

评估疫苗是否以HLA等位基因依赖性方式激活T细胞。

从HLA匹配的健康供体分离PBMC,诱导DC成熟并负载疫苗,与自体T细胞共培养,检测IFN-γ产生和T细胞增殖。

3

预防性肿瘤模型评估

评估疫苗在肿瘤接种前给予是否能抑制肿瘤生长。

C57BL/6J小鼠皮下接种疫苗三次,间隔两周,最后一次免疫后10天接种TC1/LMP2A或MC38/LMP2A细胞,监测肿瘤体积和体重。

4

功能性表位鉴定

确定T3 EER内的功能性CD8+ T细胞表位。

将T3 EER序列分为7个重叠肽,免疫小鼠后,用各肽刺激脾细胞进行IFN-γ ELISpot分析。

5

治疗性肿瘤模型评估

评估疫苗在肿瘤接种后给予的治疗效果,并比较拆分组分。

小鼠接种肿瘤细胞后1天开始免疫疫苗,共3次,间隔5天,监测肿瘤生长和生存期,并分析免疫细胞浸润。

6

联合PD-1抑制剂治疗

评估疫苗与PD-1抑制剂联合是否能增强抗肿瘤效果。

在治疗性模型中,疫苗免疫后给予BMS-1,监测肿瘤体积、生存期,并分析T细胞应答。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
异丙基-β-D-硫代半乳糖苷----
葡聚糖凝胶Smart-lifesciencesSA077025
蛋白GGenScriptL00209
Q Exactive HF-XThermo Fisher Scientific--
DMEM培养基GibcoC11965500BT
RPMI-1640培养基HycloneSH30255.01
Lipofactamine 2000Thermo Fisher Scientific2854765
聚凝胺MERCKTR-1003-G
TRIzol试剂Invitrogen15596-026
氯仿MERCK102445
异丙醇Damao Chemical Reagent Factory2351
DEPC处理水Sangon Biotech7732-18-5
逆转录混合试剂VazymeR323-01
FACS缓冲液----
Attune NxT流式细胞仪Thermo Fisher ScientificA29001
多聚赖氨酸Sigma-Aldrich27964-99-4
Triton X-100Sangon Biotech9002-93-1
抗RAB7 AF647抗体Abcamab198337
抗Flag AF488抗体ProteintechCL488-80010
Hoechst染色液SolarbioC0031
Floureshield封片剂Sigma-AldrichF6182
Ficoll-Paque PLUS分离液Cytiva17144002
ImmunoCult树突状细胞培养试剂盒STEMCELL10985
X-VIVO 15无血清培养基Lonza02-060Q
白细胞介素-2GenScriptZ00368
布雷非德菌素ABeyotimeS1536
IC固定缓冲液Invitrogen00-8222
透化缓冲液Invitrogen00-8333
CFSE细胞分裂示踪试剂盒Biolegend423801
人TNF-α ELISA试剂盒ThermofisherKHC3011
Alhydrogel佐剂2%Invivogenvac-alu-250
BMS-1SelleckS7911
红细胞裂解液Biolegend420302
小鼠IFN-γ ELISpot试剂盒DAKEWEDKW22-2000-096
HRP-山羊抗小鼠IgGTransHS201-01
TMB底物ElabscienceE-IR-R201
抗CD3ε抗体abcamab5690
HRP-山羊抗兔抗体TransHS101
凝血酶----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
表位预测
HLA等位基因列表及其覆盖率阈值(>10%)
阅读提示:Methods: Epitope prediction and splicing
疫苗表达纯化
表达菌株Rosetta gami,IPTG浓度(0.1 mM)和诱导条件
阅读提示:Methods: Protein expression and purification
DC-T共培养
健康供体HLA分型,DC成熟剂,共培养比例和时长
阅读提示:Methods: Human DC isolation and maturation; Human DCs-T cell coculture
预防性肿瘤模型
小鼠品系和性别,免疫时间表和剂量,肿瘤细胞接种量
阅读提示:Methods: Animal studies; Figure 3A
治疗性肿瘤模型
肿瘤接种时间,疫苗免疫顺序和时间间隔,BMS-1剂量和给药方式
阅读提示:Methods: Animal studies; Figure 6A